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：28745929275

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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......

《大學物理（上冊）》：為非物理類理工科學生量身打造的啓濛之作 在日新月異的科技時代，理工科思維的普及已成為不可或缺的核心素養。然而，對於非物理專業的理工科學生而言，如何在有限的課程時間內，係統、紮實地掌握物理學的基本原理、方法和應用，並將其有效融入到各自專業領域中，一直是教學中的一大挑戰。正是在這樣的背景下，由王越、劉宇星、丁曉紅、王代殊等學者傾力編著，清華大學齣版社傾情推齣的《大學物理（上冊）》應運而生。本書並非傳統意義上為物理專業學生設計的深奧教材，而是專門針對大專院校非物理類理工科學生的特點和需求，以清晰的脈絡、精煉的語言、豐富的案例，旨在為廣大非物理學子構建起堅實的大學物理知識體係，點燃他們對物理世界的探索熱情，激發跨學科應用創新的潛力。 本書的編撰理念，始終貫穿著“為非物理類理工科學生服務”的核心宗旨。編者們深知，這類學生擁有多元化的專業背景，他們在數學工具的掌握程度、物理概念的初步認知以及對物理學與自身專業聯係的期望上，都呈現齣鮮明的個體差異。因此，《大學物理（上冊）》在內容的選擇和呈現方式上，力求做到既保留物理學核心概念的嚴謹性，又兼顧其易於理解和接受的特點。全書的章節設置，緊密圍繞力學、熱學、光學以及近代物理初步這四大基本闆塊展開，力求在有限的篇幅內，展現物理學的宏觀世界與微觀世界的精妙聯係。 第一部分：經典力學——萬物運動的規律之基 本書的開篇，將引領讀者走進經典力學的世界。從最基礎的運動學概念入手，對直綫運動、麯綫運動等進行詳細剖析，並通過生動形象的圖示和貼近生活的實例，幫助學生理解位移、速度、加速度等核心概念的物理意義。牛頓三定律作為經典力學的基石，將以其簡潔而深刻的錶述，揭示力與運動之間的內在聯係。本書不會停留在理論的羅列，而是會深入淺齣地講解力的種類，如重力、彈力、摩擦力，以及它們在各種實際場景中的作用，例如橋梁的受力分析、汽車刹車時的摩擦力等，讓學生明白物理原理如何解釋身邊的事物。 動量守恒定律和能量守恒定律，作為物理學中最具普適性的兩條守恒定律，將是本書的重點講解內容。通過對碰撞、斜麵運動、簡諧振動等典型問題的分析，學生將學會如何運用這些強大工具來解決復雜的力學問題。本書強調的不僅是計算技巧，更是物理思維的培養，即如何從問題的本質齣發，選擇閤適的物理規律進行分析。無論是工程師需要計算結構受力，還是生物醫學工程師需要理解人體運動的力學模型，又或是計算機科學的學生需要模擬物理世界，經典力學都將為他們提供最基本的理論支撐。 第二部分：熱學——能量流轉與宏觀世界的溫度 告彆瞭宏觀物體的運動規律，本書將繼續深入探索微觀世界的奧秘——熱學。從溫度、熱量、內能等基本概念齣發，逐步引入熱力學第一定律和熱力學第二定律。本書將重點解釋熱傳遞的三種方式：熱傳導、對流和輻射，並通過實際例子，如鍋爐的加熱原理、冰箱的製冷過程、太陽能的利用等，讓學生直觀感受熱學原理的應用。 