物理學(xué)是研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、相互作用和物質(zhì)運動*基本*普遍的形式及其相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的科學(xué)。物理學(xué)的研究對象具有極大的普遍性廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)技術(shù)的各個部門，他是自然科學(xué)和工程技術(shù)的基礎(chǔ)。本教材是以物理學(xué)基礎(chǔ)為內(nèi)容，作為理工科各專業(yè)學(xué)生一門重要的通識性必修基礎(chǔ)課的使用教材，主要講授力學(xué)、熱學(xué)、振動和波動、電磁學(xué)、光學(xué)、狹義相對量和量子物理基礎(chǔ)等內(nèi)容。通過本教材的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對物理學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法有比較系統(tǒng)的認(rèn)識和正確的理解，對基礎(chǔ)學(xué)科為現(xiàn)代科技發(fā)展和應(yīng)用有較深理解，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。
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目錄 前言
第一篇 力學(xué) 第1章 質(zhì)點運動學(xué) 3 1.1 參考系和坐標(biāo)系 質(zhì)點和質(zhì)點系 3 1.1.1 參考系和坐標(biāo)系 4 1.1.2 質(zhì)點和質(zhì)點系 5 1.2 描述質(zhì)點運動的四個物理量 6 1.2.1 位置矢量和運動學(xué)方程 6 1.2.2 位移矢量 8 1.2.3 速度矢量 10 1.2.4 加速度矢量 12 1.3 質(zhì)點運動學(xué)的基本問題 16 1.4 平面曲線運動 19 1.4.1 勻變速曲線運動 20 1.4.2 圓周運動 23 1.5 相對運動 27
【閱讀材料】——北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 31 習(xí)題 32 第2章 質(zhì)點動力學(xué) 36 2.1 牛頓運動定律 37 2.1.1 牛頓第一定律和慣性參考系 37 2.1.2 牛頓第二定律 38 2.1.3 牛頓第三定律 39 2.2 基本力和常見力 40 2.2.1 四種基本相互作用力 40 2.2.2 力學(xué)中常見的幾種力 42 2.3 國際單位制和量綱 44 2.4 牛頓運動定律應(yīng)用舉例 46 2.5 慣性力 54
2.6 動量和動量守恒定律 55 2.6.1 質(zhì)點的動量
56 2.6.2 力的沖量 56 2.6.3 質(zhì)點的動量定理 57 2.6.4 質(zhì)點系的動量定理和動量守恒定律 61 *2.6.5 質(zhì)點系的質(zhì)心運動定理 65 *2.6.6 火箭飛行原理 70 2.7 角動量定理和角動量守恒定律 72 2.7.1 質(zhì)點對參考點的角動量 73 2.7.2 質(zhì)點的角動量定理和角動量守恒定律 74 2.7.3 質(zhì)點系的角動量和角動量定理 76 2.7.4 質(zhì)點系的角動量守恒定律 77 2.8 功 80
2.8.1 恒力的功 80 2.8.2 變力的功
81 2.8.3 常見力的功 81 2.8.4 合力的功 85 2.9 動能定理 85
2.9.1 質(zhì)點的動能定理 85 2.9.2 質(zhì)點系的動能定理
87 2.10 保守力勢能 89 2.10.1 保守力 89 2.10.2 勢能 90 2.11 功能原理和機(jī)械能守恒定律 91 2.11.1 功能原理 91 2.11.2 機(jī)械能守恒定律 92 2.11.3 能量守恒與轉(zhuǎn)化定律 95 *2.11.4 碰撞 96 【閱讀材料】——宇宙速度 98 習(xí)題 103
