圖書簡介
全書分為6章，簡明而系統地講述了經典力學、狹義相對論、熱力學、電磁學、波動學、量子物理基礎中的基本概念、規律以及基本理論的歷史發展進程，其內容涵蓋了大學物理教學的最基本要求。
本書注重概念的準確、物理圖像的清晰。每章內容線索明確、邏輯縝密，以便於教學和自學。本書也注意展現歷史上一些著名科學家的創新精神和研究方法，用不多的篇幅使讀者在較完整和系統地了解整個大學物理學框架的同時，從中領略和體會物理學發展過程中的人文內涵，從而提高科學素質。
前言
在科學與技術迅速結合和發展的今天，新興學科不斷地湧現，物理學的概念、研究方法，以及嚴謹而富有創新性的邏輯思維方式和實驗技術在其他學科得到了廣泛的套用和認同，這顯示了物理學在自然科學和社會科學中重要的基礎性作用。為了適應當今科技、經濟、社會發展對人才的需求，近年來不少高等院校開設了學時不等的物理學課程以滿足各種學科專業的需求。
大學物理是高等院校的基礎課程，其重要性一方面在於它所提供的一定範圍的、系統的物理知識是科學素質的基礎；另一方面在於它蘊涵著思考和解決問題的科學思想、方法和態度，以及激發學習者創新意識的能力。筆者認為，不管物理學時的多少，不管是工科還是經管、文科類學習者，課程內容安排可以有所側重，但不應偏離物理本身，應該給出基本上較完整、系統的物理學框架。這不是簡單的內容壓縮，而是要求內容更加有機地結合，邏輯聯繫更加縝密，要求教學方式和方法創新。這是在不多學時之內既能使初學者理解物理學基本定律和物理方法，又能在理性邏輯思維能力上得到提高的一種教學追求。為此，本書基本上在每章開始向讀者指出本章的理論基礎，隨後是為闡明理論基礎和基本概念而安排的教學內容。這樣使教學線索比較明確，也起到對初學者學習的引導作用。
正是在這樣的指導思想下，我們編寫了第一版教材，此次再版是對原版教材的修訂，其框架沒有變化，個別地方有稍許調整，它包括了我們多年面對不多學時的工科、少學時的經管和文科初學者教學實踐的體會，也包括了不少使用過此教材同行們的建議。本書共分6章。第1章為牛頓力學基礎，它簡介了牛頓力學的發展過程、經典力學的基礎知識，以及牛頓定律在剛體和流體中的簡單套用。第2章為狹義相對論基礎，簡單介紹了狹義相對論的創立過程，講述了它的基本原理、時空觀和動力學的基本概念。第3章為熱力學物理基礎，簡介了熱學發展史，在介紹分子動理論統計概念和規律的基礎上著重講述了熱力學第一、第二定律。第4章為電磁學基礎，簡介了經典電磁理論的發展史，講述了電磁場、電磁感應及電磁波的基本概念和規律。第5章為波動學基礎，概述了波動現象的歷史研究，講述了振動和波動的基本特徵，以及光波干涉、衍射、偏振的基本現象和規律。第6章為量子物理基礎，包括量子概念的提出、波動量子理論的建立、原子的殼層結構模型、雷射和能帶等基本概念和知識。
本書由呂金鐘主編，由邱紅梅（北京科技大學）、趙長春（中國地質大學（北京））協力完成，呂金鐘完成了全書的統稿工作。最後要特別說明，本書再編過程中參考了若干現有的教材，在許多方面得到了啟發和教益，難以一一指明，在此一併表示感謝！感謝此書再編過程中同行們給予的幫助和建議，感謝北京科技大學教務處、工科物理教學基地給予的支持，特別感謝原版教材編寫過程中張國華（北京科技大學）老師的辛勤勞動與智慧！對清華大學出版社朱紅蓮老師對本書提出的很多改進意見表示感謝！
由於時間倉促，編者水平有限，書中難免存在錯誤和不足之處，敬請廣大讀者批評指正，謝謝！
編者2013年11月
目錄
第1章牛頓力學基礎1
1.1牛頓力學的建立與發展1
1.1.1牛頓力學的建立與發展概述1
1.1.2牛頓三定律的表述4
1.2加速度矢量的表示7
1.2.1直角坐標系中加速度的表示7
1.2.2圓周運動中的切向加速度和法向加速度12
1.3牛頓力學中的幾種常見力14
1.3.1萬有引力14
1.3.2彈性力17
1.3.3摩擦力18
1.4不同參照系中力學量之間的關係20
