《大學(xué)物理學(xué)(第2版 上冊)》是“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材,是吳柳教授主編的“面向21世紀課程教材”和普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材《大學(xué)物理學(xué)》的第二版。修訂工作依據(jù)教育部高等學(xué)校物理學(xué)與天文學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會編制的《理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》(2010年版)開展,并充分考慮了與現(xiàn)行中學(xué)物理教學(xué)的銜接。 《大學(xué)物理學(xué)(第2版 上冊)》包括緒論,質(zhì)點運動學(xué),動量守恒定律,能量守恒定律,角動量守恒定律,剛體力學(xué)基礎(chǔ),流體力學(xué)簡介,相對論,靜電場,磁場,變化的電磁場。 《大學(xué)物理學(xué)(第2版 上冊)》突出物理學(xué)的基本思想方法,反映科技發(fā)展前沿和物理學(xué)基本原理的應(yīng)用實際,文字簡潔,彩版印刷,圖文并茂,貼近生活,版式新穎,使用方便。 《大學(xué)物理學(xué)(第2版 上冊)》可作為高等學(xué)校理工科類各專業(yè)大學(xué)物理課程的教材或教學(xué)參考書,也可供其他學(xué)科專業(yè)的教師和學(xué)生及社會讀者閱讀。
本書一版《大學(xué)物理學(xué)》作為“面向21世紀課程教材”和普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材出版已近十年。這期間,中學(xué)物理教學(xué)和大學(xué)物理教學(xué)都發(fā)生了很大變化。中學(xué)物理教學(xué)由執(zhí)行《全日制普通高級中學(xué)物理教學(xué)大綱》,變?yōu)閷嵤┯蓛蓚必修模塊和不同選修系列構(gòu)成的《普通高中物理課程標準》(以下簡稱《新課標》),而必修模塊僅涉及牛頓運動定律和機械能;而大學(xué)物理教學(xué)按照新發(fā)布的《理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》(2010年版)(以下簡稱《基本要求》),則將教學(xué)內(nèi)容分為核心類、擴展類和專題類,增加了流體力學(xué)和幾何光學(xué)部分,不僅在知識層面與原基本要求有不小變化,還對學(xué)生能力和素質(zhì)方面的培養(yǎng)做出了規(guī)定,對教學(xué)方法和手段等也提出了明確要求。本書正是在充分考慮這些變化和總結(jié)一版教學(xué)實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上修訂而成的。
1.體系安排。全書仍然分為上、下兩冊,上冊包括緒論、力學(xué)、狹義相對論和電磁學(xué),下冊包括熱學(xué)、振動、波動、光學(xué)和量子物理。每冊對應(yīng)大約64教學(xué)學(xué)時,以便與目前大多數(shù)理工科學(xué)校兩個學(xué)期的大學(xué)物理教學(xué)實際相適應(yīng)。修訂時將熱學(xué)提前,加寫了流體力學(xué)、幾何光學(xué)兩章,但保留了一版將大學(xué)物理課程教學(xué)內(nèi)容用一些重要的物理思想貫穿起來的體系。
2.教學(xué)內(nèi)容。本書內(nèi)容涵蓋了新的《基本要求》所有核心類內(nèi)容,對大部分擴展類內(nèi)容作了介紹并用“!弊⒚饕詡溥x用,忽略這部分內(nèi)容并不影響后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。教學(xué)內(nèi)容的介紹注意深“理”博“物”,反映現(xiàn)代物理學(xué)的研究成果,反映物理學(xué)在科技應(yīng)用中的成就。例如,以守恒定律為中心而不是以力為中心來講授力學(xué),在相對論的基礎(chǔ)上引入磁場,介紹負折射率,以量子霍耳效應(yīng)為基礎(chǔ)建立的電阻單位歐姆的國際標準,等等。
3.與中學(xué)物理銜接。考慮到中學(xué)實施《新課標》和各地高考差異帶來的學(xué)生中學(xué)物理知識基礎(chǔ)不同、程度參差不齊的實際,本書修訂時適當降低了起點,以適應(yīng)不同學(xué)校多數(shù)學(xué)生的需要。同時注意避免與中學(xué)教學(xué)的重復(fù),例如高中物理中動能定理是由牛頓定律導(dǎo)出的,本書則從守恒定律出發(fā)介紹動能定理。
