本書根據(jù)高等院校非物理類專業(yè)大學(xué)物理課程教學(xué)的基本要求，結(jié)合作者歷年來的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)編寫而成。
全書分6個(gè)模塊，內(nèi)容包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波、波動(dòng)光學(xué)及近代物理，共17章。作為非物理專業(yè)的大學(xué)物理教材，本書一方面注重了基礎(chǔ)性，同時(shí)又在此基礎(chǔ)上聯(lián)系實(shí)際，針對不同學(xué)生強(qiáng)化了內(nèi)容的層次性。
本書可作為普通高校非物理專業(yè)本科生學(xué)習(xí)大學(xué)物理的教材，也可作為物理學(xué)愛好者閱讀的參考資料。
《高等院校通識教育'十二五'規(guī)劃教材:大學(xué)物理》可作為普通高校非物理專業(yè)本科生學(xué)習(xí)大學(xué)物理的教材，也可作為物理學(xué)愛好者閱讀的參考資料
模塊1 力學(xué)
第1章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué) 2
1.1 質(zhì)點(diǎn)參考系運(yùn)動(dòng)方程 2
1.1.1 質(zhì)點(diǎn) 2
1.1.2 參考系和坐標(biāo)系 3
1.1.3 運(yùn)動(dòng)方程 3
1.1.4 時(shí)間和時(shí)刻 3
1.2 位移速度加速度 3
1.2.1 位矢 4
1.2.2 位移 4
1.2.3 速度 5
1.2.4 加速度 5
1.3 圓周運(yùn)動(dòng) 8
1.3.1 切向加速度和法向加速度 8
1.3.2 圓周運(yùn)動(dòng)的加速度 9
1.3.3 圓周運(yùn)動(dòng)的角量描述 9
1.3.4 線量和角量的關(guān)系 11
1.4 相對運(yùn)動(dòng)伽利略坐標(biāo)變換 12
1.4.1 伽利略坐標(biāo)變換式 12
1.4.2 速度變換 13
1.4.3 加速度變換 14
1.5 習(xí)題 14
第2章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 18
2.1 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 18
2.1.1 牛頓第一定律 18
2.1.2 牛頓第二定律 19
2.1.3 牛頓第三定律 20
2.2 幾種常見的力 21
2.2.1 萬有引力 21
2.2.2 重力 22
2.2.3 彈性力 23
2.2.4 摩擦力 23
2.3 牛頓定律應(yīng)用舉例 24
2.4 *非慣性系慣性力 29
2.5 習(xí)題 31
第3章 運(yùn)動(dòng)的守恒定律 33
3.1 動(dòng)量定理 33
3.1.1 質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理 33
3.1.2 質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理 34
3.2 動(dòng)量守恒定律 37
3.3 *質(zhì)心運(yùn)動(dòng)火箭飛行問題 40
3.3.1 質(zhì)心 40
3.3.2 質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定律 42
3.3.3 火箭飛行 44
3.4 保守力與非保守力勢能 44
3.4.1 功 44
3.4.2 保守力與非保守力 46
3.4.3 勢能 48
3.4.4 勢能曲線 48
3.5 功能原理能量守恒定律 49
3.5.1 質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能定理 49
3.5.2 質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理 50
3.5.3 質(zhì)點(diǎn)系的功能原理 51
3.5.4 機(jī)械能守恒定律 51
3.5.5 能量守恒定律 52
3.6 碰撞問題 52
3.7 習(xí)題 55
第4章 剛體的轉(zhuǎn)動(dòng) 59
4.1 剛體剛體的運(yùn)動(dòng) 59
4.1.1 剛體的平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng) 59
