本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材,根据教育部高等学校非物理基础课程教学指导分委员会最新制定的“非物理类理工科大学物理课程教学基本要求(正式报告稿)”编写而成。本教材将系列化出版,包括《物理学导论》上、下册,《物理学导论习题分析与解答》和《现代物理与工程技术原理》。
上册包括力学、统计热力学基础和电磁学;下册包括变化电磁场、振动和波动、光学和近代物理。《现代物理与工程技术原理》可单独使用,供学时多的专业选讲,或开设选修课之用,利于实现教学内容现代化。
本书重视力学的基础地位和衔接作用,循序渐进,由浅入深,便于自学。同时重视类比叙述,利于激发学生的学习兴趣,使其进入自主学习的良性循环。
本书与解放军信息工程大学沈辉奇教授研制的教学软件系统“大学物理教学多媒体动画资源库”配套使用效果更好。
本书可作为理科和师范院校的非物理类专业以及工科院校各专业的本科生大学物理课程的教材,也可供工程技术人员及物理爱好者自学使用。
样章试读
目录
- 绪论
第一篇 力学
概述
第1章 运动学
1-1 描述物体运动的基本方法
1-1-1 物体的理想化模型——质点和刚体;
1-1-2 参考系和坐标系;
1-1-3 时间和时刻;
1-1-4 运动的绝对性和运动描述的相对性;
1-1-5 时空观的概念
1-2 描述质点运动基本物理量和运动方程
1-2-1 质点的位置矢量、位移矢量和运动方程;
1-2-2 速度矢量和加速度矢量;
1-2-3 应用举例;
1-2-4 自然坐标系 切向加速度和法向加速度
1-3 运动的叠加原理和相对运动
1-3-1 运动的独立性、叠加性和运动叠加原理;
1-3-2 运动的叠加性的两种类型;
1-3-3 相对运动;
1-3-4 脚标顺序特点分析;
1-3-5 伽利略变换;
1-3-6 应用举例;
1-3-7 伽利略时空变换和牛顿的时空观
1-4 质点运动基本问题的求解
1-4-1 加速度矢量决定了运动的性质;
1-4-2 直线运动(一维情况);
1-4-3 平面曲线运动(二维情况);
1-4-4 圆周运动——特殊的曲线运动
1-5 刚体运动学
1-5-1 刚体的平动;
1-5-2 刚体定轴转动的特点和处理方法;
1-5-3 描述刚体定轴转动的物理量;
1-5-4 定轴转动的规律性
习题
第2章 质点动力学
2-1 力、惯性质量和力的瞬时作用定律——牛顿运动定律
2-1-1 人类在对“力和运动”关系认识上的曲折过程;
2-1-2 力的种类和常见的几种力;
2-1-3 牛顿运动定律的逻辑陈述;
2-1-4 应用牛顿运动定律解决质点动力学问题中的三种基本类型;
2-1-5 解决力学问题的基本理论依据和方法;
2-1-6 应用举例;
*2-1-7 牛顿运动定律在非惯性参考系中的形式 惯性力
2-2 力的时间积累效应 冲量 质点的动量动量定理和动量守恒定律
2-2-1 冲量;
2-2-2 质点的动量和动量定理;
2-2-3 动量定理的应用;
2-2-4 质点系的动量定理和动量守恒定律;
2-2-5 动量守恒定律的应用
2-3 力的空间积累效应 功 动能和动能定理
2-3-1 功的定义和计算公式;
2-3-2 功率;
2-3-3 质点的动能定理;
2-3-4 关于功、动能和动量及相关概念的说明
2-4 保守力做功和势能定理
2-4-1 重力做功的特点和重力势能;
2-4-2 万有引力做功的特点和引力势能;
2-4-3 弹性力做功的特点和弹性势能;
2-4-4 重力、万有引力、弹力做功的共同特点和势能定理;
2-4-5 各种势能函数的几何图示分析
2-5 功能原理和机械能守恒定律
2-5-1 质点系的动能定理;
2-5-2 功能原理;
2-5-3 功能原理的应用举例;
2-5-4 质点系的机械能守恒定律及其应用
2-6 碰撞
2-6-1 碰撞的定义和特点;
2-6-2 碰撞的类型;
2-6-3 碰撞定律 恢复系数;
2-6-4 应用举例
习题
第3章 刚体转动力学基础
3-1 质心和质心运动定理
3-1-1 质心;
3-1-2 质心运动定律
3-2 力矩、转动惯量和力矩的瞬时作用定律 转动定律
