大學物理 上冊 王越 劉宇星 丁曉紅 王代殊 清華大學齣版社 大專院校非物理類理工科大學物理課程輔助 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302490418

商品编码：28745920277

丛书名： 大学物理(上)清华版

开本：16开

 

書名：	大學物理(上)（清華版）
齣版社：	清華大學齣版社
齣版日期：	2018
ISBN號：	9787302490418

 

 

本書根據教育部頒布的“大學物理課程教學基本要求”，結閤本校實際，為配閤研究型教學編寫。全書共20章，分彆講述質點力學、剛體力學、狹義相對論、振動和波、氣體動理論、熱力學基礎、靜電場、靜電場中的導體與電介質、穩恒電流的磁場、電磁感應、麥剋斯韋方程組、波動光學和量子物理基礎等方麵的內容。

本書在編寫過程中，力求概念簡明清晰，講述深入淺齣，難度適於中等，可作為大專院校非物理類理工科學生學習大學物理課程的輔助教材，也可供大中專院校物理教師參考。

 

王越  1990年本科畢業於北京工業大學應用物理係，留校任教至今，博士，教授。長期從事晶體生長和宏觀物性以及功能陶瓷製備的研究。承擔《大學物理》等6門本科生課程和2門碩士生課程。齣版《材料物理性能的各嚮異性》專著1部（化學工業齣版社，2007年），發錶科研論文30餘篇（其中SCI檢索10篇、EI檢索30篇）、發明專利9件、軟件著作權登記3件。發錶教研論文9篇。

目前我國工科大學使用的大學物理教材適用的課時數多在126課時左右，教材的深度、難度也各不相同。北京工大通過多年的教學經驗，編寫瞭一套適閤自己學校，難度適中，有一定特色的大學物理教材。以利於更好實現人纔培養目標，並為今後在實際工作中打一個好的基礎。

 

第1章質點運動學

1.1質點與參考係

1.2位矢與位移

1.3速度與加速度

1.4拋體運動

1.5圓周運動

1.6運動學中的兩類問題

1.7運動的相對性

第2章牛頓運動定律與萬有引力定律

2.1牛頓運動定律

2.2慣性係與非慣性係

2.3牛頓定律的應用

2.4萬有引力定律

2.5幾種典型的非慣性係與慣性力

2.6國際單位製與量綱

第3章動量與角動量

3.1力的衝量與質點的動量定理

3.2質點係的動量定理與動量守恒定律

3.3質心與質心運動定理

3.4質點的角動量與角動量定理

3.5質點的角動量守恒定律

3.6質點係的角動量定理與角動量守恒定律

第4章功和能

4.1力的功與質點的動能定理

4.2質點係的動能定理

4.3一對力的功與保守力

4.4係統的勢能

4.5功能原理與機械能守恒定律

4.6對稱性與守恒定律

第5章剛體的定軸轉動

5.1剛體定軸轉動的描述

5.2轉動定律

5.3定軸轉動的角動量定理和角動量守恒定律

5.4轉動中的功和能

 5.5剛體的平麵平行運動

 5.6進動

第6章振動

6.1簡諧運動的描述

6.2簡諧運動的鏇轉矢量錶示

6.3簡諧運動的能量

6.4兩個簡諧振動的

6.5阻尼振動受迫振動共振

第7章波動

7.1簡諧波的描述

7.2波動方程及波的能量

7.3惠更斯原理和波的傳播方嚮

7.4波的疊加乾涉與駐波

7.5多普勒效應

第8章狹義相對論基礎

8.1伽利略變換與伽利略相對性原理

8.2狹義相對論的基本假設與洛倫茲變換

8.3狹義相對論的時空觀

8.4相對論速度變換

8.5狹義相對論動力學基礎

第9章氣體分子動理論

9.1熱力學係統與平衡態

9.2理想氣體狀態方程

9.3理想氣體壓強的微觀公式

9.4溫度的微觀意義

9.5分子的自由度與能量均分定理

9.6理想氣體的內能

9.7速率分布函數與麥剋斯韋速率分布律

9.8分子速率的統計值

 9.9速度分布函數與麥剋斯韋速度分布律

 9.10分子按空間位置的分布與玻耳茲曼分布律

 9.11氣體分子的平均碰撞頻率和平均自由程

 9.12實際氣體的範德瓦耳斯方程

第10章熱力學基礎

10.1熱力學定律

10.2熱力學定律在等值過程的應用

10.3循環過程和卡諾循環

10.4熱力學第二定律及其微觀意義

參考書目

 

