本書根據(jù)教育部頒布的大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求,結(jié)合本校實際,為配合研究型教學(xué)編寫。全書共20章,分別講述質(zhì)點力學(xué)、剛體力學(xué)、狹義相對論、振動和波、氣體動理論、熱力學(xué)基礎(chǔ)、靜電場、靜電場中的導(dǎo)體與電介質(zhì)、穩(wěn)恒電流的磁場、電磁感應(yīng)、麥克斯韋方程組、波動光學(xué)和量子物理基礎(chǔ)等方面的內(nèi)容。
本書在編寫過程中,力求概念簡明清晰,講述深入淺出,難度適于中等,可作為大專院校非物理類理工科學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理課程的輔助教材,也可供大中專院校物理教師參考。
目前我國工科大學(xué)使用的大學(xué)物理教材適用的課時數(shù)多在126課時左右,教材的深度、難度也各不相同。北京工大通過多年的教學(xué)經(jīng)驗,編寫了一套適合自己學(xué)校,難度適中,有一定特色的大學(xué)物理教材。以利于更好實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo),并為今后在實際工作中打一個好的基礎(chǔ)。
前言
近年來隨著教學(xué)改革的不斷深入,一些新建本科高等院校正在向培養(yǎng)應(yīng)用型人才轉(zhuǎn)型。各專業(yè)對教材的要求既有普通本科的共性,又有別于普通本科的自身特點,即更加注重實踐性、應(yīng)用性和技術(shù)性。為適應(yīng)這類應(yīng)用型本科院校的需要,我們根據(jù)教育部最近制定的《理工科非物理專業(yè)課程教學(xué)基本要求》及應(yīng)用型本科院校工科專業(yè)需求的特點,結(jié)合編者多年的教學(xué)實踐,參照國內(nèi)外教學(xué)改革的成果編寫本教材。
由于本教材是以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo),所以在編寫過程中注重物理知識與生產(chǎn)技術(shù)、生活實際和自然現(xiàn)象相結(jié)合。本教材的主要特點表現(xiàn)在以下幾個方面:
1. 為適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的需要,本教材以經(jīng)典物理為主要內(nèi)容,近代物理壓縮為一章,僅介紹狹義相對論和量子物理的基本概念,且盡量做到通俗易懂,拓寬學(xué)生的知識面,有助于培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的世界觀、價值觀。
2. 各章節(jié)內(nèi)容的編寫重點強(qiáng)調(diào)物理思想和物理圖像的構(gòu)建,在正文的敘述中某些定理、定律等知識能用物理圖像說清楚的就不用復(fù)雜的數(shù)學(xué)推證。
3. 書中的例題和練習(xí)題的選取注重對基礎(chǔ)知識的理解和鞏固,選擇與生產(chǎn)實際聯(lián)系緊密的應(yīng)用題及對其基本解題方法進(jìn)行訓(xùn)練,避開需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)的例題和練習(xí)題。
4. 每章開頭設(shè)計了本章內(nèi)容的知識框架圖,每章最后列出了內(nèi)容概述,以便學(xué)生、讀者把握教材的知識要點和線索。
5. 本教材配有多媒體課件(PPT)、電子教案和習(xí)題集等教學(xué)資源。
考慮到新建本科應(yīng)用型高等院校不同專業(yè)教學(xué)計劃學(xué)時可能存在較大差異,本教材各章內(nèi)容相對獨立,使用時可根據(jù)具體情況對內(nèi)容進(jìn)行重組或取舍。教學(xué)可在72~96學(xué)時范圍內(nèi),對有*號標(biāo)示的內(nèi)容可作為學(xué)生閱讀或拓展內(nèi)容,刪除也不影響整本書的完整性和連續(xù)性。
本書由閩南理工學(xué)院具有多年教學(xué)與實際工作經(jīng)驗的教師集體編寫而成。由陳春榮老師策劃并撰寫前言,由陳春彩、陳源福統(tǒng)稿。其中第1章的全部內(nèi)容,第2~4章的插圖及閱讀材料由施一峰執(zhí)筆;
第2~4章其他內(nèi)容由余小剛執(zhí)筆;
第5章由蔡琳敏執(zhí)筆;
第6、7章由陳源福執(zhí)筆;
第8、9、12章(除了第8章圖81至圖824插圖由章進(jìn)炳繪制外)全部由陳春彩執(zhí)筆;
第10章由駱明輝執(zhí)筆;
第11章由陳榮泉執(zhí)筆。
本書在編寫過程中得到了哈爾濱工業(yè)大學(xué)郭重雄教授悉心指導(dǎo),也得到了閩南理工學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的大力支持,在此表示衷心的感謝!并向本書編寫過程中參閱的書籍、文獻(xiàn)的作者表示感謝!
