![大學物理[清華大學出版社出版書籍]](/img/b/58a/nBnauM3X2YTOwcjN5IDM0IDOzQTMxkDN2QDOyQTNwAzMwIzLyAzLwMzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg "大學物理[清華大學出版社出版書籍]")
前言
大學物理清華本教材共有13章。編者的初衷是為一般工程技術類專業大學本科生提供一套難度合適、深入淺出、篇幅不大、易教易學的大學物理教材。在編寫過程中，編者充分體會到實現這一目標的困難和艱辛。
本書的內容緊緊圍繞大學物理課程的基本要求，並以工程技術，特別是新技術中廣泛套用的基本物理原理為依據，儘量做到科學性和思想性相統一，理論聯繫實際，側重知識的套用性、啟發性和趣味性相結合的原則。為此，在編寫過程中，適量引用了相關的物理學史資料，其中包括重要的物理實驗和有關科學家的思想和貢獻。這樣可增強物理學理論的真實感和生動感，有助於學生形成科學的學習方法和研究方法，有利於激發學生的學習興趣和培養學生的創新能力。本書努力體現如下特點：①充分利用高等數學這一重要工具求解物理學問題，通過本課程的學習，幫助和引導學生學會使用高等數學，把“物”與“理”密切結合；②精選內容，儘量做到“少課少時”，切實減輕學生負擔，既還學生以時間和空間，又保證為後續課程提供必要的基礎；③注重從實驗規律引出概念，適當介紹物理學發展史上的重大事件，使學生了解科學發展的規律、科學研究的方法以及科學家的精神；④充分利用物理學與許多近代和前沿課題、高新技術、現代生活的聯繫，適當介紹相關科學研究的新成果，開闊學生的眼界，啟迪他們的思維，提高學生的科學素質。
本教材內容相對比較完整，所以老師們在講解時可以根據大綱要求選擇相應的內容，或者選擇與本專業關聯度大一點的部分作為教學內容，容易做到學時與內容相對應，具有一定的靈活性。
紹興文理學院物理系的老師仔細閱讀了書中的相關內容，提出了許多寶貴的意見和建議，在此表示衷心的感謝。由於編者水平有限，加之時間倉促，缺點和疏漏一定不少，懇請廣大讀者批評指正。
編者
2012年9月
目錄
緒論10.1物理學的意義和研究對象1
0.2物理實驗和理論結構1
0.3物理學和科學技術2
0.4物理學與人才培養3
第1章力和運動4
1.1質點運動的描述4
1.1.1質點4
1.1.2參考系和坐標系4
1.1.3位置矢量和位移5
1.1.4速度和加速度7
1.1.5自然坐標系下的速度和加速度10
1.2求解運動學問題舉例12
1.3圓周運動17
1.4絕對時空條件下的相對運動20
1.4.1時間與空間20
1.4.2相對運動21
1.5牛頓運動定律及其套用23
1.5.1牛頓運動定律的基本內容23
1.5.2力學中常見的幾種力25
1.5.3單位制和量綱27
1.5.4牛頓運動定律的套用28
思考題30
習題30
第2章動量功和能34
2.1動量衝量動量定理34
2.1.1動量34
2.1.2衝量34
2.1.3動量定理35
2.2質點系的動量定理及動量守恆定律37
2.2.1質點系的動量定理37
2.2.2質心和質心運動定理38
2.2.3動量守恆定律38
2.3動能定理40
2.3.1功40
2.3.2功率42
2.3.3質點的動能定理43
2.4保守力與非保守力勢能46
2.4.1萬有引力、重力、彈性力的做功特點46
2.4.2保守力與非保守力47
2.4.3勢能48
2.5功能原理機械能守恆定律49
2.5.1質點系的動能定理49
2.5.2功能原理50
2.5.3機械能守恆定律50
2.6碰撞53
2.6.1完全彈性碰撞53
2.6.2完全非彈性碰撞55
2.6.3非彈性碰撞55
思考題57
習題58
第3章剛體的轉動61
3.1剛體的定軸轉動61
3.1.1平動和轉動61
3.1.2剛體定軸轉動的運動學描述61
3.2剛體定軸轉動的動力學描述63
3.2.1力對轉軸的力矩63
3.2.2轉動定律65
3.2.3轉動慣量66
3.3角動量角動量守恆定律70
3.3.1角動量70
3.3.2剛體定軸轉動的角動量定理71
3.3.3角動量守恆定律72
3.4剛體定軸轉動的動能定理76
3.4.1轉動動能76
3.4.2力矩的功和功率76
3.4.3剛體繞定軸轉動的動能定理77
思考題79
習題79
第4章機械振動和波動84
4.1簡諧運動84
4.1.1簡諧運動的基本特徵84
4.1.2描述簡諧運動的物理量86
4.2簡諧運動的旋轉矢量表示法90
4.3簡諧運動的能量94
4.4一維簡諧運動的合成拍現象95
4.4.1兩個同方向同頻率簡諧運動的合成95
4.4.2兩個同方向不同頻率簡諧運動的合成98
4.4.3相互垂直的同頻率簡諧運動的合成99
4.5機械波的產生和傳播101
4.5.1機械波的產生和傳播101