3-2-1 力矩及其计算;
3-2-2 转动惯量及其量度;
3-2-3 力矩的瞬时作用规律——转动定律;
3-2-4 定轴转动定律的应用
3-3 力矩的时间积累效应 冲量矩 角动量定理和角动量守恒定律
3-3-1 冲量矩和角动量;
3-3-2 角动量定理;
3-3-3 应用举例;
3-3-4 角动
量守恒定律;
3-3-5 应用举例
3-4 力矩做功和定轴转动动能定理
3-4-1 力矩做功;
3-4-2 刚体绕定轴转动的动能定理;
3-4-3 应用举例;
3-4-4 在刚体转动中引入重力势能概念解决有关问题
3-5 刚体进动
3-5-1 刚体进动的实验模拟和观察;
*3-5-2 进动角速度;
3-5-3 运动原理的应用
习题
第二篇 统计热力学基础
概述
第4章 气体动理论
4-1 平衡态、理想气体状态方程
4-1-1 热力学系统的平衡态;
4-1-2 状态参变量 热力学坐标;
4-1-3 理想气
体的状态方程
4-2 气体动理论的基本概念
4-2-1 气体动理论的基本观点;
4-2-2 理想气体分子的微观模型和统计性假设;
4-2-3 统计规律性;
4-2-4 统计平均法
4-3 理想气体的压强和温度
4-3-1 理想气体压强公式的推导;
4-3-2 温度的统计意义;
4-3-3 理想气体状态方程的另一形式;
4-3-4 应用举例
4-4 能量均分定理 理想气体的内能
4-4-1 自由度的概念;
4-4-2 能量按自由度均分原理;
4-4-3 理想气体的内能;
4-4-4 应用举例
4-5 麦克斯韦速率分布定律
4-5-1 分子的速率分布函数;
4-5-2 麦克斯韦速率分布律;
4-5-3 速率分布函
数f(v)的基本特点;
4-5-4 速率分布函数的应用;
4-5-5 麦克斯韦速率分布律的实验验证;
4-5-6 应用举例
*4-6 玻尔兹曼分布律
4-6-1 气体分子的速度分布律;
4-6-2 玻尔兹曼能量分布律;
4-6-3 重力场中气体分子按高度的分布
习题
第5章 热力学基础
5-1 热力学过程 做功 传热和内能
5-1-1 热力学过程;
5-1-2 准静态过程;
5-1-3 准静态过程的功;
5-1-4 热量的传递;
5-1-5 系统的内能与做功、传热的关系
5-2 热力学第一定律 气体的摩尔热容量
5-2-1 热力学第一定律;
5-2-2 气体的摩尔热容量
5-3 热力学第一定律对理想气体的应用
5-3-1 等体过程;
5-3-2 等压过程;
5-3-3 等温过程;
5-3-4 绝热过程;
*5-3-5 多方过程;
5-3-6 应用举例
5-4 循环过程 卡诺循环
5-4-1 循环过程;
5-4-2 正循环 热机效率;
5-4-3 逆循环 制冷系数;
5-4-4 卡诺循环;
5-4-5 应用举例
5-5 不可逆过程和热力学第二定律
5-5-1 可逆过程和不可逆过程;
5-5-2 热力学第二定律;
5-5-3 热力学第二定
律的实质
5-6 卡诺定理
5-6-1 卡诺定理的表述;
*5-6-2 卡诺定理的证明;
5-6-3 热力学温标;
*5-6-4 克劳修斯等式和不等式
5-7 熵和熵增加原理
5-7-1 态函数熵的引入;
5-7-2 熵增加原理;
5-7-3 不可逆过程的熵变
5-8 热力学第二定律的统计意义
5-8-1 熵与无序性;
5-8-2 热力学第二定律的统计意义;
5-8-3 热力学第二定
律的适用范围
习题
第6章 实际气体
6-1 分子的平均碰撞频率和平均自由程
6-1-1 研究分子碰撞的意义;
6-1-2 平均碰撞频率和平均自由程
*6-2 气体的输运过程
6-2-1 内摩擦;
6-2-2 热传导现象;
6-2-3 扩散现象
6-3 范德瓦耳斯气体
6-3-1 真实气体的等温线;
6-3-2 范德瓦耳斯方程;
6-3-3 范德瓦耳斯方程的等温线和真实气体的等温线比较
*6-4 真空的获得
6-4-1 真空的量度和真空区域的划分;
6-4-2 真空的获得;
6-4-3 真空度的实
验测定
第三篇 电 磁 学
概述
第7章 真空中的静电场
7-1 电荷与电荷间的相互作用
7-1-1 电荷;
7-1-2 真空中的库仑定律和静电力叠加原理;
