本套教材分為四卷,第一卷力學(xué)與熱學(xué),包括質(zhì)點(diǎn)力學(xué)、剛體力學(xué)、連續(xù)體力學(xué)、氣體動(dòng)理論、熱力學(xué)基礎(chǔ);第二卷波動(dòng)與光學(xué),包括振動(dòng)、波動(dòng)、幾何光學(xué)基礎(chǔ)、光的干涉、光的衍射、光的偏振;第三卷電磁學(xué),包括靜電場、靜電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì)、恒定磁場、電磁感應(yīng)和電磁場;第四卷近代物理,包括狹義相對論力學(xué)基礎(chǔ)、微觀粒子的波粒二象性、薛定諤方程及其應(yīng)用、固體中的電子、原子核物理。各章后均有本章提要、思考題和習(xí)題,書末備有習(xí)題參考答案和活頁作業(yè)單。
物理學(xué)是研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、基本運(yùn)動(dòng)形式、相互作用的自然科學(xué)。它具有完整的科學(xué)體系、獨(dú)特有效的研究方法、豐富的知識。所有這些對于培養(yǎng)21世紀(jì)的科學(xué)研究工作者及工程技術(shù)人員都是必不可少的。因此以物理學(xué)基礎(chǔ)為內(nèi)容的大學(xué)物理課程是理、工、經(jīng)、管、文等本科各非物理專業(yè)必修的一門基礎(chǔ)課。
當(dāng)前。以計(jì)算機(jī)、手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心的現(xiàn)代信息技術(shù)正在改變著我們的生產(chǎn)方式、生活方式、工作方式和學(xué)習(xí)方式。并可能引起教育和教學(xué)的革命性改革。北京理工大學(xué)大學(xué)物理教學(xué)團(tuán)隊(duì)充分利用自身的教育資源優(yōu)勢,一直積極開展大學(xué)物理課程的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。北京理工大學(xué)“大學(xué)物理”課程2008年被評為北京市精品課;2014年入選中國大學(xué)MOOC首批建設(shè)課程,分力學(xué)與熱學(xué)、波動(dòng)與光學(xué)、電磁學(xué)、近代物理四個(gè)模塊進(jìn)行講授,并基于MOOC開展面向多元化專業(yè)人才培養(yǎng)的大學(xué)物理模塊化分層次混合式教學(xué);“物理之妙里看'花'”2016年被評為國家級精品視頻公開課。
我們之所以新編一套教材,是因?yàn)椴粌H要考慮結(jié)合國內(nèi)外的教學(xué)改革進(jìn)展及信息化技術(shù),還要考慮在充分總結(jié)和吸取廣大教師和學(xué)生對原北京市精品教材《大學(xué)物理》(茍秉聰、胡海云主編)意見的基礎(chǔ)上,依據(jù)教育部高等學(xué)校物理學(xué)與天文學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)編制的《理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》(2010年版)進(jìn)行編寫。在寫作風(fēng)格上力求物理圖像清晰,物理思想突出;論述力求深入淺出并有適量的技術(shù)應(yīng)用和理論擴(kuò)展。同時(shí)力求貫徹以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教育理念,遵循學(xué)生混合式學(xué)習(xí)的認(rèn)知規(guī)律。結(jié)合MOOC教學(xué),通過立體化設(shè)計(jì),體現(xiàn)“導(dǎo)學(xué)”“督學(xué)”“自學(xué)”“促學(xué)”思想,展現(xiàn)物理以“物”喻理、以“物”明理、以“物”悟理的學(xué)科特點(diǎn)。使學(xué)生多方位地開展學(xué)習(xí)。增加教材的可讀性和趣味性。
本套教材編者均為大學(xué)物理教學(xué)的一線優(yōu)秀教師,具有多年豐富的教學(xué)、教改經(jīng)驗(yàn)。第一卷主編老師為:劉兆龍(第1、第2章)。石宏霆(第3章),馮艷全(第4、第5章);第二卷主編老師為:李英蘭(第1、第2章),鄭少波(第3一第6章);第三卷主編老師為:胡海云(第1、第2章),吳曉麗(第3章),繆勁松(第4章);第四卷主編老師為:繆勁松(第1章)。胡海云(第2、第3章)。馮艷全(第4章),吳曉麗(第5章)。我們感謝北京理工大學(xué)的物理學(xué)前輩茍秉聰教授等為本套教材打下的良好基礎(chǔ)。感謝北京理工大學(xué)教務(wù)處、高等教育出版社物理分社等對本套教材的編寫與出版的積極支持。
