大學物理學 第一捲（第5版） epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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內容簡介

　　本書根據教育部世行貸款教學改革項目的成果和教育部新頒布的《理工科類大學物理課程教學基本要求》編寫而成。全書共兩捲，本書為第一捲，主要內容有力學、場物理學、波動學和熱學。本書的一大特色，也是新的嘗試是，除在敘述上力求接近學生、概念準確，並以大量實例使內容更加生動、有趣外，還在講述基本概念、基本原理和基本理論的同時，凸顯教學內容中應用的物理學研究方法。特彆是，本書在每章編寫一節“物理學方法簡述”，進一步介紹相關物理學的研究方法，提示讀者應用這些研究方法的要點，同時挑選幾種方法，要求學生自己通過歸納、總結和應用這些研究方法，達到既掌握知識，又提高能力的教學目的。本書與配套的《大學物理題解思路、方法與技巧》一書一並提供學生使用。本書為高等院校理工科非物理專業大學物理基礎課教材，也可作為高校物理教師、學生和相關技術人員的教學參考書。

目錄

第5版前言
第4版前言
第3版前言
緒論1
第一部分力學3
第一章質點力學4
第一節質點運動學4
一、位置矢量4
二、運動學方程5
三、位移矢量5
四、速度矢量7
五、加速度矢量8
六、笛卡兒直角坐標係的運用10
七、運動學的兩類問題11
第二節牛頓運動定律11
一、牛頓運動定律的內容12
二、牛頓運動定律的應用16
第三節質點的基本運動
定理18
一、質點動量定理18
二、質點動能定理21
三、質點角動量(動量矩)
定理25
第四節物理學方法簡述29
一、數學方法29
二、理想模型方法30
三、邏輯推理方法31
四、物理過程的整體化32
第二章質點係統的守恒定律33
第一節動量守恒定律33
一、質點係動量定理34
二、質心概念簡介35
三、質點係動量守恒定律36
四、火箭飛行原理簡介38
第二節機械能守恒定律39
一、質點係動能定理39
二、質點係內力做的功40
三、質點係統的內勢能41
四、機械能守恒定律的錶述44
第三節質點係角動量守恒
定律45
一、質點係角動量46
二、質點係角動量定理46
三、質點係角動量守恒條件47
�乘摹⒂泄厥睾愣�律的補充說明48
第四節物理學方法簡述49
一、整體（係統）方法49
二、變換參考係的方法50
三、找守恒量的方法50
第三章連續體力學51
第一節剛體定軸轉動52
一、剛體運動的類型52
二、剛體定軸轉動運動學53
三、定軸轉動動力學56
四、定軸轉動剛體的角動量守恒
定律60
第二節固體的形變和彈性62
一、彈性體中的應變和應力62
二、鬍剋定律65
三、彈性體中的波速69
第三節理想流體及其運動73
一、理想流體的定常流動74
二、流體運動的描述方法75
三、連續性方程80
四、伯努利方程82
第四節物理學方法簡述85
一、類比方法85
二、數學模型方法86
三、場的研究方法87
第二部分場物理學基礎88
第四章真空中的靜電場89
第一節庫侖定律89
一、電荷89
二、庫侖定律的內容92
三、靜電力疊加原理94
第二節電場電場強度95
一、靜電場95
二、電場強度矢量96
三、點電荷電場的電場強度97
四、點電荷係電場的電場強度98
五、連續分布電荷電場的電場
強度99
第三節高斯定理102
一、電場綫102
二、電通量103
三、高斯定理的內容105
四、高斯定理的物理意義107
五、高斯定理的應用109
第四節靜電場的環路定
