大學物理教程

前言

作為自然科學的基礎(chǔ)，物理學的起源可以追溯到遙遠的古代。老子提出了“道生一，一生二，二生三，三生萬物”的宇宙生成模型（假設(shè)），確認宇宙萬物有共同的本原。亞里士多德提出“四因”解釋方案，用“質(zhì)料、形式、動力、目的”來回答“為什么”。16世紀，伽利略最先把實驗方法引入物理學的研究中，開創(chuàng)了利用儀器研究自然規(guī)律的先河。1687年牛頓的《自然哲學的數(shù)學原理》出版，開辟了物理學的新紀元。20世紀初量子理論和愛因斯坦相對論的建立，使物理學進入了當代發(fā)展的快車道。21世紀物理學在材料物理、光學方面發(fā)展異常迅速，2009年“在光學通信領(lǐng)域在光纖中傳輸方面所取得的開創(chuàng)性成就”獲得諾貝爾物理學獎，標志著物理學在應用方面的巨大進展。物理學的基本理論從根本上改變了人類理解自然的思維方式，而現(xiàn)代物理學的廣泛應用從根本上改變了人類的生活方式。物理學已經(jīng)成為人類新時代的重要的文化背景之一。物理學的重大發(fā)現(xiàn)往往是從方法論上突破前人思想方法的局限，進而獲得成功的。物理學是包含科學方法最多的豐富的學科，在300種通用科學方法中，物理學中包含170多種。物理教學的理想模式是：創(chuàng)設(shè)問題情景（通過實驗或現(xiàn)象描述）一分析問題一找出解決問題的出發(fā)點（建立概念或提出系統(tǒng)參數(shù)）一找出解決問題的可能的途徑一從最佳途徑出發(fā)建立數(shù)學模型一求解數(shù)學模型一討論命題的物理意義和可能的技術(shù)應用。這一過程就是研究復雜問題的全過程，也是解決復雜問題的基本方法。從方法論的角度看，許多重大科學發(fā)現(xiàn)與解決一個物理問題完全一樣。因此，物理學方法是發(fā)明創(chuàng)造的思維武器，也是開發(fā)創(chuàng)造性思維的理論指導。

內(nèi)容概要

本書內(nèi)容包括：力學、振動與波、平衡態(tài)和熱力學基礎(chǔ)、電磁學、波動光學、狹義相對論和量子物理學。本書具有體系完整、簡明扼要，難度適中、課程設(shè)置較少的特點，力求貫徹理論聯(lián)系實際的原則，培養(yǎng)學生的科學思辨能力和解決實際問題的能力。本書中列舉了相當多的例題，并配有適量習題和思考題，書末附有參考答案。    本書可作為高等院校非物理專業(yè)的大學物理課程教材，也可供有關(guān)教師、相關(guān)工程技術(shù)人員和自學者使用。

