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大學物理 版權信息
- ISBN：9787030773432
- 條形碼：9787030773432 ; 978-7-03-077343-2
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
大學物理 內容簡介
本書按照 高等學校大學物理課程教學指導委員會編制的《理工 科類大學物理課程教學基本要求 理工科類大學物理實驗課程教學基本要 求》（2023年版） 的規定，基于問題提出、問題探究、邏輯推理或實驗驗 證、技術應用和評價反思的“五段式”教學模式，組織編寫內容。
本書共 15 個單元，主要內容包括質點運動學、質點動力學、剛體的轉 動、機械振動、機械波、真空中的靜電場、靜電場中的導體與電介質、穩 恒磁場、變化的電磁場 電磁波、氣體動理論、熱力學基礎、幾何光學、波 動光學、狹義相對論和廣義相對論、量子力學基礎。各單元后設計有思考 與探究，方便學生自主鞏固練習。
本書由校企“雙元”聯合開發，體現以生為本，強調工學結合，注重 落實課程思政和信息化資源配套，可作為本科層次職業院校和應用型本科 院校“大學物理”課程的教學用書。
大學物理 目錄
單元 1 質點運動學 1
1.1 運動概述 2
1.1.1 參照系、運動的相對性、質點 2
1.1.2 時間、空間 3
1.1.3 位置矢量、位移、路程 4
1.1.4 速度、速率、加速度 5
1.2 自由落體運動 8
1.2.1 伽利略對自由落體運動的研究 8
1.2.2 勻加速直線運動方程 9
1.2.3 自由落體運動方程 10
1.3 拋物運動 13
1.3.1 平拋運動 13
1.3.2 斜拋運動 14
1.4 圓周運動 17
1.5 相對運動 21
思考與探究 25
單元 2 質點動力學 27
2.1 牛頓運動定律 28
2.1.1 運動狀態發生變化的原因 28
2.1.2 牛頓 定律 28
2.1.3 牛頓第二定律 30
2.1.4 牛頓第三定律 30
2.2 開普勒定律 35
2.3 萬有引力定律 36
2.3.1 萬有引力定律的推導 36
2.3.2 引力常量的測量 37
2.4 動量定理 動量守恒定律 · · 45
2.4.1 人類對動量的研究 · · · · · · 45
2.4.2 動量定理 · 46
2.4.3 動量守恒定律 48
2.4.4 密歇爾斯基公式與齊奧爾科夫斯基公式 51
大 學 物 理
2.5 功 動能定理 54
2.5.1 功 54
2.5.2 動能定理 57
2.6 勢能 能量守恒 59
2.6.1 勢能 59
2.6.2 能量守恒 61
2.7 碰撞 65
2.7.1 碰撞的過程和分類 65
2.7.2 碰撞定律 66
思考與探究 69
單元 3 剛體的轉動 72
3.1 剛體運動 73
3.1.1 剛體運動的兩種形式 73
3.1.2 剛體的定軸轉動 73
3.2 轉動定律 75
3.2.1 力對轉軸的力矩 76
3.2.2 轉動定律的推導 76
3.2.3 平行軸定理和正交軸定理 79
3.3 剛體轉動的功和能 81
3.3.1 剛體轉動的功、功率 82
3.3.2 剛體轉動的動能 82
3.3.3 剛體定軸轉動的動能定理 83
3.4 角動量 角動量守恒定律 85
3.4.1 角動量 85
3.4.2 角動量定理 86
3.4.3 角動量守恒定律 87
3.5 剛體的平面運動 91
3.5.1 剛體平面運動的分解 92
3.5.2 剛體純滾動運動 92
3.6 陀螺儀 95
3.6.1 陀螺儀的起源 95
3.6.2 陀螺儀的定向性 96
3.6.3 陀螺的回轉效應 97
思考與探究 · · 98
單元 4 機械振動 100
4.1 簡諧振動 101
4.1.1 簡諧振動的定義 101