4.1.2 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角量和線量 60
4.2 力矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律 61
4.2.1 力矩 61
4.2.2 轉(zhuǎn)動(dòng)定律 62
4.2.3 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和平行軸定理 64
4.3 角動(dòng)量角動(dòng)量守恒定律 68
4.3.1 質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量和角動(dòng)量守恒定律 68
4.3.2 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量定理 70
4.3.3 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量守恒定律 71
4.4 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的功能關(guān)系 72
4.4.1 力矩的功和功率 72
4.4.2 剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能 73
4.4.3 剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理 73
4.5 習(xí)題 76
模塊2 熱學(xué)
第5章 氣體動(dòng)力學(xué) 81
5.1 熱運(yùn)動(dòng)的描述理想氣體的狀態(tài)方程 81
5.1.1 氣體的狀態(tài)參量 81
5.1.2 平衡態(tài)準(zhǔn)靜態(tài)過程 82
5.1.3 理想氣體的狀態(tài)方程 82
5.2 分子熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性 83
5.3 壓強(qiáng)公式壓強(qiáng)的統(tǒng)計(jì)意義 85
5.3.1 理想氣體的微觀模型 85
5.3.2 理想氣體的壓強(qiáng)公式及統(tǒng)計(jì)意義 85
5.4 理想氣體分子的平均平動(dòng)動(dòng)能與溫度的關(guān)系 86
5.5 能量均分定理理想氣體的內(nèi)能 87
5.5.1 分子的自由度 87
5.5.2 能量按自由度均分定理 88
5.5.3 理想氣體的內(nèi)能 90
5.6 氣體分子的速率分布 91
5.6.1 速率分布曲線 91
5.6.2 麥克斯韋氣體分子速率分布律 92
5.6.3 三種統(tǒng)計(jì)速率 92
5.7 分子碰撞平均自由程 94
5.8 習(xí)題 95
第6章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 98
6.1 準(zhǔn)靜態(tài)過程功熱量內(nèi)能 98
6.1.1 準(zhǔn)靜態(tài)過程 98
6.1.2 功 98
6.1.3 熱量 99
6.1.4 內(nèi)能 100
6.2 熱力學(xué)第零定律和第一定律 100
6.2.1 熱力學(xué)第零定律 100
6.2.2 熱力學(xué)第一定律 100
6.3 理想氣體的等體過程和等壓過程 101
6.3.1 等體過程 101
6.3.2 等壓過程 102
6.3.3 等體摩爾熱容等壓摩爾熱容 103
6.4 理想氣體的等溫過程和絕熱過程*多方過程 106
6.4.1 等溫過程 106
6.4.2 絕熱過程 107
6.4.3 絕熱線和等溫線 108
6.5 循環(huán)過程卡諾循環(huán) 111
6.5.1 循環(huán)過程 111
6.5.2 熱機(jī)和制冷機(jī) 111
6.5.3 卡諾循環(huán) 113
6.6 熱力學(xué)第二定律卡諾定理 116
6.6.1 熱力學(xué)第二定律的兩種表述 116
6.6.2 可逆過程與不可逆過程 117
6.6.3 卡諾定理 118
6.7 熵熵增加原理 118
6.7.1 熵 118
6.7.2 熵變的計(jì)算 120
6.7.3 熵增加原理 120
6.7.4 熵增加原理與熱力學(xué)第二定律 121
6.8 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義 121
6.8.1 玻爾茲曼關(guān)系式 121
6.8.2 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義 122
