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大学物理

书号:9787113287399 套系名称:普通高等教育“十四五”公共课程系列教材

作者:高永浩 张闪 刘向民 出版日期:2022-02-01

定价:49.00 页码 / 开本:无 /16

策划编辑:陆慧萍 责任编辑:陆慧萍 徐盼欣

适用专业:无 适用层次:高等教育

课程类别:语数外/物理 课程分类:公共课

配盘:无 配套教材:无

获奖情况:无

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内容简介 前言 目录 作者介绍 图书特色
  •       本书依据教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会编制的 《理工科类大学物理课程教 学基本要求》 (2010 年版) 的指导思想与教学要求, 为 96 学时两学期的工科大学物理课程而 编写。
         全书共 16 章, 内容包括力学、 热学、 振动与波动、 狭义相对论概述、 电磁学、 波动光学、 量子物理简介等。 全书注重体系的完整与论述的简洁, 兼具教学性、 实用性、 科学性特色。 
    
  •        大学物理是理工科学生重要的基础课程,在人才的科学素质培养方面起着不 可替代的关键作用。 编者根据教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会编 制的《理工科类大学物理课程教学基本要求》(2010 年版)的思想和精神,结合理工 类人才培养的特点及新时代教学改革的要求,组织编写了本书。 
           编者结合多年理工类物理教学实践经验,确定了本书编写的基本思路和特点: 有完整的普通物理学基本内容体系;对传统章节和内容作了适当的调整和删减;简 化了一些理论推导和论证过程;每章根据教学学时配有同步习题。 
           本书为计划教学时数为 96 学时的两学期理工科大学物理课程而编写,适合作 为高等学校理工科非物理专业的大学物理教材。 
           本书共 16 章,其中第 1 章至第 8 章为第一学期讲授内容,计划教学时数 48 学 时,包括力学、热学、振动与波动、狭义相对论概述;第 9 章至第 16 章为第二学期讲 授内容,计划教学时数 48 学时,包括电磁学、波动光学、量子物理简介。 书中标注 ?的为选讲或略讲内容。 
           本书由高永浩、张闪、刘向民主编。具体参加编写的人员及分工如下:史严编 写第 1 章、第 8 章;唐翰昭编写第 2 章;谷卓编写第 3 章;张彦立编写第 4 章、第 5 章;张闪编写第6 章、第7 章;郭宏凯编写第10 章;乔治编写第11 章;刘向民编写第 12 章、第 14 章和第 15 章;李月晴编写第 13 章;高永浩编写第 9 章、第 16 章,并负 责全书统稿。 
           在本书编写过程中,参考和借鉴了不少国内外的同类优秀教材,在此向其作者 表示衷心的感谢。 
           由于编者水平有限,书中难免有不妥和疏漏之处,敬请广大读者批评指正。 
                                                                                        编 者 2021 年 10 月
    