1.4.1慣性系之間力學量的關係21
1.4.2慣性系和加速平動參照系之間力學量的關係25
1.5力的時間和空間積累效應26
1.5.1動量守恆定律27
1.5.2機械能守恆定律32
1.5.3角動量守恆定律42
1.5.4對稱與守恆47
1.6剛體定軸轉動中的牛頓力學48
1.6.1剛體定軸轉動的轉動定律48
1.6.2剛體定軸轉動的動能定理54
1.6.3進動現象57
1.7連續流體中的牛頓力學58
1.7.1流體靜力學59
1.7.2流體動力學65
1.7.3黏滯流體的流動71
思考題74
習題79
第2章狹義相對論基礎86
2.1狹義相對論的基本原理和洛倫茲變換式87
2.1.1狹義相對論的基本原理87
2.1.2洛倫茲變換和洛倫茲速度變換89
2.2狹義相對論的時空觀92
2.2.1同時的相對性92
2.2.2長度收縮93
2.2.3時間延緩94
2.3狹義相對論質點動力學的基礎概念95
2.3.1相對論動量質量與速度關係動力學基本方程96
2.3.2質能關係E=mc297
2.4廣義相對論簡介99
2.4.1廣義相對論的兩條基本原理99
2.4.2廣義相對論預言的幾個可觀測效應100
思考題101
習題102
第3章熱力學物理基礎104
3.1熱力學第零定律與溫度104
3.2氣體動理論106
3.2.1分子運動論發展概述106
3.2.2氣體分子的熱運動107
3.2.3理想氣體的壓強與溫度111
3.2.4能量均分定理114
3.2.5麥克斯韋速率分布率116
3.3熱力學第一定律120
3.3.1熱力學第一定律的建立120
3.3.2熱力學第一定律的數學表示121
3.3.3在典型準靜態過程中的熱力學第一定律124
3.4熱力學第二定律與熵133
3.4.1熱力學第二定律的建立133
3.4.2熱力學第二定律的巨觀表述134
3.4.3熱力學第二定律的數學表示熵增原理137
3.4.4熱力學第二定律的統計意義141
3.5熱力學第三定律145
思考題146
習題150
第4章電磁學基礎155
4.1麥克斯韋電磁場理論的建立155
4.1.1靜電和靜磁現象的認識和研究155
4.1.2電與磁的相互作用研究160
4.1.3麥克斯韋電磁場理論162
4.2靜電場的基礎知識165
4.2.1真空中的靜電場165
4.2.2有導體存在時的靜電場184
4.2.3有電介質存在時的靜電場194
4.3靜磁場的基礎知識202
4.3.1真空中的靜磁場202
4.3.2有磁介質存在時的靜磁場216
4.4電磁感應與電磁波219
4.4.1變化的磁場219
4.4.2變化的電場位移電流230
4.4.3麥克斯韋方程組和電磁波233
思考題236
習題242
第5章波動學基礎249
5.1經典波動理論發展概述249
5.2機械振動254
5.2.1簡諧振動254
5.2.2簡諧振動的合成265
5.3機械波272
5.3.1機械波動的基本概念272
5.3.2波傳播過程中的基本規律283
5.3.3波傳播過程中的都卜勒效應292
5.4光的波動295
5.4.1光的干涉295
5.4.2光的衍射309
5.4.3光的偏振321
思考題334
習題338
第6章量子物理基礎344
6.1量子概念的提出344
6.1.1能量子概念的提出345
6.1.2光量子概念的提出349
6.1.3量子化概念在氫原子結構中的套用355
6.2波動量子理論的建立357
6.2.1德布羅意波357
6.2.2不確定關係362
6.2.3波動量子力學的建立363
6.2.4氫原子的量子理論簡介371
6.3原子中電子排布的殼層模型376
6.4雷射377
6.5固體的能帶簡介381
思考題387
習題389
習題答案393
附錄A國際單位制（SI）407
附錄B常用物理常數408
附錄C矢量409
附錄D數學公式411
附錄E希臘字母413
主要參考文獻414
