本书是高校“十二五”规划教材,是为了顺应逐年发展的高等教育形势、针对广大进入高等教育阶段的学生编写的。按照教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会、物理基础课程教学指导分委员会编制的《理工科类大学物理课程教学基本要求》(2010年版)要求,本教材包含了所有规定的A类核心内容,同时为了拓宽学生思路,也编写了少量的B类扩展内容。本教材试图解决普遍存在的大学物理“学时少、内容多、难度大”的问题,在整体上建立物理学的基本框架,对经典物理内容进行精炼和深化,对近代物理内容进行精选和简化,使学生在获得具体知识的同时,保持对物理学的概括了解和兴趣。本书言简意赅,深入浅出,通俗易懂;同时重视概念,强调思路,简化数学过程。
本教材分为上、下两册,上册包括力学,狭义相对论,机械振动和机械波,热学;下册包括电磁学,光学,量子物理。本教材可以作为高等学校理工科非物理专业的教材,同时可供广大独立学院、二级学院本科学生使用。
样章试读
目录
- 第一篇 力学
第一章 质点运动学(Kinematics of Particles)
§1-1 参照系 质点
一、参照系 坐标系
二、质点
§1-2 位置矢量 位移
一、位置矢量 运动方程
二、位移 路程
§1-3 速度 加速度
一、速度 速率
二、加速度
§1-4 质点运动学的两类问题
一、第一类问题
二、第二类问题
*三、匀变速曲线运动
四、直线运动的标量表示
§1-5 圆周运动
一、圆周运动中的切向和法向加速度
二、圆周运动的角量描述
三、角量与线量的关系
§1-6 相对运动
思考题1
练习题1
第二章 牛顿运动定律(Newton’s Laws of Motion)
§2-1 牛顿运动定律
一、第一定律
二、第二定律
三、第三定律
§2-2 几种常见的力
一、万有引力或重力
二、弹性力
三、摩擦力
四、黏滞力
§2-3 牛顿定律的应用
§2-4 惯性系与非惯性系
一、惯性系与非惯性系
二、力学的相对性原理
二、力学的相对性原理
三、非惯性系 惯性力
思考题2
练习题2
第三章 动量与角动量(Momentum & Angular Momentum)
§3-1 动量 冲量 质点的动量定理
一、动量
二、冲量
三、质点的动量定理
§3-2 质点系的动量定理 动量守恒定律
一、质点系的动量定理
二、动量守恒定律
*三、火箭飞行原理
*四、质心运动定律
§3-3 质点的角动量 力矩
一、角动量
二、力矩
§3-4 质点的角动量定理 角动量守恒定律
一、质点的角动量定理
二、质点的角动量守恒定律
三、有心力问题
思考题3
练习题3
第四章 功和能(Work and Energy)
§4-1 功 质点的动能定理
一、功
二、质点的动能定理
§4-2 保守力的功 势能
一、保守力的功
二、势能
*三、保守力和非保守力的判断
§4-3 功能原理 机械能守恒定律
一、质点系的动能定理
二、质点系的功能原理
*三、一对作用力和反作用力的功
四、机械能守恒定律
§4-4 守恒定律的综合应用
一、守恒定律的综合应用
*二、守恒定律与对称性
思考题4
练习题4
第五章 刚体的定轴转动(Rotation of Rigid Body about a Fixed Axis)
§5-1 刚体运动的描述
一、刚体的基本运动
二、刚体定轴转动的描述
§5-2 刚体的定轴转动定律
一、力矩
二、转动定律
三、转动惯量
§5-3 刚体定轴转动的动能定理
一、力矩的功
二、刚体的转动动能和重力势能
三、刚体定轴转动的动能定理
四、机械能守恒定律
§5-4 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律
一、刚体定轴转动的角动量定理
二、刚体的角动量守恒定律
*§5-5 进动
思考题5
练习题5
第六章 狭义相对论(Special Relativity)
