大學(xué)物理-中國鐵道出版社

普通高等教育“十四五”公共課程系列教材

大學(xué)物理

高永浩張閃劉向民主編

◎

內(nèi)容簡介

本書依據(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)基本要求年版的指導(dǎo)思想與教學(xué)要求為學(xué)時兩學(xué)期的工科大學(xué)物理課程而

》(2010),96

編寫

。

全書共章內(nèi)容包括力學(xué)熱學(xué)振動與波動狹義相對論概述電磁學(xué)波動光學(xué)

16,、、、、、、

量子物理簡介等全書注重體系的完整與論述的簡潔兼具教學(xué)性實用性科學(xué)性特色

。,、、。

本書適合作為高等學(xué)校理工科非物理專業(yè)的大學(xué)物理教材

。

圖書在版編目CIP數(shù)據(jù)

()

大學(xué)物理高永浩張閃劉向民主編北京中國

/,,.—:

鐵道出版社有限公司

,2022.2

普通高等教育十四五公共課程系列教材

“”

ISBN978-7-113-28739-9

大高張劉物理學(xué)

Ⅰ.①…Ⅱ.①…②…③…Ⅲ.①-

高等學(xué)校教材

-Ⅳ.①O4

中國版本圖書館數(shù)據(jù)核字第號

CIP(2022)000093

書名:大學(xué)物理

作者:高永浩張閃劉向民

策劃:李小軍編輯部電話:

(010)63549508

責(zé)任編輯:陸慧萍徐盼欣

封面設(shè)計:劉穎

責(zé)任校對:苗丹

責(zé)任印制:樊啟鵬

出版發(fā)行:中國鐵道出版社有限公司北京市西城區(qū)右安門西街號

(100054,8)

網(wǎng)址:

http://www.tdpress.com/51eds/

印刷:北京柏力行彩印有限公司

版次:年月第版年月第次印刷

202221202221

開本:印張:字數(shù):千

787mm×1092mm1/1617.75453

書號:

ISBN978-7-113-28739-9

定價:元

49.00

版權(quán)所有侵權(quán)必究

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,,。:(010)63550836

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:(010)63549461

“大學(xué)物理”是理工科學(xué)生重要的基礎(chǔ)課程,在人才的科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)方面起著

不可替代的關(guān)鍵作用。編者根據(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》(年版)的思想和精神,結(jié)合理

2010

工類人才培養(yǎng)的特點及新時代教學(xué)改革的要求,組織編寫了本書。

編者結(jié)合多年理工類物理教學(xué)實踐經(jīng)驗,確定了本書編寫的基本思路和特點:

有完整的普通物理學(xué)基本內(nèi)容體系;對傳統(tǒng)章節(jié)和內(nèi)容作了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和刪減;簡

化了一些理論推導(dǎo)和論證過程;每章根據(jù)教學(xué)學(xué)時配有同步習(xí)題。

本書為計劃教學(xué)時數(shù)為學(xué)時的兩學(xué)期理工科大學(xué)物理課程而編寫,適合作

96

為高等學(xué)校理工科非物理專業(yè)的大學(xué)物理教材。

本書共章,其中第章至第章為第一學(xué)期講授內(nèi)容,計劃教學(xué)時數(shù)學(xué)

161848

時,包括力學(xué)、熱學(xué)、振動與波動、狹義相對論概述;第章至第章為第二學(xué)期講授

916

內(nèi)容,計劃教學(xué)時數(shù)學(xué)時,包括電磁學(xué)、波動光學(xué)、量子物理簡介。書中標(biāo)注的

48?

