《大學物理學(第二版)》參照教育部高等學校物理學與天文學教學指導委員會編制的《理工科類大學物理課程教學基本要求》(2010年版),在第一版基礎上修訂而成。該書涵蓋基本要求的核心內(nèi)容,在保持體系完整的同時,對經(jīng)典物理內(nèi)容作了適當增減,同時對近現(xiàn)代物理內(nèi)容進行了擴充,確保經(jīng)典、豐富近代、關注發(fā)展。全書簡潔明了、易學易教。
《大學物理學(第二版)》可作為高等學校理科非物理學類專業(yè)和工科各專業(yè)60~90學時的大學物理課程的教材,也可供其他相關專業(yè)選用。
物理學是研究物質的基本結構、基本運動形式、相互作用和轉化規(guī)律的自然科學。物理學的基本理論滲透于自然科學的各個學科,是自然科學的基礎;物理學的基本規(guī)律支撐著工程技術的各個方面,是工程技術的基礎。
為適應我國高等教育的新形勢和新要求,體現(xiàn)“新工科”建設要求,圍繞“立德樹人”總目標,更好地培養(yǎng)學生的科學精神、辯證思維和創(chuàng)新能力,更有效地發(fā)揮大學物理教學在人才培養(yǎng)中的獨特作用,對《大學物理學》進行修訂。
《大學物理學》(第二版)仍以教育部高等學校物理學與天文學教學指導委員會編制的《理工科類大學物理課程教學基本要求》(2010年版)為依據(jù),涵蓋基本要求的核心內(nèi)容。本版保持第一版體系完整、簡潔明了和條理清晰的特點,力求豐富教材內(nèi)涵和現(xiàn)代氣息,加強經(jīng)典和現(xiàn)代的融合、理論和應用的聯(lián)系,體現(xiàn)物理學的新發(fā)展、新突破和新應用。
調(diào)整充實基本內(nèi)容。剛體力學稍做簡化,增加了流體力學的基礎知識,第2章改為“剛體的定軸轉動和流體力學基礎”。第8章“機械振動機械波”改為第8章“機械振動和電磁振蕩”和第9章“機械波和電磁波”,第8章稍簡化機械振動內(nèi)容,增加了電磁振蕩,第9章稍簡化機械波內(nèi)容,增加了電磁波和聲波。適當增加近代物理內(nèi)容,將第10章“近代物理基礎”擴充為第11章“相對論基礎”和第12章“量子物理基礎”,分別增加了廣義相對論簡介和不確定關系。
優(yōu)化充實其他內(nèi)容。替換和補充應用案例,增加了物理學發(fā)展應用前沿的新內(nèi)容,如引力波探測和量子計算等。替換和補充例題、思考題和習題,增加探究性討論的、來自實際的和應用現(xiàn)代數(shù)學方法處理的例題、思考題和習題。努力使教材具有拓展性和開放性,以“二維碼”鏈接的形式,增添了相關課程內(nèi)容、演示實驗和拓展內(nèi)容的動畫、視頻和文檔,豐富了物理學家事跡和物理學史故事,增加了與課程知識點契合的“課程思政”元素與素材。
本書第1、第2章由張薇負責修訂,第3、第4、第8、第9章由何躍娟負責修訂,第5、第6、第7章由吳亞敏負責修訂,第10、第11、第12章由陳國慶負責修訂,全書由陳國慶定稿。
本書在修訂過程中,參考了國內(nèi)外多種優(yōu)秀物理教材并汲取了一些優(yōu)點,也得到了不少同行和專家的指導和幫助,在此,編者對相關作者、同行和專家致以誠摯謝意。同時,衷心感謝高等教育出版社程福平編輯為本書的順利出版付出的努力。
對于書中的不妥或問題,敬請師生和讀者批評指正。
第1章 質點力學
1-1 質點運動的描述
1-1-1 質點參考系運動方程
1-1-2 質點的位移速度加速度