6.9 習(xí)題 122
模塊3 電磁學(xué)
第7章 真空中的靜電場 127
7.1 電荷庫侖定律 127
7.1.1 電荷 127
7.1.2 電荷的量子化 127
7.1.3 電荷守恒定律 128
7.1.4 庫侖定律 128
7.2 電場電場強(qiáng)度矢量 129
7.2.1 電場 129
7.2.2 電場的強(qiáng)度 130
7.2.3 電場強(qiáng)度疊加原理 131
7.2.4 電場強(qiáng)度的計(jì)算 132
7.3 電場強(qiáng)度通量高斯定理 137
7.3.1 電場線 137
7.3.2 電場強(qiáng)度通量 137
7.3.3 高斯定理 138
7.3.4 高斯定理的應(yīng)用 140
7.4 靜電場的環(huán)路定理電勢 144
7.4.1 靜電場力的功 144
7.4.2 靜電場的環(huán)路定理 145
7.4.3 電勢能 146
7.4.4 電勢電勢差 146
7.4.5 電勢疊加原理 147
7.5 等勢面 150
7.6 習(xí)題 152
第8章 靜電場中的導(dǎo)體與電介質(zhì) 155
8.1 靜電場中的導(dǎo)體 155
8.1.1 靜電感應(yīng)導(dǎo)體的靜電平衡 155
8.1.2 靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上的電荷分布 156
8.1.3 空腔導(dǎo)體內(nèi)外的靜電場與靜電屏蔽 158
8.2 靜電場中的電介質(zhì) 160
8.2.1 *電介質(zhì)的極化 160
8.2.2 *電極化強(qiáng)度矢量電極化強(qiáng)度與極化電荷的關(guān)系 161
8.2.3 介質(zhì)中的靜電場 161
8.2.4 有電介質(zhì)時(shí)的高斯定理電位移 162
8.3 電容與電容器 164
8.3.1 孤立導(dǎo)體的電容 164
8.3.2 電容器的電容 165
8.3.3 電容器電容的計(jì)算 165
8.3.4 電容器的串聯(lián)和并聯(lián) 167
8.4 靜電場的能量 168
8.5 習(xí)題 170
第9章 恒定電流的磁場 173
9.1 恒定電流 173
9.1.1 電流電流密度 173
9.1.2 電源電動(dòng)勢 175
9.2 磁感應(yīng)強(qiáng)度 176
9.2.1 基本磁現(xiàn)象 176
9.2.2 磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量 177
9.3 電流的磁場畢奧—薩伐爾定律 178
9.3.1 畢奧—薩伐爾定律 178
9.3.2 畢奧—薩伐爾定律的應(yīng)用 179
9.4 磁通量磁場的高斯定理 181
9.4.1 磁感應(yīng)線和磁通量 181
9.4.2 磁場的高斯定理 182
9.5 安培環(huán)路定理 183
9.5.1 安培環(huán)路定理 183
9.5.2 安培環(huán)路定理的應(yīng)用 184
9.6 帶電粒子在電場和磁場中的運(yùn)動(dòng) 186
9.6.1 洛倫茲力 186
9.6.2 帶電粒子在電磁場中的運(yùn)動(dòng)和應(yīng)用 187
9.6.3 霍爾效應(yīng) 189
9.7 磁場對載流導(dǎo)線的作用 190
9.7.1 磁場對載流導(dǎo)線的作用力——安培力 190
9.7.2 載流線圈的磁矩磁場對載流線圈的作用 194
9.7.3 磁力的功 196
9.8 磁場中的磁介質(zhì) 197
9.8.1 磁介質(zhì) 197
9.8.2 磁介質(zhì)的磁化磁化強(qiáng)度 198
9.8.3 磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理磁場強(qiáng)度 199
9.9 習(xí)題 200
第10章 電磁感應(yīng)與電磁場 205
10.1 電磁感應(yīng)定律 205
10.1.1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 205
10.1.2 法拉第電磁感應(yīng)定律 206
10.1.3 楞次定律 207
10.2 動(dòng)生電動(dòng)勢 208
10.3 感生電動(dòng)勢 211
10.4 自感與互感 213
10.4.1 自感系數(shù)自感電動(dòng)勢 214
10.4.2 互感系數(shù)互感電動(dòng)勢 215
10.5 磁場的能量 216
10.6 位移電流麥克斯韋電磁場理論 217