為選講或略講內(nèi)容。

本書由高永浩、張閃、劉向民主編。具體參加編寫的人員及分工如下:史嚴編

寫第章、第章;唐翰昭編寫第章;谷卓編寫第章;張彥立編寫第章、第

182345

章;張閃編寫第章、第章;郭宏凱編寫第章;喬治編寫第章;劉向民編寫第

671011

章、第章和第章;李月晴編寫第章;高永浩編寫第章、第章,并負

12141513916

責(zé)全書統(tǒng)稿。

在本書編寫過程中,參考和借鑒了不少國內(nèi)外的同類優(yōu)秀教材,在此向其作者

表示衷心的感謝。

由于編者水平有限,書中難免有不妥和疏漏之處,敬請廣大讀者批評指正。

編者

年月

202110

第1章質(zhì)點運動學(xué)…………

1

參考系和坐標(biāo)系質(zhì)點………………

1.11

一運動的絕對性和相對性……………

、1

二參考系和坐標(biāo)系……………………

、1

三質(zhì)點…………………

、2

質(zhì)點運動狀態(tài)的描述…………………

1.22

一位置矢量運動方程………………

、2

二位移…………………

、3

三速度…………………

、3

四加速度………………

、4

五運動學(xué)中的兩類問題………………

、5

曲線運動的描述………………………

1.36

一運動疊加原理………………………

、6

二拋體運動……………

、7

三圓周運動的描述……………………

、7

四任意的平面曲線運動………………

、11

相對運動………………

1.412

第2章質(zhì)點動力學(xué)…………

15

牛頓運動定律…………

2.115

一牛頓運動定律概述…………………

、15

二幾種常見力…………

、17

三牛頓運動定律的應(yīng)用………………

、18

動量動量守恒定律…………………

2.220

一質(zhì)點的動量定理……………………

、21

二質(zhì)點系的動量定理…………………

、23

三動量守恒定律………………………

、23

功與能…………………

2.325

一功與功率……………

、25

二質(zhì)點的動能定理……………………

、26

三保守力的功和勢能…………………

、26

Ⅰ

大學(xué)物理

功能原理機械能守恒定律…………

2.429

一質(zhì)點系的動能定理…………………

、29

二質(zhì)點系的功能原理和機械能守恒定律……………

、29

第3章剛體的轉(zhuǎn)動…………

34

剛體運動的描述………………………

3.134

一剛體的平動與轉(zhuǎn)動…………………

、34

二剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的角速度和角加速度……………

、35

力矩轉(zhuǎn)動定律………………………

3.235

一力矩…………………

、35

二轉(zhuǎn)動定律……………

、36

三轉(zhuǎn)動定律應(yīng)用舉例…………………

、38

角動量角動量守恒定律……………

3.339

一角動量………………

、39

二角動量定理…………

、40

三角動量守恒定律……………………

、40

剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的動能定理…………

3.442

一力矩的功……………

、42

二轉(zhuǎn)動動能……………

、42

三剛體定軸轉(zhuǎn)動的動能定理…………

、43

第4章氣體動理論…………

48

平衡態(tài)理想氣體狀態(tài)方程…………

4.148

一平衡態(tài)………………

、48

二狀態(tài)參量……………

、48

三理想氣體的狀態(tài)方程………………

、49

理想氣體的壓強公式…………………

4.250

一理想氣體的微觀模型………………

、50

二理想氣體壓強公式的推導(dǎo)…………

、51

理想氣體的溫度公式…………………

4.352

一理想氣體狀態(tài)方程的分子形式……………………

、52

二溫度的微觀解釋……………………

、52

三氣體分子的方均根速率……………

、52

能量均分定理理想氣體的內(nèi)能……………………

4.453

一自由度………………

、53

二能量均分定理………………………

、54

三理想氣體內(nèi)能………………………

、54

麥克斯韋氣體分子速率分布律………

4.556

一測定分子速率分布的實驗…………

、56

Ⅱ

目錄

二速率分布函數(shù)………………………

、57

三麥克斯韋速率分布律………………

、57

四分子速率的三種統(tǒng)計平均值………

、58

分子平均碰撞頻率和平均自由程……………………

4.660

第5章熱力學(xué)基礎(chǔ)…………

63

準(zhǔn)靜態(tài)過程功熱量內(nèi)能………

5.163

一準(zhǔn)靜態(tài)過程…………

、63

二內(nèi)能…………………

、63

三熱量…………………

、64

四準(zhǔn)靜態(tài)過程中的功…………………

、64

熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用……………

5.265

一熱力學(xué)第一定律……………………

、65

二熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用……………

