物理學教程上冊

內容簡介

本書是根據2010年教育部新頒發的《理工科類大學物理課程教學基本奔勸霸要求》，並結合編者多年的教學實踐編寫而成。全書涵蓋了基本要求中A類知識點的全部核心內容，同時也包含了B類知識點大部分的拓展內協頌拘容。全書分上、下兩冊。本書是上冊，內容包括：力學、振動與波動、熱學、電磁學以及專題選講。

本書在保證基本內容的前提下，適當拓寬了近代物理部分，增加了在工程中的一些實際套用。本書可作為一般院校非物理專業的理工科類大學物理教材或參考書，也可用於專科物理（包括夜大、電大、函授等）的教學。

圖書目錄

前言

第1篇力學基礎1

第1章質點運動學2

1.1參考系質點2

1.1.1參考系2

1.1.2質點和質點系3

1.1.3時刻與時間間隔4

1.2描述質點運動的物理量5

1.2.1位置矢量和運動方程5

1.2.2位移矢量6

1.2.3速度8

1.2.4加速度10

1.3質點運動學的基本問題14

1.4勻變速運動19

1.5圓周運動22

1.5.1質點作圓周運動的角量描述23

1.5.2線量與角量之間的關係25

1.6相對運動26

習題29

第2章質點動力學33

2.1牛頓運動定律33

2.1.1牛頓第一定律和慣性參考系33

2.1.2牛頓第二定律36

2.1.3牛頓第三定律37

2.2基本力和常見力38

2.2.1四種基本相互作用力道疊甩38

2.2.2力學中常見的幾種力40

2.3國際單位滲乎制和量綱43

2.4牛頓運動定律套用舉例44

*2.5慣性力52

2.6動量和動量守恆定律53

2.6.1質點的動量53

2.6.2力的衝量53

2.6.3質點的動量定理54

2.6.4質點系的動量定理和動量守恆定律57

*2.6.5火箭飛行原理62

*2.6.6質心與質心運動定理63

2.7角動量和角動量守恆定律67

2.7.1質點對參考點的角動量68

2.7.2質點的角動量定理和角動量守恆定律69

2.7.3質點系的角動量和角動量定理71

2.7.4質點系的角動量守恆定律73

2.8功和功率75

2.8.1恆力的功75

2.8.2變力的功77

2.8.3常見力的功78

2.8.4合力的功81

2.8.5功率82

2.9動能定理82

2.9.1質點的動能定理82

2.9.2質點系的動能定理84

2.10保守力勢能86

2.10.1保守力86

2.10.2勢陵享白疊能87

*2.10.3保守力與勢能的微分關係88

2.11功能原理和機械能守恆定律90

2.11.1功能原理90

2.11.2機械能守恆定律90

2.11.3能量守恆與轉換定律95

2.11.4碰撞96

*2.12物理學中的對稱性99

2.12.1什麼是對稱性?99

2.12.2對稱性原理101

2.12.3物理定律的對稱性102

2.12.4對稱性意味著不可分辨性102

習題103

第3章剛體力學基礎111

3.1剛體及其運動111

3.1.1剛體111

3.1.2剛體的運動111

3.1.3剛體定軸轉動的描述112

3.2力矩剛體定軸轉動定律114

3.2.1力矩114

3.2.2剛體定軸轉動定律115

3.2.3轉動慣量的計算117

3.2.4定軸轉動定律的套用119

3.3剛體轉動中的功和能122

3.3.1繞定軸轉動剛體的動能122

3.3.2力矩的功122

3.3.3剛體充挨晚遙定軸轉動的動能定理124

3.3.4勢能124

3.4定軸轉動剛體的角動量守恆定律125

3.4.1定軸轉動剛體對軸的角動量125

3.4.2定軸轉動剛體的角動量定理126

3.4.3定軸轉動剛體的角動量守恆定律127

3.4.4進動130

習題131

第2篇振動與波動137

第4章簡諧振動概論138

4.1簡諧振動138

4.1.1簡諧振動的動力學特徵138

4.1.2簡諧振動的運動方程140

4.1.3簡諧振動的特徵奔頁去量140

4.1.4旋轉矢量與簡諧振動144

4.1.5相圖147

4.2簡諧振動的能量148

4.3簡諧振動的合成150

4.3.1同方向、同頻率簡諧振動的合成150

4.3.2同方向、不同頻率的兩簡諧振動的合成拍154

4.3.3相互垂直的簡諧振動的合成155

4.4阻尼振動受迫振動共振157

4.4.1阻尼振動157

4.4.2受迫振動159

習題160

第5章波動概論164

5.1機械波的產生和傳播164

5.1.1機械波的形成條件164

5.1.2橫波和縱波165

5.1.3波的幾何描述165

5.1.4描述波動特徵的物理量166

5.2平面簡諧波的波函式169

5.2.1平面簡諧波的波函式169

5.2.2波函式的物理意義170