7-1-3 应用举例
7-2 电场 电场强度
7-2-1 电场;
7-2-2 电场强度矢量;
7-2-3 电场强度的计算 场强的叠加原理;
7-2-4 连续分布带电体的电场强度的计算;
7-2-5 电场强度E的计算
7-3 电场线 高斯定理
7-3-1 电场线及其性质;
7-3-2 电通量;
7-3-3 静电场的高斯定理;
7-3-4 高斯定理的应用
7-4 静电场的环路定理 电势
7-4-1 静电场力的功;
7-4-2 静电场的环路定理;
7-4-3 电势能和电势;
7-4-4 电势的计算
7-5 等势面 电势梯度
7-5-1 等势面;
7-5-2 电势梯度;
7-5-3 应用举例
7-6 静电场中的带电粒子及其运动
7-6-1 密立根油滴实验;
7-6-2 示波器扫描系统中的电子偏转;
7-6-3 电偶极
子在电场中受力、力矩及其所具有的电势能
习题
第8章 静电场中的导体和电介质
8-1 静电场中的导体
8-1-1 金属导体的微观结构;
8-1-2 静电平衡后金属导体的特点;
8-1-3 导体处于静电平衡时具有的性质;
8-1-4 静电屏蔽;
8-1-5 应用举例
8-2 电介质的极化和介质中的场强
8-2-1 电介质与金属导体的比较;
8-2-2 电介质的种类;
8-2-3 电介质极化;
8-2-4 极化强度矢量P;
8-2-5 电介质中的电场强度E的基本求法
8-3 电位移矢量D 有电介质存在的高斯定理
8-3-1 电位移矢量D和E、P的关系;
8-3-2 有介质时的高斯定理;
8-3-3 电介质中的E、D换算关系;
8-3-4 求介质中的场强E的另一途径;
8-3-5 介质中的高斯定理的应用
8-4 导体的电容 电容器
8-4-1 孤立导体的电容;
8-4-2 电容器及其电容;
8-4-3 电容器电容的计算;
8-4-4 电容器的串、并联和混联
8-5 静电场的能量
8-5-1 带电电容器储存的能量;
8-5-2 电场的能量和能量密度;
8-5-3 应用举例
习题
第9章 真空中的稳恒磁场
9-1 基本磁现象和安培分子电流假说
9-1-1 磁现象的认识;
9-1-2 电流的磁效应;
9-1-3 安培分子电流假说
9-2 恒定电流和恒定电流的磁场
9-2-1 电流强度和电流密度矢量;
9-2-2 恒定电流的条件;
9-2-3 恒定电流的磁场;
9-2-4 磁感应强度矢量B
9-3 毕奥萨伐尔定律
9-3-1 毕奥萨伐尔定律;
9-3-2 毕奥萨伐尔定律应用举例;
9-3-3 运动电荷的磁场;
9-3-4 氢原子的磁场和磁矩
9-4 磁场中的高斯定理和安培环路定理
9-4-1 磁场的高斯定理;
9-4-2 安培环路定理;
9-4-3 安培环路定理的应用;
9-4-4 与静电场比较
9-5 安培定律
9-5-1 安培定律;
9-5-2 两平行无限长直载流导线间的相互作用;
*9-5-3 匀强磁场对载流线圈的作用;
9-5-4 磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力;
9-5-5 安培力的微观解释
9-6 磁力的功
9-6-1 载流导线在匀强磁场中运动时磁力所做的功;
*9-6-2 载流线圈在匀强磁
场中转动时磁力所做的功;
9-6-3 磁力做功的一般形式
9-7 带电粒子在电场和磁场中的运动
9-7-1 带电粒子在电场和磁场中的运动;
9-7-2 电子的荷质比e/m0的测定;
9-7-3 霍尔效应
习题
第10章 介质中的稳恒磁场
10-1 磁介质的磁化
10-1-1 磁介质的分类;
10-1-2 介质磁化的微观机制;
10-1-3 磁化强度与磁化
电流
10-2 磁介质中的磁场
10-2-1 磁介质中的高斯定理;
10-2-2 介质中的安培环路定理;
10-2-3 B、M、H的关系;
10-2-4 应用举例
10-3 铁磁质
*10-3-1 铁磁质磁性的实验测定;
*10-3-2 磁化曲线;
10-3-3 磁滞回线;
*10-3-4 铁磁材料的其他特性;
*10-3-5 铁磁质的磁化机理;
10-3-6 铁磁质的应用简介
习题
附录 物理学单位和量纲