氣體定律，如理想氣體狀態方程，將以清晰的推導過程展示給讀者，並結閤實際應用，如氣球的充氣、肺部的氣體交換等，幫助學生理解氣體分子的宏觀錶現。熱機效率、製冷機的工作原理等，也將作為重點內容進行講解，這對於未來從事能源、環境、材料等領域的學生尤為重要。本書旨在讓非物理專業的學生理解，熱學不僅是關於溫度的學問，更是關於能量轉化和利用的學問，是現代工業和社會發展不可或缺的組成部分。 第三部分：光學——光影世界的奇妙之旅 光，作為我們感知世界的重要媒介，其背後蘊含著深刻的物理原理。本書將從光的直綫傳播、反射和摺射齣發，引導學生理解成像的規律。幾何光學部分將詳細講解透鏡、平麵鏡、球麵鏡的成像原理，並通過實例，如照相機、望遠鏡、顯微鏡的工作原理，以及人眼的視覺形成，來深化學生的理解。 波動光學部分將介紹光的乾涉和衍射現象，揭示光的波動本質。肥皂泡錶麵的彩色條紋、CD盤錶麵的彩虹、單縫衍射的圖樣等，這些看似尋常的現象，都將在這裏得到科學的解釋。偏振現象也將被引入，其在液晶顯示器、偏光眼鏡等現代技術中的應用，將展示光學知識的實際價值。對於環境工程、材料科學、甚至信息科學的學生來說，光學知識都是理解其專業領域中諸多現象的關鍵。 第四部分：近代物理初步——探尋微觀世界的奧秘 為瞭讓學生對物理學的最新進展有所瞭解，本書還設置瞭近代物理初步的章節。從黑體輻射和光電效應入手，引齣普朗剋的量子假說和愛因斯坦的光子理論，為量子力學的誕生奠定基礎。原子的結構模型，如盧瑟福模型、玻爾模型，將幫助學生理解原子內部的奧秘，以及原子光譜的産生原因。X射綫的發現和放射性現象的介紹，將帶領學生初步接觸核物理和粒子物理的領域。 雖然這部分內容涉及較為前沿的物理概念，但本書的編者們會用最通俗易懂的語言和類比，盡可能降低理解門檻，讓非物理專業的學生也能對這些顛覆性的物理理論有所感知，認識到物理學不斷發展和革新的生命力。這對於培養學生的科學思維、拓寬其知識視野，以及激發他們未來在跨學科領域進行創新的想法，都將産生積極的影響。 教學特色與價值 《大學物理（上冊）》在內容編排上，始終堅持以學生為中心。每個章節都配備瞭豐富的例題和習題，例題的選擇既有經典的物理學問題，也有與現代科技和工程實踐緊密相關的應用實例，能夠幫助學生鞏固所學知識，提升解題能力。習題則分為基礎題、提高題和拓展題，循序漸進，滿足不同層次學生的需求。 本書的另一大特色在於其語言風格。它避免瞭過於專業的術語堆砌，而是力求用清晰、準確、生動的語言進行闡述，確保非物理專業的學生能夠輕鬆理解。同時，書中大量的插圖、圖錶和照片，形象地展示瞭物理現象和實驗裝置，極大地增強瞭閱讀的趣味性和直觀性。 總而言之，《大學物理（上冊）》是一本為非物理類理工科學生量身打造的優質大學物理教材。它不僅傳授瞭物理學的基本知識，更重要的是，它培養瞭學生嚴謹的科學思維、解決問題的能力以及對物理學跨學科應用的認識。本書的問世，無疑將為廣大非物理專業的理工科學生在今後的學習和科研道路上，打下堅實的物理學基礎，激發他們探索未知、勇於創新的不竭動力。對於任何一位希望在理工科領域取得成就的學生而言，這本書都將是他們大學生涯中不可或缺的寶貴財富。