由于我們水平有限,時間倉促,書中難免有不足之處,敬請有關(guān)老師和讀者批評指正。我們將在今后再版中加以改正,使本教材在使用中不斷完善。
編者
2017年7月于閩南理工學(xué)院
陳福源,男,閩南理工學(xué)院講師。2008年畢業(yè)于湖北民族學(xué)院物理系,并于同年攻讀福州大學(xué)力學(xué)碩士研究生,2011年獲碩士學(xué)位。同年,任教于閩南理工學(xué)院,講授大學(xué)物理課程。2016年攻讀大連理工大學(xué)工程力學(xué)博士研究生。主持福建省中青年教師教育科研項目2項,發(fā)表論文十余篇。曾獲閩南理工學(xué)院優(yōu)秀教師、青年骨干教師和師德先進(jìn)個人等榮譽稱號。
目錄
大學(xué)物理(上冊)
第4章剛體力學(xué)基礎(chǔ)
4.1剛體運動的描述
4.1.1平動
4.1.2定軸轉(zhuǎn)動
4.2力矩轉(zhuǎn)動定律轉(zhuǎn)動慣量
4.2.1力矩
4.2.2轉(zhuǎn)動定律
4.2.3轉(zhuǎn)動慣量
4.2.4角動量定理
4.2.5角動量守恒定律
4.3剛體定軸轉(zhuǎn)動的動能定理
4.3.1力矩做功
4.3.2剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的動能定理
4.4剛體力學(xué)綜合應(yīng)用
閱讀材料四陀螺的進(jìn)動
本章提要
思考題
習(xí)題
第5章機(jī)械振動和機(jī)械波
5.1簡諧振動的基本特征
5.1.1簡諧振動
5.1.2運動學(xué)特征
5.2描述簡諧振動的特征量
5.3簡諧振動的旋轉(zhuǎn)矢量圖表示法
5.4簡諧振動的能量
5.5簡諧振動的合成
5.6機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播
5.6.1機(jī)械波產(chǎn)生的條件
5.6.2波線與波面
5.6.3描述機(jī)械波的特征量
5.7平面簡諧波的波動方程及其物理意義
5.7.1平面簡諧波的波動方程
5.7.2波動方程的物理意義
5.8波的能量
5.9惠更斯原理波的衍射
5.9.1惠更斯原理
5.9.2波的衍射
5.10波的干涉
5.10.1波的疊加原理
5.10.2波的干涉
5.10.3駐波
閱讀材料五頻譜分析超聲和次聲波
本章提要
思考題
習(xí)題
第6章氣體動理論
6.1熱運動的描述
6.1.1平衡態(tài)和平衡過程
6.1.2氣體的狀態(tài)參量
6.1.3理想氣體的狀態(tài)方程
6.2理想氣體的壓強(qiáng)公式
6.2.1理想氣體的微觀模型與統(tǒng)計假設(shè)
6.2.2理想氣體的壓強(qiáng)公式
6.2.3理想氣體溫度的微觀解釋
6.3能量均分定理理想氣體的內(nèi)能
6.3.1自由度
6.3.2能量按自由度均分定理
6.3.3理想氣體的內(nèi)能
6.4麥克斯韋氣體分子速率分布律
6.4.1測定氣體分子速率分布的實驗
6.4.2麥克斯韋分子速率分布定律
6.4.3氣體分子的三種統(tǒng)計速率
*6.5玻耳茲曼能量分布律
6.6分子的平均碰撞次數(shù)和平均自由程
6.6.1平均碰撞次數(shù)
6.6.2平均自由程
*6.7氣體的遷移現(xiàn)象
6.7.1黏滯現(xiàn)象
6.7.2熱傳導(dǎo)現(xiàn)象
6.7.3擴(kuò)散現(xiàn)象
閱讀材料六超流體
本章提要
思考題
習(xí)題
第7章熱力學(xué)基礎(chǔ)
7.1準(zhǔn)靜態(tài)過程
7.1.1準(zhǔn)靜態(tài)過程的定義
7.1.2功
7.1.3熱量
7.1.4內(nèi)能
7.1.5熱力學(xué)第一定律
7.2熱力學(xué)第一定律在理想氣體中的應(yīng)用
7.2.1等體過程氣體的摩爾定體熱容
7.2.2等壓過程氣體的摩爾定壓熱容
7.2.3等溫過程
7.2.4絕熱過程
7.3循環(huán)過程卡諾循環(huán)
7.3.1循環(huán)過程
7.3.2熱機(jī)與熱機(jī)效率
7.3.3制冷機(jī)工作原理與制冷系數(shù)
7.3.4卡諾循環(huán)
7.4熱力學(xué)第二定律
7.4.1熱力學(xué)第二定律的兩種表述
*7.4.2熱力學(xué)第二定律兩種表述的等效性
7.4.3可逆過程和不可逆過程
7.4.4卡諾定理
*7.5熵和熵增加原理
7.5.1熵
7.5.2熵增加原理
7.5.3熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義
7.5.4玻耳茲曼熵
閱讀材料七熵與能源
本章提要
思考題
習(xí)題
習(xí)題參考答案
參考文獻(xiàn)
附錄Ⅰ國際單位制
附錄Ⅱ常用基本物理數(shù)據(jù)
附錄Ⅲ空氣、水、地球、太陽系常用數(shù)據(jù)
附錄Ⅳ物理量的名稱符號和單位