4.1.2 單擺的運動 101
4.1.3 彈簧振子的運動 104
4.2 阻尼振動 受迫振動 共振 106
4.2.1 阻尼振動 107
4.2.2 受迫振動和共振 108
4.3 振動的合成與頻譜分析 110
4.3.1 同方向、同頻率簡諧振動的合成 110
4.3.2 同方向、不同頻率簡諧振動的合成 112
4.3.3 相互垂直簡諧振動的合成 113
4.3.4 振動的頻譜分析 115
思考與探究 116
單元 5 機械波 118
5.1 機械波的產生、分類與物理量 119
5.1.1 機械波的產生 119
5.1.2 機械波的分類 120
5.1.3 描述波動的物理量 121
5.1.4 波線 波面 波前 122
5.2 平面簡諧波 123
5.2.1 平面簡諧波的波函數 123
5.2.2 波的能量 127
5.2.3 能流和能流密度 129
5.3 惠 斯原理和波的衍射 130
5.3.1 惠 斯原理 130
5.3.2 波的衍射 131
5.4 波的疊加原理 波的干涉 131
5.4.1 波的疊加原理 132
5.4.2 波的干涉 132
5.4.3 駐波 133
5.5 多普勒效應 136
5.5.1 波源靜止，觀測者運動 136
5.5.2 觀測者靜止，波源運動 137
5.5.3 波源和觀測者同時相對于介質運動 138
5.5.4 沖擊波 139
思考與探究 · 139
單元 6 真空中的靜電場 141
6.1 靜電力 142
6.1.1 摩擦起電 142
大 學 物 理
6.1.2 電荷 143
6.1.3 庫侖定律 145
6.2 靜電場 電場強度 146
6.2.1 靜電場 147
6.2.2 電場強度 147
6.3 電場線 電通量 高斯定理 150
6.3.1 電場線 150
6.3.2 電通量 151
6.3.3 高斯定理 152
6.4 靜電場的環路定理 電勢 155
6.4.1 靜電場的環路定理 155
6.4.2 電勢 156
6.4.3 等勢面 158
6.4.4 場強與電勢的關系 159
思考與探究 160
單元 7 靜電場中的導體與電介質 162
7.1 靜電場中的導體 163
7.1.1 靜電感應與靜電平衡 163
7.1.2 靜電平衡狀態時導體上電荷的分布 164
7.1.3 靜電屏蔽 167
7.2 電容和電容器 168
7.2.1 孤立導體的電容 169
7.2.2 電容器 169
7.3 靜電場中的電介質 171
7.3.1 電介質對靜電場的影響 172
7.3.2 電介質的極化 172
7.3.3 電介質中的安培環路定理和高斯定理 174
7.4 靜電場的能量 176
7.4.1 電容器的電能 176
7.4.2 電能密度 176
思考與探究 178
單元 8 穩恒磁場 180
8.1 磁場 磁感應線 磁感應強度 · 181
8.1.1 磁場 · · · · · 181
8.1.2 磁感應線 182
8.1.3 磁感應強度 184
8.2 畢奧-薩伐爾定律 185
8.3 磁場的高斯定理 安培環路定理 189
8.3.1 磁通量 189
8.3.2 磁場的高斯定理 189
8.3.3 磁場的安培環路定理 190
8.4 磁場對載流導體的作用 193
8.4.1 安培定律 193
8.4.2 載流導體在磁場中的安培力 194
8.5 磁場對運動帶電粒子的作用 198
8.5.1 帶電粒子在橫向磁場中的圓周運動 198
8.5.2 帶電粒子在磁場中的螺旋線運動 201
8.5.3 霍爾效應 203
8.6 磁場中的磁介質 205
8.6.1 磁介質及其分類 205
8.6.2 磁介質中的高斯定理和安培環路定理 206
思考與探究 207
單元 9 變化的電磁場 電磁波 210
9.1 電磁感應 211
9.1.1 電磁感應現象 211
9.1.2 法拉第電磁感應定律 211
