普通物理教程(第2版)(上冊)

普通物理教程(第2版)(上冊)

《普通物理教程(第2版)(上冊)》是2016年清華大學出版社出版的圖書,作者是魏京花、蘇欣紡、余麗芳、聶傳輝、王俊平、馬黎君 。

內容簡介

《普通物理教程》(上、下冊)是根據教育部最新修訂的“高等學校理工科非物理類專業大學物理課程基本要求”和國內工科物理教材改革動態,並結合編者多年從事工科物理教學的經驗編寫而成的。其中上冊為力學篇和電磁學篇,下冊為熱學篇,振動與波動篇,波動光學篇,量子物理基礎篇及專題選講篇,全書總計7篇15章內容。每章由教學基本內容、例題、章節要點、習題四部分組成,書後附有習題答案。本書可作為高等學校非物理專業學生物理課程的基礎教材,也可作為高校物理教師、學生和相關技術人員的參考書。

前言

物理學是研究物質的基本結構、基本運動形式及其相互作用和轉化規律的科學。它的基本理論滲透在自然科學的各個領域,廣泛套用於生產技術,是自然科學和工程技術的基礎。大學物理課程是高等學校理工科各專業學生一門重要的必修基礎課。它是為提高學生的現代科學素質服務的,在培養學生科學的自然觀、宇宙觀和辯證唯物主義世界觀,培養學生的探索、創新精神,培養學生的科學思維能力、掌握科學方法等方面,都具有其他課程不可替代的重要作用。

本書在內容上遵循教育部最新修訂的“高等學校理工科非物理類專業大學物理課程基本要求”,在編寫中力求使讀者掌握物理學的基本概念和規律,建立較完整的物理思想,同時滲透人文社會科學知識,讓讀者活用所學知識,加強套用能力,實現知識、能力與素質協調發展。全書共分7篇:力學、電磁學、熱學、振動與波動、波動光學、量子物理基礎及專題選講,分上、下兩冊出版。為了幫助學生掌握各篇內容的體系結構與脈絡,每章均編有章節重點並附有部分習題。書中最後附有物理學常用數據、常用數學公式以及習題答案,以方便學生查閱和使用。書中還選有少量的閱讀材料以開闊學生視野,拓展知識面,激發學生的學習興趣,並啟迪學生的創造性。全書講授約需120學時。

本書由魏京花、黃偉、余麗芳、蘇欣紡、聶傳輝、王俊平、馬黎君、宮瑞婷和陳蕾9位教師共同編寫完成。全書分為7篇15章,其中第1章、第9章和第10章由魏京花編寫,第2章由王俊平編寫,第3章由馬黎君編寫,第4章由黃偉編寫,第5章、第6章由蘇欣紡編寫,第7章由聶傳輝編寫,第8章、第11~13章由余麗芳編寫,第14章、第15章由陳蕾編寫,專題選講部分由宮瑞婷編寫,全書由魏京花負責統稿,黃偉教授主審並定稿。

本教材第1版於2012年9月出版,經過北京建築大學和部分院校使用3年,基本體現了編者的初衷:難度合適、深入淺出、篇幅不大、易教易學。根據使用者反映的情況和編者在這幾年使用本書授課的經驗,保留原有教材框架,對原書的部分內容進行了增補修訂,調整了部分習題,出版了第2版。

本書在編寫過程中參考了近年來出版的部分優秀大學物理教材(見參考文獻),同時得到北京市優秀教學團隊——北京建築大學大學物理教學團隊全體教師的大力支持和幫助,在此一併表示衷心感謝。