第3章動量與角動量

牛頓第二定律描述力對物體的瞬時作用規律，但是日常生活中，力對物體的作用往往是持續的，這個持續的作用效果可能更有意義。當一個物體發生轉動時，用力矩和角動量等概念來描述物體的運動則更為方便。本章我們將學習力和力矩對時間的纍積效應，對質點和質點係的動量定理和角動量定理進行研究和討論，並得到相應的動量守恒定律和角動量守恒定律。

3.1力的衝量與質點的動量定理

由牛頓第二定律的微分形式F→=dp→dt，可得

F→dt=dp→（3.1）

從t1到t2積分可得

∫t2t1F→dt=∫p→2p→1dp→=p→2－p→1（3.2）

∫t2t1F→dt錶示閤力F→（此處一般稱為衝力）在t1到t2這段時間內的纍積，稱為閤力的衝量，通常記作I→，即

I→=p→2－p→1（3.3）

其中，p→1和p→2分彆代錶質點在t1和t2時刻的動量。式（3.3）錶明，質點在t1至t2時間間隔內所受閤力的衝量等於在這段時間間隔內該質點動量的增量。這一結論稱作質點的動量定理。式（3.1）和式（3.2）分彆為動量定理的微分形式和積分形式。動量定理是矢量式，可寫成如下分量式形式： 

Ix=p2x－p1x

Iy=p2y－p1y

Iz=p2z－p1z（3.4）

動量定理是由牛頓第二定律導齣的，其適用範圍也於慣性係。

用動量定理解決問題的優越性在於，我們不必關注質點在整個過程中所受閤力的變化細節，隻要力的衝量相同就會産生相同的動量的增量。這在解決閤力隨時間劇烈變化的問題，如碰撞問題時非常方便。此時，常引入平均力的概念

F→-=∫t2t1F→dtt2－t1=p→2－p→1t2－t1（3.5）

F→-即平均力。式（3.5）錶明，作用在質點上的平均力等於質點動量的增量與力的作用時間之比。

例3.1鐵匠打鐵時將鐵錘抬起到h1=1.0m的高度後讓其自由落下，鐵錘與鐵砧上的工件碰撞後彈起到h2=5.0cm高度處。鐵錘質量m=5.0kg，作用時間為 Δt=0.02s，求重錘對工件的平均作用力。

解設竪直嚮上為正方嚮，此問題為一維問題，可簡單地用正、負號錶示其方嚮。根據式（3.5）知道，欲求平均作用力，必須先求得始、末狀態的動量差，碰撞過程初始時刻的動量即鐵錘質量與其從高度h1處自由下落的末速度的乘積

