《工程物理學(xué)(第2版)》是浙江省高等教育重點(diǎn)建設(shè)教材項(xiàng)目,是一本面向21世紀(jì)的教材。《工程物理學(xué)》在結(jié)構(gòu)和內(nèi)容上,相對(duì)以往工科物理教材均有較大的變化和更新,《工程物理學(xué)》具有兩個(gè)突出的特點(diǎn):現(xiàn)代化和工程化。全書(shū)包括力學(xué)、相對(duì)論、振動(dòng)和波、氣體動(dòng)理論和熱力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、量子理論、凝聚態(tài)物理、核物理和粒子物理以及天體物理。《工程物理學(xué)》可作為高等學(xué)校工程類專業(yè)的物理教科書(shū)和參考書(shū),也可供其他理工科專業(yè)的師生使用和參考。
《工程物理學(xué)》是浙江省高等教育重點(diǎn)教材建設(shè)項(xiàng)目,是適合于高等學(xué)校工程類專業(yè)使用的大學(xué)物理教材,是一本面向2l世紀(jì)的教材。就內(nèi)容的深度和廣度來(lái)說(shuō),本書(shū)也可供有關(guān)院校物理專業(yè)的師生使用和參考。
本書(shū)是根據(jù)浙江省有關(guān)重點(diǎn)教材建設(shè)項(xiàng)目文件的精神編寫(xiě)的,在成書(shū)過(guò)程中,曾以講義的形式在浙江大學(xué)有關(guān)工程類專業(yè)試用,在通過(guò)各種方式征求同行專家和學(xué)生意見(jiàn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了認(rèn)真的修改直至最后定稿。
本書(shū)有兩個(gè)突出的特點(diǎn):現(xiàn)代化和工程化。
作者認(rèn)為,物理學(xué)是不斷發(fā)展的,隨著物理學(xué)的前沿課題在各學(xué)科領(lǐng)域不斷向縱深推進(jìn),教材中應(yīng)盡量體現(xiàn)最現(xiàn)代化的內(nèi)容和觀點(diǎn)——在內(nèi)容上,應(yīng)盡量反映20世紀(jì)的新成就;在篇幅上,要壓縮經(jīng)典物理,加強(qiáng)近代物理。為此,本書(shū)把對(duì)稱性、相對(duì)性、量子性和非線性作為一條線索,貫穿到全書(shū)的敘述中去,用現(xiàn)代物理的這些觀點(diǎn)審視整個(gè)經(jīng)典物理的內(nèi)容,從而達(dá)到經(jīng)典物理更新觀念和現(xiàn)代化的目的。
作者還強(qiáng)調(diào),物理學(xué)是具有實(shí)際應(yīng)用的基礎(chǔ)科學(xué),因此本書(shū)作為工程類專業(yè)大學(xué)生的基礎(chǔ)教科書(shū),不僅要反映物理知識(shí)在新技術(shù)和工程中的應(yīng)用,而且要加強(qiáng)物理學(xué)與各工程學(xué)科之間互相交叉、互相滲透的聯(lián)系,特別要結(jié)合工程實(shí)際闡述物理學(xué)的概念。讀者可在書(shū)中看到現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代生活申的各類物理知識(shí)。
第1章 緒論
1.1 物理學(xué)的范疇
1.2 物理學(xué)與工程技術(shù)
1.3 物理量與測(cè)量單位
1.4 量綱
1.5 科學(xué)記數(shù)法
思考題
習(xí)題
第2章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)
2.1 機(jī)械運(yùn)動(dòng)
2.2 速度
2.3 加速度
2.4 相對(duì)運(yùn)動(dòng)
本章摘要
思考題
習(xí)題
第3章 動(dòng)量·動(dòng)量守恒定律
3.1 牛頓第一定律與慣性系
3.2 質(zhì)量·動(dòng)量和動(dòng)量守恒定律
3.3 力·質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量守恒條件
3.4 沖量·動(dòng)量定理
3.5 牛頓定律的實(shí)際應(yīng)用
3.6 非慣性系
本章摘要
思考題
習(xí)題
第4章 能量·能量守恒定律
4.1 動(dòng)能和功
4.2 勢(shì)能
4.3 能量守恒定律
4.4 一維勢(shì)能曲線
本章摘要
