《大學物理學(第三版)C6版上冊》是2014年出版的圖書,作者是張三慧。
本書講述物理學基礎理論的力學、光學和熱學部分。其中力學部分包括質點力學、剛體的轉動、振動和波,以及狹義相對論;光學部分講述波動光學的光的干涉、衍射、偏振等規律;熱學部分包括溫度和氣體動理論,熱力學第一和第二定律。書中特別著重於守恆定律的講解,也特別注意從微觀上闡明物理現象及規律的本質。內容的選擇上除了包括經典基本內容外,還注意適時插入現代物理概念與物理思想。此外,安排了許多現代的、聯繫各方面實際的例題和習題。
本書可作為高等院校的物理教材,也可以作為中學物理教師教學或其他讀者自學的參考書。
基本介紹
- 書名:大學物理學(第三版)C6版 上冊
- 作者:張三慧
- ISBN:9787302362371
- 定價:44元
- 出版社:2014-6-19
- 裝幀:平裝
前言
力學篇是以牛頓定律為基礎展開的。除了直接套用牛頓定律對問題進行動力學分析外,還引入了動量、角動量、能量等概念,並著重講解相應的守恆定律及其套用。除慣性系外,還介紹了利用非慣性系解題的基本思路,剛體的轉動、振動、波動這三章內容都是上述基本概念和定律對於特殊系統的套用。狹義相對論的講解以兩條基本假設為基礎,從同時性的相對性這一“關鍵的和革命的”(楊振寧語)概念出發,逐漸展開得出各個重要結論。這種講解可以比較自然地使學生從物理上而不只是從數學上弄懂狹義相對論的基本結論。
光學篇以電磁波和振動的疊加的概念為基礎,講述了光電干涉和衍射的規律。第11章光的偏振講述了光的橫波特徵。
熱學篇的講述是以微觀的分子運動的無規則性這一基本概念為基礎的。除了闡明經典力學對分子運動的套用外,特別引入並加強了統計概念和統計規律,包括麥克斯韋速率分布律的講解。對熱力學第一定律也闡述了其微觀意義。對熱力學第二定律是從巨觀熱力學過程的方向性講起,說明方向性的微觀根源,並利用熱力學機率定義了玻耳茲曼熵並說明了熵增加原理,然後再進一步導出克勞修斯熵及其計算方法。這種講法最能揭示熵概念的微觀本質,也便於理解熵概念的推廣套用。
電磁學篇按照傳統講法,講述電磁學的基本理論,包括靜止和運動電荷的電場,運動電荷和電流的磁場,介質中的電場和磁場,電磁感應,電磁波等。前言大學物理學(第三版)(上冊)本書各章均配有思考題和習題,以幫助學生理解和掌握已學的物理概念和定律或擴充一些新的知識。這些題目有易有難,絕大多數是實際現象的分析和計算。題目的數量適當,不以多取勝。也希望學生做題時不要貪多,而要求精,要真正把做過的每一道題從概念原理上搞清楚,並且用儘可能簡潔明確的語言、公式、圖像表示出來,需知,對一個科技工作者來說,正確地書面表達自己的思維過程與成果也是一項重要的基本功。
本書在保留經典物理精髓的基礎上,特別注意加強了現代物理前沿知識和思想的介紹。本書內容取材在注重科學性和系統性的同時,還注重密切聯繫實際,選用了大量現代科技與我國古代文明的資料,力求達到經典與現代,理論與實際的完美結合。
物理教學除了“授業”外,還有“育人”的任務。為此本書介紹了十幾位科學大師的事跡,簡要說明了他們的思想境界、治學態度、開創精神和學術成就,以之作為學生為人處事的借鑑。在此我還要介紹一下我和帕塞爾教授的一段交往。帕塞爾教授是哈佛大學教授,1952年因對核磁共振研究的成果榮獲諾貝爾物理學獎。我於1977年看到他編寫的《電磁學》,深深地為他的新講法所折服。用他的書講述兩遍後,於1987年貿然寫信向他請教,沒想到很快就收到他的回信(見附圖)和贈送給我的教材(第二版)及習題解答。他這種熱心幫助一個素不相識的外國教授的行為使我非常感動。
帕塞爾《電磁學》(第二版)封面
本書作者與帕塞爾教授合影(1993年)
帕塞爾回信複印件
他在信中寫道“本書170—171頁關於L. Page的註解改正了第一版的一個令人遺憾的疏忽。1963年我寫該書時不知道Page那篇出色的文章,我並不認為我的講法是原創的——遠不是這樣——但當時我沒有時間查找早先的作者追溯該講法的歷史。現在既然你也喜歡這種講法,我希望你和我一道在適當時機宣揚Page的1912年的文章。”一位物理學大師對自己的成就持如此虛心、謙遜、實事求是的態度使我震撼。另外他對自己書中的疏漏(實際上有些是印刷錯誤)認真修改,這種嚴肅認真的態度和科學精神也深深地教育了我。帕塞爾這封信所顯示的作為一個科學家的優秀品德,對我以後的為人處事治學等方面都產生了很大影響,始終視之為楷模追隨仿效,而且對我教的每一屆學生都要展示帕塞爾的這一封信對他們進行教育,收到了很好的效果。