p1=－m2gh1

碰撞後的動量即鐵錘質量與鐵錘彈起到h2高度的初速度的乘積

p2=m2gh2

鐵錘對工件的平均衝力與工件對鐵錘的作用力是一對作用、反作用力，用f-′錶示工件對鐵錘的平均作用力，有

f-′=p2－p1Δt=m2g(h2+h1)Δt=5.0×2×9.8×(0.05+1.0)0.02=1.35×103N

則鐵錘對工件的平均衝力f-為

f-=－f-′=－1.35×103N

其中包括鐵錘重力mg=－49N，與衝力相比，重力為一可忽略的小量。通常在處理這類碰撞問題時，往往忽略重力的作用。

例3.2力F→=12t2i→作用在質量m=1.0kg的物體上，使之從靜止開始運動，求物體在2s末的動量。

解由動量定理，有

∫t2t1F→dt=p→2－p→1=p→2

代入力的錶達式有

p→2=∫2012t2i→dt=4t320i→=32i→kg·m/s

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《現代物理學前沿探索》 內容簡介 本書旨在為非物理類理工科背景的大學生提供一個深入理解現代物理學核心概念、發展脈絡及其在各領域應用的窗口。不同於傳統大學物理教材側重基礎原理的係統講解，《現代物理學前沿探索》將目光投嚮物理學最激動人心、最具變革性的前沿領域，帶領讀者領略物理學如何重塑我們對宇宙和物質世界的認知，以及這些知識如何驅動著科技的飛速發展。 本書並非旨在取代基礎的大學物理課程，而是作為其有益的補充和拓展，幫助學生建立更廣闊的科學視野。我們假設讀者已具備高中物理和基礎數學（如微積分）的知識儲備，並期望他們能夠以開放的心態，積極探索那些可能挑戰直覺、顛覆常識的物理學新思想。 第一部分：量子世界的奇妙旅程 在物理學發展的曆史長河中，量子力學無疑是最具革命性的裏程碑之一。它揭示瞭微觀世界的運作規律，與我們日常生活中習以為常的經典物理學截然不同。本部分將帶您走進量子世界，領略其獨特魅力。 波粒二象性的奧秘： 我們將從光子的概念齣發，探討物質為何同時具有波和粒子的雙重屬性。通過著名的雙縫乾涉實驗，您將直觀理解微觀粒子如何錶現齣波動性，以及測量過程如何影響其行為。這將幫助我們擺脫宏觀世界的經驗束縛，擁抱量子世界的非確定性。 量子疊加與糾纏的詭異聯係： 學習量子疊加態，理解一個量子係統如何可能同時處於多種狀態的疊加之中，直到被觀測為止。隨後，我們將深入探討量子糾纏，這種“幽靈般的超距作用”是如何將兩個或多個粒子聯係在一起，使得一個粒子的狀態改變能瞬間影響其他粒子，即使它們相隔遙遠。這不僅是物理學上的奇觀，也為未來的量子通信和量子計算奠定瞭理論基礎。 不確定性原理與概率的支配： 海森堡不確定性原理是量子力學的基石之一，它告訴我們，我們無法同時精確地知道一個粒子的位置和動量。本書將解釋這一原理的物理意義，以及它如何反映瞭微觀世界固有的隨機性和概率性。我們將探討概率在量子描述中的核心地位，以及如何理解和應用量子統計。 量子隧穿效應與新材料的誕生： 瞭解量子隧穿效應，即粒子有一定概率穿過經典物理學不允許其越過的勢壘。這一看似違反直覺的現象，卻是許多現代技術的基礎，例如掃描隧道顯微鏡（STM）的工作原理，以及半導體器件的許多特性。我們將探討量子隧穿如何催生瞭新材料的設計和製造。 第二部分：相對論與時空的新維度 愛因斯坦的相對論徹底改變瞭我們對空間、時間和引力的認知。本部分將帶領讀者穿越時空的邊界，理解相對論的深刻含義。 狹義相對論：光速不變與時空扭麯： 我們將從光速不變原理齣發，探討其如何導緻時間和空間的相對性。學習洛倫茲變換，理解運動的觀察者所測量到的時間和空間會發生變化。這將引齣時間膨脹和長度收縮等反直覺但被實驗證實的結果。 質能等價：E=mc² 的威力： 深入理解愛因斯坦著名的質能方程 E=mc²。我們將探討質量和能量之間的深刻聯係，理解微小的質量如何能夠轉化為巨大的能量，以及反之亦然。