本書根據(jù)教育部高職高專教育物理課程教學基本要求編寫。全書主要內(nèi)容有:質點力學、剛體力學、流體力學和熱力學;靜電場、磁場和電磁感應;機械振動與機械波、光的產(chǎn)生與應用。在內(nèi)容選取上體現(xiàn)以素質教育為宗旨,以培養(yǎng)高等技術應用型人才為目標,以必須夠用為原則,著重講解物理學基本規(guī)律;注重物理概念、結論及其意義的闡述,淡化數(shù)學推導和論證;注重物理原理在工程技術中的應用,淡化技術細節(jié);注意與中學物理知識的銜接,避免不必要的重復;注意與現(xiàn)代高新技術的結合,適當滲透近代物理思想,并以閱讀材料和小字體擴充必要知識。本書可以作為高職高專工科類各專業(yè)的物理教材,也可作為職大、電大?茖哟喂た祁惛鲗I(yè)物理課教學用書。
前言隨著互聯(lián)網(wǎng) 時代的到來,信息技術得到越來越廣泛的應用,人們獲取知識變得越來越便捷,甚至有專家預言這將最終改變學校教學模式,教材的形態(tài)也將隨之變化。現(xiàn)在許多新版教材都在進行信息化建設方面的積極探索。本教材第二版于2009年與讀者見面,為了適應當前教學改革與發(fā)展的需要,決定進行第二次修訂,本次修訂的主要方向是建設立體化教材,圍繞教師教學和學生學習兩個中心,在廣泛聽取意見的基礎上,將我們參編團隊成員長期從事教學所積累的寶貴資料整合進入教材。這些資料有自己開發(fā)研制的,也有收集后精細加工的,與紙質主教材配套提供給師生選用。本次修訂的主要內(nèi)容包括:1.制作了與教材配套的全部PPT課件(電子版),由南京科技職業(yè)學院葛宇宏教授執(zhí)筆。2.選擇部分重點內(nèi)容,采取出景或錄屏方式制作了11個微課可掃描二維碼鏈接,分別由南京科技職業(yè)學院魏櫻老師、鄭其明副教授、郝杰老師,常州工程職業(yè)技術學院范鳳萍副教授等主講。3.編寫了教材全部練習題的題解(電子版),由四川化工職業(yè)技術學院曾安平副教授執(zhí)筆。4.針對教材的重點、難點知識,選擇部分適合教學互動內(nèi)容編寫了CDF軟件程序,以可計算文檔格式制作教學動畫14個(電子版)由四川化工職業(yè)技術學院曾安平副教授執(zhí)筆。5.在保留原教材每章的本章小結基礎上,增加了每章知識結構圖(電子版),由四川化工職業(yè)技術學院曾安平副教授執(zhí)筆。除增加上述電子版內(nèi)容外,紙質主教材中,修訂內(nèi)容主要包括以下部分。1.每章開篇增加了本章學習所需預備知識。以人教版《普通高中物理》為藍本,編寫了知識銜接,為未完成高中物理全部內(nèi)容學習的學生提供預習要點和參考。2.改寫了每章章首導入語,力圖更加引人入勝,激發(fā)學生的學習興趣。3.調(diào)整了第二章 剛體定軸轉動中第二節(jié) 剛體轉動定律和第三節(jié) 剛體轉動動能定理先后編排次序,便于學生更好地理解剛體轉動慣量的概念。在第八章 第三節(jié) 平面簡諧波的描述中增加了波的疊加,標題改為平面簡諧波。4.改寫或替換了部分閱讀材料,將物理原理在工程技術中的最新應用成果及時反映到教材中,使內(nèi)容更新穎。5.按照誤差理論和科學計數(shù)法,在附錄C練習題答案中更正了部分錯誤,更改了部分與科學計數(shù)法明顯不符的習題答案。本教材第一章至第四章由范鳳萍副教授負責編寫,第五章至第七章由黃斌教授、鄭其明副教授負責編寫,第八章、第九章由徐建中教授負責編寫。全部修訂內(nèi)容由徐建中負責統(tǒng)稿。本次教材修訂得到化學工業(yè)出版社的教材發(fā)展基金支持,得到使用該教材老師們的鼎力相助,得到關注本教材建設的同行專家們的真誠指導和幫助,在此一并表示由衷的感謝。鑒于筆者學識水平所限,有不妥之處,敬請同行和讀者批評指正。編者2017.4第一版前言近幾年來,中國高等教育的發(fā)展取得了長足的進步,改革取得了令人矚目的成績,初步形成了適應經(jīng)濟建設和社會發(fā)展需要的多層次、多形式的社會主義高等教育體系。高等職業(yè)教育作為高等教育的重要組成部分,近年來也得到了迅速發(fā)展,呈現(xiàn)良好態(tài)勢。