基本介紹
- 書名：大學物理學（第4版）
- 別名：大學物理學（第4版）力學、熱學、大學物理學（第4版）電磁學、光學、量子物理
- 作者：張三慧編著，安宇、阮東、李岩松修訂
- 類別：“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材、2009年度普通高等教育精品教材
- 出版社：清華大學出版社
- 出版時間：2018年12月1日
- 開本：16 開
- 裝幀：平裝
- 全書頁數：力學、熱學：412頁，電磁學、光學、量子物理：498頁
- 書號：力學、熱學：9787302509806，電磁學、光學、量子物理：9787302509844
- 字數：力學、熱學：650千字，電磁學、光學、量子物理：781千字
- CIP核字號：力學、熱學：2018188750，電磁學、光學、量子物理：2018188789
成書過程,修訂情況,出版工作,內容簡介,教材目錄,教學資源,教材特色,獲得榮譽,作者簡介,
成書過程
修訂情況
根據需要該教材隔一段時間會做一些修訂，該次修訂工作同往次一樣，得到了使用教材的師生的支持，得到較多反饋意見。根據這些反饋意見，該次修訂編者延續該書的原有特點，繼續貫徹原作者寫書時的意圖，基本保留原書的風貌，只是針對少數不合理的文字描述以及排版錯誤等進行修改。比較大的變動是把原來科學家的故事全部刪除，可通過二維碼掃描進行擴展閱讀。該次修訂工作由清華大學物理系的三位教師合作完成。安宇負責力學和電磁學部分；阮東負責熱學和光學部分；李岩松負責振動和波動、狹義相對論和量子物理部分。
出版工作
2018年12月1日，《大學物理學（第4版）》由清華大學出版社出版發行。
責任編輯 | 封面設計 | 責任校對 | 責任印製 |
|---|---|---|---|
朱紅蓮 | 傅瑞學 | 趙麗敏 | 李紅英 |
（註：兩冊同時出版發行且出版工作人員相同）
內容簡介
力學、熱學：該書講述物理學基礎理論的力學和熱學部分。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；熱學部分包括溫度和氣體動理論，熱力學第一和第二定律。書中著重於守恆定律的講解，也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，還插入現代物理概念與物理思想。為了擴大學生的現代物理知識領域，該書還專辟了“今日物理趣聞”欄目以備選講或選讀，具體內容有基本粒子，混沌——決定論的混亂，奇妙的對稱性，彎曲的時空——廣義相對論簡介，大爆炸和宇宙膨脹，耗散結構等。此外，安排了一些現代的聯繫各方面的實際的例題和習題。
電磁學、光學、量子物理：該書講述電磁學、光學、量子物理。電磁學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。光學部分在講了波動光學的光的干涉﹑衍射、偏振等規律之後，也講了幾何光學的基本知識。量子物理部分包括微觀粒子的二象性，薛丁格方程（定態）原子中的電子能態、分子的結構和能級，固體中電子的能態，量子統計的基本概念和核物理的基礎知識。各部分內容均配置了適量的聯繫實際的例題和習題。
教材目錄
《大學物理學（第4版）力學、熱學》 | |
今日物理趣聞A基本粒子1 A.1粒子的發現與特徵1 A.2粒子分類2 A.3粒子的轉化的轉化與守恆定律4 A.4夸克5 A.5色6 A.6粒子研究與技術8 第1篇力學 第1章質點運動學13 1.1參考系13 1.2質點的位矢、位移和速度17 1.3加速度20 1.4勻加速運動24 1.5拋體運動26 1.6圓周運動29 1.7相對運動33 提要35 思考題36 習題37 第2章運動與力41 2.1牛頓運動定律41 2.2常見的幾種力44 *2.3基本的自然力47 2.4套用牛頓定律解題49 2.5非慣性系與慣性力54 *2.6科里奧利力57 *2.7潮汐60 提要64 思考題65 習題66 今日物理趣聞B混沌——決定論的混亂72 B.1決定論的可預測性72 B.2決定論的不可預測性72 B.3對初值的敏感性74 B.4幾個混沌現象實例75 第3章動量與角動量78 3.1衝量與動量定理78 3.2動量守恆定律81 3.3火箭飛行原理84 3.4質心85 3.5質心運動定理87 3.6質點的角動量和角動量定理91 3.7角動量守恆定律93 3.8質點系的角動量定理95 3.9質心參考系中的角動量97 提要98 思考題99 習題100 第4章功和能103 4.1功103 