绪论
第1篇 力学基础
第1章 运动的描述
1.1 参考系 坐标系 物理模型
1.2 运动的描述
1.3 运动学中的两类基本问题
1.4 相对运动
思考题
习题
第2章 运动定律与力学守恒定律
2.1 牛顿运动定律
2.2 动量 动量守恒定律
2.3 功 动能 势能 机械能守恒定律
2.4 角动量 角动量守恒定律
2.5 刚体的定轴转动
思考题
习题
第2篇 电磁学
第3章 静电场
3.1 电场强度
3.2 静电场中的高斯定理
3.3 静电场的环路定理 电势
3.4 等势面 电场强度和电势梯度的关系
3.5 静电场中的导体
3.6 静电场中的电介质
3.7 电容 电容器
3.8 静电场的能量
思考题
习题
第4章 稳恒磁场
4.1 电流密度
4.2 磁场 磁感应强度
4.3 毕奥-萨伐尔定律及其应用
4.4 安培环路定理
4.5 磁场对运动电荷的作用
4.6 磁场对载流导体的作用
4.7 磁力的功
4.8 磁场中的磁介质
思考题
习题
第5章 电磁感应 电磁场
5.1 电磁感应的基本定律
5.2 动生电动势与感生电动势
5.3 自感应 互感应
5.4 磁场的能量
5.5 麦克斯韦电磁场理论
思考题
习题
第3篇 振动与波动 波动光学
第6章 振动学基础
6.1 简谐振动的动力学特征
6.2 简谐振动的运动学特征
6.3 简谐振动的能量
6.4 简谐振动的合成
6.5 电磁振荡
思考题
习题
第7章 波动学基础
7.1 机械波的形成和传播
7.2 平面简谐波的波函数
7.3 波的能量 *声强
7.4 惠更斯原理 波的叠加和干涉
7.5 驻波
7.6 多普勒效应 *冲击波
7.7 电磁波
思考题
习题
第8章 波动光学
8.1 光的相干性
8.2 分波阵面干涉
8.3 分振幅干涉
8.4 光的衍射
8.5 光栅衍射
8.6 圆孔衍射 光学仪器的分辨率
8.7 光的偏振
8.8 起偏和检偏 马吕斯定律
8.9 反射光与折射光的偏振 布儒斯特定律
8.10 光的双折射
思考题
习题
第4篇 热物理学
第9章 气体动理论基础
9.1 平衡态 温度 理想气体状态方程
9.2 理想气体压强公式
9.3 温度的统计解释
9.4 能量均分定理 理想气体的内能
9.5 麦克斯韦分子速率分布律
*9.6 分子平均碰撞频率和平均自由程
思考题
习题
第10章 热力学基础
10.1 内能 功和热量 准静态过程
10.2 热力学第一定律
10.3 气体的摩尔热容
10.4 绝热过程
10.5 循环过程卡诺循环
10.6 热力学第二定律
10.7 热力学第二定律的统计意义 玻尔兹曼熵
10.8 卡诺定理克劳修斯熵
思考题
习题
第5篇 近代物理基础
第11 章狭义相对论基础
11.1 伽利略变换和经典力学时空观
11.2 狭义相对论基本原理洛伦兹变换
11.3 狭义相对论时空观
11.4 狭义相对论动力学
思考题
习题
第12章 量子力学基础
12.1 热辐射 普朗克量子假设
12.2 光电效应 爱因斯坦光子假设
12.3 康普顿效应
12.4 玻尔的氢原子理论
12.5 德布罗意的物质波假设
12.6 波函数及其统计意义 不确定关系
12.7 薛定谔方程及其应用
12.8 氢原子的量子理论
12.9 电子自旋 原子的壳层结构
思考题
习题
附录Ⅰ 矢量及其运算
附录Ⅱ 国际单位制(SI)的基本单位
附录Ⅲ 国际单位制中的单位词头
附录Ⅳ 常用基本物理常量(2006年)
附录Ⅴ 空气、水、地球、太阳系的一些常用数据
附录Ⅵ 元素周期表
习题参考答案
参考文献
物理学是自然科学的基础,主要研究物质的基本结构、基本运动形式以及相互作用规律,是人类在探索自然的过程中逐步发展起来的.物理学的每一次重大发现和突破,都影响着人类的生活和科技的发展.以物理学为主要内容的大学物理课程,是高等学校理工类专业学生的一门重要基础课,该课程的学习有助于培养和提高学生综合素质和科技创新能力.