高等職業(yè)技術院校為培養(yǎng)生產(chǎn)、建設、管理和服務一線的高級技術應用型人才進行了不懈探索,同樣,作為物理教學工作者都在思索著,如何改革物理教學,為培養(yǎng)適應新世紀需要的高素質勞動者和專門人才服務。高等教育大眾化條件下的高職高專教育培養(yǎng)目標與原有的高等專科學校教育培養(yǎng)目標相比,已發(fā)生了相當大變化,原高等工程專科學校開設的《普通物理》課已不適用于高職高專教學需要。國家教委1994年組織修訂的《高等學校工程?莆锢碚n程教學基本要求》也已不適應當前大眾化條件下的高職教育實際。一個不容忽略的現(xiàn)實是實行3 x高考模式后,許多高中生因高考未選物理科目而實際未完成高中階段物理課程的學習。鑒于上述原因,組織編寫一本符合高職培養(yǎng)目標和適應當前高職生源的教材尤為重要。本教材在內(nèi)容選取上,體現(xiàn)以素質教育為宗旨,以培養(yǎng)技術應用型人才為目標,以必須夠用為原則。注重物理學概念的理解和突出物理規(guī)律的描述;注意物理基本原理的闡述和突出其在工程技術中的應用。注意與中學物理的銜接和與高新技術的結合;注重介紹物理思維方法和滲透近代物理思想。淡化數(shù)學推導與論證,突出物理思想與物理圖像。全書按運動形式組織經(jīng)典物理學知識,以運動的描述基本規(guī)律、主要應用來呈現(xiàn)各章內(nèi)容,并提供了參考實驗目錄和習題參考答案。為了體現(xiàn)雙語教學思想,在主要物理學名詞首次出現(xiàn)時加注了英文。本教材由徐建中擬定編寫提綱。范鳳萍編寫一、二、三、四章,黃斌編寫五、六、七章,徐建中編寫第八、九章、緒論和附錄,并負責全書的統(tǒng)稿。東南大學馬文蔚教授任主審,南京工程學院王鐵平副教授、南京信息職業(yè)技術學院趙志芳副教授參加了審定,對教材提出了許多寶貴的建議。本教材在編寫中參考了許多已出版的教材和資料,在此一并致謝。本書可作為高職工科類各專業(yè)的物理教材,也可供職業(yè)大學、電視大學專科層次工科類專業(yè)物理課參考。鑒于編者學識水平所限,有不妥和錯誤之處,敬請同行和讀者批評、指正。編者第二版前言本教材自2004年出版發(fā)行以來,得到物理學同行的關注與關心,經(jīng)連續(xù)多屆學生使用,普遍反映良好,認為教材較好地體現(xiàn)了編寫的指導思想,即以素質教育為宗旨,以培養(yǎng)技術應用型人才為目標,以必須夠用為原則。教材注重了物理學基本規(guī)律的描述和基本原理的闡述,在講清物理學概念的基礎上突出其在工程技術中的應用;教材注重介紹物理思維方法,突出物理思想與物理模型,淡化了數(shù)學推導與論證;教材注意了與中學物理的銜接、與高新技術的結合、與近代物理思想的融合。本教材2007年被江蘇省教育廳評為精品教材,并被列入十一五國家級規(guī)劃教材建設目錄。本次修訂繼續(xù)保留了全書按運動形式組織經(jīng)典物理學知識,以運動的描述、基本規(guī)律、主要應用來呈現(xiàn)各章內(nèi)容的結構和框架,繼續(xù)保持文字簡練的風格。修訂工作主要依據(jù)高職物理課程教改的最新理念以及教材使用中提出的意見和建議,吸取國內(nèi)外同類教材的優(yōu)點,結合教師的教學經(jīng)驗進行。教材修訂進一步體現(xiàn)高等教育大眾化條件下高中后三年制高職物理課程的特點,更好地為專業(yè)教學服務,更好地為培養(yǎng)高級技術應用型人才服務,更好地發(fā)揮物理教學在培養(yǎng)人的科學素養(yǎng)方面的獨特作用。本次修訂刪除了理論性較強、難度較大的習題,新增了部分結合工程和技術應用的習題,突出職業(yè)教育的實踐性和應用型;調(diào)整了部分章節(jié)內(nèi)容的編排次序,使知識結構更加科學合理;改寫了部分內(nèi)容,使重點更加突出,方便教學。根據(jù)部分專業(yè)需要及學生的物理基礎,第四章增加了熱能的有效利用;第九章增加了光產(chǎn)生的理論模型、光譜、光譜分析和光電效應等內(nèi)容。新增混沌簡介、波粒二象性兩個閱讀材料,使內(nèi)容更加豐富和新穎;重新繪制了部分插圖,提高了插圖質量;更正了印刷錯誤。