思考題
習(xí)題
第5章 角動(dòng)量·角動(dòng)量守恒定律
5.1角動(dòng)量
5.2 角動(dòng)量守恒定律
5.3 對(duì)稱性與守恒律
本章摘要
思考題
習(xí)題
第6章 剛體力學(xué)
6.1 剛體的運(yùn)動(dòng)
6.2 剛體的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)
6.3 剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)
6.4 剛體的平面平行運(yùn)動(dòng)
6.5 回轉(zhuǎn)效應(yīng)
本章摘要
思考題
習(xí)題
第7章 萬(wàn)有引力
7.1 開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律
7.2 萬(wàn)有引力定律
7.3 慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量
7.4 引力勢(shì)能
本章摘要
思考題
習(xí)題
第8章 相對(duì)論
8.1 牛頓力學(xué)的時(shí)空觀
8.2 牛頓力學(xué)的困難·愛(ài)因斯坦兩個(gè)基本假設(shè)
8.3 洛倫茲坐標(biāo)變換
8.4 相對(duì)論的時(shí)空觀
8.5 相對(duì)論的速度變換
8.6 相對(duì)論的質(zhì)量和動(dòng)量·運(yùn)動(dòng)方程
8.7 相對(duì)論動(dòng)能
8.8 質(zhì)能關(guān)系
8.9 相對(duì)論能量和動(dòng)量的關(guān)系
8.10 廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介
本章摘要
思考題
習(xí)題
第9章 機(jī)械振動(dòng)
9.1 簡(jiǎn)諧振動(dòng)
9.2 自由簡(jiǎn)諧振動(dòng)
9.3 自由簡(jiǎn)諧振動(dòng)的能量
9.4 阻尼振動(dòng)·受迫振動(dòng)·共振
9.5 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成
本章摘要
思考題
習(xí)題
第10章 機(jī)械波
10.1 機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播
10.2 平面簡(jiǎn)諧波的余弦表達(dá)式
10.3 機(jī)械波的能量和能流
10.4 波的干涉
10.5 駐波
10.6 多普勒效應(yīng)
本章摘要
思考題
習(xí)題
第11章 氣體動(dòng)理論
11.1 平衡態(tài)·狀態(tài)參量·理想氣體
11.2 理想氣體的壓強(qiáng)和溫度
11.3 能量均分定理.理想氣體的熱力學(xué)能
11.4 麥克斯韋速率分布律
11.5 玻爾茲曼分布律
11.6 氣體分子的碰撞頻率和平均自由程
11.7 氣體的輸運(yùn)現(xiàn)象
11.8 范德瓦耳斯方程
本章摘要
思考題
習(xí)題
第12章 熱力學(xué)基礎(chǔ)
12.1 熱力學(xué)第一定律
12.2 熱容量
12.3 熱力學(xué)第一定律在理想氣體準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程中的應(yīng)用
12.4 循環(huán)過(guò)程·卡諾循環(huán)
12.5 熱力學(xué)第二定律
12.6 熵·熵增加原理
12.7 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義
本章摘要
思考題
習(xí)題
第13章 靜電場(chǎng)
13.1 電荷
13.2 庫(kù)侖定律
13.3 電場(chǎng)·電場(chǎng)強(qiáng)度
13.4 高斯定理
13.5 利用高斯定理計(jì)算電場(chǎng)
13.6電勢(shì)
13.7 電勢(shì)梯度
本章摘要
思考題
習(xí)題
第14章 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)
14.1 導(dǎo)體的靜電平衡
14.2 外電場(chǎng)中的導(dǎo)體
14.3 電容
14.4 電介質(zhì)的極化
14.5 面束縛電荷和體束縛電荷
14.6 電介質(zhì)中的靜電場(chǎng)