§6-1 经典力学的绝对时空观
一、力学的相对性原理
二、伽利略变换
三、绝对时空观
§6-2 迈克耳孙莫雷实验
§6-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换
一、狭义相对论的基本原理
二、洛伦兹变换
§6-4 狭义相对论时空观
一、“同时”的相对性
二、长度收缩
三、时间延缓
*四、因果关系的绝对性
§6-5 狭义相对论动力学
一、质速关系
二、相对论动力学基本方程
三、相对论动能
四、静能、总能和质能关系
五、相对论能量和动量的关系
*§6-6 广义相对论简介
一、广义相对论的基本原理
二、广义相对论时空特性的几个实例
思考题6
练习题6
第二篇 机械振动与机械波
第七章 机械振动(Mechanical Vibration)
§7-1 简谐振动的描述
一、简谐振动的运动方程
二、描述简谐运动的三个特征量
三、振动曲线
四、旋转矢量表示法
§7-2 简谐运动的动力学特征
一、简谐运动的动力学方程
二、单摆——准弹性力
三、简谐运动的能量
§7-3 简谐振动的合成
一、两个同方向、同频率的简谐振动的合成
二、两个同方向、不同频率的简谐振动的合成
三、两个相互垂直的简谐振动的合成
*§7-4 振动的分解 振动频谱
*§7-5 阻尼振动 受迫振动 共振
一、阻尼振动
二、受迫振动
三、共振
思考题7
练习题7
第八章 机械波(Mechanical Wave)
§8-1 机械波的基本概念
一、机械波的产生和传播
二、横波与纵波
三、波前、波面与波线
四、描述波的物理量
§8-2 平面简谐波的波函数
一、波函数
二、波函数的物理意义
三、平面波的波动方程
§8-3 波的能量
一、波的能量密度
二、波的能流密度
*三、声波 声强
§8-4 惠更斯原理 波的衍射
一、惠更斯原理
二、波的衍射
§8-5 波的干涉
一、波的叠加原理
二、波的干涉
*§8-6 驻波
一、驻波现象
二、驻波特点
三、驻波波函数
四、半波损
*§8-7 多普勒效应
一、多普勒效应
二、激波
思考题8
练习题8
第三篇 热学
第九章 气体动理论(Gas Kinetics)
§9-1 物质的微观模型
一、热学基础知识概述
二、分子热运动的基本概念
§9-2 理想气体的状态方程
一、气体的实验定律
二、理想气体模型
三、理想气体的状态方程
§9-3 理想气体的压强和温度公式
一、理想气体的统计假设
二、理想气体的压强公式
三、理想气体的温度公式
§9-4 能量均分定理
一、自由度
二、能量均分定理
三、理想气体的内能
§9-5 麦克斯韦速率分布定律
一、速率分布概念
二、速率分布函数
三、麦克斯韦速率分布函数
四、三个统计速率
§9-6 分子的平均碰撞频率和平均自由程
思考题9
练习题9
第十章 热力学基础(Thermodynamics)
§10-1 功 热量 内能 热力学第一定律
一、功 热量 内能
二、热力学第一定律
§10-2 准静态过程
一、准静态过程
二、准静态过程的功
§10-3 理想气体的等容过程和等压过程 摩尔热容
一、等容过程 气体的定容摩尔热容
二、等压过程 气体的定压摩尔热容
§10-4 等温过程和绝热过程
一、等温过程
二、绝热过程
§10-5 循环过程 卡诺循环
一、循环过程
二、卡诺循环
§10-6 热力学第二定律
一、热力学第二定律的两种表述
二、可逆过程和不可逆过程 热力学过程的不可逆性
三、两种表述的等价性
§10-7 热力学第二定律的统计意义
一、热力学第二定律的统计意义
二、热力学概率与玻耳兹曼熵
*§10-8 克劳修斯熵
一、熵的定义
二、理想气体的熵函数
三、熵增加原理
*§10-9 熵增加原理的实例
一、功变热过程
二、热传导过程
三、理想气体的自由膨胀过程
*§10-10 熵与能量的退化
思考题10
练习题10
附录A 矢量
附录B 国际单位制的基本单位和导出单位
附录C 一些基本物理常量