理電勢111
一、靜電場是保守力場111
二、靜電場的環路定理113
三、電勢能、電勢差和電勢114
四、靜電場的能量117
五、電勢的計算117
第五節物理學方法簡述119
一、分析與綜閤方法119
二、電場與流場的類比120
第五章真空中的穩恒磁場121
第一節磁現象121
一、電流的磁效應121
二、磁力122
第二節磁場磁感應強度124
第三節磁場對運動電荷的
作用126
一、洛倫茲力126
二、帶電粒子在電場和磁場中的
運動130
三、霍爾效應131
第四節磁場對載流導綫的
作用135
一、安培定律135
二、磁場對載流平麵綫圈的
作用138
第五節畢奧�踩�伐爾定律140
一、畢奧�踩�伐爾定律的內容141
二、運動電荷的磁場143
第六節磁場的高斯定理145
一、磁場的幾何描述145
二、磁通量146
三、磁場高斯定理的內容147
第七節安培環路定理148
第八節物理學方法簡述154
一、實驗方法154
二、分類比較方法155
第六章變化的電磁場156
第一節電磁感應定律156
一、電磁感應現象的發現156
二、法拉第電磁感應定律157
三、楞次定律160
四、渦電流現象162
第二節電路中的電磁感
應互感與自感164
一、互感164
二、自感166
三、磁場能量167
第三節動生電動勢168
一、電源電動勢169
二、動生電動勢的産生及計算170
三、動生電動勢産生過程中的
能量轉換173
第四節感生電動勢渦鏇
電場174
一、渦鏇電場174
二、感生電動勢175
三、感生電動勢與動生電動勢177
四、渦鏇電場的計算179
第五節位移電流182
一、電流場183
二、電流連續性方程185
三、電流恒定條件186
四、電容器的充、放電187
五、位移電流假設190
第六節麥剋斯韋電磁場
方程組191
第七節物理學方法簡述193
假說方法概念193
第七章引力場簡介195
第一節牛頓萬有引力定律195
第二節引力場強197
第三節保守力場的圖示
——勢能麯綫198
第四節物理學方法簡述201
勢能的數學描述方法201
第八章標量場203
第一節勢函數與場強度203
一、等勢麵204
二、電勢梯度205
第二節物理學方法簡述208
一、等值麵與等值綫208
二、梯度矢量208
第三部分波動學基礎210
第九章機械振動211
第一節簡諧振動211
一、質點振動係統211
二、簡諧勢212
三、簡諧振動的運動方程213
四、描述簡諧振動的特徵量214
五、簡諧振動的幾何描述216
六、簡諧振動的能量220
第二節簡諧振動的疊加221
一、同一直綫上兩個同頻率簡諧
振動的疊加221
二、多個同方嚮、同頻率簡諧振
動的疊加224
三、二維振動的疊加226
*第三節阻尼振動與受迫振動
簡介228
一、阻尼振動228
二、受迫振動230
第四節物理學方法簡述232
一、諧振動研究方法232
二、數學變換方法（化歸法）232
第十章機械波234
第一節機械波的形成與
描述234
一、彈性介質

前言/序言

隨著我國大眾創業、萬眾創新時代的到來，大學物理教學改革進入“深水區”，要求教材與時俱進，特彆是我們在近幾年試點“翻轉課堂”的教學改革中，強化瞭學生課前預習與課堂討論的教學環節，提齣“自主學習、積極思考、敢於質疑”的要求。為此，一本適應學生課前預習與參與課堂討論的教材，一定程度上成為持續推進教學改革的關鍵，本次修訂的指導思想就在於此。按這一指導思想本書在保持前幾版特點的基礎上做瞭以下幾點修訂：
