《大学物理学(第二版)》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),在第一版基础上修订而成。该书涵盖基本要求的核心内容,在保持体系完整的同时,对经典物理内容作了适当增减,同时对近现代物理内容进行了扩充,确保经典、丰富近代、关注发展。全书简洁明了、易学易教。
《大学物理学(第二版)》可作为高等学校理科非物理学类专业和工科各专业60~90学时的大学物理课程的教材,也可供其他相关专业选用。
物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用和转化规律的自然科学。物理学的基本理论渗透于自然科学的各个学科,是自然科学的基础;物理学的基本规律支撑着工程技术的各个方面,是工程技术的基础。
为适应我国高等教育的新形势和新要求,体现“新工科”建设要求,围绕“立德树人”总目标,更好地培养学生的科学精神、辩证思维和创新能力,更有效地发挥大学物理教学在人才培养中的独特作用,对《大学物理学》进行修订。
《大学物理学》(第二版)仍以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)为依据,涵盖基本要求的核心内容。本版保持第一版体系完整、简洁明了和条理清晰的特点,力求丰富教材内涵和现代气息,加强经典和现代的融合、理论和应用的联系,体现物理学的新发展、新突破和新应用。
调整充实基本内容。刚体力学稍做简化,增加了流体力学的基础知识,第2章改为“刚体的定轴转动和流体力学基础”。第8章“机械振动机械波”改为第8章“机械振动和电磁振荡”和第9章“机械波和电磁波”,第8章稍简化机械振动内容,增加了电磁振荡,第9章稍简化机械波内容,增加了电磁波和声波。适当增加近代物理内容,将第10章“近代物理基础”扩充为第11章“相对论基础”和第12章“量子物理基础”,分别增加了广义相对论简介和不确定关系。
优化充实其他内容。替换和补充应用案例,增加了物理学发展应用前沿的新内容,如引力波探测和量子计算等。替换和补充例题、思考题和习题,增加探究性讨论的、来自实际的和应用现代数学方法处理的例题、思考题和习题。努力使教材具有拓展性和开放性,以“二维码”链接的形式,增添了相关课程内容、演示实验和拓展内容的动画、视频和文档,丰富了物理学家事迹和物理学史故事,增加了与课程知识点契合的“课程思政”元素与素材。
本书第1、第2章由张薇负责修订,第3、第4、第8、第9章由何跃娟负责修订,第5、第6、第7章由吴亚敏负责修订,第10、第11、第12章由陈国庆负责修订,全书由陈国庆定稿。
本书在修订过程中,参考了国内外多种优秀物理教材并汲取了一些优点,也得到了不少同行和专家的指导和帮助,在此,编者对相关作者、同行和专家致以诚挚谢意。同时,衷心感谢高等教育出版社程福平编辑为本书的顺利出版付出的努力。
对于书中的不妥或问题,敬请师生和读者批评指正。
第1章 质点力学
1-1 质点运动的描述
1-1-1 质点参考系运动方程
1-1-2 质点的位移速度加速度
1-1-3 质点的圆周运动
1-1-4 相对运动
1-2 牛顿运动定律
1-2-1 力学中常见的几种力
1-2-2 牛顿运动定律及其应用
1-3 动量和冲量
1-3-1 动量和冲量质点动量定理
1-3-2 质点系动量定理质点系动量
守恒定律
1-4 功和能
1-4-1 功和功率
1-4-2 质点的动能定理
1-4-3 质点系的动能定理
1-4-4 保守力 系统的势能
1-4-5 质点系的功能原理机械能
守恒定律
1-4-6 能量守恒定律
应用案例离子推进器
思考题
习题
第2章 刚体的定轴转动和流体力学基础
2-1 刚体的运动
2-1-1 刚体的平动
2-1-2 刚体的定轴转动
2-2 力矩转动定律
2-2-1 力矩
2-2-2 刚体绕定轴转动时的转动定律
2-2-3 转动惯量
2-2-4 转动定律的应用
2-3 质点的角动量和角动量守恒定律
2-3-1 质点对定点的角动量
2-3-2 质点的角动量定理
2-3-3 质点的角动量守恒定律
2-4 刚体定轴转动的角动量和角动量
守恒定律
2-4-1 刚体定轴转动的角动量
2-4-2 刚体定轴转动的角动量定理
2-4-3 刚体定轴转动的角动量守恒定律
2-5 力矩的功 刚体定轴转动的动能定理
2-5-1 力矩的功
2-5-2 力矩的功率
2-5-3 刚体的转动动能 定轴转动的动能定理
2-6 流体力学基础
2-6-1 理想流体的运动
2-6-2 理想流体的伯努利方程
2-6-3 伯努利方程的应用
应用案例走钢丝表演中的物理
——转动定律
思考题
习题
第3章 气体动理论
3-1 宏观与微观统计规律
3-1-1 宏观量与微观量理想气体物态方程
3-1-2分子热运动和统计规律性
3-2 理想气体的压强与温度
3-2-1 理想气体的微观模型
3-2-2 平衡态的统计假设
3-2-3 压强公式的推导
3-2-4 理想气体温度公式
3-3 能量均分定理理想气体的内能
3-3-1 气体分子的自由度
3-3-2 能量按自由度均分定理
3-3-3 理想气体的内能
3-4 气体分子热运动的速率分布
3-4-1 分子的速率分布函数
3-4-2 统计平均值
3-4-3 麦克斯韦速率分布律
3-4-4 气体分子速率分布的实验测定
3-4-5 气体分子的特征速率
3-5 气体分子的平均碰撞频率和平均
自由程
应用案例保温瓶的真空度
思考题
习题
第4章 热力学基础
4-1 热力学第零定律准静态过程
4-1-1 热力学第零定律
4-1-2 准静态过程
4-2 热力学第一定律
4-2-1 热量功 内能
4-2-2 热力学第一定律
4-2-3 热力学第一定律的应用
4-3 循环过程卡诺循环
4-3-1 循环过程
4-3-2 热机制冷机热泵
4-3-3 卡诺循环
4-4 可逆和不可逆过程热力学第二定律
4-4-1 可逆过程和不可逆过程
4-4-2 卡诺定理
4-4-3 热力学第二定律的描述
4-4-4 热力学第二定律的数学表示
熵信息熵
应用案例 提高热机效率的两种方法
思考题
习题
……
第5章 静电场
第6章 恒定磁场
第7章 电磁感应 电磁场
第8章 机械振动和电磁振荡
第9章 机械波和电磁波
第10章 光学
第11章 相对论基础
第12章 量子物理基础