這不僅解釋瞭恒星的能量來源，也為核能利用提供瞭理論依據。 廣義相對論：引力即時空彎麯： 廣義相對論將引力解釋為時空的幾何性質。我們將學習等效原理，理解引力與加速運動的等價性。然後，深入探討質量如何彎麯周圍的時空，而物體（包括光）則沿著彎麯時空的“測地綫”運動。我們將討論黑洞、引力透鏡等廣義相對論的重要預言及其觀測證據。 相對論天文學與宇宙學： 瞭解相對論在理解宇宙大尺度結構、演化以及極端天體現象中的作用。從引力波的探測到黑洞的成像，相對論正不斷為我們揭示宇宙的終極奧秘。 第三部分：宇宙的宏偉圖景與物質的終極構成 本部分將視角從微觀粒子擴展到整個宇宙，探索物質的構成、宇宙的起源和演化，以及目前物理學仍在努力解答的重大問題。 標準模型：構成萬物的基本粒子： 介紹粒子物理學的標準模型，這是描述所有已知基本粒子及其相互作用的最成功的理論。我們將瞭解誇剋、輕子、玻色子等基本粒子的傢族，以及強力、弱力、電磁力這三種基本力的媒介粒子。我們將探討希格斯機製如何賦予粒子質量。 宇宙學：從大爆炸到暗能量： 追溯宇宙的起源，從宇宙大爆炸理論的證據（如宇宙微波背景輻射、元素豐度）開始。我們將探討宇宙的膨脹、結構的形成，以及目前睏擾科學傢的兩大謎團：暗物質和暗能量。瞭解它們如何支配著宇宙的演化和命運。 弦理論與量子引力：統一的夢想： 探討物理學仍在努力解決的終極問題——如何統一量子力學和廣義相對論，建立一個“萬有理論”。我們將簡要介紹弦理論及其在統一不同基本力和粒子方麵的潛力，以及量子引力研究的最新進展，展望未來物理學可能的發展方嚮。 天體物理學的奇觀： 觸及黑洞、中子星、超新星等極端天體現象，以及引力波探測的革命性意義。瞭解這些天體如何成為檢驗物理學理論的天然實驗室，以及它們如何幫助我們理解宇宙的極端物理條件。 第四部分：現代物理學在科技中的應用 物理學的理論突破不僅豐富瞭我們的思想，更深刻地改變瞭我們的生活。本部分將重點介紹現代物理學在各個領域的應用。 量子信息與計算的革命： 深入探討量子疊加和糾纏如何為構建量子計算機提供可能。瞭解量子計算在破解現有加密體係、模擬復雜分子、優化算法等方麵的巨大潛力。介紹量子通信和量子加密技術，以及它們如何保障信息安全。 材料科學與工程的新篇章： 探討量子力學如何指導新材料的設計與開發，例如半導體材料、超導體、納米材料等。瞭解量子效應如何賦予材料獨特的物理和化學性質，從而推動電子學、能源、生物醫學等領域的創新。 醫學影像與診斷的進步： 介紹核磁共振成像（MRI）、正電子發射斷層掃描（PET）等基於現代物理學原理的醫學成像技術。瞭解它們如何利用放射性同位素、磁場和電磁波來“看”到人體內部，從而實現疾病的早期診斷和精確治療。 能源與環境的未來： 探討核能（裂變與聚變）、太陽能、風能等可再生能源背後的物理學原理。分析如何利用先進的物理學知識來提高能源利用效率，開發更清潔的能源技術，以及應對氣候變化挑戰。 宇宙探索與地球科學： 介紹空間探測技術、遙感技術等背後的物理學支撐。瞭解它們如何幫助我們研究行星、恒星、星係，以及監測地球環境變化。 學習建議 《現代物理學前沿探索》並非一本“輕鬆閱讀”的書籍，它需要讀者投入思考和探索。我們鼓勵讀者在閱讀過程中，積極思考以下問題： 這些物理學概念與我們日常經驗有何不同？ 這些理論是如何被驗證的？實驗證據在哪裏？ 這些知識如何驅動瞭現代科技的發展？ 未來物理學可能還會探索哪些未知領域？ 我們建議讀者在閱讀時，可以參考相關的科普視頻、紀錄片，或者查閱一些更加深入的資料，來加深理解。對於非物理專業的學生而言，本書的目的是開啓一扇門，激發您對物理學及其在世界中所扮演角色的好奇心，而不是要求您精通每一個數學細節。 結語 物理學是探索自然最深刻奧秘的科學，它不斷挑戰我們的認知邊界，引領著人類文明的進步。希望《現代物理學前沿探索》能夠為您打開一扇通往物理學迷人世界的窗戶，激發您對科學的求知欲，並幫助您更好地理解我們所處時代的技術變革和宇宙圖景。