本書的撰寫和修訂得到了清華大學物理系老師的熱情幫助(包括經驗與批評),也採納了其他兄弟院校的教師和同學的建議和意見。此外也從國內外的著名物理教材中吸取了很多新的知識、好的講法和有價值的素材。這些教材主要有:新概念物理教程(趙凱華等),Feyman Lectures on Physics,Berkeley Physics Course(Purcell E M, Reif F, et al.),The Manchester Physics Series(Mandl F, et al.),Physics(Chanian H C.),Fundamentals of Physics(Resnick R),Physics(Alonso M et al.)等。
對於所有給予本書幫助的老師和學生以及上述著名教材的作者,本人在此謹致以誠摯的謝意。清華大學出版社諸位編輯對第三版雜亂的原稿進行了認真的審閱和編輯,特在此一併致謝。
張三慧2008年1月於清華園
目錄
第1章質點運動學3
1.1參考系參考系3
1.2質點的質點的位矢position vector位矢、位移displacement位移和速度7
1.3加速度加速度11
1.4勻加速運動勻加速運動15
1.5拋體運動projectile motion拋體運動17
1.6圓周運動圓周運動21
1.7相對運動relative motion相對運動25
提要27
思考題28
習題29
科學家介紹伽利略32
2.1牛頓牛頓運動定律Newton’s laws of motion牛頓運動定律34
2.2常見的幾種力38
*2.3基本的自然力41
2.4套用牛頓牛頓定律解題44
2.5非慣性系非慣性慣性系與慣性慣性力慣性力48
提要52
思考題52
習題54
科學家介紹牛頓60目錄大學物理學(第三版)(上冊)第3章動量與角動量62
3.1衝量impulse衝量與動量動量定理動量定理62
3.2動量動量守恆定律動量守恆定律65
*3.3火箭火箭飛行原理68
3.4質點的質點的角動量角動量動量和動量動量定理角動量定理角動量定理70
3.5動量動量守恆定律角動量守恆定律角動量守恆定律72
3.6質點系的動量動量定理角動量定理角動量定理74
提要76
思考題76
習題77
科學家介紹克卜勒81
4.1功功82
4.2動能動能定理theorem of kinetic energy動能定理85
4.3勢能勢能88
4.4引力引力勢能勢能90
*4.5由勢能勢能求保守力保守力92
4.6機械能機械能守恆定律機械能守恆定律94
4.7守恆定律的意義100
4.8碰撞碰撞101
提要106
思考題107
A.1對稱美113
A.2對稱性對稱性種種115
A.3物理定律的對稱性對稱性116
A.4宇稱宇稱守恆與不守恆不守恆116
A.5自然界的自然界的不對稱不對稱現象118
A.6關於時間的時間的對稱性對稱性119
5.1剛體剛體轉動轉動的描述121
5.2轉動轉動定律123
5.3轉動轉動慣量轉動慣量的計算124
5.4轉動轉動定律的套用128
5.5角動量角動量動量守恆131
5.6轉動中的轉動轉動中的功和能134
*5.7進動137
提要139
思考題140
習題142
6.1牛頓牛頓相對性原理Newton’s priciple of relativity牛頓相對性原理和伽利略伽利略變換147
6.2愛因斯坦愛因斯坦相對性原理愛因斯坦相對性原理和光速不變150
6.3同時性的相對性同時性的相對性和時間延緩時間延緩151
6.4長度收縮長度收縮156
6.5洛倫茲坐標變換洛倫茲坐標變換158
6.6相對論相對論速度變換相對論速度變換161
6.7相對論相對論質量相對論質量164
6.8相對論動能相對論動能相對論動能relativistic kinetic energy166
6.9相對論相對論能量relativistic energy相對論能量168
6.10動量動量和能量的關係171
提要174
思考題175
習題175
7.1簡諧運動簡諧運動的描述178
7.2簡諧運動簡諧運動的動力學181
7.3簡諧運動簡諧運動的能量energy of simple harmonic motion簡諧運動的能量185
*7.4阻尼damping阻尼振動阻尼振動186
*7.5受迫振動共振共振188
7.6同一直線上同頻率的along a straight line with same frequency同一直線上同頻率頻率的簡諧運動簡諧運動的合成combination of simple harmonic motions簡諧運動的合成190