4.5.2波動過程的描述103
4.6平面簡諧波104
4.6.1平面簡諧波的波函式105
4.6.2平面簡諧波的能量108
4.7惠更斯原理波的衍射110
4.7.1惠更斯原理110
4.7.2波的衍射110
4.8波的疊加111
4.8.1波的疊加原理111
4.8.2波的干涉111
4.8.3駐波115
4.9都卜勒效應118
4.9.1波源不動，觀測者相對介質以速度 瘙經 0運動118
4.9.2觀測者不動，波源相對介質以速度 瘙經 S運動119
4.9.3波源和觀測者同時相對介質運動120
4.9.4衝擊波121
思考題121
習題122
第5章氣體分子動理論127
5.1分子動理論的基本概念127
5.1.1統計規律127
5.1.2物質的微觀模型分子力128
5.2理想氣體及其狀態描述129
5.2.1理想氣體的微觀模型129
5.2.2理想氣體狀態的描述129
5.3理想氣體的壓強和溫度131
5.3.1理想氣體的壓強公式131
5.3.2溫度與氣體分子平均平動動能的關係132
5.3.3方均根速率133
5.4能量按自由度均分定理理想氣體的內能134
5.4.1分子運動的自由度數134
5.4.2能量按自由度均分定理135
5.4.3理想氣體的內能136
5.5麥克斯韋速率分布律137
5.5.1麥克斯韋速率分布函式137
5.5.2三種統計速率139
5.6氣體分子的平均碰撞頻率和平均自由程141
5.6.1分子的平均碰撞頻率141
5.6.2分子的平均自由程142
5.7氣體的輸運現象143
5.7.1粘滯現象144
5.7.2熱傳導現象145
5.7.3擴散現象146
思考題147
習題148
第6章熱力學基礎151
6.1熱力學第一定律151
6.1.1熱力學過程151
6.1.2內能功熱量152
6.1.3熱力學第一定律154
6.2熱力學第一定律的套用155
6.2.1等體過程定容摩爾熱容155
6.2.2等壓過程定壓摩爾熱容156
6.2.3等溫過程158
6.2.4絕熱過程159
6.2.5絕熱線與等溫線161
6.3循環過程卡諾循環163
6.3.1循環過程163
6.3.2熱機和制冷機164
6.3.3卡諾循環166
6.4熱力學第二定律168
6.4.1熱力學第二定律的兩種表述168
*6.4.2兩種表述的等效性169
6.5可逆過程與不可逆過程卡諾定理170
6.5.1可逆過程與不可逆過程170
6.5.2熱力學第二定律的實質170
*6.5.3熱力學第二定律的統計意義171
6.5.4卡諾定理173
6.6熵和熵增加原理174
6.6.1玻爾茲曼熵174
6.6.2克勞修斯熵174
6.6.3熵增加原理178
思考題179
習題180
第7章真空中的靜電場184
7.1電荷庫侖定律184
7.1.1電荷184
7.1.2庫侖定律185
7.1.3靜電力的疊加原理186
7.2電場電場強度186
7.2.1電場186
7.2.2電場強度187
7.2.3電場強度的計算188
7.3高斯定理194
7.3.1電場線194
7.3.2電通量195
7.3.3高斯定理196
7.3.4高斯定理的套用199
7.4電勢202
7.4.1靜電場的環路定理202
7.4.2電勢203
7.4.3電勢的計算204
7.5等勢面電場強度與電勢梯度208
7.5.1等勢面208
7.5.2電場強度與電勢梯度的關係209
思考題211
習題212
第8章靜電場中的導體和電介質216
8.1靜電場中的導體216
8.1.1導體的靜電平衡條件216
8.1.2靜電平衡時導體上的電荷分布217
8.1.3靜電禁止220
8.2電容和電容器221
8.2.1孤立導體的電容221
8.2.2電容器及其電容222
8.2.3電容器的連線224
8.3靜電場中的電介質226
8.3.1電介質的極化226
8.3.2極化強度和極化電荷228
8.4電位移矢量有電介質時的高斯定理230
8.5靜電場的能量235
思考題238
習題240
第9章恆定電流的磁場243
9.1恆定電流243
9.1.1恆定電流電流密度矢量243
9.1.2歐姆定律電阻245
9.2電源電動勢全電路歐姆定律249
9.2.1非靜電力249
9.2.2電源電動勢250
*9.2.3電源的路端電壓250
9.2.4全電路歐姆定律252
9.3磁場磁感應強度253
9.3.1磁的基本現象253
9.3.2磁感應強度255
9.4畢奧-薩伐爾定律及其套用256
9.4.1畢奧-薩伐爾定律256
9.4.2畢奧-薩伐爾定律的套用257
9.5磁場的高斯定理261
9.5.1磁感應線261
9.5.2磁通量262
9.5.3磁場的高斯定理263
9.6安培環路定理及其套用263
9.6.1安培環路定理263