9.1.3 楞次定律 212
9.2 動生電動勢 感生電動勢 213
9.2.1 動生電動勢 213
9.2.2 感生電動勢 215
9.3 自感 互感 磁場的能量 217
9.3.1 自感 217
9.3.2 互感 218
9.3.3 磁場的能量 219
9.4 位移電流 麥克斯韋方程 電磁波 220
9.4.1 位移電流 220
9.4.2 麥克斯韋方程 221
9.4.3 電磁波 222
9.4.4 電磁波譜 224
思考與探究 · 225
單元 10 氣體動理論 227
10.1 氣體分子熱運動 228
10.1.1 分子熱運動的概念 228
大 學 物 理
10.1.2 布朗運動 228
10.1.3 氣體分子熱運動的統計規律 228
10.2 理想氣體壓強 229
10.2.1 氣體分子動理論的基本假設 229
10.2.2 理想氣體壓強公式 230
10.3 麥克斯韋速率分布律 232
10.3.1 速率分布函數 232
10.3.2 麥克斯韋速率分布函數 233
10.3.3 麥克斯韋速率分布律的試驗驗證 234
10.4 理想氣體的平均動能 235
10.4.1 自由度 235
10.4.2 能量均分原理 236
10.4.3 理想氣體的內能 237
10.4.4 溫度的微觀解釋 237
10.4.5 理想氣體狀態方程 238
10.4.6 范德瓦耳斯方程 240
10.5 氣體分子的平均自由程 242
10.5.1 平均碰撞頻率 242
10.5.2 氣體平均自由程的計算 242
思考與探究 243
單元 11 熱力學基礎 244
11.1 熱力學系統及其狀態的改變 245
11.1.1 熱力學系統 245
11.1.2 熱力學系統狀態的改變 245
11.2 熱力學 定律 247
11.2.1 能量傳遞的研究歷程 248
11.2.2 熱力學 定律的定義 249
11.2.3 熱力學 定律的應用 249
11.3 循環過程 卡諾循環 254
11.3.1 循環過程 254
11.3.2 卡諾循環 256
11.4 熱力學第二定律 卡諾定理 258
11.4.1 熱力學第二定律的兩種表述 258
11.4.2 可逆過程與不可逆過程 · 259
11.4.3 卡諾定理 · · · · · 260
11.5 熵 熵增原理 261
11.5.1 熵 261
11.5.2 熵變的計算 262 單元12 幾何光學 單元13 波動光學 單元14狹義相對論和廣義相對論 單元15 量子力學基礎 參考文獻
1.1 運動概述 2
1.1.1 參照系、運動的相對性、質點 2
1.1.2 時間、空間 3
1.1.3 位置矢量、位移、路程 4
1.1.4 速度、速率、加速度 5
1.2 自由落體運動 8
1.2.1 伽利略對自由落體運動的研究 8
1.2.2 勻加速直線運動方程 9
1.2.3 自由落體運動方程 10
1.3 拋物運動 13
1.3.1 平拋運動 13
1.3.2 斜拋運動 14
1.4 圓周運動 17
1.5 相對運動 21
思考與探究 25
單元 2 質點動力學 27
2.1 牛頓運動定律 28
2.1.1 運動狀態發生變化的原因 28
2.1.2 牛頓 定律 28
2.1.3 牛頓第二定律 30
2.1.4 牛頓第三定律 30
2.2 開普勒定律 35
2.3 萬有引力定律 36
2.3.1 萬有引力定律的推導 36
2.3.2 引力常量的測量 37
2.4 動量定理 動量守恒定律 · · 45
2.4.1 人類對動量的研究 · · · · · · 45
2.4.2 動量定理 · 46
2.4.3 動量守恒定律 48
2.4.4 密歇爾斯基公式與齊奧爾科夫斯基公式 51
大 學 物 理
2.5 功 動能定理 54
2.5.1 功 54
2.5.2 動能定理 57
2.6 勢能 能量守恒 59
