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：28745929468

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》—— 開啓非物理類理工科學生的物理思維之旅 引言： 在現代科技飛速發展的時代，無論你所從事的是哪個理工科領域，紮實的物理基礎都如同地基一般，支撐著你深入理解和創新。對於非物理專業的理工科學生而言，大學物理課程不僅是知識的積纍，更是思維方式的塑造，是培養嚴謹分析能力和解決問題能力的基石。《大學物理 上冊》正是為應對這一需求而精心編寫，旨在以清晰、透徹、易於理解的方式，引導廣大非物理類理工科專業的同學，跨越物理學的門檻，掌握其核心概念、基本原理以及在工程技術和科學研究中的廣泛應用。本書不僅是一本教材，更是一本開啓你科學探索之路的嚮導。 一、 核心理念與編寫特色： 本書的編寫核心在於“以學生為中心”，充分考慮到非物理專業學生的知識背景和學習特點。我們深知，物理學概念抽象，數學工具要求高，因此，在內容組織和講解方式上，本書力求做到： 概念先行，直觀易懂： 避免過多的抽象推導和繁瑣的數學證明，而是將重點放在物理概念的直觀理解上。通過豐富的實例、形象的比喻和生動的圖示，將抽象的物理原理“具象化”，幫助學生建立起對物理現象的感性認識，進而深入理解其內在邏輯。 循序漸進，夯實基礎： 遵循物理學知識體係的自然發展規律，從最基礎的力學、熱學內容入手，逐步深入，層層遞進。每一章的內容都建立在前一章的基礎上，確保學生在學習新知識的同時，能夠牢固掌握已學概念，形成完整的知識鏈條。 聯係實際，突齣應用： 物理學並非束之高閣的理論，而是滲透於我們日常生活和各類工程技術中的強大工具。本書在講解基本原理的同時，高度重視其在實際問題中的應用。通過大量貼近現實的案例分析，展示物理學如何解釋自然現象，如何指導工程設計，如何推動技術創新，從而激發學生的學習興趣，讓他們深刻認識到物理學的重要價值。 數學工具的引入與應用： 數學是描述和分析物理世界的語言。本書在引入必要的數學工具時，力求簡明扼要，重點講解其在物理問題求解中的應用。我們會清晰地說明為何需要引入某種數學方法，以及如何運用該方法來解決具體的物理問題，避免學生因畏懼數學而對物理學望而卻步。 培養科學思維與解決問題的能力： 物理學學習的最終目的，是培養學生科學的思維方式和分析問題、解決問題的能力。本書在例題和習題的設計上，注重引導學生運用物理學的基本原理和方法，對復雜問題進行分解、抽象和建模，並最終得齣閤理的結論。我們鼓勵學生獨立思考，勇於探索，在解決問題的過程中不斷提升自己的科學素養。 二、 上冊內容詳述： 《大學物理 上冊》主要涵蓋瞭經典力學和熱學兩大核心領域，為後續更深入的學習打下堅實的基礎。 第一部分：經典力學 經典力學是物理學的基石，它描述瞭宏觀物體的運動規律，是我們認識世界最直觀的物理分支。本部分內容從最基本概念齣發，逐步深入。 第一章：質點運動學 核心概念： 運動的描述是物理學的起點。本章首先引入“質點”和“參考係”等基本概念，幫助學生理解如何抽象地描述物體的運動。 關鍵內容： 位置、位移、速度、加速度是描述運動的基本物理量。本章將詳細介紹這些量的定義，以及它們之間的矢量關係。我們還將探討直綫運動和麯綫運動的分析方法，特彆是勻變速直綫運動的規律。 應用與拓展： 通過對炮彈的拋射、汽車的刹車等生活中常見的運動過程的分析，讓學生直觀感受運動學原理的應用。 第二章：質點動力學 核心概念： 運動的原因是什麼？動力學研究的就是力和運動的關係。本章將引入“力”的概念，以及牛頓運動定律，這是經典力學的核心。 關鍵內容： 牛頓第一定律（慣性定律）、第二定律（F=ma）和第三定律（作用力與反作用力定律）將得到詳細闡釋。我們將學習如何正確受力分析，如何運用牛頓第二定律建立運動方程，並求解各種典型的動力學問題，如物塊在斜麵上的運動、連接體問題等。 應用與拓展： 摩擦力的分析、彈簧的鬍剋定律、以及它們在機械係統中的作用。 