10.6.1 位移電流全電流定律 217
10.6.2 麥克斯韋方程組的積分形式電磁場 219
10.7 習(xí)題 221
模塊4 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波
第11章 機(jī)械振動(dòng) 225
11.1 簡諧振動(dòng) 225
11.1.1 簡諧振動(dòng)的特征及其表達(dá)式 226
11.1.2 振幅周期和頻率相位 226
11.2 簡諧振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)矢量表示法 230
11.3 幾種常見的簡諧振動(dòng) 231
11.3.1 單擺 232
11.3.2 復(fù)擺 232
11.4 簡諧振動(dòng)的能量 233
11.5 簡諧振動(dòng)的合成 235
11.5.1 兩個(gè)同方向同頻率簡諧振動(dòng)的合成 235
11.5.2 兩個(gè)同方向不同頻率簡諧振動(dòng)的合成拍 237
11.5.3 兩個(gè)相互垂直的同頻率的簡諧振動(dòng)的合成 238
11.6 阻尼振動(dòng)受迫振動(dòng)共振 240
11.6.1 阻尼振動(dòng) 240
11.6.2 受迫振動(dòng) 241
11.6.3 共振 242
11.7 習(xí)題 243
第12章 機(jī)械波 247
12.1 機(jī)械波的一般概念 247
12.1.1 機(jī)械波產(chǎn)生的條件 247
12.1.2 橫波和縱波 248
12.1.3 波面波前波線 248
12.2 平面簡諧波的波函數(shù) 251
12.2.1 平面簡諧波的波函數(shù) 251
12.2.2 波函數(shù)的物理含義 252
12.3 波的能量能流密度 255
12.3.1 波的能量 255
12.3.2 能流能流密度 257
12.4 惠更斯原理波的衍射反射和折射 258
12.4.1 惠更斯原理 258
12.4.2 波的衍射 259
12.4.3 波的反射和折射 259
12.5 波的疊加原理波的干涉 260
12.6 駐波 262
12.6.1 駐波方程 263
12.6.2 半波損失 264
12.6.3 駐波的能量 265
12.7 多普勒效應(yīng) 265
12.8 習(xí)題 269
模塊5 波動(dòng)光學(xué)
第13章 光的干涉 274
13.1 光源單色性光程相干光 274
13.1.1 光源 274
13.1.2 光源單色性 275
13.1.3 光程與光程差 275
13.1.4 光的相干現(xiàn)象 277
13.2 雙縫干涉 278
13.2.1 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 278
13.2.2 干涉條紋的分布 279
13.3 薄膜干涉 281
13.3.1 等傾干涉 281
13.3.2 等厚干涉 284
13.4 邁克爾孫干涉儀 287
13.5 習(xí)題 288
第14章 光的衍射 292
14.1 惠更斯—菲涅爾原理 292
14.1.1 光的衍射現(xiàn)象 292
14.1.2 惠更斯—菲涅爾原理 293
14.1.3 菲涅爾衍射和夫瑯禾費(fèi)衍射 293
14.2 單縫衍射 294
14.2.1 單縫夫瑯禾費(fèi)衍射 294
14.2.2 單峰衍射的條紋空間分布 294
14.3 圓孔衍射 296
14.4 光柵衍射 297
14.5 習(xí)題 301
第15章 光的偏振 304
15.1 自然光偏振光 304
15.2 偏振片馬呂斯定律 305
15.2.1 偏振片 305
15.2.2 馬呂斯定律 305
15.3 反射光和折射光的偏振規(guī)律 306
15.4 雙折射 307
15.4.1 雙折射現(xiàn)象 308
15.4.2 光軸主平面 308
15.4.3 雙折射現(xiàn)象的解釋 308
15.5 橢圓偏振光和圓偏振光 310
15.6 習(xí)題 310
模塊6 近代物理
第16章 相對論基礎(chǔ) 314
16.1 狹義相對論的基本原理洛倫茲變換式 314
16.1.1 邁克爾孫—莫雷實(shí)驗(yàn) 314
16.1.2 狹義相對論的基本原理 315
16.1.3 洛倫茲變化式 316
16.2 相對論速度變換式 317
16.3 狹義相對論的時(shí)空觀 319
16.3.1 關(guān)于“同時(shí)”的相對性 319
16.3.2 時(shí)間延緩 320
16.3.3 長度收縮 320
16.3.4 相對性與絕對性 321