、65

氣體的摩爾熱容………………………

5.367

一理想氣體的等體摩爾熱容…………

、68

二理想氣體的等壓摩爾熱容…………

、68

三比熱容比……………

、69

理想氣體的絕熱過程?多方過程…………………

5.469

一絕熱過程……………

、69

?二多方過程……………

、71

循環(huán)過程卡諾循環(huán)…………………

5.573

一循環(huán)過程……………

、73

二熱機…………………

、73

三制冷機………………

、74

四卡諾循環(huán)……………

、74

熱力學(xué)第二定律卡諾定理…………

5.676

一熱力學(xué)第二定律……………………

、77

二可逆過程和不可逆過程……………

、78

三卡諾定理……………

、78

熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義熵……………………

5.779

一熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義………

、79

?二熵增加原理…………

、80

第6章機械振動……………

84

簡諧振動………………

6.184

一彈簧振子和簡諧振動………………

、84

Ⅲ

大學(xué)物理

二常見的簡諧振動模型………………

、85

簡諧振動的描述………………………

6.287

一簡諧振動的速度加速度和圖像描述……………

、、87

二描述簡諧振動的三個特征物理量…………………

、87

簡諧振動的旋轉(zhuǎn)矢量圖表示法………

6.389

一旋轉(zhuǎn)矢量與簡諧振動………………

、89

二旋轉(zhuǎn)矢量圖的應(yīng)用…………………

、90

簡諧振動的能量………………………

6.494

一簡諧振動的能量表示式……………

、94

二簡諧振動的能量曲線………………

、95

三能量守恒與簡諧振動………………

、95

簡諧振動的合成………………………

6.596

一兩個同方向同頻率簡諧振動的合成………………

、96

二兩個同方向不同頻率簡諧振動的合成……………

、98

?三兩個相互垂直的同頻率簡諧振動的合成…………

、99

?四兩個相互垂直的不同頻率簡諧振動的合成……

、100

第7章機械波………………

103

機械波的基本概念…………………

7.1103

一機械波的產(chǎn)生……………………

、103

二波動的基本形式和傳播特征……………………

、103

三波速波的頻率和波長……………

、、104

四波的幾何描述……………………

、105

平面簡諧波的波動方程及其物理意義……………

7.2106

一平面簡諧波的波動方程…………

、106

二波動方程的物理意義……………

、107

?波的能量……………

7.3111

一波動能量的傳播…………………

、111

二波的能量密度和能流密度………

、111

惠更斯原理和波的衍射……………

7.4113

一惠更斯原理………………………

、113

二波的衍射…………

、113

波的疊加原理與波的干涉…………

7.5114

一波的疊加原理……………………

、114

二波的干涉…………

、114

?駐波和半波損失……………………

7.6117

一駐波的產(chǎn)生………………………

、117

Ⅳ

目錄

二駐波方程…………

、118

三半波損失…………

、120

?第8章狹義相對論概述…………………

123

伽利略變換經(jīng)典力學(xué)時空觀……………………

8.1123

一經(jīng)典力學(xué)的相對性原理…………

、123

二伽利略變換………………………

、123

三經(jīng)典力學(xué)時空觀…………………

、124

洛倫茲變換狹義相對論時空觀…………………

8.2124

一狹義相對論的基本假設(shè)…………

、124

二洛倫茲變換………………………

、125

三狹義相對論時空觀………………

、125

四狹義相對論動力學(xué)基礎(chǔ)…………

、127

第9章真空中的靜電場…………………

129

電荷庫侖定律電場強度………

9.1129

一電荷………………

、129

二庫侖定律…………

、129

三電場強度…………

、130

高斯定理及其應(yīng)用…………………

9.2136

一電場線……………

、136

二電場強度通量……………………

、136

三高斯定理…………

、137

四高斯定理的應(yīng)用…………………

、139

靜電場的環(huán)路定理電勢能………

9.3143

一靜電場力做功……………………

、143

二靜電場的環(huán)路定理………………

、144

三電勢能……………

、144

電勢等勢面電勢梯度…………

9.4145

一電勢………………

、145

二等勢面……………

、148

?三電勢梯度…………

、148

第10章靜電場中的導(dǎo)體電容…………

154

靜電場中的導(dǎo)體……………………

10.1154

一靜電場中的導(dǎo)體與靜電平衡……………………

、154

二空腔導(dǎo)體和靜電屏蔽……………

、159

三靜電屏蔽…………

、160

Ⅴ

大學(xué)物理

電容電容器………………………

10.2163

一孤立導(dǎo)體的電容…………………

、163

二電容器……………

、164