與本教材中列出的大學物理實驗目錄配套的由葛宇宏主編、徐建中主審的《物理學實驗》已正式出版發(fā)行,本次修訂是在廣泛聽取意見的基礎上由主編提出修訂意見,范鳳萍負責第一、二、三、四章的修訂;黃斌負責第五、六、七章的修訂;徐建中負責第八、九章,緒論及附錄的修訂。葛宇宏、毛全寧、鄭其明、魏櫻、郝杰等老師為教材修訂提出了許多寶貴意見,并為習題的遴選和新增內(nèi)容的編寫做了大量基礎工作,還有許多讀者提出了本教材建設的新理念、新思路,在此一并表示衷心感謝。愿第二版教材能較好地反映出大家的良好愿望,也愿高職戰(zhàn)線上的物理學同仁們繼續(xù)關心這本教材的建設。編者2009.8
緒論1
第一章質點的運動4
第一節(jié)質點模型7
第二節(jié)質點運動的矢量描述8
第三節(jié)牛頓第二定律11
第四節(jié)變力的功 彈性勢能13
第五節(jié)功能原理 機械能守恒定律16
第六節(jié)動量定理 動量守恒定律17
閱讀材料混沌簡介20
本章小結23
練習題24
第二章剛體定軸轉動28
第一節(jié)剛體轉動的描述29
第二節(jié)剛體轉動動能定理32
第三節(jié)剛體轉動定律35
第四節(jié)角動量和角動量守恒定律37
閱讀材料三大守恒定律38
本章小結42
練習題43
第三章流體運動47
第一節(jié)流體運動模型48
第二節(jié)理想流體的運動規(guī)律49
第三節(jié)流體的測量51
第四節(jié)牛頓黏滯定律54
閱讀材料伯努利方程與日常生活55
本章小結58
練習題59
第四章熱運動熱力學定律62
第一節(jié)熱運動的特點和研究方法63
第二節(jié)理想氣體的統(tǒng)計描述65
第三節(jié)熱力學第一定律68
第四節(jié)熱力學第一定律在理想氣體幾個過程中的應用72
第五節(jié)循環(huán)過程75
第六節(jié)熱力學第二定律78
第七節(jié)傳導對流輻射80
第八節(jié)熱能的有效利用85
閱讀材料全球氣候變暖及應對措施87
本章小結89
練習題91
第五章靜電場94
第一節(jié)庫侖定律 電場強度96
第二節(jié)電勢能 電勢100
第三節(jié)靜電場中的疊加原理102
第四節(jié)靜電場的基本規(guī)律108
第五節(jié)高斯定理的應用111
第六節(jié)電介質中的靜電場114
第七節(jié)電容 靜電場的能量116
閱讀材料靜電的利用及危害的預防119
本章小結121
練習題122
第六章磁場127
第一節(jié)描述磁場的基本物理量128
第二節(jié)磁場的基本規(guī)律133
第三節(jié)安培環(huán)路定理的應用136
第四節(jié)磁場對運動電荷的作用138
第五節(jié)霍爾效應143
第六節(jié)磁場中的磁介質144
閱讀材料磁懸浮和電磁加速148
本章小結149
練習題151
第七章電磁感應158
第一節(jié)電磁感應的基本規(guī)律159
第二節(jié)感應電動勢 渦旋電場162
第三節(jié)互感 自感165
第四節(jié)磁場能量171
閱讀材料電容式傳感器和電感式傳感器173
本章小結176
練習題177
第八章機械振動與機械波183
第一節(jié)簡諧振動的描述184
第二節(jié)簡諧振動的合成190
第三節(jié)平面簡諧波191
第四節(jié)振動與波動的能量195
閱讀材料超聲波次聲波地震波198
本章小結200
練習題201
第九章光的產(chǎn)生及應用205
第一節(jié)光產(chǎn)生的理論模型206
第二節(jié)線光譜、帶光譜和連續(xù)光譜210
第三節(jié)光譜分析212
第四節(jié)楊氏雙縫干涉 光程和光程差214
第五節(jié)薄膜等厚干涉 光學薄膜217
第六節(jié)單縫衍射 光柵衍射221
第七節(jié)圓孔衍射 光學儀器分辨率225
第八節(jié)光的偏振及其應用227
第九節(jié)光電效應231
閱讀材料量子衛(wèi)星通信232
本章小結234
練習題236
附錄A大學物理實驗目錄(供參考)241
附錄B矢量代數(shù)基本知識242
附錄C練習題答案245
參考文獻252