文科物理教程

前言

　　當(dāng)今社會(huì)，科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，社會(huì)經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)，這對(duì)人才培養(yǎng)提出了新的更高的要求，高等教育正在從精英教育向大眾教育方向發(fā)展。為適應(yīng)新形勢(shì)下市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)對(duì)人才的要求，高等教育實(shí)施通才教育，已是大勢(shì)所趨。為此，我們?cè)诙嗄杲虒W(xué)實(shí)踐和教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，吸取了兄弟院校的寶貴經(jīng)驗(yàn)，編寫了這本《文科物理教程》。就像大學(xué)物理是理工科大學(xué)生的重要基礎(chǔ)課一樣，文科物理理應(yīng)是文科大學(xué)生的重要基礎(chǔ)課。文科物理并不是理工科物理的簡(jiǎn)單壓縮，而是物理知識(shí)與人文精神的有機(jī)結(jié)合?！　”緯?jiǎn)要介紹了物理學(xué)中力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、相對(duì)論和量子論的基本概念和基本規(guī)律，注重挖掘了隱藏在這些物理概念背后的思想內(nèi)涵、歷史進(jìn)程、社會(huì)影響和科技應(yīng)用；除了基本概念和規(guī)律的介紹之外，還介紹了牛頓和他的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，宇宙的起源與演化，混沌概念，麥克斯韋速率分布律與統(tǒng)計(jì)概念，熵、信息和能量，經(jīng)典力學(xué)、熱學(xué)與第一次技術(shù)革命，經(jīng)典電磁理論與第二次技術(shù)革命，現(xiàn)代通信與信息社會(huì)，光學(xué)的工程應(yīng)用，狹義相對(duì)論產(chǎn)生的歷史背景，狹義相對(duì)論的啟迪，哥本哈根學(xué)派與EPR學(xué)派的爭(zhēng)論，近代物理與第三次技術(shù)革命等內(nèi)容。本書可供高等學(xué)校經(jīng)濟(jì)類、管理類和人文類專業(yè)本科生作為教材使用，也可作為理工類本、?？粕妮o助讀物和參考書?！　”緯奶厣饕憩F(xiàn)在以下幾個(gè)方面：　?。?）考慮文科大學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較為薄弱，所以盡量略去了復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，注重物理概念和定律背后的深刻含義的挖掘，注重人文文化與科學(xué)文化相融合、物理知識(shí)與物理學(xué)史相結(jié)合、基本定律與科學(xué)思路相配合?！　。?）適當(dāng)插入物理學(xué)史、物理學(xué)家、物理理論的形成發(fā)展過程和科學(xué)哲學(xué)的介紹，以達(dá)到啟迪思維能力、激發(fā)探索精神和提高綜合素質(zhì)的目的。　?。?）壓縮經(jīng)典物理內(nèi)容，加強(qiáng)近代物理比例。