大學物理

作者：宋明玉、張戰動

定價：38元

印次：2-2

ISBN：9787302389491

出版日期：2015.04.01

印刷日期：2015.08.25

本書在第1版的基礎上，以物理學的基本概念、定律和方法為核心，在保證物理學知識體系完整的同時，重點突出以物理學的思想和方法來分析問題、解決問題的綜合能力的培養和訓練。知識體系在第1版基礎上，部分章節的內容和順序做了適當調整。結合高職院校的特點，增補了一些物理學在相關交叉學科的發展和應用實例，理論聯繫實踐，既激發學習興趣，又豐富知識面，不斷提高讀者的綜合素質。全書共分17章，分別介紹了物理學導論、質點的運動與力、運動的守恆量與守恆定律、剛體的定軸轉動、機械振動、機械波、熱力學基礎、氣體動理論基礎、真空中的靜電場、靜電場中的導體與電介質、恆定電流的磁場、磁場中的磁介質、電磁感應——電磁波、波動光學基礎、狹義相對論基礎、量子物理基礎、物理學原理在工程技術中的應用等內容。增補了一些與使用工程技術相關的例題和習題，每章習題給出了部分參考答案，增加了常用物理常數表。本書為適應不同地區、不同專業的高職類大學物理課程教學和自學而編寫的。可作為高職類不同專業、大專及成人教育相應專業的大學物理課程教學的教材和自學用書。