由於編者水平有限,修訂後書中仍不免存在錯誤和疏漏,懇請使用本教材的讀者隨時提出批評指正。

編者2015年9月

作品目錄

第1篇力學

第1章質點運動學3

1.1位置矢量和位移3

1.1.1參考系與坐標系3

1.1.2位置矢量(即運動方程)4

1.1.3位移矢量5

1.2速度與加速度6

1.2.1速度6

1.2.2加速度7

1.3直線運動9

1.4平面曲線運動11

1.4.1拋體運動11

1.4.2圓周運動12

1.5相對運動16

閱讀材料1物理學方法簡述17

本章要點19

習題120

第2章質點動力學24

2.1牛頓運動定律24

2.1.1牛頓第一運動定律24

2.1.2牛頓第二運動定律24

2.1.3牛頓第三運動定律25

2.2幾種常見的力26

2.3牛頓運動定律的套用28

2.4動量動量守恆定律31

2.4.1質點的衝量及動量定理31

2.4.2質點系的動量定理32

2.4.3動量守恆定律及其意義34

2.5角動量定理角動量守恆定律37

2.5.1質點的角動量定理37

2.5.2質點系的角動量定理39

2.5.3角動量守恆定律40

2.6動能動能定理41

2.6.1功41

2.6.2功率43

2.6.3質點的動能定理43

2.6.4質點組的動能定理44

2.7保守力勢能46

2.7.1保守力及保守力的功46

2.7.2勢能48

2.8功能原理機械能轉化和守恆定律49

2.8.1功能原理49

2.8.2機械能轉化和守恆定律50

2.8.3能量轉化和能量守恆定律50

閱讀材料2火箭與宇宙速度52

本章要點56

習題257

第3章剛體的定軸轉動62

3.1剛體定軸轉動的運動學62

3.2剛體定軸轉動的動力學64

3.2.1剛體定軸轉動的轉動定律64

3.2.2剛體定軸轉動的動能定理70

3.2.3剛體定軸轉動的角動量守恆定律72

閱讀材料3行星與人造地球衛星75

本章要點78

習題379

第4章狹義相對論81

4.1伽利略變換經典力學的時空觀81

4.1.1伽利略相對性原理伽利略變換81

4.1.2經典力學的時空觀82

4.2狹義相對論基本原理洛倫茲變換83

4.2.1伽利略變換的失效83

4.2.2狹義相對論的基本原理83

4.2.3洛倫茲變換84

4.2.4洛倫茲速度變換85

4.3狹義相對論時空觀86

4.3.1同時性的相對性86

4.3.2時間膨脹87

4.3.3長度收縮89

4.3.4狹義相對論時空觀90

4.4狹義相對論動力學基礎91

4.4.1相對論質量91

4.4.2相對論動量91

4.4.3相對論動能92

4.4.4相對論能量質能關係93

4.4.5相對論的動量和能量關係93

閱讀材料4廣義相對論簡介94

本章要點97

習題498

第2篇電磁場

第5章靜電場103

5.1電現象的基本概念103

5.2庫侖定律電場強度104

5.2.1庫侖定律104

5.2.2電場105

5.2.3電場強度105

5.2.4電場強度的計算106

5.3電場強度通量高斯定理111

5.3.1電場線111

5.3.2電場強度通量112

5.3.3高斯定理113

5.4靜電場的環路定理電勢能119

5.5電勢等勢面121

5.5.1電勢電勢差121

5.5.2電勢的計算121

5.5.3等勢面125

5.5.4電場強度與電勢梯度126

本章要點128

習題5130

第6章靜電場中的導體和電介質139

6.1靜電場中的導體139

6.1.1導體的靜電平衡139

6.1.2靜電平衡時導體上的電荷分布140

6.1.3靜電禁止142

6.2靜電場中的電介質有電介質時的高斯定理147

6.2.1電介質的分類147

6.2.2電介質的極化147

6.2.3電介質對電場的影響148

6.2.4電介質中的高斯定理149

6.3電容電容器151

6.3.1孤立導體的電容151

6.3.2電容器的電容151

6.3.3電容的計算152

6.3.4電容的串、並聯156

6.4靜電場的能量158

6.4.1電容器的電能158

6.4.2靜電場的能量能量密度159

閱讀材料5等電勢與高壓帶電作業160

閱讀材料6心臟除顫器161

本章要點161

習題6162

第7章穩恆磁場169

7.1磁場磁感應強度169

7.1.1磁場169

7.1.2磁感應強度170

7.2畢奧薩伐爾定律171

7.2.1磁場疊加原理171

7.2.2畢奧薩伐爾定律171

7.2.3畢奧薩伐爾定律套用舉例172

7.3磁場的高斯定理175

7.3.1磁感應線175

7.3.2磁通量磁場的高斯定理176

7.4安培環路定理177

7.4.1安培環路定理177

7.4.2安培環路定理的套用舉例178

7.5磁場對運動電荷的作用180

7.5.1洛倫茲力帶電粒子在磁場中的運動180

7.5.2帶電粒子在磁場和電場中運動舉例182

7.6磁場對載流導線的作用184

7.6.1安培定律184

7.6.2兩平行長直電流之間的相互作用電流單位“安培”的定義186

7.6.3均勻磁場對載流線圈的作用187

7.7介質中的磁場188

7.7.1磁介質的分類188

7.7.2磁介質中的安培環路定理190

7.7.3鐵磁質191

本章要點194

習題7196

第8章電磁感應電磁場202

8.1電磁感應現象楞次定律202

8.1.1電磁感應現象202

8.1.2楞次定律203

8.2電動勢法拉第電磁感應定律204

8.2.1電源的電動勢204

8.2.2法拉第電磁感應定律205

8.2.3感應電動勢的方向205

8.3動生電動勢感生電動勢207

8.3.1動生電動勢207

8.3.2感生電動勢208

8.4自感和互感210

8.4.1自感210

8.4.2互感212

8.5磁場的能量213

8.6位移電流麥克斯韋方程組215

8.6.1位移電流215

8.6.2麥克斯韋方程組的積分形式217

閱讀材料7電磁感應定律在生活中的實際套用218

本章要點220

習題8221

附錄227

附錄A量綱227

附錄B國際單位制(SI)的基本單位和輔助單位228

附錄C希臘字母228

附錄D物理量的名稱、符號和單位(SI)229

附錄E基本物理常數表(2006年國際推薦值)232

附錄F常用數學公式232

習題答案235

索引243

參考文獻250

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