第三章：動量和能量 核心概念： 除瞭力和運動，我們還可以從“動量”和“能量”這兩個物理量來描述物體的運動狀態和相互作用。它們提供瞭分析運動的另一套重要工具，並且在許多復雜問題中比直接運用牛頓定律更為簡便。 關鍵內容： 衝量和動量概念的引入，以及動量守恒定律。衝量-動量定理的應用，例如碰撞問題。功和能的概念，動能定理，以及保守力和非保守力的概念。勢能（重力勢能、彈性勢能）及其守恒。機械能守恒定律的條件和應用。 應用與拓展： 碰撞的分類（彈性碰撞、非彈性碰撞），火箭的推進原理，以及利用能量守恒解決復雜的力學問題。 第四章：剛體轉動 核心概念： 現實世界中的物體並非都是質點，很多物體的轉動也需要被考慮。本章將把力學分析的範圍從質點擴展到剛體。 關鍵內容： 角位移、角速度、角加速度等描述轉動的基本量。力矩的概念及其與角加速度的關係（轉動定律）。轉動慣量是衡量剛體轉動慣性大小的重要物理量，我們將學習如何計算常見物體的轉動慣量。角動量及其守恒。 應用與拓展： 輪子的轉動、行星的公轉、陀螺的運動等。 第五章：萬有引力 核心概念： 宇宙間一切物體之間都存在引力。本章將介紹萬有引力定律，這是理解天體運動和地球物理現象的關鍵。 關鍵內容： 牛頓萬有引力定律的內容和適用範圍。引力在天體運動（如行星繞太陽的運動）、衛星的運行軌道以及潮汐現象中的作用。 應用與拓展： 開普勒行星運動定律的推導，以及它們在天文學中的重要意義。 第二部分：熱學 熱學研究的是物質的溫度、熱量、能量轉化以及物質的狀態變化等現象。它對於理解能源、材料科學、環境科學以及生物體內的許多過程都至關重要。 第一章：分子動理論與氣體定律 核心概念： 微觀世界是如何錶現宏觀的熱現象的？分子動理論提供瞭解釋。 關鍵內容： 分子動理論的基本假設（物質由分子構成，分子永不停息地運動，分子間存在相互作用力）。宏觀氣體的性質與微觀分子的運動如何聯係。理想氣體的狀態方程（PV=nRT）。溫度的統計意義。 應用與拓展： 氣體壓強、溫度、體積之間的關係，例如利用氣體定律解釋輪胎充氣、熱氣球的升空等。 第二章：熱力學第一定律 核心概念： 能量守恒在熱學中的體現。熱力學第一定律是能量轉化和守恒的普遍規律。 關鍵內容： 熱量、內能、功的概念。熱力學第一定律的數學錶達式（ΔU = Q - W）。各種過程（等溫、等容、等壓、絕熱）中熱力學第一定律的應用。 應用與拓展： 蒸汽機的原理、內燃機的能量轉化過程、以及熱力學第一定律在工程技術中的廣泛應用。 第三章：熱力學第二定律 核心概念： 為什麼有些過程會自發進行，而有些過程不會？熱力學第二定律迴答瞭這個問題，它引入瞭“熵”的概念，揭示瞭自然過程的方嚮性。 關鍵內容： 熱力學第二定律的幾種錶述（剋勞修斯錶述、開爾文錶述）。卡諾循環及其效率。熵（S）的概念及其與過程方嚮的關係。 應用與拓展： 熱機效率的極限，以及熵增原理在解釋自然現象（如熱量從高溫物體流嚮低溫物體）和理解宇宙演化中的作用。 三、 學習方法建議： 為瞭更有效地學習《大學物理 上冊》，我們建議以下學習方法： 1. 課前預習： 簡單閱讀章節內容，瞭解本章的大緻框架和重點概念。 2. 課堂學習： 認真聽講，積極思考，主動與老師互動，解決疑問。 3. 課後復習： 及時迴顧課堂所學，梳理知識體係，加深理解。 4. 例題分析： 深入理解例題的解題思路和方法，體會物理思想的應用。 5. 習題練習： 積極完成課後習題，特彆是基礎題和綜閤題，鞏固所學知識，鍛煉解題能力。遇到難題不要輕易放棄，嘗試從不同角度分析。 6. 概念梳理： 定期迴顧本章或本部分的核心概念，確保理解清晰準確。 7. 聯係實際： 嘗試將所學物理知識聯係到生活中的現象或工程問題，加深對物理原理的認識。 8. 小組討論： 與同學一起討論疑難問題，互相啓發，共同進步。 結語： 《大學物理 上冊》不僅是一門課程，更是一種能力的培養。我們希望通過本書，能幫助廣大非物理類理工科專業的學生，構建起堅實的物理知識體係，掌握科學的思維方法，為未來的學習和職業發展奠定堅實的基礎。物理學的世界廣闊而奇妙，願本書能成為你探索這個世界的得力助手，引領你發現其中的奧秘與樂趣。

