《大學基礎物理學(第3版)》是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材,是作者結合多年教學研究的成果和目前學時壓縮、學生學習特點等現狀編寫而成,《大學基礎物理學(第3版)》包括力學、熱學、電磁學、光學和近代物理的最核心內容,作者言簡意賅、提煉精華的編寫風格既保證了物理學的完整性,又滿足在有限的時間內把物理學的核心內容傳授給學生的要求,同時又不失物理學的思想和方法,《大學基礎物理學(第3版)》適合普通高等學校非物理專業的學生學習大學物理課程使用,也可作為相關人員參考使用。
本書編者參加了國家教育委員會面向21世紀農林牧院校物理教學和課程體系改革課題,取得了一定的成果,在此基礎上,結合長期講授大學基礎物理課程的經驗撰寫了本書,對大學基礎物理教材中傳統的五大部分內容(力學、熱學、電磁學、光學和近代物理學),編者從框架上作了一些變動。例如,將原熱學中有關熱力學第一定律的內容作為能量守恒定律的應用移到力學部分,以便在講授力學時,突出動量、角動量和能量三個守恒定律在物理學中的地位,又如,將原光學中的“振動與波”也移到力學部分,原因之一是“振動與波”這一章主要是講機械振動和機械波,原因之二是在學習“電磁學”中的電磁波時,已經有了振動與波的基礎,本書刪除了原教材中積分形式的歐姆定律、直流電路、基爾霍夫定律、溫差電、光度學和色度學以及核物理等內容,以適應農業院校物理課教學時數遠低于工科院校的情況。
考慮到物理教學現代化以及提高學生科學素質和能力的重要性,本書適當地增加了近代物理學的內容,除在不同章節中有選擇地簡要介紹若干當代物理前沿的內容以開闊視野、啟迪思維、加深對基礎內容的理解外,還適當介紹了一些物理學原理和技術在生物學及農學中的應用,借以說明物理學是一切自然科學(包括生物學和農學)的基礎;同時體現農業院校基礎物理教材的特色。
農業院校的物理教學長期受學時數少(一般院校為70學時左右,其中包括實驗課教學)的困擾,原因之一是我們的一些同志不夠了解生物學、農學和物理學的密切關系,從而未認識到物理學課程在提高學生素質和能力方面所能起的特殊作用,我們的上述努力是期望為扭轉當前農業院校物理教學的滑坡略盡綿薄之力。當然,物理學原理和技術在生物學和農學中的應用是一個廣泛的課題,本書只是稍稍涉及。
第三版前言
第一版前言
第一篇 力學
第1章 運動和力
1.1 質點運動學
1.2 牛頓運動定律
習題
第2章 動量守恒 角動量守恒
2.1 動量定理 動量守恒定律
2.2 角動量定理 角動量守恒
習題
第3章 能量守恒
3.1 功
3.2 動能動能定理
3.3 勢能
3.4 機械能守恒定律
3.5 三種宇宙速度
習題
第4章 流體力學
4.1 流體靜力學
4.2 理想流體的定常流動
4.3 黏滯流體的運動
4.4 黏滯流體中運動物體受到的阻力
習題
第二篇 熱學
第5章 氣體動理論
5.1 平衡態狀態方程
5.2 氣體的微觀模型
5.3 理想氣體的壓強公式
5.4 理想氣體的溫度公式
5.5 麥克斯韋速率分布律
5.6 玻爾茲曼分布律
5.7 能量均分定理
5.8 氣體分子的平均碰撞頻率與平均自由程
5.9 氣體內的輸運過程
5.10 范德瓦耳斯方程
習題
第6章 熱力學基礎
6.1 熱力學第一定律
6.2 熱力學第一定律對理想氣體的應用
6.3 循環過程 卡諾循環
6.4 熱力學第二定律
6.5 熵
6.6 熵的微觀實質與統計意義
習題
第7章 液體的表面性質
7.1 液體的表面張力
7.2 球形液面的附加壓強
7.3 毛細現象
習題
第三篇 電磁學
第8章 靜電場
8.1 電場強度 場強疊加原理
8.2 靜電場的高斯定理
8.3 靜電場環路定理 電勢
8.4 靜電場中的導體
8.5 靜電場中的電介質
8.6 靜電場的能量
習題
第9章 恒定磁場
9.1 電流密度矢量 歐姆定律 電動勢
9.2 磁感應強度 畢奧-薩伐爾定律
9.3 恒定磁場的基本性質
9.4 磁場對載流導線的作用
9.5 帶電粒子在磁場中的運動
9.6 磁介質
習題
第10章 電磁感應
10.1 法拉第電磁感應定律
10.2 動生電動勢和感生電動勢
10.3 自感和互感
10.4 磁場的能量
10.5 超導體
習題
第11章 麥克斯韋方程組 電磁波
11.1 麥克斯韋方程組
11.2 電磁波
習題
第四篇 光學
第12章 振動與波
12.1 振動
12.2 波動
習題
第13章 光波
13.1 光的干涉
13.2 光的衍射
13.3 光的偏振
習題
第14章 光的吸收、散射和色散
14.1 光的吸收
14.2 光的散射
14.3 光的色散
習題
第五篇 近代物理基礎
第15章 量子物理基礎
15.1 光的粒子性和實物粒子的波動性
15.2 原子的量子理論
15.3 氫原子
習題
第16章 激光
16.1 光的吸收和輻射
16.2 激光產生的條件
16.3 激光的特性及其應用
習題
第17章 狹義相對論基礎
17.1 狹義相對論的基本假設
17.2 相對論運動學
17.3 狹義相對論動力學基礎
習題
附錄
附錄1 基本物理常量1998年的推薦值
附錄2 保留單位和標準值
附錄3 習題答案
在物理學中,為了突出研究對象的主要性質,而不考慮一些次要的因素,經常引入一些理想化的模型來代替實際的物體,“質點”就是一個理想化的模型。任何物體都有一定的大小和形狀。若物體在運動過程或與其他物體相互作用過程中,它的形狀和大小在研究的現象中所起的作用可忽略不計。這樣一來,物體的形狀和大小與研究的問題無關,可以把它們當作一個具有質量的幾何點(質點)來處理。例如,人們常將彈簧振子的物體、單擺的擺球、繞日公轉的地球等看作為質點。但是,同一個地球,在研究它的自轉問題時,就不能把它當作質點來處理了。
當我們研究某一物體的運動時,必須具體指明,運動是相對于哪一個物體或哪一個物體群的。這種選用具體研究物體運動的依據的物體或物體群,稱為參考系。例如,研究地球相對于太陽的運動,則太陽就是參考系。若研究月球相對于地球的運動,則地球就是參考系。研究某一物體的運動,究竟選用哪一個物體或哪一個物體群為參考系,要看問題的性質和計算的方便。