评分☆☆☆☆☆

這本書簡直是我物理學習的救星！作為一名非物理專業的理工科學生，每次麵對物理課都頭疼欲裂，公式密密麻麻，概念抽象難懂。之前試過幾本教材，都感覺枯燥乏味，讀起來像在嚼蠟，完全提不起興趣。直到遇到瞭這本《大學物理 上冊》，我纔真正體會到物理的魅力。作者們用非常生動形象的語言，把那些復雜的物理概念一一拆解，就像剝洋蔥一樣，層層深入，直到我能理解它的本質。特彆是關於力學和熱學的部分，舉的例子都非常貼近生活，讓我能瞬間明白理論是如何應用於實際的。例如，講解動量守恒時，作者沒有直接丟一堆公式，而是先從打颱球、火箭發射等場景入手，引齣概念，再逐步推導公式，整個過程邏輯清晰，循序漸進。書中的插圖也設計得非常精巧，不僅美觀，而且能準確地展示物理過程，大大降低瞭我的理解難度。我已經迫不及待地想翻開下冊，繼續探索物理世界的奧秘瞭！

评分☆☆☆☆☆

說實話，剛拿到這本書的時候，我並沒有抱太大的期望。畢竟，作為非物理專業的學生，我對物理一直都有些畏懼。然而，這本書徹底顛覆瞭我的看法。作者在內容設計上，充分考慮到瞭我們這類讀者的需求，沒有把物理學弄得像“天書”一樣。它更像是一本引導我們進入物理世界的“嚮導”，帶領我們一步步地認識這個奇妙的世界。書中的概念講解清晰透徹，邏輯性非常強，不會齣現那種“為瞭講而講”的空洞理論。最讓我印象深刻的是，作者在解釋一些抽象的物理現象時，會運用到非常形象的比喻和生動的圖示，這大大降低瞭我的理解門檻。閱讀的過程非常順暢，我能清晰地感受到知識點的積纍和整閤，而不是零散的碎片。這本書讓我覺得，原來物理學是可以如此有趣和易懂的，它不再是枯燥的公式和定理的堆砌，而是一種觀察和理解世界的方式。

评分☆☆☆☆☆

我必須要為這本書點贊！作為一名在校大學生，學習物理已經成為我大學生涯中的一大挑戰。市麵上關於大學物理的書籍琳琅滿目，但真正能打動我、讓我産生學習興趣的卻不多。這本書的齣現，簡直是雪中送炭。它的內容編排非常閤理，章節之間的過渡自然流暢，不會讓人感覺突兀。作者在講解每一個知識點時，都力求深入淺齣，避免使用過於晦澀的專業術語，而是用通俗易懂的語言來闡述。我尤其喜歡書中的例題解析，每一個步驟都講解得非常詳細，並且提供瞭多種解題思路，讓我能夠從不同的角度去理解問題。更重要的是，這本書並沒有一味地強調理論知識，而是花瞭大量的篇幅來介紹物理學在現代科技和社會發展中的應用，這極大地激發瞭我對物理學的學習熱情。我不再僅僅是為瞭應付考試而學習，而是真正地被物理學的邏輯和力量所吸引。

评分☆☆☆☆☆

這本書的編排和內容設計，絕對是為我們這些非物理專業的學生量身定製的。我之前一直對物理感到迷茫，覺得那些公式和概念離我太遙遠。但是，這本書就像一道光，照亮瞭我學習物理的道路。它沒有一上來就堆砌復雜的數學推導，而是從最基礎、最直觀的物理現象入手，一點點地引導我們理解。比如，在講到能量守恒時，作者會從生活中我們能看到的熱量傳遞、機械能轉化等例子開始，慢慢地引齣能量守恒定律，讓我感覺物理學就在我們身邊。而且，書中的語言風格非常友好，不會讓人産生距離感，讀起來很輕鬆，就像在和一個很有耐心的朋友聊天一樣。我特彆喜歡作者在講解一些容易混淆的概念時，會用對比的方式來解釋，這樣一下子就能抓住重點，避免走彎路。這本書的齣現，極大地增強瞭我學習物理的信心。

评分☆☆☆☆☆

這本《大學物理 上冊》給我帶來瞭前所未有的學習體驗。作為一名需要掌握物理知識的理工科學生，我一直尋求一本能夠清晰、係統地解釋物理概念並與實際應用相結閤的教材。這本書在這方麵做得非常齣色。作者們似乎深諳非物理專業學生的學習難點，他們巧妙地將物理學的基本原理與現實生活中的現象巧妙地融閤在一起。例如，在講解萬有引力定律時，書中不僅給齣瞭公式，還詳細分析瞭行星運動、潮汐現象等，讓抽象的理論變得觸手可及。書中的圖錶繪製精美，能夠準確地傳達信息，而文字的敘述則嚴謹而不失生動。我尤其欣賞書中對一些關鍵概念的深入剖析，它們不是簡單地給齣定義，而是通過層層遞進的解釋，幫助讀者建立起完整的知識體係。我感覺這本書不僅僅是一本教材，更像是一位循循善誘的老師，引導我一步步地領略物理學的奧妙。