第0章 物理學導論 1

0.1 改變世界的物理學 1

0.1.1 物理學與科學技術 1

0.1.2 物理學改善人們的物質生活 3

0.1.3 物理學改變人們對世界的認識 3

0.2 物理學及發展概況 4

0.2.1 物理學是自然科學的基礎 4

0.2.2 物理學的研究內容 4

0.2.3 物理學的發展簡介 4

0.2.4 物理學的發展趨勢 5

0.3 物理學與人才培養 5

0.3.1 物理學的特徵 5

0.3.2 物理學是科學的世界觀和方法論的基礎 6

0.3.3 學習物理學的方法 6

0.4 單位制和量綱 6

0.5 矢量和標量簡介 8

0.5.1 矢量和標量 8

0.5.2 矢量的運算 8

第1章質點的運動與力 12

1.1質點運動的描述 12

1.1.1物理模型——坐標系 12

1.1.2質點運動的描述 13

1.2平面曲線運動圓周運動 19

1.2.1切向加速度和法向加速度 19

1.2.2圓周運動角量 21

1.2.3線量與角量的關係 22

1.3相對運動 23

1.4力學中幾種常見的力 24

1.4.1　萬有引力 25

1.4.2彈性力 25

1.4.3摩擦力 26

1.5牛頓運動定律 27

1.5.1牛頓第一定律 27

1.5.2牛頓第二定律 27

1.5.3牛頓第三定律 28

1.6牛頓定律的應用舉例 29

習題1 32

第2章運動的守恆量與守恆定律 40

2.1動量與衝量 40

2.1.1動量 40

2.1.2衝量 40

2.1.3質點的動量定理 41

2.1.4質點系的動量定理 43

2.1.5質點系的動量守恆定律 44

2.2　功 46

2.2.1功 46

2.2.2功率 47

2.2.3一對作用力和反作用力的功 48

2.2.4摩擦力的功 48

2.3　動能定理 48

2.3.1質點的動能和動能定理 48

2.3.2質點系的動能定理 49

2.4保守力勢能 50

2.4.1保守力做功 50

2.4.2勢能 52

2.5　機械能守恆定律能量守恆與轉換定律 52

2.5.1功能原理 52

2.5.2機械能守恆定律 53

2.5.3能量守恆定律 53

2.5.4功能原理及能量守恆定律應用舉例 54

習題2 55

第3章剛體的定軸轉動 61

3.1剛體運動的描述 61

3.1.1剛體的運動 61

3.1.2描述剛體轉動的角量 62

3.2剛體繞定軸的轉動定律 64

3.2.1力矩 64

3.2.2剛體定軸轉動定律 66

3.2.3轉動慣量 68

3.2.4剛體定軸轉動的應用舉例 70

3.3剛體的動能和勢能 72

3.3.1剛體定軸轉動的動能 72

3.3.2剛體的重力勢能 72

3.3.3剛體的機械能守恆定律 73

3.4剛體的角動量角動量守恆定律 73

3.4.1質點對軸的角動量(動量矩) 73

3.4.2質點的角動量(動量矩)定理 73

3.4.3質點的角動量守恆定律 74

3.4.4剛體定軸轉動的角動量 75

3.4.5剛體定軸轉動的角動量定理 75

3.4.6剛體的角動量守恆定律 76

習題3 78

第4章機械振動 83

4.1簡諧振動及描述 83

4.1.1簡諧振動的基本特徵 83

4.1.2描述簡諧振動的特徵量 84

4.1.3旋轉矢量法 87

4.2常見的幾種簡諧振動 88

4.2.1彈簧振子 88

4.2.2單擺和復擺 88

4.3簡諧運動的能量 89

4.3.1系統的動能 89

4.3.2系統的勢能 90

4.3.3系統的機械能 90

*4.4簡諧運動的合成 91

4.4.1兩個同方向、同頻率簡諧運動的合成 91

4.4.2兩個同方向、不同頻率簡諧運動的合成 92

4.4.3拍 93

*4.5阻尼振動、受迫振動、共振 94

4.5.1阻尼振動 94

4.5.2受迫振動 95

4.5.3共振 96

習題4 96

第5章機械波 100

5.1機械波的形成和傳播 100

5.1.1機械波的產生和傳播 100

5.1.2波動的描述 101

5.2平面簡諧波 102

5.2.1平面簡諧波的波函數 102

5.2.2波函數的物理意義 103

5.3惠更斯原理、波的干涉 105

5.3.1惠更斯原理 105

5.3.2波的疊加原理、波的干涉 106

5.4駐波 108

5.4.1駐波的產生 108

5.4.2駐波的波函數 109

5.4.3相位躍變、半波損失 110

5.4.4駐波的能量 111

5.5多普勒效應 112

5.5.1波源S相對於介質靜止，觀察者A以速度v0相對於介質運動 112

5.5.2觀察者相對於介質靜止，波源S以速度vs相對於介質運動 112