第3章 剛體力學(xué)基礎(chǔ) 111 3.1 剛體及其運動
111 3.1.1 剛體 111 3.1.2 剛體運動的幾種形式 112 3.1.3 剛體定軸轉(zhuǎn)動的描述 113 3.2 力矩 剛體定軸轉(zhuǎn)動定律 115 3.2.1 力矩 115 3.2.2 剛體定軸轉(zhuǎn)動定律 116 3.2.3 轉(zhuǎn)動慣量的計算 117 3.2.4 定軸轉(zhuǎn)動定律的應(yīng)用 120 3.3 定軸轉(zhuǎn)動的角動量守恒定律 122 3.3.1 定軸轉(zhuǎn)動剛體對軸的角動量 122 3.3.2 定軸轉(zhuǎn)動剛體的角動量定理 123 3.3.3 定軸轉(zhuǎn)動剛體的角動量守恒定律 124 3.4 剛體定軸轉(zhuǎn)動中的功和能 126 3.4.1 繞定軸轉(zhuǎn)動剛體的動能 126 3.4.2 力矩的功 127 3.4.3 剛體定軸轉(zhuǎn)動的動能定理 128 3.4.4 勢能 128 【閱讀材料】——進(jìn)動與導(dǎo)航 130 習(xí)題 132
第二篇 振動與波動 第4章 振動 137 4.1 簡諧振動 137 4.1.1 簡諧振動的動力學(xué)特征 137 4.1.2 簡諧振動的運動方程 138 4.1.3 簡諧振動的特征量 139 4.1.4 旋轉(zhuǎn)矢量法描述簡諧振動 143 4.2 簡諧振動的能量 146 4.3 簡諧振動的合成 149 4.3.1 同方向、同頻率簡諧振動的合成 149 4.3.2 同方向、不同頻率的兩簡諧振動的合成拍 153 *4.3.3 兩個相互垂直的簡諧振動的合成 154 *4.4 阻尼振動受迫振動共振 156 4.4.1 阻尼振動 156 4.4.2 受迫振動 158 4.4.3 共振 159 習(xí)題 160
第5章 波動概論 164 5.1 機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播
165 5.1.1 機(jī)械波的形成條件 165 5.1.2 橫波和縱波 165 5.1.3 波的幾何描述 168 5.1.4 描述波動特征的物理量 168 5.2 平面簡諧波的波函數(shù) 171 5.2.1 平面簡諧波波函數(shù)的建立 171 5.2.2 波函數(shù)的物理意義 172 5.2.3 沿X軸負(fù)向傳播的平面簡諧波的波函數(shù) 174 5.2.4 平面簡諧波的波動微分方程 177 5.3 波動過程中的能量傳播 177 5.3.1 波的能量 177 5.3.2 能流密度 179 5.4 惠更斯原理 波的干涉 180 5.4.1 惠更斯原理 180 5.4.2 波的干涉 181 5.5 駐波 185
5.5.1 駐波實驗 185 5.5.2 駐波的形成
185 5.5.3 駐波的特點 186 5.5.4 相位突變 188 5.6 多普勒效應(yīng) 190 5.6.1 波源不動，觀察者相對于介質(zhì)以速度VR運動 190 5.6.2 觀察者靜止，波源相對于介質(zhì)以速度VS運動 191 5.6.3 觀察者和波源同時相對于介質(zhì)運動 191 5.6.4 多普勒效應(yīng)的應(yīng)用 191 習(xí)題 193
第三篇 熱學(xué) 第6章 氣體動理論 201 6.1 熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)及其描述 201 6.1.1 分子運動的基本觀點 201 6.1.2 平衡態(tài)狀態(tài)參量 203 6.2 理想氣體 204 6.2.1 理想氣體的狀態(tài)方程 204 6.2.2 混合理想氣體的狀態(tài)方程 205 6.3 理想氣體的壓強(qiáng) 206 6.3.1 理想氣體的微觀模型 206 6.3.2 平衡態(tài)氣體分子的統(tǒng)計性假設(shè) 206 6.3.3 理想氣體的壓強(qiáng)公式 207 6.4 理想氣體的溫度公式 209 6.5 能量按自由度均分定理 210 6.5.1 自由度 210 6.5.2 能量均分定理 211 6.5.3 理想氣體的內(nèi)能 212 6.6 麥克斯韋速率分布律 214 6.6.1 速率分布函數(shù) 214 6.6.2 麥克斯韋速率分布函數(shù) 216 6.6.3 分子的三種速率 216 6.6.4 溫度、分子質(zhì)量對速率分布曲線的影響 218 6.6.5 麥克斯韋速率分布律的實驗驗證 218 *6.7 玻爾茲曼分布律 219 6.7.1 等溫氣壓公式 219 6.7.2 玻爾茲曼密度分布律（分子按勢能的分布規(guī)律） 220 6.7.3 玻爾茲曼能量分布律 221 6.8 分子平均碰撞頻率和平均自由程 222 習(xí)題 224