4.2動能定理106 4.3勢能109 4.4引力勢能111 4.5由勢能求保守力113 4.6功能原理和機械能守恆定律114 4.7守恆定律的意義120 4.8碰撞121 *4.9兩體問題126 4.10流體的穩定流動128 4.11伯努利方程129 提要133 思考題134 習題135 今日物理趣聞C奇妙的對稱性140 C.1對稱美140 C.2對稱性種種142 C.3物理定律的對稱性143 C.4宇稱守恆與不守恆143 C.5自然界的不對稱現象145 C.6關於時間的對稱性146 第5章剛體的轉動148 5.1剛體轉動的描述148 5.2轉動定律150 5.3轉動慣量的計算151 5.4轉動定律的套用155 5.5角動量守恆157 5.6轉動中的功和能161 *5.7進動165 提要166 思考題168 習題169 第6章振動174 6.1簡諧運動的描述174 6.2簡諧運動的動力學177 6.3簡諧運動的能量181 6.4阻尼振動182 6.5受迫振動共振184 6.6同一直線上同頻率的簡諧運動的合成185 6.7同一直線上不同頻率的簡諧運動的合成187 *6.8諧振分析188 *6.9兩個相互垂直的簡諧運動的合成190 提要191 思考題192 習題193 第7章波動197 7.1行波197 7.2簡諧波198 7.3物體的彈性形變203 | 7.4彈性介質中的波速205 7.5波的能量207 7.6惠更斯原理與波的反射和折射210 7.7波的疊加駐波213 7.8聲波217 *7.9地震波219 *7.10水波220 7.11都卜勒效應222 *7.12行波的疊加和群速度226 *7.13孤子228 提要229 思考題231 習題232 第8章狹義相對論基礎238 8.1牛頓相對性原理和伽利略變換238 8.2愛因斯坦相對性原理和光速不變241 8.3同時性的相對性和時間延緩242 8.4長度收縮246 8.5洛倫茲坐標變換248 8.6相對論速度變換252 8.7相對論質量254 *8.8力和加速度的關係257 8.9相對論動能258 8.10相對論能量259 8.11動量和能量的關係262 *8.12相對論力的變換264 提要265 思考題267 習題267 今日物理趣聞D彎曲的時空——廣義相對論簡介270 D.1等效原理270 D.2光線的偏折和空間彎曲272 D.3廣義相對論273 D.4引力時間延緩275 D.5引力波276 D.6黑洞278 第2篇熱學 第9章溫度和氣體動理論283 9.1平衡態283 9.2溫度的概念284 9.3理想氣體溫標285 9.4理想氣體狀態方程287 9.5氣體分子的無規則運動289 9.6理想氣體的壓強291 9.7溫度的微觀意義294 9.8能量均分定理296 9.9麥克斯韋速率分布律298 9.10麥克斯韋速率分布律的實驗驗證304 *9.11玻耳茲曼分布律305 9.12實際氣體等溫線307 *9.13范德瓦耳斯方程308 *9.14非平衡態輸運過程312 提要316 思考題318 習題319 今日物理趣聞E大爆炸和宇宙膨脹323 E.1現時的宇宙323 E.2宇宙膨脹和大爆炸324 E.3從大爆炸到今天326 E.4宇宙的未來329 E.5至大和至小的理論結合起來了332 第10章熱力學第一定律333 10.1功熱量熱力學第一定律333 10.2準靜態過程335 10.3熱容338 10.4絕熱過程343 10.5循環過程347 10.6卡諾循環349 10.7致冷循環352 提要353 思考題355 習題355 第11章熱力學第二定律360 11.1自然過程的方向360 11.2不可逆性的相互依存362 11.3熱力學第二定律及其微觀意義363 11.4熱力學機率與自然過程的方向365 11.5玻耳茲曼熵公式與熵增加原理368 11.6可逆過程370 11.7克勞修斯熵公式372 11.8用克勞修斯熵公式計算熵變376 *11.9溫熵圖378 *11.10熵和能量退降379 提要380 思考題381 習題382 今日物理趣聞F耗散結構385 F.1宇宙真的正在走向死亡嗎385 F.2生命過程的自組織現象385 F.3無生命世界的自組織現象387 F.4開放系統的熵變388 F.5稍離平衡的系統389 F.6遠離平衡的系統390 F.7通過漲落達到有序391 數值表393 部分習題答案395 索引404 |
《大學物理學（第4版）電磁學、光學、量子物理》 | |
