本书参照教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会编制的《理工科类大学物理课程教学基本要求》(2010年版),在第一版基础上修订而成。本书涵盖基本要求的核心内容,在保持体系完整的同时,对经典物理内容作了适当增减,同时对近现代物理内容进行了扩充,确保经典、丰富近代、关注发展。全书简洁明了、易学易教。
本书可作为高等学校理科非物理学类专业和工科各专业60~90学时的大学物理课程的教材,也可供其他相关专业选用。
前辅文 第1章 质点力学 1-1 质点运动的描述 1-1-1 质点 参考系 运动方程 1-1-2 质点的位移 速度 加速度 1-1-3 质点的圆周运动 1-1-4 相对运动 1-2 牛顿运动定律 1-2-1 力学中常见的几种力 1-2-2 牛顿运动定律及其应用 1-3 动量和冲量 1-3-1 动量和冲量 质点动量定理 1-3-2 质点系动量定理 质点系动量守恒定律 1-4 功和能 1-4-1 功和功率 1-4-2 质点的动能定理 1-4-3 质点系的动能定理 1-4-4 保守力 系统的势能 1-4-5 质点系的功能原理 机械能守恒定律 1-4-6 能量守恒定律 应用案例 离子推进器 思考题 习题 第2章 刚体的定轴转动和流体力学基础 2-1 刚体的运动 2-1-1 刚体的平动 2-1-2 刚体的定轴转动 2-2 力矩 转动定律 2-2-1 力矩 2-2-2 刚体绕定轴转动时的转动定律 2-2-3 转动惯量 2-2-4 转动定律的应用 2-3 质点的角动量和角动量守恒定律 2-3-1 质点对定点的角动量 2-3-2 质点的角动量定理 2-3-3 质点的角动量守恒定律 2-4 刚体定轴转动的角动量和角动量守恒定律 2-4-1 刚体定轴转动的角动量 2-4-2 刚体定轴转动的角动量定理 2-4-3 刚体定轴转动的角动量守恒定律 2-5 力矩的功 刚体定轴转动的动能定理 2-5-1 力矩的功 2-5-2 力矩的功率 2-5-3 刚体的转动动能 定轴转动的动能定理 2-6 流体力学基础 2-6-1 理想流体的运动 2-6-2 理想流体的伯努利方程 2-6-3 伯努利方程的应用 应用案例 走钢丝表演中的物理——转动定律 思考题 习题 第3章 气体动理论 3-1 宏观与微观 统计规律 3-1-1 宏观量与微观量 理想气体物态方程 3-1-2 分子热运动和统计规律性 3-2 理想气体的压强与温度 3-2-1 理想气体的微观模型 3-2-2 平衡态的统计假设 3-2-3 压强公式的推导 3-2-4 理想气体温度公式 3-3 能量均分定理 理想气体的内能 3-3-1 气体分子的自由度 3-3-2 能量按自由度均分定理 3-3-3 理想气体的内能 3-4 气体分子热运动的速率分布 3-4-1 分子的速率分布函数 3-4-2 统计平均值 3-4-3 麦克斯韦速率分布律 3-4-4 气体分子速率分布的实验测定 3-4-5 气体分子的特征速率 3-5 气体分子的平均碰撞频率和平均自由程 应用案例 保温瓶的真空度 思考题 习题 第4章 热力学基础 4-1 热力学第零定律 准静态过程 4-1-1 热力学第零定律 4-1-2 准静态过程 4-2 热力学第一定律 4-2-1 热量 功 内能 4-2-2 热力学第一定律 4-2-3 热力学第一定律的应用 4-3 循环过程 卡诺循环 4-3-1 循环过程 4-3-2 热机 制冷机 热泵 4-3-3 卡诺循环 4-4 可逆和不可逆过程 热力学第二定律 4-4-1 可逆过程和不可逆过程 4-4-2 卡诺定理 4-4-3 热力学第二定律的描述 4-4-4 热力学第二定律的数学表示熵 信息熵 应用案例 提高热机效率的两种方法 思考题 习题 第5章 静电场 5-1 库仑定律 电场 电场强度 5-1-1 库仑定律 5-1-2 电场 电场强度 5-1-3 电场强度叠加原理 5-1-4 电场强度的计算 5-1-5 电场线 5-2 高斯定理与环路定理 5-2-1 电场强度通量 5-2-2 高斯定理 5-2-3 电场力的功 5-2-4 静电场的环路定理 电势能 5-3 电势 电场强度与电势梯度 5-3-1 电势 电势差 5-3-2 电势叠加原理 电势的计算 5-3-3 等势面 电场强度与电势梯度 5-4 静电场中的导体与电介质 5-4-1 静电场中的导体 5-4-2 静电场中的电介质 5-5 电容 电容器 静电场的能量 5-5-1 电容 电容器 5-5-2 静电场的能量 应用案例 电器接地与危险区域 思考题 习题 第6章 恒定磁场 6-1 磁场 磁感应强度 6-1-1 磁现象 6-1-2 磁感应强度 6-2 磁通量 磁场的高斯定理 6-2-1 磁感线 6-2-2 磁通量 磁场的高斯定理 6-3 毕奥-萨伐尔定律 6-3-1 毕奥-萨伐尔定律 6-3-2 毕奥-萨伐尔定律应用举例 6-4 安培环路定理及其应用 6-4-1 安培环路定理 6-4-2 安培环路定理的应用 6-5 带电粒子在磁场中所受作用及其运动 6-5-1 洛伦兹力 6-5-2 带电粒子在均匀磁场中的运动 6-5-3 霍耳效应 6-6 磁场对载流导线的作用 6-6-1 安培定律 6-6-2 磁场对载流线圈的作用 6-7 磁介质中的磁场 6-7-1 