  • 第 1 章 质点运动学  1
    
    1. 1 参考系和坐标系 质点  1
    
    一、运动的绝对性和相对性  1
    
    二、参考系和坐标系  1
    
    三、质点  2
    
    1. 2 运动状态的描述  2
    
    一、位置矢量 运动方程  2
    
    二、位移  3
    
    三、速度  3
    
    四、加速度  4
    
    五、运动学中的两类问题  5
    
    1. 3 曲线运动的描述  6
    
    一、运动叠加原理  6
    
    二、抛体运动  7
    
    三、圆周运动的描述  7
    
    四、任意的平面曲线运动 11
    
    1. 4 相对运动 12
    
    第 2 章 质点动力学 15
    
    2. 1 牛顿运动定律 15
    
    一、牛顿运动定律概述 15
    
    二、几种常见力 17
    
    三、牛顿运动定律的应用 18
    
    2. 2 动量 动量守恒定律 20
    
    一、质点的动量定理 21
    
    二、质点系的动量定理 23
    
    三、动量守恒定律 23
    
    2. 3 功与能 25
    
    一、功与功率 25
    
    二、质点的动能定理 26
    
    三、保守力的功和势能 26
    
    2. 4 功能原理 机械能守恒定律 29
    
    一、质点系的动能定理 29
    
    二、质点系的功能原理和机械能守恒定律 29
    
    第 3 章 刚体的转动 34
    
    3. 1 刚体运动的描述 34
    
    一、刚体的平动与转动 34
    
    二、刚体绕定轴转动的角速度和角加速度 35
    
    3. 2 力矩 转动定律 35
    
    一、力矩 35
    
    二、转动定律 36
    
    三、转动定律应用举例 38
    
    3. 3 角动量 角动量守恒定律 39
    
    一、角动量 39
    
    二、角动量定理 40
    
    三、角动量守恒定律 40
    
    3. 4 刚体绕定轴转动的动能定理 42
    
    一、力矩的功 42
    
    二、转动动能 42
    
    三、刚体定轴转动的动能定理 43
    
    第 4 章 气体动理论 48
    
    4. 1 平衡态 理想气体状态方程 48
    
    一、平衡态 48
    
    二、状态参量 48
    
    三、理想气体的状态方程 49
    
    4. 2 理想气体的压强公式 50
    
    一、理想气体的微观模型 50
    
    二、理想气体压强公式 51
    
    4. 3 理想气体的温度公式 52
    
    一、理想气体状态方程的分子形式 52
    
    二、温度的微观解释 52
    
    三、气体分子的方均根速率 52
    
    4. 4 能量均分定理 理想气体的内能 53
    
    一、自由度 53
    
    二、能量均分定理 54
    
    三、理想气体内能 54
    
    4. 5 麦克斯韦气体分子速率分布律 56
    
    一、测定分子速率分布的实验 56
    
    二、速率分布函数 57
    
    三、麦克斯韦速率分布律 57
    
    四、分子速率的三种统计平均值 58
    
    4. 6 分子平均碰撞频率和平均自由程 60
    
    第 5 章 热力学基础 63
    
    5. 1 准静态过程 功 热量 内能 63
    
    一、准静态过程 63
    
    二、内能 63
    
    三、热量 64
    
    四、准静态过程中的功 64
    
    5. 2 热力学第一定律及其应用 65
    
    一、热力学第一定律 65
    
    二、热力学第一定律的应用 65
    
    5. 3 气体的摩尔热容 67
    
    一、理想气体的等体摩尔热容 68
    
    二、理想气体的等压摩尔热容 68
    
    三、比热容比 69
    
    5. 4 理想气体的绝热过程 ?多方过程 69
    
    一、绝热过程 69
    
    二、多方过程 71
    
    5. 5 循环过程 卡诺循环 73
    
    一、循环过程 73
    
    二、热机 73
    
    三、制冷机 74
    
    四、卡诺循环 74
    
    5. 6 热力学第二定律   卡诺定理 76
    
    一、热力学第二定律 77
    
    二、可逆过程和不可逆过程 78
    
    三、卡诺定理 78
    
    5. 7 热力学第二定律的统计意义   熵 79
    
    一、热力学第二定律的统计意义 79
    
    二、熵增加原理 80
    
    第 6 章 机械振动  84
    
    6. 1 简谐振动 84
    
    一、弹簧振子和简谐振动 84
    
    二、常见的简谐振动模型 85
    
    6. 2 简谐振动的描述 87
    