4.能力培養(yǎng)。本書在內(nèi)容敘述中間插入一些思考題,有的特別指明通過網(wǎng)絡(luò)查找資料,目的在于培養(yǎng)學(xué)生良好的讀書習(xí)慣和思考習(xí)慣,鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)等資源進行自主學(xué)習(xí)。同時,為了給學(xué)有余力或愿意追根窮理的學(xué)生提供思考和學(xué)習(xí)空間,我們還以例題、習(xí)題或思考題等形式給出了一些超出《基本要求》的內(nèi)容。此外,在課程教學(xué)中,應(yīng)該鼓勵學(xué)生通過演示實驗學(xué)會觀察和思考,體會“物理學(xué)本質(zhì)上是一門實驗的科學(xué)”,利用所學(xué)知識解釋物理現(xiàn)象,通過定性分析培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力,學(xué)習(xí)“做物理”而不單是“學(xué)物理,做習(xí)題”。
5.版面設(shè)計。本書吸收國外教材的版面設(shè)計特點,采用彩版印刷,留出標注空間,文字敘述力求簡潔,增加親切感,方便學(xué)生使用。同時,選取大量接近生活的物理現(xiàn)象或反映物理學(xué)在科技中應(yīng)用的插圖,圖文并茂,以期體現(xiàn)物理學(xué)是一門“活”的科學(xué),激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的興趣。
第1章 緒論
1-1 物質(zhì)世界
1-1-1 物質(zhì)
1-1-3 數(shù)量級的概念
1-1-3 空間尺度
1-1-4 時間尺度
1-1-5 質(zhì)量范圍
1-2 物理學(xué)
1-2-1 物理學(xué)的對象和方法
1-2-2 物理量與國際單位制
1-2-3 量綱
1-3 物理學(xué)與科學(xué)技術(shù)
1-3-1 物理規(guī)律的普適性
1-3-2 自然科學(xué)的基礎(chǔ)
1-3-3 技術(shù)革命的源泉
1-3-4 物理學(xué)與社會和社會科學(xué)
習(xí)題
第2章 質(zhì)點運動學(xué)
2-1 直角坐標系中質(zhì)點運動的描述
2-1-1 參考系質(zhì)點模型
2-1-2位置矢量與運動方程
2-1-3 位移與路程
2-1-4 速度
2-1-5 加速度
2-1-6 質(zhì)點運動學(xué)的兩類問題舉例
2.2 自然坐標系中質(zhì)點運動的描述
2-2-1 切向加速度與法向加速度
2-2-2 圓周運動及其角量描述
2-2-3 角速度矢量和角加速度矢量
2-3 相對運動
2-3-1 運動的相對性
2-3-2 伽利略變換與絕對時空觀
習(xí)題
第3章 動量守恒定律
3-1 動量及動量守恒定律
3-1-1 慣性定律和慣性參考系
3-1-2 動量和動量守恒定律
3-1-3 力牛頓第三定律
3-2 動置定理
3-2-1 動量定理
3-2-2 用沖量表述的動量定理
3-2-3 變質(zhì)量系統(tǒng)
3-3 牛頓運動定律
3-3-1 牛頓力學(xué)的三個定律
3-3-2 質(zhì)心運動定理
3-3-3 非慣性系慣性力
3-3-4 科里奧利力
習(xí)題
第4章 能量守恒定律
4-1 功與能
4-1-1 能量守恒定律
4-1-2 功和功率
4-1-3 一對力的功
4-2 動能定理
4-2-1 質(zhì)點的動能定理
4-2-2 質(zhì)點系的動能定理
4-3機械能守恒定律
4-3-1 保守力與勢能
4-3-2 機械能守恒定律
4-3-3 質(zhì)心系中的動能定理和功能原理
4-3-4 經(jīng)典力學(xué)中的內(nèi)在隨機性與混沌
習(xí)題
第5章 角動量守恒定律
5-1 角動量守恒定律
5-1-1 角動量
5-1-2 角動量守恒定律
5-1-3 力矩
5-2 角動量定理
5-2-1 質(zhì)點的角動量定理
5-2-2 質(zhì)點系的角動量定理
5-2-3 角動量守恒的條件
5-2-4 質(zhì)心系中的角動量定理
5-3 守恒定律與對稱性
5-3-1 基本粒子與相互作用
5-3-2 相互作用遵從守恒定律的約束
5-3-3 對稱性
5-3-4 對稱性與守恒定律
習(xí)題
第6章 剛體力學(xué)基礎(chǔ)
6-1 剛體運動的描述
6-1-1 剛體的平動和轉(zhuǎn)動
6-1-2 剛體定軸轉(zhuǎn)動的描述
6-1-3 剛體定點轉(zhuǎn)動的描述
6-2 剛體定軸轉(zhuǎn)動的基本規(guī)律
6-2-1 剛體對定軸的角動量和轉(zhuǎn)動慣置
6-2-2 剛體定軸轉(zhuǎn)動定理
6-2-3 剛體定軸轉(zhuǎn)動的功和能
6-3 回轉(zhuǎn)運動與平面平行運動
6-3-1 回轉(zhuǎn)運動
6-3-2 剛體的平面平行運動
習(xí)題
第7章 流體力學(xué)簡介
7-1 流體靜力學(xué)
7-1-1 靜止流體中的壓強
7-1-2 表面張力與毛細現(xiàn)象
7-2 理想流體的流動
7-2-1 理想流體
7-2-2 流量流體的連續(xù)性原理
7-2-3 伯努利方程
7-2-4 流體力學(xué)的基本方程
7-3 黏性流體
7-3-1 流體的黏性
7-3-2 泊肅葉公式和斯托克斯公式
7-3-3 湍流
習(xí)題
……
第9章 靜電場
第10章 磁場
第11章 變化的電磁場
習(xí)題參考答案