打破了傳統(tǒng)的內(nèi)容安排上的格局，加大了近代物理的比例，在大學(xué)物理內(nèi)容改革上大大地向前邁了一步，真正體現(xiàn)了“優(yōu)化經(jīng)典，加強(qiáng)近代”的改革目標(biāo)?！　。?）將三次技術(shù)革命與物理學(xué)的關(guān)系納入到正式內(nèi)容中，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，認(rèn)識(shí)物理理論與科技進(jìn)步之間的關(guān)系。　?。?）精選思考題和習(xí)題。思考題和習(xí)題的選擇注重基本問題的理解和基本解題方法的訓(xùn)練，盡量避免難題和偏題，并以緊扣每部分教學(xué)內(nèi)容的典型題為主，適當(dāng)控制題目數(shù)量，不貪多求大，而求簡(jiǎn)潔精悍?！　〔煌盒２煌瑢I(yè)物理教學(xué)計(jì)劃時(shí)數(shù)可能存在差異，在使用本教材時(shí)可根據(jù)其具體情況對(duì)內(nèi)容進(jìn)行重組或取舍，教學(xué)時(shí)數(shù)可掌握在50～90學(xué)時(shí)范圍內(nèi)?！　”緯啥辔唤虒W(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的教師合作完成。其中緒論、第1章以及附錄由張世全教授編寫，第2章由張陳俊老師編寫，第3章由曾俊博士編寫，第4章由薛軍副教授編寫，第5章由江克俠博士編寫，第6章由王養(yǎng)麗副教授編寫；張世全教授對(duì)全書進(jìn)行了統(tǒng)稿，曹衛(wèi)兵副教授對(duì)全書的人文方面的內(nèi)容進(jìn)行了修改?！　「兄x葛德彪教授、達(dá)新宇教授、魏兵博士、張輝教授和鄧方安教授等多年來對(duì)本書主編在學(xué)術(shù)上的幫助，感謝電子工業(yè)出版社領(lǐng)導(dǎo)和張來盛高級(jí)編輯等對(duì)本書出版工作的大力支持。　　由于編者水平有限，時(shí)間緊迫，書中的疏漏和錯(cuò)誤之處在所難免，懇請(qǐng)批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書簡(jiǎn)要介紹物理學(xué)中力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、相對(duì)論和量子論的基本概念和基本規(guī)律，注重挖掘隱藏在這些物理概念背后的物理思想、歷史進(jìn)程、社會(huì)影響和科技應(yīng)用。除了基本概念和規(guī)律之外，還介紹牛頓和他的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，宇宙的起源與演化，混沌概念，麥克斯韋速率分布律與統(tǒng)計(jì)概念，熵、信息和能量，經(jīng)典力學(xué)、熱學(xué)與第一次技術(shù)革命，經(jīng)典電磁理論與第二次技術(shù)革命，現(xiàn)代通信與信息社會(huì)，光學(xué)的工程應(yīng)用，狹義相對(duì)論產(chǎn)生的歷史背景，狹義相對(duì)論的啟迪，哥本哈根學(xué)派與EPR學(xué)派的爭(zhēng)論，近代物理與第三次技術(shù)革命等內(nèi)容。     本書可供高等學(xué)校經(jīng)濟(jì)類、管理類和人文類專業(yè)本科生作為教材使用，也可供理工類本、?？粕鷧⒖际褂?。     本書配有電子教學(xué)課件，需要的教師可從華信教育資源網(wǎng)(www.hxedu.com.cn)免費(fèi)下載。

