《大学物理简明教程(第2版)/清华大学出版社“十二五”规划教材·高等院校物理教材》分为6章,简明而系统地讲述了经典力学、狭义相对论、热力学、电磁学、波动学、量子物理基础中的基本概念、规律以及基本理论的历史发展进程,其内容涵盖了大学物理教学的最基本要求。
《大学物理简明教程(第2版)/清华大学出版社“十二五”规划教材·高等院校物理教材》注重概念的准确、物理图像的清晰。每章内容线索明确、逻辑缜密,以便于教学和自学。《大学物理简明教程(第2版)/清华大学出版社“十二五”规划教材·高等院校物理教材》也注意展现历史上一些著名科学家的创新精神和研究方法,用不多的篇幅使读者在较完整和系统地了解整个大学物理学框架的同时,从中领略和体会物理学发展过程中的人文内涵,从而提高科学素质。
《大学物理简明教程(第2版)/清华大学出版社“十二五”规划教材·高等院校物理教材》配有一定数量的例题、思考题和习题,可作为“不多学时”的各类型高等院校非物理学专业的理工科各专业以及经管类、文科相关专业的大学物理教材,也可作为读者的自学参考书。
本书不是学时少内容不少的那种压缩,而是要使内容更加有机地结合,逻辑联系更加缜密,要求教学方式和方法创新。
在科学与技术迅速结合和发展的今天,新兴学科不断地涌现,物理学的概念、研究方法,以及严谨而富有创新性的逻辑思维方式和实验技术在其他学科得到了广泛的应用和认同,这显示了物理学在自然科学和社会科学中重要的基础性作用。为了适应当今科技、经济、社会发展对人才的需求,近年来不少高等院校开设了学时不等的物理学课程以满足各种学科专业的需求。
大学物理是高等院校的基础课程,其重要性一方面在于它所提供的一定范围的、系统的物理知识是科学素质的基础;另一方面在于它蕴涵着思考和解决问题的科学思想、方法和态度,以及激发学习者创新意识的能力。笔者认为,不管物理学时的多少,不管是工科还是经管、文科类学习者,课程内容安排可以有所侧重,但不应偏离物理本身,应该给出基本上较完整、系统的物理学框架。这不是简单的内容压缩,而是要求内容更加有机地结合,逻辑联系更加缜密,要求教学方式和方法创新。这是在不多学时之内既能使初学者理解物理学基本定律和物理方法,又能在理性逻辑思维能力上得到提高的一种教学追求。为此,本书基本上在每章开始向读者指出本章的理论基础,随后是为阐明理论基础和基本概念而安排的教学内容。这样使教学线索比较明确,也起到对初学者学习的引导作用。
正是在这样的指导思想下,我们编写了第一版教材,此次再版是对原版教材的修订,其框架没有变化,个别地方有稍许调整,它包括了我们多年面对不多学时的工科、少学时的经管和文科初学者教学实践的体会,也包括了不少使用过此教材同行们的建议。本书共分6章。第1章为牛顿力学基础,它简介了牛顿力学的发展过程、经典力学的基础知识,以及牛顿定律在刚体和流体中的简单应用。第2章为狭义相对论基础,简单介绍了狭义相对论的创立过程,讲述了它的基本原理、时空观和动力学的基本概念。第3章为热力学物理基础,简介了热学发展史,在介绍分子动理论统计概念和规律的基础上着重讲述了热力学第一、第二定律。第4章为电磁学基础,简介了经典电磁理论的发展史,讲述了电磁场、电磁感应及电磁波的基本概念和规律。第5章为波动学基础,概述了波动现象的历史研究,讲述了振动和波动的基本特征,以及光波干涉、衍射、偏振的基本现象和规律。第6章为量子物理基础,包括量子概念的提出、波动量子理论的建立、原子的壳层结构模型、激光和能带等基本概念和知识。
本书由吕金钟主编,由邱红梅(北京科技大学)、赵长春(中国地质大学(北京))协力完成,吕金钟完成了全书的统稿工作。最后要特别说明,本书再编过程中参考了若干现有的教材,在许多方面得到了启发和教益,难以一一指明,在此一并表示感谢!感谢此书再编过程中同行们给予的帮助和建议,感谢北京科技大学教务处、工科物理教学基地给予的支持,特别感谢原版教材编写过程中张国华(北京科技大学)老师的辛勤劳动与智慧!对清华大学出版社朱红莲老师对本书提出的很多改进意见表示感谢!
由于时间仓促,编者水平有限,书中难免存在错误和不足之处,敬请广大读者批评指正,谢谢!
编者2013年11月
第1章 牛顿力学基础
1.1 牛顿力学的建立与发展
1.1.1 牛顿力学的建立与发展概述
1.1.2 牛顿三定律的表述
1.2 加速度矢量的表示
1.2.1 直角坐标系中加速度的表示
1.2.2 圆周运动中的切向加速度和法向加速度
1.3 牛顿力学中的几种常见力
1.3.1 万有引力
1.3.2 弹性力
1.3.3 摩擦力
1.4 不同参照系中力学量之间的关系
1.4.1 惯性系之间力学量的关系
1.4.2 惯性系和加速平动参照系之间力学量的关系
1.5 力的时间和空间积累效应 第1章 牛顿力学基础
1.1 牛顿力学的建立与发展
1.1.1 牛顿力学的建立与发展概述
1.1.2 牛顿三定律的表述
1.2 加速度矢量的表示
1.2.1 直角坐标系中加速度的表示
1.2.2 圆周运动中的切向加速度和法向加速度
1.3 牛顿力学中的几种常见力
1.3.1 万有引力
1.3.2 弹性力
1.3.3 摩擦力
1.4 不同参照系中力学量之间的关系
1.4.1 惯性系之间力学量的关系
1.4.2 惯性系和加速平动参照系之间力学量的关系
1.5 力的时间和空间积累效应
1.5.1 动量守恒定律
1.5.2 机械能守恒定律
1.5.3 角动量守恒定律
1.5.4 对称与守恒
1.6 刚体定轴转动中的牛顿力学
1.6.1 刚体定轴转动的转动定律
1.6.2 刚体定轴转动的动能定理
1.6.3 进动现象
1.7 连续流体中的牛顿力学
1.7.1 流体静力学
1.7.2 流体动力学
1.7.3 黏滞流体的流动
思考题
习题
第2章 狭义相对论基础
2.1 狭义相对论的基本原理和洛伦兹变换式
2.1.1 狭义相对论的基本原理
2.1.2 洛伦兹变换和洛伦兹速度变换
2.2 狭义相对论的时空观
2.2.1 同时的相对性
2.2.2 长度收缩
2.2.3 时间延缓
2.3 狭义相对论质点动力学的基础概念
2.3.1 相对论动量质量与速度关系动力学基本方程
2.3.2 质能关系E=mc2
2.4 广义相对论简介
2.4.1 广义相对论的两条基本原理
2.4.2 广义相对论预言的几个可观测效应
思考题
习题
第3章 热力学物理基础
3.1 热力学第零定律与温度
3.2 气体动理论
3.2.1 分子运动论发展概述
3.2.2 气体分子的热运动
3.2.3 理想气体的压强与温度
3.2.4 能量均分定理
3.2.5 麦克斯韦速率分布率
3.3 热力学第一定律
3.3.1 热力学第一定律的建立
……
第4章 电磁学基础
第5章 波动学基础
第6章 量子物理基础
习题答案
附录A 国际单位制(SI)
附录B 常用物理常数
附录C 矢量
附录D 数学公式
附录E 希腊字母
主要参考文献