2.6.1 勢能 59
2.6.2 能量守恒 61
2.7 碰撞 65
2.7.1 碰撞的過程和分類 65
2.7.2 碰撞定律 66
思考與探究 69
單元 3 剛體的轉動 72
3.1 剛體運動 73
3.1.1 剛體運動的兩種形式 73
3.1.2 剛體的定軸轉動 73
3.2 轉動定律 75
3.2.1 力對轉軸的力矩 76
3.2.2 轉動定律的推導 76
3.2.3 平行軸定理和正交軸定理 79
3.3 剛體轉動的功和能 81
3.3.1 剛體轉動的功、功率 82
3.3.2 剛體轉動的動能 82
3.3.3 剛體定軸轉動的動能定理 83
3.4 角動量 角動量守恒定律 85
3.4.1 角動量 85
3.4.2 角動量定理 86
3.4.3 角動量守恒定律 87
3.5 剛體的平面運動 91
3.5.1 剛體平面運動的分解 92
3.5.2 剛體純滾動運動 92
3.6 陀螺儀 95
3.6.1 陀螺儀的起源 95
3.6.2 陀螺儀的定向性 96
3.6.3 陀螺的回轉效應 97
思考與探究 · · 98
單元 4 機械振動 100
4.1 簡諧振動 101
4.1.1 簡諧振動的定義 101
4.1.2 單擺的運動 101
4.1.3 彈簧振子的運動 104
4.2 阻尼振動 受迫振動 共振 106
4.2.1 阻尼振動 107
4.2.2 受迫振動和共振 108
4.3 振動的合成與頻譜分析 110
4.3.1 同方向、同頻率簡諧振動的合成 110
4.3.2 同方向、不同頻率簡諧振動的合成 112
4.3.3 相互垂直簡諧振動的合成 113
4.3.4 振動的頻譜分析 115
思考與探究 116
單元 5 機械波 118
5.1 機械波的產生、分類與物理量 119
5.1.1 機械波的產生 119
5.1.2 機械波的分類 120
5.1.3 描述波動的物理量 121
5.1.4 波線 波面 波前 122
5.2 平面簡諧波 123
5.2.1 平面簡諧波的波函數 123
5.2.2 波的能量 127
5.2.3 能流和能流密度 129
5.3 惠 斯原理和波的衍射 130
5.3.1 惠 斯原理 130
5.3.2 波的衍射 131
5.4 波的疊加原理 波的干涉 131
5.4.1 波的疊加原理 132
5.4.2 波的干涉 132
5.4.3 駐波 133
5.5 多普勒效應 136
5.5.1 波源靜止，觀測者運動 136
5.5.2 觀測者靜止，波源運動 137
5.5.3 波源和觀測者同時相對于介質運動 138
5.5.4 沖擊波 139
思考與探究 · 139
單元 6 真空中的靜電場 141
6.1 靜電力 142
6.1.1 摩擦起電 142
大 學 物 理
6.1.2 電荷 143
6.1.3 庫侖定律 145
6.2 靜電場 電場強度 146
6.2.1 靜電場 147
6.2.2 電場強度 147
6.3 電場線 電通量 高斯定理 150
6.3.1 電場線 150
6.3.2 電通量 151
6.3.3 高斯定理 152
6.4 靜電場的環路定理 電勢 155
6.4.1 靜電場的環路定理 155
6.4.2 電勢 156
6.4.3 等勢面 158
6.4.4 場強與電勢的關系 159
思考與探究 160
單元 7 靜電場中的導體與電介質 162
7.1 靜電場中的導體 163
7.1.1 靜電感應與靜電平衡 163
7.1.2 靜電平衡狀態時導體上電荷的分布 164
7.1.3 靜電屏蔽 167
7.2 電容和電容器 168
7.2.1 孤立導體的電容 169
7.2.2 電容器 169
7.3 靜電場中的電介質 171
7.3.1 電介質對靜電場的影響 172
7.3.2 電介質的極化 172
7.3.3 電介質中的安培環路定理和高斯定理 174
7.4 靜電場的能量 176