14.7 電場(chǎng)的能量
本章摘要
思考題
習(xí)題
第15章 電流和磁場(chǎng)
15.1 電流
15.2 電動(dòng)勢(shì)
15.3 磁力
15.4 磁場(chǎng)
15.5 運(yùn)動(dòng)電荷的場(chǎng)
15.6 畢奧.薩伐爾定律
15.7 磁場(chǎng)的高斯定理·安培環(huán)路定理
15.8 洛倫茲力
15.9 安培定律
15.10 相對(duì)論磁學(xué)
15.11 均勻磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用
本章摘要
思考題
習(xí)題
第16章 物質(zhì)中的磁場(chǎng)
16.1 磁介質(zhì)的磁化
16.2 磁場(chǎng)強(qiáng)度
16.3 順磁性與抗磁性
16.4 鐵磁性
本章摘要
思考題
習(xí)題
第17章 電磁感應(yīng)
17.1 法拉第實(shí)驗(yàn)
17.2 法拉第定律與楞次定律
17.3 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
17.4 發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的原理
17.5 感生電動(dòng)勢(shì)
17.6 渦電流
……
第18章 麥克斯韋方程·電磁波
第19章 帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
第20章 光的干涉
第21章 光的衍射
第22章 光的偏振
第23章 量子光學(xué)基礎(chǔ)
第24章 原子的玻爾理論
第25章 量子力學(xué)基礎(chǔ)
第26章 凝聚態(tài)物理
第27章 核物理和粒子物理簡(jiǎn)介
第28章 天體和宇宙
伽利略(G.Galileo)通過(guò)實(shí)驗(yàn)歸納出一個(gè)結(jié)論,即不受外界作用的物體,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是不變的。隔了一代人之后,牛頓成功地總結(jié)了動(dòng)力學(xué)的一條最基本的定律:
任何物體都保持它的靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài),直至其他物體的作用強(qiáng)迫它改變這種狀態(tài)為止。
這就是牛頓第一定律。物體保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的特性,稱為慣性。因此,牛頓第一定律也被稱作慣性定律。
牛頓第一定律不是在任何參考系都成立的,我們?cè)赋觯\(yùn)動(dòng)的特征與參考系的選擇有關(guān)。我們考察兩個(gè)彼此以一定加速度相對(duì)運(yùn)動(dòng)的參考系,若一物體相對(duì)于其中一個(gè)參考系是靜止的,那么顯然,它相對(duì)于另一參考系作加速運(yùn)動(dòng),因此牛頓第一定律不能同時(shí)在這兩個(gè)參考系中成立。
牛頓第一定律在其中成立的參考系稱為慣性系,否則稱為非慣性系。實(shí)驗(yàn)表明,任何一個(gè)相對(duì)某慣性系作勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系同樣是一個(gè)慣性系,因此可以說(shuō)有無(wú)限個(gè)慣性系存在。實(shí)驗(yàn)還表明,原點(diǎn)位于太陽(yáng)中心而其軸指向適當(dāng)選取的恒星的參考系是一個(gè)慣性系,這個(gè)參考系稱為日心參考系,任何相對(duì)日心參考系作勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系都是慣性系。
地球相對(duì)太陽(yáng)和其他恒星沿橢圓曲線軌道運(yùn)動(dòng),而曲線運(yùn)動(dòng)總是具有一定加速度的;此外,地球還繞自身軸轉(zhuǎn)動(dòng),因此,與地球表面相連的參考系相對(duì)日心參考系作加速運(yùn)動(dòng),即嚴(yán)格說(shuō)來(lái),它不是慣性系。但是,這個(gè)參考系的加速度是如此之小,以至于在很多場(chǎng)合下可把它當(dāng)作慣性系。以后若不加特別說(shuō)明,我們就把與地球相連的參考系當(dāng)作慣性系,并稱之為基本參考系。