一、新添疑問句94個愛因斯坦說過：“應當把發展獨立思考和獨立創新的能力始終放在首位，而不應把知識放在首位。”李政道先生也告誡青年學子：要創新，需學問，隻學答，非學問；要創新，需學問，問愈透，創更新。我們在教改實踐中曾采取各種措施號召、引導和鼓勵學生提問，多年來有記載的學生提齣的問題已達8萬多個。說明學生在學習大學物理時是有問題要問的，如學生問：能否從實驗上顯示大塊導體中的電流綫?信息是隨能量傳遞還是隨相位傳遞?能否用引力場使光子減速?氫原子躍遷時能量以光的形式釋放，那麼它自身的質量應該會減少吧?等等。為此，我們從學生需求中反嚮思維來設計教材敘述方式，在部分修訂第4版中300多個由黑體字凸顯各種問題的基礎上，新添瞭94個疑問句，盡可能“把知識‘冰冷美麗’的學術形態轉化為教育形態，使學生能高效率地進行思考。”思考問題是為瞭使學生從重學輕思嚮學思結閤轉變，思考問題是為瞭從傳承中學習物理方法和物理思想，思考問題是為瞭開展探究式學習，思考問題是為瞭解決問題。因此，94個問題的提問方式，按教學內容的邏輯結構盡可能與學生的思維習慣相結閤，有的問題是為瞭引齣知識點，有的問題是為瞭明確物理意義，有的問題是為瞭突齣重點，有的問題是為瞭破解難點，有的問題是為瞭體現理性思辨、學習方法、人格精神和文化傳承等。目標是使學生夯實基礎、鍛煉獨立思考的能力、激發自主學習的興趣、樹立正確的價值觀和培養批判性思維等。19世紀德國教育傢第斯多惠說過“教學的藝術不在於傳授知識，而在於激勵、喚醒和鼓舞。”葉聖陶也說過“教師之為教，不在全盤授予，而在相機誘導，必令學生運其纔智，勤其練習，領悟之源廣開，純熟之功彌深，乃為善教者也。”教材內容的組織與編寫何嘗不是這樣。本次修訂中新添94個疑問句，就是本次修訂的一大任務。
二、新添理解與運用數學公式的練習161個數學有時被叫作科學的“女皇”，有時被叫作科學的“侍女”，這是因為教學是自然科學的基本語言，更是現代工業技術和工程必不可少的工具。若從物理學發展的曆史來考查物理學與數學的關係的話，我們就會發現，數學的概念滲入到瞭物理學的每一部分，在每一種物理理論的形成過程中，數學均起瞭十分重要的推動和促進作用，物理學的思維方式與數學的方法運用有無法割斷的血緣關係。一本大學物理教材作為一個係統，是物理知識與數學錶述相互聯係、互相補充、彼此配閤、不可分割的整體。本書第一捲第4版中有編號的公式有1495個，不少學生在第一次翻閱大學物理教材時，看到書中大量的高等數學符號，就不由得對大學物理課程心存怯懦，於是，在學習中涉及數學符號、公式的知識就跳過去。目前，學生在學習中遇到的很多睏難均來自這種態度與想法，這在很大程度上影響著他們的學習。
在本次修訂中我們堅持以學生為本，努力增強學生的自學意識，培養學生主動思考的能力，使學生自覺地去獲取知識，並爭取實現自己的發展。本書的目的就是，引導學生掌握學習方法，增強獲取知識，拓展知識和獨立思考的能力；指導學生保持嚴謹求實的態度、刻苦鑽研的作風、追求真理的勇氣；幫助學生抓主要矛盾和矛盾的主要方麵，分析解決實際問題；培養學生的科學觀察能力和批判性思維，激發他們的求知欲，提高他們的探索精神、創新欲望和敢於嚮舊觀念挑戰的科學素養。為達此目的，在第5版中有意穿插設置瞭161個對數學公式的“練習”，在強調定性分析、突齣物理思想與物理方法的同時，聚焦定量分析的數學公式，讓學生在親自對數學公式寫一寫、想一想、導一導、推一推的“練習”中，認識各種數學符號、方法、公式在錶述物理知識與解決問題中的作用，讓不同層次的學生都能達到學習要求。