5.2.3沿x軸負向傳播的平面簡諧波的波函式171

5.2.4平面波的波動微分方程174

5.3波動過程中的能量傳播175

5.3.1波的能量175

5.3.2能流密度177

5.3.3聲波177

5.4惠更斯原理波的干涉178

5.4.1惠更斯原理178

5.4.2波的干涉179

5.5駐波183

5.5.1駐波實驗183

5.5.2駐波的形成183

5.5.3駐波的特點184

5.5.4相位突變186

5.6都卜勒效應187

習題190

第3篇熱學193

第6篇氣體動理論194

6.1氣體動理論的基本觀點194

6.1.1物質的微觀模型194

6.1.2統計規律性196

6.2熱力學系統的狀態及其描述198

6.2.1熱力學系統198

6.2.2平衡態199

6.2.3狀態參量199

6.2.4理想氣體的狀態方程200

6.2.5實際氣體的狀態方程201

6.3理想氣體壓強與溫度的微觀解釋202

6.3.1理想氣體的基本假設202

6.3.2理想氣體壓強公式的推導203

6.3.3溫度的微觀意義205

6.4能量按自由度均分定理206

6.4.1自由度207

6.4.2能量按自由度均分定理208

6.4.3理想氣體的熱力學能209

6.5麥克斯韋速率分布律210

6.5.1速率分布律和速率分布函式210

6.5.2麥克斯韋速率分布律212

6.5.3麥克斯韋速率分布曲線212

6.5.4速率分布函式f(v)的套用214

6.5.5麥克斯韋速率分布律的實驗驗證216

*6.6玻耳茲曼分布律217

6.6.1等溫氣壓公式217

6.6.2玻耳茲曼密度分布律（分子按勢能的分布規律）218

6.6.3玻耳茲曼能量分布律219

6.7分子平均碰撞頻率和平均自由程220

習題222

第7章熱力學基礎225

7.1準靜態過程225

7.2熱力學能功熱量227

7.2.1熱力學能227

7.2.2功228

7.2.3熱量摩爾熱容229

7.3熱力學第一定律230

7.4熱力學第一定律對理想氣體準靜態過程的套用231

7.4.1等容過程摩爾定容熱容231

7.4.2等壓過程摩爾定壓熱容232

7.4.3等溫過程233

7.4.4絕熱過程234

7.5循環過程239

7.5.1循環過程及熱機效率239

7.5.2卡諾循環及其效率241

7.5.3內燃機的效率242

7.5.4逆循環制冷機245

7.6熱力學第二定律246

7.6.1可逆過程與不可逆過程247

7.6.2熱力學第二定律的兩種常見表述248

7.6.3熱力學第二定律的微觀意義250

7.6.4熱力學第二定律的統計意義251

7.6.5熱力學第一定律和第二定律的區別與聯繫“可用能”252

7.7熵252

7.7.1玻耳茲曼熵與熵增加原理253

*7.7.2克勞修斯熵253

7.7.3“熵恆增”與“能貶值”255

*7.7.4信息與熵256

*7.7.5耗散結構258

習題259

第4篇電磁學265

第8章靜電場266

8.1電荷守恆定律庫侖定律266

8.1.1電荷266

8.1.2庫侖定律268

8.2電場強度269

8.2.1電場269

8.2.2電場強度270

8.2.3電荷在電場中受力的套用275

8.3高斯定理276

8.3.1電場線276

8.3.2電通量277

8.3.3高斯定理279

8.3.4由高斯定理求電場強度281

8.4靜電場力做的功環流定理電勢284

8.4.1靜電場力做的功284

8.4.2靜電場的環流定理285

8.4.3電勢能與電勢286

8.4.4電勢的計算287

8.5等勢面電場強度與電勢的微分關係290

8.5.1等勢面290

8.5.2電場強度與電勢的微分關係292

8.6靜電場中的導體294

8.6.1導體的靜電平衡294

8.6.2導體上電荷的分布295

8.6.3導體表面附近的電場強度296

8.7靜電場中的電介質300

8.7.1電介質的極化機制300

8.7.2極化強度矢量P302

8.7.3極化電荷與自由電荷的關係302

8.7.4電位移矢量與電介質中的高斯定理303

8.8電容305

8.8.1孤立導體的電容305

8.8.2電容器的電容305

*8.8.3電容器電容的計算306

8.9電場的能量308

8.9.1電容器的儲能308

8.9.2電場的能量和能量密度309

習題311

附錄317

附錄A習題答案317

附錄B基本物理常量329

附錄C國際單位制330

參考文獻331

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