圖書簡介
《大學基礎物理學》（第3版）分上下兩冊，上冊內容包括力學和熱學。力學篇講述經典的質點力學、理想流體的運動規律、剛體轉動的基本內容和狹義相對論基礎知識等。熱學篇著重在分子論的基礎上用統計概念說明溫度、氣體的壓強以及麥克斯韋分布率。下冊內容包括電磁學、波動與光學、量子物理基礎。電磁學篇按傳統體系講述了電場、電勢、磁場、電磁感應和電磁波的基本概念和規律，還說明了電場和磁場的相對性。波動與光學篇介紹了振動與波的基本特徵和光的干涉、衍射和偏振的基本規律。量子物理基礎篇介紹了波粒二象性、機率波、不確定關係和能量量子化等基本概念以及原子和固體中電子的狀態和分布的規律，最後還介紹了原子核的結合能、放射性衰變和核反應等基本知識。本書還編寫了大量來自生活、實用技術以及自然現象等方面的例題和習題。本書上下冊內容涵蓋了大學物理學教學的基本要求，可作為高等院校物理課程的教材，也可作為中學物理教師或其他讀者的自學參考書。與本書配套的《大學基礎物理學學習輔導與習題解答（第3版）》、電子教案、教師用書（電子版）均由清華大學出版社出版。
前言
大學物理課程在高等學校理工科專業類人才培養中具有其他課程所不能替代的重要作用。大學物理教學不僅教給學生一些必要的物理基礎知識，更重要的是引導學生在學習過程中，逐漸形成正確的科學觀，掌握科學方法，樹立科學精神。物理學還可以開拓學生視野，提高創新意識。
《大學基礎物理學》（第3版）是在《大學基礎物理學》(第2版)（清華大學出版社，2006年）的基礎上，根據教育部高等學校物理基礎課程教學指導委員會於2011年2月出版的《理工科類大學物理課程教學基本要求》的精神，結合不同類型高校、不同層次教學實踐的需要，並聽取近些年高等院校師生的反饋信息修訂而成的。其中阮東負責第二、四、五篇；安宇負責第一、三篇。本次修訂保持了第2版整體結構嚴謹、精煉，講述簡明、流暢，便於教學的特點。主要修改了第2版中的一些文字表述，更換了部分圖表，訂正了排版錯誤。考慮到當今網路使用的便捷和海量資源共享，我們只保留了部分與書中教學內容關聯緊密的、有趣的課外閱讀材料，以激發學習興趣，豐富學生的知識面。
阮東安宇2016年12月於清華園
大學物理課程是大學階段一門重要的基礎課，它將在高中物理的基礎上進一步提高學生的現代科學素質。為此，物理課程應提供內容更廣泛更深入的系統的現代物理學知識，並在介紹這些知識的同時進一步培養學生的科學思想、方法和態度並引發學生的創新意識和能力。
根據上述對大學物理課程任務的理解，本書在高中物理的基礎上系統而又嚴謹地講述了基本的物理原理。內容的安排總體上是按傳統的力、熱、電、光、量子物理的順序。所以“固守”此傳統，是因為到目前為止，物理學的發展並沒有達到可能和必要在基礎物理教學上改變這一總體系的程度。書中具體內容主要是經典物理基本知識，但同時也包含了許多現代物理，乃至一些物理學前沿的理論和實驗以及它們在現代技術中套用的知識。本書還開闢了“今日物理趣聞”專欄，簡要地介紹了如奇妙的對稱性、宇宙發展、全息等課題，以開闊學生視野，激發其學習興趣，並啟迪其創造性。
本書選編了大量聯繫實際的例題和習題，從光碟到印表機，從跳水到蹦極，從火箭到對撞機，從人造衛星到行星、星雲等等都有涉及。其中還特別注意選用了我國古老文明與現代科技的資料，如王充論力，蘇東坡的迴文詩，神舟飛船的升空，熱核反應的實驗等。對這些例題和習題的分析與求解能使學生更實在又深刻地理解物理概念和規律，了解物理基礎知識的重要的實際意義，同時也有助於培養學生聯繫實際的學風，增強民族自信心。為了便於理解，本書取材力求少而精，論述力求簡而明。
本書是在第1版（清華大學出版社2003）的基礎上，參考老師和學生的意見和建議，並融入了筆者對教學內容的新體會重新修改而成。
本書分上下兩冊，共包括五篇：力學、熱學、電磁學、波動與光學、量子物理簡介。
力學篇完全按傳統體系講述。以牛頓定律為基礎和出發點，引入動量、角動量和能量概念，導出動量、角動量和機械能等的守恆定律，最後將它們都推廣到普遍的形式。守恆定律在物理思想和方法上講固然是重要的，但在解決實際問題時經典的動力學概念與規律也常是不可或缺的。本書對後者也作了較詳細的講解。力學篇還強調了參考系的概念，說明了守恆定律的意義，並注意到物理概念和理論的衍生和發展。
熱學篇除了對系統——特別是氣體——的巨觀性質及其變化規律作了清晰的介紹外，大大加強了在分子理論基礎上的統計概念和規律的講解。除了在第7章溫度和氣體動理論中著重介紹了統計規律外，在其他各章對功、熱的實質、熱力學第一定律、熱力學第二定律以及熵的微觀意義和巨觀表示式等都結合統計概念作了許多獨特而清晰的講解。