9.6.2安培環路定理套用舉例265
9.7帶電粒子在磁場中的運動267
9.7.1洛倫茲力267
9.7.2帶電粒子在均勻磁場中的運動269
9.7.3霍耳效應270
9.8磁場對載流導線的作用272
9.8.1安培力272
9.8.2磁場對載流線圈的作用274
9.9磁場中的磁介質275
9.9.1磁介質的磁化276
9.9.2有磁介質時的安培環路定理278
*9.9.3鐵磁質281
思考題285
習題286
第10章電磁感應291
10.1電磁感應定律291
10.1.1電磁感應現象291
10.1.2楞次定律292
10.1.3法拉第電磁感應定律293
10.2動生電動勢294
10.3感生電動勢渦電流297
10.3.1感生電動勢297
*10.3.2渦電流300
10.4自感和互感301
10.4.1自感現象與自感係數301
10.4.2互感現象與互感係數303
10.5磁場的能量305
10.6位移電流麥克斯韋方程組307
*10.6.1位移電流307
10.6.2麥克斯韋方程組310
10.7平面電磁波及其性質311
10.7.1平面電磁波的性質311
10.7.2光的電磁理論312
10.7.3電磁波的能流密度313
思考題314
習題315
第11章波動光學321
11.1光的相干性321
11.1.1相干光和相干光源321
11.1.2光源的發光機理321
11.1.3相干光的獲取322
11.2楊氏雙縫干涉實驗勞埃德鏡323
11.2.1楊氏雙縫干涉實驗323
11.2.2勞埃德鏡半波損失325
11.3相位差和光程326
11.3.1兩束光在相遇點的相位差326
11.3.2光程和費馬原理327
11.3.3透鏡物像之間的等光程性328
11.4薄膜干涉329
11.4.1厚度均勻薄膜的干涉329
11.4.2厚度不均勻薄膜的干涉332
11.4.3邁克耳孫干涉儀336
11.5光的衍射338
11.5.1光的衍射現象338
11.5.2惠更斯-菲涅耳原理339
11.5.3菲涅耳衍射和夫琅禾費衍射339
11.6夫琅禾費單縫衍射340
11.7圓孔衍射光學儀器的分辨本領343
11.7.1夫琅禾費圓孔衍射343
11.7.2光學儀器的解析度344
11.8光柵和光柵衍射346
11.8.1光柵346
11.8.2光柵衍射347
11.8.3缺級現象348
11.8.4衍射光譜349
11.9光的偏振350
11.9.1自然光與偏振光350
11.9.2起偏與檢偏351
11.9.3馬呂斯定律352
11.9.4反射光和折射光的偏振353
思考題356
習題357
第12章狹義相對論361
12.1基於絕對時空的力學理論361
12.1.1伽利略變換式經典力學的相對性原理361
12.1.2經典力學的絕對時空觀363
12.1.3絕對參考系的困惑363
12.2狹義相對論的基本原理洛倫茲變換364
12.2.1狹義相對論的基本原理364
12.2.2洛倫茲變換365
12.2.3洛倫茲速度變換式366
12.3狹義相對論的時空觀367
12.3.1同時的相對性368
12.3.2長度的收縮368
12.3.3時間的延緩369
12.4光的都卜勒效應370
12.5相對論動力學372
12.5.1相對論動量與質量372
12.5.2狹義相對論動力學的基本方程373
12.5.3質量與能量的關係373
12.5.4質能公式在原子核裂變和聚變中的套用374
12.5.5動量與能量的關係375
思考題377
習題377
第13章量子物理基礎380
13.1黑體輻射和能量子假設380
13.1.1熱輻射的實驗定律380
13.1.2黑體輻射的經典公式381
13.1.3普朗克的黑體輻射公式383
13.2光的粒子性384
13.2.1普朗克量子假說384
13.2.2光電效應385
13.2.3愛因斯坦光量子理論387
13.2.4光的波粒二象性389
13.2.5光電效應的套用389
13.3康普頓效應391
13.3.1光的散射391
13.3.2康普頓效應392
13.3.3康普頓效應與光電效應的關係393
13.4玻爾的氫原子理論394
13.4.1氫原子光譜的實驗規律395
13.4.2盧瑟福的原子有核模型396
13.4.3玻爾的氫原子理論396
13.5實物粒子的波粒二象性399
13.5.1德布羅意假設399
13.5.2電子衍射實驗401
13.6不確定關係402
13.7波函式薛丁格方程406
13.7.1波函式406
13.7.2波函式的統計詮釋407
13.7.3薛丁格方程409
13.8一維定態問題410
13.8.1一維無限深勢阱410
13.8.2一維勢壘隧道效應413
13.8.3一維諧振子414
思考題415
習題415
參考文獻419