書籍目錄

第1章  質(zhì)點運動學  1．1  參考系坐標系質(zhì)點  1．2  質(zhì)點的位矢、位移和速度  1．3  質(zhì)點的加速度  1．4  運動描述的相對性伽利略變換第2章  牛頓運動定律及牛頓力學中的守恒定律  2．1  牛頓運動定律  2．2  功和動能定理  2．3  保守力和勢能  2．4  功能原理和機械能守恒定律  2．5  動量定理與動量守恒定律  2．6  角動量與角動量守恒定律  2．7  剛體力學基礎(chǔ)第3章  振動與波  3．1  簡諧振動  3．2  簡諧振動的合成  3．3  機械波的產(chǎn)生和傳播  3．4  平面簡諧波波的能量和強度  3．5  惠更斯原理波的衍射  3．6  波的疊加原理波的干涉  3．7  多普勒效應第4章  平衡態(tài)與分子熱運動的統(tǒng)計規(guī)律  4．1  熱力學平衡態(tài)  4．2  熱力學第零定律溫度  4．3  理想氣體狀態(tài)方程  4．4  壓強和溫度的統(tǒng)計意義  4．5  分子熱運動的速率統(tǒng)計分布規(guī)律  4．6  能量按自由度均分定理理想氣體的內(nèi)能第5章  熱力學定律  5．1  內(nèi)能、熱量和功準靜態(tài)過程  5．2  熱力學第一定律熱容量  5．3  循環(huán)過程  5．4  熱力學第二定律  5．5  熵熵增加原理第6章  靜電場  6．1  電荷庫侖定律  6．2  電場強度  6．3  高斯定理  6．4  環(huán)流定理電勢  6．5  靜電場中的導體  6．6  電介質(zhì)中的靜電場  6．7  靜電場能第7章  穩(wěn)恒磁場  7．1  磁場磁感應強度  7．2  畢奧-薩伐爾定律  7．3  磁高斯定理安培環(huán)路定理  7．4  磁場對載流導線的作用  7．5  帶電粒子在勻強磁場中的運動  7．6  介質(zhì)中的磁場第8章  變化的電磁場  8．1  電磁感應定律  8．2  動生電動勢  8．3  感生電動勢  8．4  自感和互感磁場能量  8．5  位移電流  8．6  麥克斯韋電磁場方程組  8．7  電磁波的性質(zhì)第9章  波動光學  9．1  光的相干性  9．2  雙縫干涉  9．3  薄膜干涉  9．4  光的衍射現(xiàn)象  9．5  圓孔衍射和光學儀器的分辨本領(lǐng)  9．6  光柵衍射  9．7  光的偏振第10章  狹義相對論基礎(chǔ)  10．1  牛頓時空觀和力學相對性原理  lO．2  狹義相對論基本假設(shè)與洛倫茲變換  10．3  狹義相對論的時空觀  10．4  相對論的動量和能量第11章  量子光學基礎(chǔ)  11．1  黑體輻射普朗克的能量子假說  11．2  光電效應康普頓散射  11．3  氫原子光譜玻爾理論第12章  量子力學基礎(chǔ)  12．1  實物粒子的波動性德布羅意物質(zhì)波  12．2  波函數(shù)及統(tǒng)計解釋不確定關(guān)系  12．3  薛定諤方程  12．4  一維無限深勢阱中的粒子隧道效應

章節(jié)摘錄

插圖：一般來說，在討論實際物體的運動時，物體的大小和形狀都要考慮。因為物體內(nèi)部的各個部分的運動情況往往不同，即物體各部分之間還有相對運動，比如物體運動過程的形變等。但在物體的一些運動過程中，比如木塊沿斜面的下滑過程，木塊各部分的運動情況（如位移、速度、加速度等）是完全一樣的，這時我們就可以把木塊看成是一個有質(zhì)量的幾何點，即質(zhì)點。木塊的運動就可以用該質(zhì)點的運動來替代。在很多情況下，比如高速公路上運動的汽車，汽車的各個部分的運動是不同的，車輪的轉(zhuǎn)動，發(fā)動機零件的高速運轉(zhuǎn)等運動各不相同。但是，如果我們只對汽車的整體運動感興趣的話，汽車各部分的運動就與考慮的問題無關(guān)，因此我們?nèi)钥梢园哑嚳闯墒且粋€質(zhì)點。另外，從運動學的角度來看，如果物體的大小和它的運動范圍相比很小時，也可以不考慮物體的大小和形狀對運動問題的影響。比如，當只研究地球繞太陽的公轉(zhuǎn)規(guī)律時，因為地球的線度與地球公轉(zhuǎn)軌道相比還不到萬分之一，因此，可以把地球看成是質(zhì)點。但是，即使對同一個研究對象，能否把它看成質(zhì)點，要根據(jù)研究的問題來定。比如，同樣對于地球，當我們要研究地球表面的潮汐運動規(guī)律時，就必須考慮太陽和月球?qū)Φ厍虮砻娌煌胤胶Ｋ囊ψ饔靡?guī)律，這時，就不能把地球看成質(zhì)點。

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《大學物理教程》：國家工科物理基地、國家級精品課程使用教材。

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