    一、简谐振动的速度、加速度和图像描述  87
    
    二、描述简谐振动的三个特征物理量 87
    
    6. 3 简谐振动的旋转矢量图表示法 89
    
    一、旋转矢量与简谐振动 89
    
    二、旋转矢量图的应用 90
    
    6. 4 简谐振动的能量 94
    
    一、简谐振动的能量表示式 94
    
    二、简谐振动的能量曲线 95
    
    三、能量守恒与简谐振动 95
    
    6. 5 简谐振动的合成 96
    
    一、两个同方向同频率简谐振动的合成 96
    
    二、两个同方向不同频率简谐振动的合成 98
    
    三、两个相互垂直的同频率简谐振动的合成 99
    
    四、两个相互垂直的不同频率简谐振动的合成  100
    
    第 7 章 机械波  103
    
    7. 1 机械波的基本概念  103
    
    一、机械波的产生  103
    
    二、波动的基本形式和传播特征  103
    
    三、波速、波的频率和波长 104
    
    四、波的几何描述  105
    
    7. 2 平面简谐波的波动方程及其物理意义  106
    
    一、平面简谐波的波动方程  106
    
    二、波动方程的物理意义  107
    
    7. 3 波的能量  111
    
    一、波动能量的传播  111
    
    二、波的能量密度和能流密度  111
    
    7. 4 惠更斯原理和波的衍射  113
    
    一、惠更斯原理  113
    
    二、波的衍射  113
    
    7. 5 波的叠加原理与波的干涉  114
    
    一、波的叠加原理  114
    
    二、波的干涉  114
    
    7. 6 驻波和半波损失  117
    
    一、驻波的产生  117 
    
    二、驻波方程  118
    
    三、半波损失  120
    
    第 8 章 狭义相对论概述  123
    
    8. 1 伽利略变换 经典力学时空观  123
    
    一、经典力学的相对性原理  123
    
    二、伽利略变换  123
    
    三、经典力学时空观  124
    
    8. 2 洛伦兹变换 狭义相对论时空观  124
    
    一、狭义相对论的基本假设  124
    
    二、洛伦兹变换  125
    
    三、狭义相对论时空观  125
    
    四、狭义相对论动力学基础  127
    
    第 9 章 真空中的静电场  129
    
    9. 1 电荷 库仑定律 电场强度  129
    
    一、电荷  129
    
    二、库仑定律  129
    
    三、电场强度  130
    
    9. 2 高斯定理及其应用  136
    
    一、电场线  136
    
    二、电场强度通量  136
    
    三、高斯定理  137
    
    四、高斯定理的应用  139
    
    9. 3 静电场的环路定理 电势能  143
    
    一、静电场力做功  143
    
    二、静电场的环路定理  144
    
    三、电势能  144
    
    9. 4 电势 等势面 电势梯度  145
    
    一、电势  145
    
    二、等势面  148
    
    ?三、电势梯度  148
    
    第 10 章 静电场中的导体  电容 154
    
    10. 1 静电场中的导体概述 154
    
    一、静电场中的导体与静电平衡  154
    
    二、空腔导体和静电屏蔽  159
    
    三、静电屏蔽 160
    
    10. 2 电容 电容器 163
    
    一、孤立导体的电容  163
    
    二、电容器  164
    
    三、电容器的并联和串联  166
    
    ?10. 3 静电场的能量 167
    
    第 11 章 电流与磁场 171
    
    11. 1 电流 电动势 171
    
    一、电流 电流密度  171
    
    二、电源 电动势  173
    
    11. 2 电流的磁场 174
    
    一、电流的磁效应  174
    
    二、磁场 磁感应强度  175
    
    三、毕奥-萨伐尔定律  175
    
    四、毕奥-萨伐尔定律的应用  176
    
    五、运动电荷的磁场  178
    
    11. 3 磁通量 磁场的高斯定理 179
    
    一、磁感应线  179
    
    二、磁通量 磁场的高斯定理  179
    
    11. 4 安培环路定理 180
    
    11. 5 磁场对载流导线的作用 185
    
    一、安培定律  185
    
    二、两平行长直载流导线间的相互作用  186
    
    三、磁场对载流线圈作用的磁力矩  188
    
    四、磁力的功  189
    
    11. 6 带电粒子在磁场中的运动 189
    
    一、洛伦兹力  189
    
    二、带电粒子在匀强磁场中的运动  190
    