第3篇電磁學 第12章靜電場3 12.1電荷3 12.2庫侖定律與疊加原理5 12.3電場和電場強度8 12.4靜止的點電荷的電場及其疊加10 12.5電場線和電通量14 12.6高斯定律16 12.7利用高斯定律求靜電場的分布18 提要22 思考題23 習題24 第13章電勢28 13.1靜電場的保守性28 13.2電勢差和電勢30 13.3電勢疊加原理32 13.4電勢梯度35 13.5電荷在外電場中的靜電勢能37 *13.6電荷系的靜電能38 13.7靜電場的能量40 提要42 思考題43 習題44 第14章靜電場中的導體48 14.1導體的靜電平衡條件48 14.2靜電平衡的導體上的電荷分布49 14.3有導體存在時靜電場的分析與計算50 14.4靜電禁止52 *14.5唯一性定理53 提要56 思考題56 習題57 今日物理趣聞G大氣電學59 G.1晴天大氣電場大氣電場59 G.2雷暴雷暴的電荷和電場61 G.3閃電64 第15章靜電場中的電介質67 15.1電介質對電場的影響67 15.2電介質的極化68 15.3D的高斯定律71 15.4電容器和它的電容76 15.5電容器的能量78 提要80 思考題81 習題82 第16章恆定電流86 16.1電流和電流密度86 16.2恆定電流與恆定電場88 16.3歐姆定律和電阻89 16.4電動勢92 16.5有電動勢的電路93 *16.6電容器的充電與放電95 16.7電流的一種經典微觀圖像97 提要100 思考題101 習題101 第17章磁場和它的源104 17.1磁力與電荷的運動104 17.2磁場與磁感應強度105 17.3畢奧-薩伐爾定律108 *17.4勻速運動點電荷的磁場113 17.5安培環路定理114 17.6利用安培環路定理求磁場的分布117 17.7與變化電場相聯繫的磁場119 *17.8電場和磁場的相對性和統一性122 提要123 思考題124 習題125 第18章磁力128 18.1帶電粒子在磁場中的運動128 18.2霍爾效應130 18.3載流導線在磁場中受的磁力132 18.4載流線圈在均勻磁場中受的磁力矩133 18.5平行載流導線間的相互作用力135 提要138 思考題139 習題140 今日物理趣聞H電漿145 H.1物質的第四態145 H.2電漿電漿內的磁場磁場147 H.3磁場磁場對電漿電漿的作用148 H.4熱核反應熱核反應149 H.5電漿電漿的約束150 第19章磁場中的磁介質154 19.1磁介質對磁場的影響154 19.2原子的磁矩155 19.3磁介質的磁化158 19.4H的環路定理160 19.5鐵磁質162 19.6簡單磁路166 提要168 思考題168 習題170 第20章電磁感應173 20.1法拉第電磁感應定律173 20.2動生電動勢175 20.3感生電動勢和感生電場178 20.4互感180 20.5自感182 20.6磁場的能量184 提要186 思考題187 習題188 今日物理趣聞I超導電性192 I.1超導現象192 I.2臨界磁場193 I.3超導體中的電場和磁場194 I.4第二類超導體195 I.5BCS理論196 I.6約瑟夫森效應197 I.7超導在技術中的套用199 I.8高溫超導200 第21章麥克斯韋方程組和電磁輻射202 21.1麥克斯韋方程組202 *21.2加速電荷的電場203 *21.3加速電荷的磁場206 *21.4電磁波的能量208 *21.5同步輻射211 *21.6電磁波的動量212 *21.7A-B效應214 提要217 思考題218 習題218 第4篇光學 第22章光的干涉223 | 22.1楊氏雙縫干涉雙縫干涉223 22.2相干光相干光227 *22.3光的非單色性對干涉條紋的影響229 *22.4光源光源的大小對干涉條紋的影響231 22.5光程光程234 22.6薄膜干涉（一）——等厚條紋236 22.7薄膜干涉（二）——等傾條紋240 22.8邁克耳孫干涉儀242 提要243 思考題244 習題245 第23章光的衍射248 23.1光的衍射和惠更斯-菲涅耳原理248 23.2單縫的夫琅禾費衍射250 23.3光學儀器的分辨本領254 23.4細絲和細粒的衍射256 23.5光柵衍射259 23.6光柵光譜264 23.7X射線衍射267 提要269 思考題270 習題270 今日物理趣聞J全息照相273 J.1全息照片的拍攝273 J.2全息圖像的觀察275 J.3全息照相的套用276 第24章光的偏振277 24.1光的偏振狀態277 