16.4 狹義相對論動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 321
16.4.1 相對論力學(xué)的基本方程 321
16.4.2 質(zhì)量和能量的關(guān)系 322
16.4.3 動(dòng)量和能量的關(guān)系 323
16.5 *廣義相對論簡介 324
16.6 習(xí)題 325
第17章 量子物理 328
17.1 黑體輻射普朗克的量子假設(shè) 328
17.1.1 黑體黑體輻射 328
17.1.2 黑體輻射的實(shí)驗(yàn)定律 329
17.1.3 普朗克量子假設(shè)普朗克黑體輻射公式 330
17.2 光電效應(yīng)愛因斯坦光子理論 331
17.2.1 光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 331
17.2.2 愛因斯坦光子理論 332
17.2.3 光的波—粒二象性 333
17.3 氫原子光譜玻爾的氫原子理論 334
17.3.1 近代關(guān)于氫原子光譜的研究 334
17.3.2 玻爾的氫原子理論及其缺陷 335
17.4 德布羅意波 337
17.5 不確定度關(guān)系 338
17.6 波函數(shù)薛定諤方程 339
17.6.1 波函數(shù) 339
17.6.2 薛定諤方程 341
17.7 一維無限深勢阱問題 342
17.7.1 一維無限深勢阱 342
17.8.2 一維勢壘隧道效應(yīng) 344
17.8 量子力學(xué)中的氫原子問題 345
17.8.1 氫原子的薛定諤方程 345
17.8.2 量子化和量子數(shù) 346
17.9 習(xí)題 347
附錄 349
參考文獻(xiàn) 352
2.2.3彈性力
彈性力是由于物體發(fā)生形變所產(chǎn)生的。物體在力的作用下發(fā)生的形狀或體積改變，這種改變叫做形變。兩個(gè)相互接觸并產(chǎn)生形變的物體企圖恢復(fù)原狀而彼此互施作用力，這種力叫彈性力，簡稱彈力。
彈力產(chǎn)生在由于直接接觸而發(fā)生彈性形變的物體間。所以，彈性力的產(chǎn)生是以物體的互相接觸以及形變?yōu)橄葲Q條件的，彈力的方向始終與使物體發(fā)生形變的外力方向相反。
當(dāng)物體受到的彈力停止作用后，能夠恢復(fù)原狀的形變叫做彈性形變。但如果形變過大，超過一定限度，物體的形狀將不能完全恢復(fù)，這個(gè)限度叫做彈性限度。物體因形變而導(dǎo)致形狀不能完全恢復(fù)，這種形變叫做塑性形變，也稱范性形變。
比較常見的彈力有：兩個(gè)物體通過一定面積相互擠壓產(chǎn)生的正壓力或者支持力；繩索被拉伸時(shí)對物體產(chǎn)生的拉力；彈簧被拉伸或者壓縮時(shí)產(chǎn)生的彈力等。
2.2.4摩擦力
假如地球上沒有摩擦力，將會(huì)變成什么樣子呢？假如沒有摩擦力，我們就不能走路了。因?yàn)榧日静环�(wěn)，也無法行走；汽車還沒發(fā)動(dòng)就打滑，要么就是車子開起來就停不下來了。假如沒有摩擦力，我們無法拿起任何東西，因?yàn)槲覀兡脰|西靠的就是摩擦力。假如沒有摩擦力，螺釘就不能旋緊，釘在墻上的釘子就會(huì)自動(dòng)松開而落下來。家里的桌子、椅子都要散開來，并且會(huì)在地上滑來滑去，根本無法使用。假如沒有摩擦力，我們就再也不能夠欣賞美妙的用小提琴演奏的音樂等，因?yàn)楣拖业哪Σ廉a(chǎn)生振動(dòng)才發(fā)出了聲音。
摩擦力是兩個(gè)相互接觸的物體在沿接觸面相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，或者有相對運(yùn)動(dòng)趨勢時(shí)，在它們的接觸面間所產(chǎn)生的一對阻礙相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢的力。
若兩相互接觸、而又相對靜止的物體，在外力作用下只具有相對滑動(dòng)趨勢，而又未發(fā)生相對滑動(dòng)，它們接觸面之間出現(xiàn)的阻礙發(fā)生相對滑動(dòng)的力，叫做靜摩擦力。例如，將一物體放于粗糙水平面上，其受到一水平方向的拉力F的作用。若F較小，則物體不能發(fā)生滑動(dòng)。因此，靜摩擦力的存在，阻礙了物體的相對滑動(dòng)。此時(shí)靜摩擦力的大小和外力F的大小相等，方向相反，即：靜摩擦力與物體相對于水平面的運(yùn)動(dòng)趨勢的方向相反。隨著外力F的增大，靜摩擦力將逐漸增大，直到增加到一個(gè)臨界值。
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