書籍目錄

緒論第1章  力學(xué)概論  1.1  牛頓和他的《原理》  1.2  質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)  1.3  剛體的運(yùn)動(dòng)  1.4  機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波  1.5  宇宙的起源與演化  思考題與習(xí)題第2章  熱學(xué)概論  2.1  熱現(xiàn)象的微觀理論  2.2  麥克斯韋氣體速率分布律  2.3  經(jīng)典熱力學(xué)的形成和發(fā)展  2.4  熱力學(xué)定律及其應(yīng)用  2.5  熵、信息和能量  2.6  經(jīng)典力學(xué)、熱學(xué)與第一次技術(shù)革命  思考題與習(xí)題第3章  電磁學(xué)概論  3.1  靜電場(chǎng)的概念與規(guī)律  3.2  穩(wěn)恒磁場(chǎng)的概念與規(guī)律  3.3  電磁感應(yīng)的概念與規(guī)律  3.4  麥克斯韋與電磁場(chǎng)理論  3.5  經(jīng)典電磁理論與第二次技術(shù)革命  3.6  現(xiàn)代通信與信息社會(huì)  思考題與習(xí)題第4章  光學(xué)概論  4.1  光的電磁理論與光的特性  4.2  光的干涉  4.3  光的衍射  4.4  光的偏振  4.5  光學(xué)的工程應(yīng)用  思考題與習(xí)題第5章  相對(duì)論基礎(chǔ)  5.1  狹義相對(duì)論產(chǎn)生的歷史背景  5.2  相對(duì)論的時(shí)空觀  5.3  相對(duì)論動(dòng)力學(xué)  5.4  相對(duì)論的啟迪  思考題與習(xí)題第6章  量子論基礎(chǔ)  6.1  黑體輻射與普朗克量子假設(shè)  6.2  光電效應(yīng)及康普頓效應(yīng)  6.3  玻爾的氫原子理論  6.4  物質(zhì)波與不確定關(guān)系  6.5  量子力學(xué)基礎(chǔ)  6.6  哥本哈根學(xué)派與EPR學(xué)派的爭(zhēng)論  6.7  近代物理學(xué)與第三次技術(shù)革命  6.8  激光與紅外  6.9  固體能帶與半導(dǎo)體  思考題與習(xí)題附錄A  歷屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)匯總附錄B  世界十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)附錄C  著名物理學(xué)家英語生平附錄D  部分習(xí)題參考答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　銀河系的年齡涉及一般星系的起源問題，是天體物理學(xué)中一個(gè)尚未完全解決的問題。不過銀河系中古老的球狀星團(tuán)可以給出星系年齡的大致數(shù)值。恒星演變理論認(rèn)為，球狀星團(tuán)是在銀河系形成的過程中誕生出來的；銀河系最初是一團(tuán)氣云，氣云中稠密區(qū)域首先因?yàn)橐Χ湛s成為球狀星團(tuán)的前身——?dú)鈭F(tuán)。氣團(tuán)一邊在氣云的引力場(chǎng)中運(yùn)行，一邊在內(nèi)部形成恒星。因?yàn)樗谶\(yùn)動(dòng)過程中會(huì)失去所有來不及凝聚成星體的物質(zhì)，所以球狀星團(tuán)中的恒星差不多是在同一時(shí)期形成的，其后便無“原料”了。正是星團(tuán)中的恒星年齡都差不多這一事實(shí)，提供了一個(gè)估計(jì)它年齡的辦法?！　「鶕?jù)恒星演變理論可知，恒星演變的快慢，取決于它的引力和核反應(yīng)力的“爭(zhēng)斗”。引力使星體坍縮，由此轉(zhuǎn)為熱能，產(chǎn)生熱核反應(yīng)和抗壓力，引起膨脹，抵抗星體坍縮。若引力與壓力平衡，便是正常的星體；若引力大于壓力，則星體坍縮而成為白矮星、中子星等冷星；若壓力大于引力，則可能產(chǎn)生新星爆發(fā)或超新星爆發(fā)。如果引力和壓力的平衡恰可控制，便是忽脹忽縮也忽冷忽熱的“造父變星”！因此，恒星演變的快慢與星體的質(zhì)量密切相關(guān)。質(zhì)量越大，引力越大；所消耗熱核反應(yīng)的質(zhì)量越大，演化的速度越快。結(jié)果，質(zhì)量越大的恒星越早地進(jìn)入晚期而成為紅巨星。對(duì)球狀星團(tuán)中的紅巨星質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以知道已經(jīng)有多大質(zhì)量的恒星進(jìn)入了晚期。若一個(gè)球狀星團(tuán)中有的紅巨星質(zhì)量較小，則說明這星團(tuán)誕生得較早：不僅質(zhì)量大的恒星早己進(jìn)入晚期，就連小質(zhì)量的恒星也進(jìn)入晚期了。據(jù)此便可確定該星團(tuán)的年齡。　　現(xiàn)已估算出大多數(shù)球狀星團(tuán)年齡都在100～130億年左右，可以認(rèn)為銀河系年齡至少在100億年以上。100億年量級(jí)符合f0的要求?？梢姡祗w年齡檢測(cè)結(jié)果支持宇宙年齡幻的估算結(jié)果?！　　?/pre>








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