    三、霍尔效应  191
    
    第 12 章 电磁感应  199
    
    12. 1 法拉第电磁感应定律 楞次定律 199
    
    一、电磁感应现象  199
    
    二、楞次定律  200
    
    三、法拉第电磁感应定律  201
    
    12. 2 动生电动势 203
    
    一、动生电动势的产生机制  203
    
    二、动生电动势的计算  204 
    
    三、洛伦兹力与动生电动势伴随的能量转换  205
    
    12. 3 感生电动势 感生电场 206
    
    一、感生电场  206
    
    二、感生电场和感生电动势的计算  207
    
    三、涡电流  208
    
    12. 4 自感和互感 210
    
    一、自感  210
    
    二、互感  212
    
    12. 5 磁场的能量 214
    
    一、自感线圈的储能  214
    
    二、磁场能量的计算  215
    
    第 13 章 光的干涉  220
    
    13. 1 光源 光的相干性 220
    
    一、光源及发光机制  220
    
    二、光的相干性  221
    
    13. 2 杨氏双缝干涉实验及其他厂常见干涉实验装置 221
    
    一、杨氏双缝干涉实验  221
    
    二、菲涅耳双镜实验  223
    
    三、劳埃德镜实验  223
    
    13. 3 光程和光程差 224
    
    一、光程和光程差的计算  224
    
    二、透镜不引起附加光程差  225
    
    三、反射光的附加光程差  226
    
    13. 4 薄膜干涉 227
    
    一、薄膜干涉的光程差  227
    
    二、等倾干涉  229
    
    13. 5 劈尖 牛顿环 迈克耳孙干涉仪 230
    
    一、劈尖  230
    
    ?二、牛顿环  232
    
    三、迈克耳孙干涉仪  233
    
    第 14 章 光的衍射  237
    
    14. 1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理  237
    
    一、光的衍射现象  237
    
    二、惠更斯-菲涅耳原理  237
    
    三、衍射的分类  238
    
    14. 2 单缝的夫琅禾费衍射 239
    
    一、实验装置和衍射图样 239
    
    二、菲涅耳半波带法和条纹分布规律  239
    
    14. 3 光栅衍射 243
    
    一、多缝衍射  243
    
    二、光栅  244
    
    三、光栅衍射的计算  244
    
    四、光栅光谱  247
    
    14. 4 圆孔衍射 光学仪器的分辨本领 249
    
    一、圆孔衍射  249
    
    二、光学仪器的分辨本领  249
    
    第 15 章 光的偏振  254
    
    15. 1 光的偏振状态 254
    
    一、线偏振光  254
    
    二、自然光  255
    
    三、部分偏振光  255
    
    四、圆偏振光和椭圆偏振光  256
    
    15. 2 偏振片 起偏和检偏 马吕斯定律 256
    
    一、偏振片  256
    
    二、起偏和检偏  256
    
    三、马吕斯定律  257
    
    四、应用  258
    
    15. 3 光在反射和折射时的偏振 259
    
    第 16 章 量子物理简介 262
    
    16. 1 黑体辐射 普朗克能量子假说 262
    
    一、黑体辐射  262
    
    二、普朗克能量子假说  263
    
    16. 2 光电效应 光的波粒二象性 263
    
    一、光电效应  263
    
    二、光的波粒二象性  265
    
    16. 3 巴耳末公式 氢原子的玻尔理论 265
    
    一、巴耳末公式  265
    
    二、氢原子的玻尔理论  265
    
    16. 4 德布罗意波 不确定关系 267
    
    一、德布罗意波  267
    
    二、不确定关系  267
    
    附录 教材内容与思政元素的融合  270
    
    
  • 高永浩,任教于石家庄铁道大学数理系,专业研究方向为微纳光电子器件,主授课程包括大学物理、量子力学。
    
    张闪,副教授,任教于石家庄铁道大学数理系,专业研究方向为理论物理;主授课程包括大学物理、热力学统计物理、电动力学。所获奖项包括省教学成果二等奖、校教学成果一等奖等多项。
    
     刘向民,教授,任教于石家庄铁道大学数理系,专业研究方向为导波光学,主授课程包括大学物理、电动力学。
    
    
    
  • (1)本书有合理、完整的普通物理学基本内容体系,部分内容标识*为选讲内容适用于不同学时的需求;
    (2)对传统物理的内容作了适当的调整和删减,并简化了一些理论推导和论证过程;
    (3)每章配有同步习题,以便学生更好地理解和掌握相关知识点。