7.7同一直線上不同頻率的along a straight line with different frequency同一直線上不同頻率頻率的簡諧運動簡諧運動的合成簡諧運動的合成191
提要193
思考題194
習題195
8.1行波fravelling wave行波199
8.2簡諧波簡諧波200
*8.3物體的彈性彈性形變elastic deformation彈性形變205
*8.4彈性彈性介質中的波速207
8.5波的能量209
8.6惠更斯原理與波的反射和折射212
8.7波的疊加駐波216
8.8聲波聲波220
8.9都卜勒效應都卜勒效應222
提要226
思考題228
習題229
科學家介紹愛因斯坦234
第2篇光學
9.1楊氏雙縫干涉雙縫干涉239
9.2相干光相干光243
9.3光程光程245
9.4薄膜干涉(一)——等厚條紋equal thickness fringes等厚條紋247
9.5薄膜干涉(二)——等傾條紋equal inclination fringes等傾條紋251
9.6邁克耳孫干涉儀254
提要255
思考題256
習題257
科學家介紹托馬斯·楊托馬斯·楊和菲涅耳菲涅耳259
10.1光的衍射光的衍射和惠更斯菲涅耳菲涅耳原理262
10.2單縫的夫琅禾費衍射夫琅禾費衍射264
10.3光學儀器的分辨本領分辨本領268
*10.4細絲和細粒的衍射270
10.5光柵光柵衍射273
10.6光柵光柵光譜光譜278
10.7X射線衍射Xray diffractionX射線衍射281
提要283
思考題284
習題285
B.1全息照片的拍攝288
B.2全息圖像的觀察290
B.3全息照相全息照相的套用291
11.1光的偏振狀態292
11.2線偏振光偏振光的獲得與檢驗294
11.3反射和折射時光的偏振296
*11.4由散射散射引起的光的偏振298
*11.5雙折射雙折射現象299
*11.6橢圓橢圓偏振光偏振光和圓偏振光偏振光303
*11.7偏振光的干涉光的干涉305
*11.8人工雙折射artificial birefringence人工雙折射307
*11.9旋光現象旋光現象308
提要311
思考題311
習題312
C.1液晶liquid crystal液晶的結構315
C.2液晶液晶的光學特性316
第3篇熱學
12.1平衡態平衡態321
12.2溫度溫度的概念322
12.3理想氣體理想氣體溫標溫標323
12.4理想氣體理想氣體狀態方程理想氣體狀態方程equation of state of ideal gas狀態方程325
12.5氣體分子的無規則運動無規則運動328
12.6理想氣體理想氣體的壓強pressure of an ideal gas理想氣體的壓強329
12.7溫度溫度的微觀微觀意義333
12.8能量均分定理equipartition theorem能量均分定理334
12.9麥克斯韋麥克斯速率分布律Maxwell speed distribution law麥克斯韋速率速率分布律337
*12.10麥克斯韋麥克斯韋速率分布律麥克斯韋速率速率分布律的實驗驗證343
*12.11玻耳茲曼玻耳茲曼分布律玻耳茲曼分布律344
提要346
思考題347
習題349
科學家介紹玻耳茲曼352
13.1功熱量熱力學熱力學第一定律熱力學第一定律355
13.2靜過程準靜態過程quasistatic process準靜態過程357
13.3熱容熱容361
13.4絕熱過程絕熱過程絕熱過程365
13.5循環過程循環過程循環過程369
13.6卡諾Carnot,S.卡諾循環Carnot cycle卡諾循環372
13.7致冷循環致冷循環374
提要376
思考題377
習題378
科學家介紹焦耳383
D.1各式能源能源的利用386
D.2人類環境環境問題387
14.1自然過程過程的方向過程的方向392
14.2不可逆性不可逆性可逆性的相互依存394
14.3熱力學第二定律熱力學第二定律及其微觀微觀意義395
14.4熱力學機率熱力學機率與自然過程過程的方向過程的方向397
14.5玻耳茲曼玻耳茲曼熵熵公式與熵熵增加原理熵增加原理400
14.6可逆過程過程403
14.7克勞修斯克勞修斯熵公式404
14.8用克勞修斯克勞修斯熵公式計算熵變408
提要411
思考題412
習題413