本書由王建邦擔任主編，劉興來擔任副主編。參加本書修訂工作的有：趙瑞娟(第一、二、三章)、侯利潔(第四、五、六章)、王建邦(第七、八章)、閆仕農(第九、十章)、張永梅(第十一、十二、十三章)、魏天傑(第十四、十五章)、劉興來(第十六、十七章)。
編者第4版前言為適應社會經濟發展的需要和人的全麵發展，以人為本、照顧個性的教育理念為本次修訂提供瞭新的思路。作為一部適用的教材，應當使讀者在“知識、能力、素質”協調發展中得到幫助。在知識、能力與素質三要素中，傳授知識是基礎，培養能力是關鍵，提高素質是根本。為此，本書在基本保持前幾版特點的基礎上做瞭以下幾點修訂：
一是將前幾版中每章開頭的“學習本章要求掌握”改為“本章核心內容”，並配一相應的圖片。這一改動在教學內容基本要求上並無原則性差彆，但更加細化與醒目，“細化”錶現在與每次課（72學時進度）的教學內容安排吻閤，有利於“教”與“學”；“醒目”意在使每位讀者閱讀教材時做到心中有數。
二是本書經過十多年的使用，已經形成瞭較穩定的經典物理基礎與近代物理基礎並重的知識結構和呈現方式。在此基礎上，本次修訂不僅注重傳授知識，更為學生的探究學習提供探究的方法和可以探究的內容。為此，在文字敘述上采用瞭“是不是”“為什麼”“怎麼做”“怎麼用”的潛颱詞，為學生的學、思結閤留下足夠的空間，引導學生在閱讀教材時自主、積極地思考，培養學生質疑問難的意識和能力。著名物理學傢李政道先生也告誡青年學子：“要創新，需學問，隻學答，非學問；要創新，需學問，問愈透，創更新。” 當前，學生缺少的就是發現問題、分析問題和研究問題的能力。怎樣讓學生具備這種能力呢？如果一本教材能夠為學生創造一個寬鬆的質疑、提問的氛圍，就能更好地激發學生的聯想能力、發散思維能力、發現問題的能力。在本次修訂中，在一些知識點上，我們有意識地設情造景，通過意象與讀者對話；在一些知識點上，我們有意識地留有餘地，點到為止；在一些知識點上，我們特意以問代答，逐步引入。在個彆知識點上，我們有意識地做點遺漏，讓讀者自己參與補上，給他們提供一種機會與挑戰。
三是注重物理學方法論的介紹與應用。“工欲善其事，必先利其器”，任何一門科學都有其方法論基礎。在物理學的産生與發展過程中，形成瞭豐富的物理學方法。這些科學方法的總結、提煉和運用又促進著物理學這個大係統的發展，在此過程中理論與方法始終相生相伴。實際上，物理學理論本身就具有方法論功能，物理學中由文字、符號、圖像、公式等組成的錶象，是人類對客觀規律的正確反映，因此，它是人類改造客觀世界的工具。我們在第4版中結閤知識點凸顯瞭幾種物理學方法，如觀察方法、實驗方法、假說方法、數學方法、理想化方法、類比與模擬方法、歸納與演繹方法、分析與綜閤方法、整體方法、場論方法等。
第4版前言四是希望使用瞭本教材的讀者能在以下幾個方麵不同程度地提升物理素質：①具有用物理學知識去觀察、分析和思考各種物理現象是什麼、為什麼的物理意識；②具有運用物理概念、理論以及幾何、代數、分析的數學語言去求解問題的思路；③具有物理規律都要以微分形式錶示、實際問題采用積分計算的觀點；④具有從微觀機理（製）追蹤宏觀物理現象本質的視角；⑤具有從物質的不同層次的相互作用、運動與結構中去認識事物的境界；⑥具有在任何復雜的物理過程中都蘊含著為數不多的幾個基本物理規律的思想。
本書由王建邦擔任主編。參加本捲第4版修訂工作的有：張旭峰（第一~三章）、劉興來（第四~六章）、王建邦（第七、八章）、閆仕農（第九、十章）、楊軍（第十一~十三章）、魏天傑（第十四~十七章）。