5.5.3波源S和觀察者同時相對於介質運動 113

*5.5.4衝擊波 114

習題5 115

第6章熱力學基礎 118

6.1熱力學基本概念 118

6.1.1熱力學系統 118

6.1.2狀態參量 118

6.1.3平衡態 119

6.1.4准靜態過程 119

6.1.5理想氣體的物態方程 120

6.2內能功和熱量 121

6.2.1准靜態過程的功 121

6.2.2准靜態過程中熱量的計算 121

6.2.3內能 122

6.3熱力學第一定律 122

6.4熱力學第一定律在理想氣體等值過程中的應用 123

6.4.1等體過程 123

6.4.2等壓過程 124

6.4.3等溫過程 125

6.5絕熱過程 126

6.6循環過程卡諾循環 128

6.6.1循環過程 128

6.6.2熱機及正循環 128

6.6.3製冷機及逆循環 129

6.6.4卡諾循環 130

6.7熱力學第二定律 131

6.7.1可逆過程與不可逆過程 131

6.7.2熱力學第二定律 132

習題6 133

第7章氣體動理論基礎 137

7.1分子熱運動理論 137

7.2理想氣體的壓強公式 137

7.2.1理想氣體的分子模型 137

7.2.2理想氣體的壓強公式 138

7.3溫度的微觀本質 139

7.4能量均分定理理想氣體的內能 140

7.4.1分子的自由度 140

7.4.2能量均分定理 140

7.4.3理想氣體的內能 141

*7.5麥克斯韋氣體分子速率分佈 141

7.5.1分子運動的圖景 142

7.5.2麥克斯韋速率分佈律 142

第8章真空中的靜電場 148

8.1電荷的基本性質 148

8.1.1電荷及相互作用 148

8.1.2電荷的量子性 148

8.1.3電荷守恆定律 149

8.1.4電荷的相對論不變性 149

8.2　庫侖定律 149

8.2.1庫侖定律的表述 149

8.2.2電場力的疊加原理 150

8.3　電場、電場強度 151

8.3.1靜電場 151

8.3.2電場強度及疊加原理 151

8.3.3電偶極子的電場強度 153

8.4電通量、高斯定理 156

8.4.1電場線 156

8.4.2電通量 157

8.4.3高斯定理 159

8.4.4高斯定理的應用 160

8.5靜電場的環路定理 164

8.5.1靜電力做功 164

8.5.2靜電場的環路定理 165

8.6電勢能、電勢 165

8.6.1電勢能 165

8.6.2電勢 166

8.6.3電勢差 166

8.6.4電勢的計算 167

習題8 170

第9章靜電場中的導體與電介質 176

9.1靜電場中的導體 176

9.1.1導體的靜電感應靜電平衡 176

9.1.2靜電平衡時導體上電荷的分佈 177

9.1.3導體表面電場強度 178

9.1.4孤立導體表面的電荷分佈 178

9.1.5靜電屏蔽 179

9.1.6有導體存在時的靜電場分佈 180

*9.2靜電場中的電介質 182

9.2.1電介質及其極化 182

9.2.2電極化強度 184

9.2.3電介質中的電場強度、極化電荷與自由電荷的關係 184

9.3電容、電容器 185

9.3.1孤立導體的電容 185

9.3.2電容器 186

9.3.3電介質對電容的影響——相對電容率 189

9.3.4電介質的擊穿 189

*9.4電介質中的高斯定理、電位移 190

9.4.1　電介質中的高斯定理 190

9.4.2　電位移 190

9.5靜電場的能量 191

9.5.1　電容器儲存的電能 191

9.5.2靜電場的能量、能量密度 191

習題9 193

第10章恆定電流的磁場 196

10.1恆定電流 196

10.1.1電流、電流密度 196

10.1.2電阻定律、歐姆定律的微分形式 197

10.1.3穩恆電場的建立 199

10.2恆定電流的磁場畢奧—薩伐爾定律 200

10.2.1磁的基本現象 201

10.2.2磁場磁感應強度 201

10.2.3畢奧—薩伐爾定律 202

10.2.4載流線圈的磁矩 204

10.2.5運動電荷的磁場 205

10.3　磁場的高斯定理 206

10.3.1磁通量 206

10.3.2磁場的高斯定理 207

10.4磁場的安培環路定理 208

10.4.1安培環路定理 208

10.4.2安培環路定理的應用舉例 209

10.5帶電粒子在磁場中的運動 211

10.5.1帶電粒子在電場和磁場中所受的力 211

10.5.2帶電粒子在磁場中的運動 212

10.5.3霍爾效應 213