评分☆☆☆☆☆

這本書在引入電磁學概念時，展現齣瞭極強的深度和廣度。從靜電場到靜磁場，再到變化的電磁場，知識的遞進非常自然流暢。特彆是法拉第電磁感應定律的講解，作者通過生動的圖示和詳實的文字，將磁場變化如何産生電場，電場變化又如何産生磁場的過程展現得淋灕盡緻。我曾一度對電磁波的傳播感到睏惑，但這本書對麥剋斯韋方程組的簡化解釋，以及對電磁波在空間中傳播的生動比喻，讓我豁然開朗。它不再是冷冰冰的數學公式，而是仿佛能看到電場和磁場在空間中相互激勵，奔騰嚮前。書中還提及瞭一些與現代科技緊密相關的應用，比如電磁爐的工作原理，以及無綫通信中的電磁波應用，這讓我深切體會到基礎物理理論對於科技發展的支撐作用。閱讀這本書，不僅僅是在學習知識，更是在體驗科學的魅力，感受人類智慧的結晶。它激發瞭我對科學探索的濃厚興趣，讓我開始思考電磁學的未來發展方嚮。

评分☆☆☆☆☆

剛拿到這本書，我最直觀的感受就是它的條理清晰和邏輯性很強。緒論部分就為我們勾勒齣瞭大學物理學的全貌，讓我對這門學科有瞭宏觀的認識，也為後續的學習打下瞭堅實的基礎。在學習熱學的時候，書中對氣體定律的講解尤其令人印象深刻。它不僅僅停留在 PV=nRT 這個簡單的公式上，而是詳細闡述瞭微觀粒子運動與宏觀熱力學性質之間的聯係，比如分子動理論的解釋，讓我能夠從更深層次去理解熱現象的本質。書中的圖示也起到瞭至關重要的作用，那些精美的插圖，將抽象的概念具象化，比如對卡諾循環的描繪，以及對熵增原理的圖解，都極大地幫助瞭我理解那些難以想象的微觀過程。而且，書中在討論熱力學第二定律時，引用瞭一些發人深省的例子，比如熱寂說，這讓我開始思考物理定律對宇宙命運的啓示，思維的邊界也因此被拓寬瞭。總而言之，這本書在構建知識體係和培養物理思維方麵，做得非常齣色，它鼓勵我去思考“為什麼”而不是僅僅記住“是什麼”。

评分☆☆☆☆☆

這本書的內容簡直是一場思維的盛宴，那些看似遙遠抽象的物理概念，在作者們精妙的筆觸下，變得鮮活而富有生命力。我尤其喜歡書中對力學部分的處理，它不僅僅是公式的堆砌，更是對物理世界運轉規律的深入剖析。從牛頓三大定律的嚴謹推導，到能量守恒、動量守恒等基本原理的廣泛應用，每一章節都像是在為我們揭示宇宙深處的奧秘。書中穿插的那些經典實驗和現實生活中的例子，更是讓理論與實踐緊密相連，比如在講解圓周運動時，作者巧妙地聯係瞭遊樂場的鏇轉木馬和行星的軌道，這讓我能夠立刻將書本知識與周圍的世界聯係起來，理解物理定律是如何在日常生活中發揮作用的。而且，書中對於數學工具的運用也恰到好處，並沒有為瞭炫技而堆砌復雜的數學模型，而是選擇最簡潔、最直觀的方式來解釋物理現象。這種深入淺齣的講解方式，讓我在攻剋那些原本令我望而生畏的物理難題時，信心倍增。它不僅僅是一本教材，更像是一位耐心的導師，循循善誘地引導我一步步探索物理的奇妙世界。

评分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我對近代物理部分有瞭全新的認識。書中對量子力學基本概念的引入，如波粒二象性、不確定性原理等，都做得相當齣色。作者並沒有直接拋齣薛定諤方程，而是從普朗剋的黑體輻射和愛因斯坦的光電效應等曆史事件齣發，循序漸進地引導讀者進入量子世界。這種曆史的敘事方式，讓我能夠理解量子理論誕生的必要性和重要性。書中的原子結構模型講解，從盧瑟福模型到玻爾模型，再到後來的量子力學模型，其演進過程清晰可見。尤其對電子的能級、躍遷等概念的解釋，配閤精美的插圖，讓我能夠想象電子在原子核外的“概率雲”中運動。雖然量子力學本身就充滿反直覺，但這本書用通俗易懂的語言和恰當的比喻，大大降低瞭理解的門檻。它讓我意識到，我們所處的宏觀世界，其實是由無數微觀粒子的奇妙行為所決定的，這是一種思維的升華。

评分☆☆☆☆☆

在學習光學部分時，這本書給我留下瞭深刻的印象。它並沒有簡單地羅列惠更斯原理和乾涉衍射公式，而是通過清晰的邏輯鏈條，將光的波動性和粒子性兩種看似矛盾的性質巧妙地融閤在一起。書中對雙縫乾涉實驗的詳細解析，讓我能夠直觀地理解波的疊加原理，而對光電效應的講解，則又引齣瞭光的粒子性。這種辯證統一的思維方式，讓我對光的本質有瞭更深刻的理解。此外，書中對透鏡成像的講解也十分到位，不僅僅是簡單的幾何光學推導，還融入瞭像差等更深入的內容，為我理解實際光學儀器的局限性打下瞭基礎。最讓我驚喜的是，書中還穿插瞭一些關於光學在我們日常生活中的應用，比如照相機的工作原理，以及現代液晶顯示技術的底層光學原理，這些都讓我覺得物理知識離我們如此之近。它幫助我構建瞭一個完整的知識體係，讓我能夠從不同角度去審視光學的世界，不再是零散的知識點，而是相互關聯、有機整體。