電磁學篇以庫侖定律、畢奧薩伐爾定律和法拉第定律為基礎展開，直至麥克斯韋方程組。在講解了電流的磁場之後，還根據相對論指出了電場和磁場的相對性，使學生對電磁場的性質有更深入的理解。在分析方法上，本篇強調了對稱性的分析，如在求電場和磁場的分布時，都套用了空間對稱性的概念。
波動與光學篇主要著眼於清晰地講解波、光的干涉和衍射的基本現象和規律。
量子物理基礎篇的重點放在最基本的量子力學概念方面，如波粒二象性、不確定關係等，至於薛丁格方程及其套用、原子中電子運動的規律、固體物理等只作了很簡要的陳述。
本書內容概括了大學物理學教學的最基本要求。為了幫助學生掌握各篇內容的體系結構與脈絡，每篇開始都編制了該篇內容及基本知識系統圖。書末附有物理學常用數據的最新公認取值的“數值表”，便於學生查閱和套用。
誠摯地歡迎各位讀者對本書的各種意見和建議。
張三慧2006年11月於清華園
目錄
第1篇力學
第1章質點運動學3
1.1勻變速直線運動3
1.2參考系5
1.3質點的位矢、位移和速度8
1.4加速度11
1.5勻加速運動14
1.6拋體運動15
1.7圓周運動18
1.8相對運動21
提要23
思考題24
習題25
第2章牛頓運動定律27
2.1牛頓運動定律27
2.2常見的幾種力29
*2.3基本的自然力33
2.4套用牛頓定律解題35
2.5非慣性系與慣性力39
*2.6混沌43
提要45
思考題45
習題47
第3章動量與角動量51
3.1衝量與動量定理51
3.2動量守恆定律54
3.3火箭飛行原理57
3.4質心58
3.5質心運動定理60
3.6質點的角動量和角動量定理63
3.7角動量守恆定律65
提要68
思考題68
習題69
第4章功和能71
4.1功71
4.2動能定理74
4.3勢能77
4.4引力勢能79
*4.5由勢能求保守力81
4.6機械能守恆定律82
4.7守恆定律的意義86
4.8碰撞87
4.9流體的穩定流動92
4.10伯努利方程94
提要97
思考題99
習題100
今日物理趣聞A奇妙的對稱性A.1對稱美104
A.2對稱性種種106
A.3物理定律的對稱性107
A.4宇稱守恆與不守恆108
A.5自然界的不對稱現象109
A.6關於時間的對稱性110
第5章剛體的定軸轉動112
5.1剛體轉動的描述112
5.2轉動定律114
5.3轉動慣量的計算116
5.4剛體的角動量和角動量守恆118
5.5轉動中的功和能121
提要125
思考題126
習題127
第6章相對論130
6.1牛頓相對性原理和伽利略坐標變換130
6.2愛因斯坦相對性原理和光速不變133
6.3同時性的相對性和時間延緩134
6.4長度收縮138
6.5洛倫茲坐標變換140
6.6相對論速度變換144
6.7相對論質量146
6.8相對論動能149
6.9相對論能量150
6.10動量和能量的關係153
*6.11廣義相對論簡介154
提要156
思考題157
習題158
第2篇熱學第7章溫度和氣體動理論164
7.1平衡態164
7.2溫度的概念165
7.3理想氣體溫標165
7.4理想氣體狀態方程168
7.5氣體分子的無規則運動169
7.6理想氣體的壓強171
7.7溫度的微觀意義174
7.8能量均分定理176
7.9麥克斯韋速率分布律178
7.10麥克斯韋速率分布律的實驗驗證181
7.11實際氣體等溫線183
提要186
思考題187
習題188
今日物理趣聞B大爆炸和宇宙膨脹B.1現時的宇宙191
B.2宇宙膨脹和大爆炸192
B.3從大爆炸到今天194
B.4宇宙的未來197
B.5至大和至小的理論結合起來了199
第8章熱力學第一定律200
8.1功熱量熱力學第一定律200
8.2準靜態過程202
8.3熱容205
8.4絕熱過程208
8.5循環過程211
8.6卡諾循環213
8.7致冷循環215
提要217
思考題218
習題219
第9章熱力學第二定律222
9.1自然過程的方向222
9.2不可逆性的相互依存223
9.3熱力學第二定律及其微觀意義225
9.4熱力學機率與自然過程的方向227
9.5玻耳茲曼熵公式與熵增加原理229
9.6可逆過程231
9.7克勞修斯熵公式233
*9.8熵和能量退降236
提要237
思考題238
習題238
數值表240
習題答案242
索引248
參考文獻258