10.6磁場對電流及載流線圈的作用 214

10.6.1磁場對電流的作用 214

10.6.2兩無限長平行載流直導線間的相互作用電流單位“安培”的定義 216

10.6.3磁場對載流線圈的作用 217

習題10 217

第11章磁場中的磁介質 223

11.1磁介質的磁化磁化強度 223

11.2磁介質中的安培環路定理 225

11.3鐵磁質 226

習題11 228

第12章電磁感應電磁波 230

12.1電磁感應現象法拉第電磁感應定律 230

12.1.1電磁感應現象 230

12.1.2法拉第電磁感應定律 230

12.1.3楞次定律 231

12.2動生電動勢 233

12.3感生電動勢、感生電場 235

12.3.1感生電場 235

12.3.2感生電動勢 235

12.3.3渦電流及應用 236

12.4自感和互感 237

12.4.1自感電動勢、自感 238

12.4.2互感電動勢、互感 239

*12.5磁場的能量 240

12.5.1自感的儲能 241

12.5.2磁場能量密度 241

12.6Maxwell電磁場理論簡介 243

12.6.1位移電流和全電流 243

12.6.2電磁場、Maxwell電磁場方程組 246

習題12 246

第13章波動光學基礎 252

13.1光的微粒說與波動說簡介 252

13.1.1光的微粒學說 252

13.1.2光的波動學說的崛起 253

13.1.3光的波動說的困難 254

13.2光源、光的相干性 254

13.2.1光源 254

13.2.2相干光 254

13.2.3光程和光程差 255

13.3　楊氏雙縫干涉 257

13.3.1楊氏雙縫干涉實驗 257

13.3.2楊氏雙縫干涉條紋特徵 257

13.4薄膜的等傾干涉 259

13.4.1薄膜等傾干涉的光路 259

13.4.2薄膜干涉特徵 260

13.4.3相鄰條紋對應薄膜厚度差 261

13.4.4薄膜等傾干涉的應用 261

13.5薄膜的等厚干涉 262

13.5.1劈尖干涉 262

13.5.2牛頓環 265

13.6光的衍射、惠更斯—菲涅耳原理 267

13.6.1光的衍射 267

13.6.2惠更斯—菲涅耳原理 267

13.6.3衍射分類 267

13.7　單縫的夫琅禾費衍射 268

13.7.1半波帶法 268

13.7.2　衍射條紋特徵 269

13.8圓孔衍射光學儀器的分辨本領 271

13.8.1圓孔衍射 271

13.8.2光學儀器的分辨本領 271

習題13 273

第14章狹義相對論基礎 277

14.1經典時空觀伽利略變換 277

14.1.1牛頓力學的時空觀 277

14.1.2伽利略變換 277

14.1.3經典力學的相對性原理 278

14.1.4經典力學的困難 278

14.2狹義相對論的基本原理 279

14.2.1　狹義相對論的基本假設 279

14.2.2　洛倫茲變換式 279

14.2.3狹義相對論的時空觀 280

14.3狹義相對論的動力學基礎 283

14.3.1相對論力學的基本方程 283

14.3.2質量—能量關係式 284

14.3.3動量和能量關係式 285

習題14 286

第15章量子物理基礎 288

15.1黑體輻射、普朗克的量子假說 288

15.1.1黑體輻射 288

15.1.2黑體輻射的基本規律 289

15.1.3普朗克假設和普朗克黑體輻射公式 291

15.2光電效應、康普頓效應 292

15.2.1光電效應實驗的規律 292

15.2.2愛因斯坦的光量子論 293

15.2.3康普頓效應 294

15.2.4光的波粒二象性 295

15.3德布羅意波、實物粒子的二象性 295

*15.4不確定關係 297

習題15 298

第16章物理學原理在工程技術中的應用 301

16.1摩擦與自鎖——螺旋千斤頂 301

16.2跳台跳水游泳池的深度設計 302

16.3汽車的動力學 303

16.3.1汽車的驅動力 303

16.3.2汽車的打滑 303

16.3.3翻車的動力學分析 304

16.4超導與磁懸浮列車 304

16.5雷達、微波通信和光纖通信 306

16.5.1雷達 306

16.5.2激光雷達 307

16.5.3微波通信與光纖通信 307

16.6物理學與激光技術 308

16.7物理學與新能源技術 312

16.7.1風能 312

16.7.2磁流體發電技術 314

16.7.3水力發電技術 314

16.7.4核能 315

16.7.5太陽能——永恆的能源 315

附：習題參考答案 318

參考文獻 329