24.2線偏振光的獲得與檢驗279 24.3反射和折射時光的偏振281 24.4由散射引起的光的偏振282 24.5雙折射現象283 *24.6橢圓偏振光和圓偏振光287 *24.7偏振光的干涉290 *24.8人工雙折射291 *24.9旋光現象293 提要295 思考題295 習題296 今日物理趣聞K非線性光學299 K.1非線性光學與雷射雷射299 K.2倍頻與混頻299 K.3自聚焦301 K.4受激拉曼散射射302 第25章幾何光學303 25.1光線303 25.2光的反射304 25.3球面反射鏡306 25.4光的折射308 25.5薄透鏡的焦距310 25.6薄透鏡成像312 25.7人眼316 25.8助視儀器318 提要321 思考題322 習題324 第5篇量子物理 第26章波粒二象性329 26.1黑體輻射329 26.2光電效應332 26.3光的二象性 光子333 26.4康普頓散射337 26.5粒子的波動性339 26.6機率波與機率幅342 26.7不確定關係345 提要350 思考題351 習題351 第27章薛丁格方程354 27.1薛丁格得出的波動方程354 27.2無限深方勢阱中的粒子358 27.3勢壘穿透362 27.4諧振子366 提要368 思考題369 習題369 第28章原子中的電子371 28.1氫原子371 28.2電子的自旋與自旋軌道耦合380 28.3微觀粒子的不可分辨性和泡利不相容原理385 28.4各種原子核外電子的組態386 28.5X射線390 28.6雷射393 28.7分子結構396 28.8分子的轉動和振動能級400 提要404 思考題406 習題406 今日物理趣聞L自由電子雷射410 今日物理趣聞M雷射套用二例413 M.1多光子吸收413 M.2雷射冷卻與捕陷原子415 第29章固體中的電子418 29.1自由電子按能量的分布418 29.2金屬導電的量子論解釋422 29.3量子統計423 29.4能帶 導體和絕緣體426 29.5半導體429 29.6PN結430 29.7半導體器件431 提要433 思考題435 習題435 今日物理趣聞N新奇的納米科技437 N.1什麼是納米科技437 N.2納米材料438 N.3納米器件439 第30章核物理441 30.1核的一般性質441 30.2核力445 30.3核的結合能446 30.4核的液滴模型449 30.5放射性和衰變定律451 30.6α衰變455 30.7穆斯堡爾效應457 30.8β衰變461 30.9核反應464 提要467 思考題468 習題468 元素周期表471 數值表472 部分習題答案475 索引489 |
（註：目錄排版順序為從左列至右列）
教學資源
- 配套教材
《大學物理學（第4版）》有學習輔導用書——《大學物理學（第4版）學習輔導與習題解答》。
書名 | 作者 | 出版社 | 出版日期 | ISBN |
|---|---|---|---|---|
大學物理學（第4版）學習輔導與習題解答 | 張三慧、安宇、阮東、李岩松 | 清華大學出版社 | 2019.10.01 | 9787302533870 |
教材特色
該套教材的主題風格是其科學性和系統性，準確流暢地敘述物理內容，由表及里、由淺入深地分析物理問題，深刻地挖掘物理思想，宣揚物理精神，其中也不乏對民族文化的自信。該書在講述物理過程時，追求邏輯的嚴密性，但也不乏靈活通俗的講解。
該教材習題豐富，不僅有為初學者練習編寫的題目，也有些題目的難度對於有一定普通物理基礎的學習者而言仍具有挑戰性。通過習題可以加深理解，掌握方法。另外書中還附有較多思考題，需要認真思考和分析。讀者也可以用來互相討論。
獲得榮譽
2021年9月26日，《大學物理學（第4版）》被國家教材委員會授予首屆全國教材建設獎全國優秀教材（高等教育類）二等獎。
作者簡介
張三慧（1929—2012），男，教授，終生獻身於清華大學物理教學。著有《大學物理學》（1~3版）、《大學基礎物理學》（1~2版）、《Qniversity Fundanental Physics》、《大學物理簡程》；英譯有《物理學基礎》。任《大學物理》編委和《物理通報》編委。1991年開始享受國務院特殊津貼。
安宇，清華大學物理系教授，1999年開始空化氣泡發光現象以及聲空化的研究。
阮東，清華大學物理系教授，研究領域：數學物理、量子物理、核結構理論。
李岩松，清華大學物理系副教授，主要從事量子信息與原子核結構的研究。