第7章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 227 7.1 準(zhǔn)靜態(tài)過程
228 7.2 內(nèi)能功熱量 229 7.2.1 內(nèi)能 229 7.2.2 功 230
7.2.3 熱量 231 7.3 熱力學(xué)第一定律
232 7.4 摩爾熱容 233 7.5 熱力學(xué)第一定律在理想氣體中的應(yīng)用 234 7.5.1 等體過程定體摩爾熱容 234 7.5.2 等壓過程定壓摩爾熱容 234 7.5.3 等溫過程 236 7.5.4 絕熱過程 236 7.6 循環(huán)過程 240 7.6.1 循環(huán)過程及熱機(jī)效率 241 7.6.2 卡諾循環(huán)及其效率 242 7.6.3 內(nèi)燃機(jī)的效率 244 7.6.4 逆循環(huán)制冷機(jī) 245 7.7 熱力學(xué)第二定律 246 7.7.1 自然過程的方向性 246 7.7.2 可逆過程和不可逆過程 248 7.7.3 熱力學(xué)第二定律的兩種常見表述 248 7.7.4 熱力學(xué)第二定律的微觀意義 250 7.7.5 熱力學(xué)第二定律的概率性表述 250 7.7.6 熱力學(xué)第一定律與熱力學(xué)第二定律的區(qū)別和聯(lián)系及“可用能” 252 7.8 熵 252
7.8.1 玻爾茲曼熵與熵增加原理 252 *7.8.2
信息與熵 253 【閱讀材料】——生活中的熱現(xiàn)象 255 習(xí)題 256
第四篇 電磁學(xué) 第8章 靜電場 261 8.1 電荷守恒定律 庫侖定律 262 8.1.1 電荷 262 8.1.2 庫侖定律 264 8.2 電場強(qiáng)度 267 8.2.1 電場 267 8.2.2 電場強(qiáng)度的計算 268 8.2.3 電荷在電場中受力的應(yīng)用 275 8.3 高斯定理 276 8.3.1 電場線 277 8.3.2 電通量 278 8.3.3 高斯定理的推導(dǎo) 279 8.3.4 由高斯定理求電場強(qiáng)度 282 8.4 靜電場力的功 靜電場的環(huán)路定理 289 8.4.1 靜電場力的功 289 8.4.2 靜電場的環(huán)路定理 290 8.4.3 電勢能與電勢 291 8.4.4 電勢的計算 292 8.5 等勢面電場強(qiáng)度與電勢的微分關(guān)系 297 8.5.1 等勢面 297 8.5.2 電場強(qiáng)度與電勢的微分關(guān)系 300 8.6 靜電場中的導(dǎo)體 302 8.6.1 導(dǎo)體的靜電平衡 302 8.6.2 導(dǎo)體上電荷的分布 303 8.6.3 導(dǎo)體表面附近的電場強(qiáng)度 305 8.7 靜電場中的電介質(zhì) 310 *8.7.1 電介質(zhì)的極化機(jī)制 310 *8.7.2 極化強(qiáng)度矢量P 312 *8.7.3 極化電荷與自由電荷的關(guān)系 312 8.7.4 電位移矢量與介質(zhì)中的高斯定理 313 8.8 電容 315
8.8.1 孤立導(dǎo)體的電容 315 8.8.2 電容器的電容
316 8.8.3 電容器電容的計算 317 8.9 電場的能量 319 8.9.1 電容器的儲能 320 8.9.2 電場的能量和能量密度 320 【閱讀材料】 323
習(xí)題 325 習(xí)題答案 331 參考文獻(xiàn) 342
附錄 343
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