7.4.1 電容器的電能 176
7.4.2 電能密度 176
思考與探究 178
單元 8 穩恒磁場 180
8.1 磁場 磁感應線 磁感應強度 · 181
8.1.1 磁場 · · · · · 181
8.1.2 磁感應線 182
8.1.3 磁感應強度 184
8.2 畢奧-薩伐爾定律 185
8.3 磁場的高斯定理 安培環路定理 189
8.3.1 磁通量 189
8.3.2 磁場的高斯定理 189
8.3.3 磁場的安培環路定理 190
8.4 磁場對載流導體的作用 193
8.4.1 安培定律 193
8.4.2 載流導體在磁場中的安培力 194
8.5 磁場對運動帶電粒子的作用 198
8.5.1 帶電粒子在橫向磁場中的圓周運動 198
8.5.2 帶電粒子在磁場中的螺旋線運動 201
8.5.3 霍爾效應 203
8.6 磁場中的磁介質 205
8.6.1 磁介質及其分類 205
8.6.2 磁介質中的高斯定理和安培環路定理 206
思考與探究 207
單元 9 變化的電磁場 電磁波 210
9.1 電磁感應 211
9.1.1 電磁感應現象 211
9.1.2 法拉第電磁感應定律 211
9.1.3 楞次定律 212
9.2 動生電動勢 感生電動勢 213
9.2.1 動生電動勢 213
9.2.2 感生電動勢 215
9.3 自感 互感 磁場的能量 217
9.3.1 自感 217
9.3.2 互感 218
9.3.3 磁場的能量 219
9.4 位移電流 麥克斯韋方程 電磁波 220
9.4.1 位移電流 220
9.4.2 麥克斯韋方程 221
9.4.3 電磁波 222
9.4.4 電磁波譜 224
思考與探究 · 225
單元 10 氣體動理論 227
10.1 氣體分子熱運動 228
10.1.1 分子熱運動的概念 228
大 學 物 理
10.1.2 布朗運動 228
10.1.3 氣體分子熱運動的統計規律 228
10.2 理想氣體壓強 229
10.2.1 氣體分子動理論的基本假設 229
10.2.2 理想氣體壓強公式 230
10.3 麥克斯韋速率分布律 232
10.3.1 速率分布函數 232
10.3.2 麥克斯韋速率分布函數 233
10.3.3 麥克斯韋速率分布律的試驗驗證 234
10.4 理想氣體的平均動能 235
10.4.1 自由度 235
10.4.2 能量均分原理 236
10.4.3 理想氣體的內能 237
10.4.4 溫度的微觀解釋 237
10.4.5 理想氣體狀態方程 238
10.4.6 范德瓦耳斯方程 240
10.5 氣體分子的平均自由程 242
10.5.1 平均碰撞頻率 242
10.5.2 氣體平均自由程的計算 242
思考與探究 243
單元 11 熱力學基礎 244
11.1 熱力學系統及其狀態的改變 245
11.1.1 熱力學系統 245
11.1.2 熱力學系統狀態的改變 245
11.2 熱力學 定律 247
11.2.1 能量傳遞的研究歷程 248
11.2.2 熱力學 定律的定義 249
11.2.3 熱力學 定律的應用 249
11.3 循環過程 卡諾循環 254
11.3.1 循環過程 254
11.3.2 卡諾循環 256
11.4 熱力學第二定律 卡諾定理 258
11.4.1 熱力學第二定律的兩種表述 258
11.4.2 可逆過程與不可逆過程 · 259
11.4.3 卡諾定理 · · · · · 260
11.5 熵 熵增原理 261
11.5.1 熵 261
11.5.2 熵變的計算 262 單元12 幾何光學 單元13 波動光學 單元14狹義相對論和廣義相對論 單元15 量子力學基礎 參考文獻
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