1-1-3 質點的圓周運動
1-1-4 相對運動
1-2 牛頓運動定律
1-2-1 力學中常見的幾種力
1-2-2 牛頓運動定律及其應用
1-3 動量和沖量
1-3-1 動量和沖量質點動量定理
1-3-2 質點系動量定理質點系動量
守恒定律
1-4 功和能
1-4-1 功和功率
1-4-2 質點的動能定理
1-4-3 質點系的動能定理
1-4-4 保守力 系統(tǒng)的勢能
1-4-5 質點系的功能原理機械能
守恒定律
1-4-6 能量守恒定律
應用案例離子推進器
思考題
習題
第2章 剛體的定軸轉動和流體力學基礎
2-1 剛體的運動
2-1-1 剛體的平動
2-1-2 剛體的定軸轉動
2-2 力矩轉動定律
2-2-1 力矩
2-2-2 剛體繞定軸轉動時的轉動定律
2-2-3 轉動慣量
2-2-4 轉動定律的應用
2-3 質點的角動量和角動量守恒定律
2-3-1 質點對定點的角動量
2-3-2 質點的角動量定理
2-3-3 質點的角動量守恒定律
2-4 剛體定軸轉動的角動量和角動量
守恒定律
2-4-1 剛體定軸轉動的角動量
2-4-2 剛體定軸轉動的角動量定理
2-4-3 剛體定軸轉動的角動量守恒定律
2-5 力矩的功 剛體定軸轉動的動能定理
2-5-1 力矩的功
2-5-2 力矩的功率
2-5-3 剛體的轉動動能 定軸轉動的動能定理
2-6 流體力學基礎
2-6-1 理想流體的運動
2-6-2 理想流體的伯努利方程
2-6-3 伯努利方程的應用
應用案例走鋼絲表演中的物理
——轉動定律
思考題
習題
第3章 氣體動理論
3-1 宏觀與微觀統(tǒng)計規(guī)律
3-1-1 宏觀量與微觀量理想氣體物態(tài)方程
3-1-2分子熱運動和統(tǒng)計規(guī)律性
3-2 理想氣體的壓強與溫度
3-2-1 理想氣體的微觀模型
3-2-2 平衡態(tài)的統(tǒng)計假設
3-2-3 壓強公式的推導
3-2-4 理想氣體溫度公式
3-3 能量均分定理理想氣體的內(nèi)能
3-3-1 氣體分子的自由度
3-3-2 能量按自由度均分定理
3-3-3 理想氣體的內(nèi)能
3-4 氣體分子熱運動的速率分布
3-4-1 分子的速率分布函數(shù)
3-4-2 統(tǒng)計平均值
3-4-3 麥克斯韋速率分布律
3-4-4 氣體分子速率分布的實驗測定
3-4-5 氣體分子的特征速率
3-5 氣體分子的平均碰撞頻率和平均
自由程
應用案例保溫瓶的真空度
思考題
習題
第4章 熱力學基礎
4-1 熱力學第零定律準靜態(tài)過程
4-1-1 熱力學第零定律
4-1-2 準靜態(tài)過程
4-2 熱力學第一定律
4-2-1 熱量功 內(nèi)能
4-2-2 熱力學第一定律
4-2-3 熱力學第一定律的應用
4-3 循環(huán)過程卡諾循環(huán)
4-3-1 循環(huán)過程
4-3-2 熱機制冷機熱泵
4-3-3 卡諾循環(huán)
4-4 可逆和不可逆過程熱力學第二定律
4-4-1 可逆過程和不可逆過程
4-4-2 卡諾定理
4-4-3 熱力學第二定律的描述
4-4-4 熱力學第二定律的數(shù)學表示
熵信息熵
應用案例 提高熱機效率的兩種方法
思考題
習題
……
第5章 靜電場
第6章 恒定磁場
第7章 電磁感應 電磁場
第8章 機械振動和電磁振蕩
第9章 機械波和電磁波
第10章 光學
第11章 相對論基礎
第12章 量子物理基礎