編者第3版前言前言第3版前言教材是體現教學理念、課程內容、教學要求、教學模式的知識載體，又是指導學生獲取知識的方法和渠道。本書為適應大學本科非物理類專業對物理教學的基本要求，針對地方高校學生層次與認知規律，按集成“知識�材芰Κ菜刂省庇諞惶宓鬧傅妓枷耄�在多年教學改革實踐及前兩版的基礎上，著眼於學生智慧和能力的培養來進行修訂。同時，為激發學生自主學習和引導學生思考，本書適度改變瞭前兩版的撰寫風格，力求在中學物理基礎上、在有利學生閱讀的同時，營造一種探索與創新氛圍。
為瞭加強大學物理的基礎地位，走齣“一遇教學改革，物理教育就成為被削弱的對象”的怪圈，本書將大學物理分為“經典物理基礎”與“近代物理基礎”兩捲，兩捲各成體係，又相互呼應，並分兩學期使用。按因材施教的個性化教育原則，本書有少部分內容適度超齣教學基本要求，有少部分內容適度超齣課堂教學所需，有少部分內容適度超齣多數學生的接受能力。
本科專業教育教學計劃是由相互作用、相互依賴的若乾部分(要素)結閤而成的、具有特定功能的係統。服務於人纔培養的大學物理課程是構成專業教育教學計劃的一個“要素”，本書一方麵注意瞭傳承大學物理教材知識結構的縱嚮關係，另一方麵又考慮瞭大學物理與本科專業教育教學計劃中相關課程交叉、滲透的橫嚮關係。按係統論觀點，本書部分地調整瞭傳統大學物理知識結構單元，突齣作為自然科學基本規律、能長時期發揮作用的基礎性內容；突齣通過滲透、融閤可伸嚮理工科類院校非物理類專業或工程技術學科與課程的基礎性內容。
例如，在“路論”與“場論”的關係中，“路論”是電類課程的核心，即“以電路分析為基礎、以電路設計為主導、以電路應用為背景”。“場論”作為能量流、物質流及信息流的物理基礎，在本書中予以彰顯。第一捲在介紹質點�倉實閬氮擦�續體力學後，以流速場承前啓後，以真空電磁場為主，以電流場、能流場、標量場、引力場等為輔，開齣場物理學，強調在不同物理問題中，場可以是一種方法、可以是一個函數、可以是一種物質。
教學內容現代化一直是大學物理課程教學內容改革的一個熱點。以目前我國21個工科大類、69個專業為例，在485門主要課程中，有101門(含同名相近課程)或多或少涉及物理學原理與方法的延伸、拓展、“物化”與應用，其中依托近代物理基本原理的教學內容在不斷增加，但專門介紹近代物理基本原理的課程不多，本書第二捲在大學物理層麵上選編相對論、量子、激光、固體、原子核等基礎內容，意在加強近代物理嚮“材料、能源、信息”相關專業與課程的滲透。
為瞭幫助學生更好地掌握大學物理的基本內容，理論聯係實際，增強個性化學習，調動學習主動性，反復加強練習，加強能力培養，本次修訂中在部分章節“學習本章要求掌握”的欄目中，適當增加瞭方法論的要求，並將大部分例題與全部習題從兩捲中剝離，單獨編寫《大學物理解題思路、方法與技巧》一書，作為教材一並提供學生使用，力求使物理概念、原理與例題、習題密切聯係與銜接，使教學內容與學生實際有機結閤。
按128學時的教學時數，建議第一捲安排72學時，第二捲安排56學時，具體把握可根據學校情況而定。
清華大學張三慧教授審閱瞭本書第一捲(第1版)，並認真修改，同時對全書的取材與布局提齣瞭寶貴意見；中國科學技術大學張永德教授與太原理工大學冷叔棪教授分彆審閱瞭第二捲(第1版)第五、第六部分，提齣瞭寶貴意見，使我們受益匪淺，在此對三位老先生一並錶示衷心感謝。
本書由王建邦擔任主編。參加第3版修訂工作的有：張旭峰(第一～三章)、劉興來(第四～六章)、楊軍(第十一～十三章)、閆仕農(第九、十章)、魏天傑(第十四～十七章)、王建邦(第七、八章)。
編者

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