第1章 狹義相對論力學(xué)基礎(chǔ)
1.1 狹義相對論的基本原理
1.1.1 力學(xué)相對性原理、絕對時(shí)空觀和伽利略變換
1.1.2 愛因斯坦相對性原理和光速不變原理
1.2 相對論時(shí)空效應(yīng)
1.2.1 空間和時(shí)間的測量
1.2.2 時(shí)間延緩
1.2.3 長度收縮
1.2.4 同時(shí)性的相對性
1.3 洛倫茲變換
1.3.1 洛倫茲變換的推導(dǎo)
1.3.2 利用洛倫茲變換驗(yàn)證相對論時(shí)空效應(yīng)
1.3.3 閔可夫斯基空間
1.4 相對論速度變換
1.5 相對論動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)
1.5.1 相對論動(dòng)量和質(zhì)量
1.5.2 質(zhì)能關(guān)系
1.5.3 相對論能量和動(dòng)量的關(guān)系
1.6 廣義相對論簡介
1.6.1 廣義相對論基本原理
1.6.2 廣義相對論的幾大實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
本章提要
思考題
習(xí)題
第2章 微觀粒子的波粒二象性
2.1 黑體輻射普朗克能量子假設(shè)
2.1.1 黑體輻射
2.1.2 普朗克能量子假設(shè)
2.2 光電效應(yīng)愛因斯坦光量子理論
2.2.1 光電效應(yīng)
2.2.2 愛因斯坦光量子理論
2.2.3 光的波粒二象性
2.3 康普頓效應(yīng)
2.3.1 康普頓效應(yīng)
2.3.2 康普頓效應(yīng)的光量子理論解釋
2.4 氫原子光譜玻爾的氫原子理論
2.4.1 氫原子光譜
2.4.2 玻爾的氫原子理論
2.5 粒子的波動(dòng)性玻恩的統(tǒng)計(jì)解釋
2.5.1 德布羅意波
2.5.2 德布羅意波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
2.5.3 玻恩的統(tǒng)計(jì)解釋
2.5.4 自由粒子的波函數(shù)
2.6 不確定關(guān)系
本章提要
思考題
習(xí)題
第3章 薛定諤方程及其應(yīng)用
3.1 薛定諤方程
3.1.1 自由粒子薛定諤方程
3.1.2 一般情況下的薛定諤方程
3.1.3 定態(tài)薛定諤方程
3.2 一維方勢阱中的粒子
3.2.1 一維無限深方勢阱中的粒子
3.2.2 一維有限深方勢阱中的粒子
3.2.3 一維方勢壘勢壘貫穿
3.3 簡諧振子
3.4 原子中的電子
3.4.1 氫原子
3.4.2 施特恩-格拉赫實(shí)驗(yàn)和電子自旋
3.5 四個(gè)量子數(shù)和原子的殼層結(jié)構(gòu)
3.5.1 四個(gè)量子數(shù)
3.5.2 泡利不相容原理與能量最低原理
3.5.3 原子的殼層結(jié)構(gòu)
3.6 激光
3.6.1 激光的產(chǎn)生
3.6.2 激光的特性
3.6.3 激光的應(yīng)用:激光冷卻
本章提要
思考題
習(xí)題
第4章 固體中的電子
4.1 金屬中的自由電子
4.1.1 自由電子氣模型
4.1.2 自由電子氣的費(fèi)米能量
4.1.3 態(tài)密度 費(fèi)米-狄拉克分布
4.2 固體能帶理論
4.2.1 固體的能帶
4.2.2 價(jià)帶、導(dǎo)帶和禁帶
4.2.3 導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體
4.3 半導(dǎo)體導(dǎo)電
4.3.1 半導(dǎo)體分類
4.3.2 pn結(jié)
4.3.3 半導(dǎo)體器件
本章提要
思考題
習(xí)題
第5章 原子核物理
5.1 原子核的基本性質(zhì)
5.1.1 原子核的組成
5.1.2 原子核的形狀與大小
5.1.3 原子核的自旋與磁矩
5.2 原子核的結(jié)合能和核力
5.2.1 原子核的結(jié)合能
5.2.2 核力
5.3 原子核的放射性衰變
5.3.1 放射性
5.3.2 放射性衰變規(guī)律
5.3.3 α衰變
5.3.4 β衰變
5.3.5 γ衰變
5.3.6 放射性的應(yīng)用
5.4 核反應(yīng)
5.4.1 人工核反應(yīng)
5.4.2 核裂變
5.4.3 核聚變
本章提要
思考題
習(xí)題
附錄