本书是为适应当前大学课程教学改革的需要,根据国家教育事业发展第十三个五年规划提出的要求,以及教育部高等学校《理工科类大学物理课程教学基本要求》,结合编者多年的教学实践和教学改革经验,针对高等学校少学时大学物理课程的特点编写而成.
本书在保持物理学基本内容完整、体系不变的前提下,减少知识点布局,简化理论的数学推导过程,突出物理知识点的引入,强化物理知识点之间的联系,语言简洁、凝练、易懂.与其他同类教材相比,在内容的深度、难度上也做了适当的调整.例如,对“矢量性”只是作为物理概念讲述清楚,而不是刻意用矢量的方法去解算一些偏难的习题;在相对性的要求上,只引入“相对运动”以描述运动的相对性,不在动力学中的相关部分深化该问题的讨论.对于数学工具的运用,在保证基本要求的前提下,尽量避免繁杂的数学推演.例如,在量子物理部分,书中不要求解算二元偏微分方程,而重在讨论方程解算的思路和理解解算结果的物理意义.
本书编写时以“精讲经典、加强近代”为原则,重视教学内容的现代化和实用性.经典物理是理工科各类专业后续课程的必备基础知识,必须讲透、讲够.对于近代物理部分,主要是突出相对论的时空观和量子思想.除了讲清这些物理理论知识、注重启迪思维外,还引导学生学习前辈科学家勇于创新的进取精神.总之,教材编写的目标是:围绕基础,加粗主干,重在实用,重在基本训练,重在为后续课程打基础.
本书的编写中,既考虑到物理体系的完整性和系统性,又考虑到各类学校及不同专业对物理知识要求的差异,因此在某些章节的内容前面加了“*”号,教师可以根据学校课程设置、教学专业特点和教学时数来取舍,也可以跳过这些带*号的内容.
本书由匡乐满教授主编,郑小娟任副主编,参与编写的人员有曾浩生、杨友田、郑小娟、吴烨、吴松安等.本书编写过程中,得到了中南大学、武汉理工大学、湖南师范大学、湘潭大学、长沙理工大学、广东工业大学、重庆邮电大学、辽宁工业大学等高校物理老师的帮助和指导,苏文华构思并设计了全书在线课程教学资源的结构与配置,余燕编辑了教学资源内容,并编写了相关动画文字材料,胡锐、邓之豪组织并参与了动画制作及教学资源的信息化实现,苏文春、陈平提供了版式和装帧设计方案.在此一并表示衷心的感谢.
由于我们水平有限,书中错误和不妥之处在所难免,恳请读者批评指正.
编者
2017年9月
这是一本包含了大学物理各个课程的一本教材。写法简明、知识体系完备、可读性强
博士及博士后,湖南师范大学校党委委员、副校长,教授,博士生导师。量子信息学专家,中国量子力学研究会副理事长、湖南省芙蓉学者特聘教授、国家杰出青年基金获得者。长期从事量子光学、玻色爱因斯坦凝聚和量子信息及量子计算等方向的研究。
本书是为适应当前教学改革的需要,参照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),针对部分高校非物理专业大学物理课程短学时的特点编写而成的。
本书在保持物理学基本内容完整、体系不变的前提下,减少知识点布局,简化理论的数学推导过程,突出物理知识点的引入,强化物理知识点之间的联系,重视教学内容的现代化和实用性,语言简洁凝练易懂。
本书可作为高等学校非物理专业短学时大学物理课程的教材。