磁介质 磁化强度 6-7-2 磁介质中的安培环路定理 磁场强度 应用案例 托卡马克装置的磁场 思考题 习题 第7章 电磁感应 电磁场 7-1 电磁感应定律 7-1-1 电磁感应现象 7-1-2 法拉第电磁感应定律 7-2 动生电动势和感生电动势 7-2-1 动生电动势 7-2-2 感生电动势和感生电场 7-3 自感和互感 7-3-1 自感 7-3-2 互感 7-4 磁场的能量 7-5 位移电流 电磁场基本方程的积分形式 7-5-1 位移电流 全电流安培环路定理 7-5-2 电磁场 麦克斯韦方程组的积分形式 应用案例 感应加热的原理和应用 思考题 习题 第8章 机械振动和电磁振荡 8-1 简谐振动的描述 8-1-1 简谐振动的基本特征 8-1-2 描述简谐振动的物理量 8-1-3 简谐振动的旋转矢量表示法 8-2 常见的简谐振动——单摆 8-3 简谐振动的能量 8-4 振动的合成和分解 8-4-1 同方向、同频率简谐振动的合成 8-4-2 同方向、不同频率简谐振动的合成 拍 8-4-3 振动的分解 频谱 8-5 阻尼振动 受迫振动 共振 8-5-1 阻尼振动 8-5-2 受迫振动 8-5-3 共振 8-6 电磁振荡 8-6-1 LC电路的振荡 8-6-2 无阻尼电磁振荡的振荡方程 8-6-3 无阻尼电磁振荡的能量 8-6-4 受迫振荡 电共振 8-6-5 电磁振荡和机械振动的类比 应用案例 用薄板共振控制噪声 思考题 习题 第9章 机械波和电磁波 9-1 机械波的产生和传播 9-1-1 机械波的产生 横波和纵波 9-1-2 波动过程的描述 9-2 平面简谐波的波动方程 9-2-1 平面简谐波的波动方程 9-2-2 波动方程的物理含义 9-3 波的能量 9-3-1 波的能量 9-3-2 声强与声强级 9-4 电磁波 9-4-1 电磁波的辐射和传播 9-4-2 平面电磁波的性质 9-4-3 电磁波的能量 9-4-4 电磁波谱 9-5 惠更斯原理 波的衍射和干涉 9-5-1 惠更斯原理 9-5-2 波的衍射 9-5-3 波的干涉与驻波 9-6 多普勒效应 9-6-1 机械波的多普勒效应 9-6-2 电磁波的多普勒效应 应用案例 用声波干涉控制噪声 思考题 习题 第10章 光学 10-1 光的相干性 10-1-1 光源 10-1-2 相干光 10-2 分波阵面双光束干涉 10-2-1 杨氏双缝干涉实验 10-2-2 劳埃德镜实验 10-2-3 半波损失 10-3 分振幅薄膜干涉 10-3-1 光程和光程差 10-3-2 薄膜干涉 10-3-3 等厚干涉 10-3-4 迈克耳孙干涉仪 10-4 光的衍射 10-4-1 光的衍射现象 10-4-2 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射 10-4-3 惠更斯-菲涅耳原理 10-5 夫琅禾费单缝衍射和圆孔衍射 10-5-1 夫琅禾费单缝衍射 10-5-2 夫琅禾费圆孔衍射 10-6 平面衍射光栅 10-6-1 光栅 10-6-2 光栅衍射 10-6-3 光栅光谱 10-7 自然光 偏振光 10-8 起偏和检偏 马吕斯定律 10-8-1 偏振片 起偏和检偏 10-8-2 马吕斯定律 10-9 反射和折射时光的偏振 10-10 几何光学简介 10-10-1 几何光学的基本实验定律 10-10-2 全反射 10-10-3 光在平面上的反射和折射成像 10-10-4 光在球面上的反射和折射成像 10-10-5 薄透镜 10-10-6 显微镜、望远镜和照相机 应用案例 应用激光干涉探测引力波 思考题 习题 第11章 相对论基础 11-1 狭义相对论的基本概念 11-1-1 伽利略变换式 经典时空观 11-1-2 狭义相对论的基本原理 11-1-3 洛伦兹变换式 11-2 狭义相对论的时空观 11-2-1 同时的相对性 11-2-2 长度收缩 11-2-3 时间延缓 11-3 狭义相对论动力学基础 11-3-1 相对论质量、动量和力学基本方程 11-3-2 质量与能量的关系 11-3-3 动量和能量的关系 11-4 广义相对论简介 11-4-1 广义相对论的等效原理和相对性原理 11-4-2 广义相对论时空特性的四个例子 应用案例 原子能 思考题 习题 第12章 量子物理基础 12-1 黑体辐射 普朗克能量子假设 12-1-1 黑体 黑体辐射 12-1-2 黑体辐射的经典公式及其困难 12-1-3 普朗克的能量子假设 12-2 光电效应 光子理论 12-2-1 光电效应及其实验规律 12-2-2 光的波动理论的困难 12-2-3 爱因斯坦光子理论 12-2-4 光的波粒二象性 12-3 康普顿效应 12-3-1 康普顿效应 12-3-2 经典电磁理论的困难 12-3-3 光子理论的解释 12-4 玻尔的氢原子理论 12-4-1 氢原子光谱的规律 12-4-2 卢瑟福的原子模型 12-4-3 玻尔的氢原子理论及其缺陷 12-5 德布罗意波 实物粒子的波粒二象性 12-5-1 德布罗意波 12-5-2 德布罗意波的实验证明 12-6 不确定关系 12-7 量子力学简介 12-7-1 矩阵力学和波动力学 12-7-2 波函数 12-7-3 薛定谔方程 应用案例 量子通信 思考题 习题