评分☆☆☆☆☆

拿到這本《大學物理 上冊》純屬偶然，當時是想找本能講清楚一些基本概念的參考書，畢竟非物理專業的理工科，學物理總感覺像是在啃一本天書。這本書的副標題“大專院校非物理類理工科大學物理課程輔助”倒是很吸引我，感覺它應該能站在我們的角度去講解，而不是直接丟給我們一套物理學傢的理論體係。書的封麵設計簡潔大方，清華大學齣版社的齣品也給人一種可靠的質感。翻開目錄，感覺內容安排還是比較循序漸進的，從力學開始，一個個基本概念和定律鋪陳開來。我特彆關注瞭力學部分，像是牛頓定律、動量守恒、能量守恒這些核心內容，希望它能用更通俗易懂的語言去解釋，而不是那種晦澀難懂的數學推導。我之前學的時候，就經常卡在一些“為什麼”上，比如為什麼會有慣性？力到底是什麼？這些看似基礎的問題，往往纔是睏擾非專業學生最大的障礙。如果這本書能在這些地方做得足夠好，那我一定會覺得物超所值。我個人對物理的理解，更傾嚮於能夠看到它在實際生活中的應用，比如 F=ma 這個公式，它背後連接著多少我們日常生活中能觀察到的現象？希望這本書能在這方麵有所體現，通過一些生活化的例子來幫助我們理解抽象的物理概念。

评分☆☆☆☆☆

這本書的章節安排，我最看重它對一些物理建模和近似方法的介紹。作為非物理專業的學生，我們學習物理，最終目的是要將物理原理應用到解決實際問題中去，而物理建模和近似方法正是實現這一目標的關鍵。我希望這本書能在這方麵提供一些指導性的內容，比如，在處理復雜問題時，我們應該如何簡化模型？哪些物理量可以忽略？采用什麼樣的近似手段纔不會影響結果的準確性？我特彆希望能看到一些具體的例子，展示如何運用這些建模和近似方法來解決實際工程中的問題。例如，在處理流體力學問題時，如何進行邊界條件的選擇？在分析電路時，如何進行元件的等效？這些都是我們在工程實踐中經常會遇到的問題。如果這本書能在這方麵提供一些清晰的思路和方法論，我想它將不僅僅是一本知識性的教材，更是一本能夠提升我們解決問題能力的實用工具書。我期待它能幫助我建立起一種“用物理思維去分析問題”的能力，而不僅僅是記住公式和概念。

评分☆☆☆☆☆

我平時接觸的領域，經常會涉及到一些光學和近代物理的內容，所以我特彆關注瞭這本書在這兩個部分的內容。光學方麵，我希望它能清晰地講解光的波動性和粒子性，以及衍射、乾涉這些重要的光學現象。雖然我不是研究光學的，但理解這些基本概念，對於理解很多儀器的工作原理，比如顯微鏡、望遠鏡，甚至一些影像技術，都至關重要。如果書中能提供一些直觀的演示圖，或者簡單易懂的實驗描述，我想會更容易幫助我們理解這些抽象的光學原理。而近代物理部分，我特彆期待它能在原子物理和核物理的基礎知識上有所講解。比如，原子結構模型，量子力學的一些基本概念（不需要深入推導，但要講清楚基本思想），以及放射性、核能等。這些內容雖然聽起來很“高深”，但實際上它們是很多現代科技的基石。如果這本書能用一種比較概括但又不失準確的方式來介紹，並且能強調它們在材料科學、醫學、能源等領域的應用，我想會非常有啓發性。

评分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計挺不錯的，拿在手裏有分量，紙張的質感也很好，翻閱起來很舒服，不會有廉價感。我主要看的是它在熱學部分的闡述。作為非物理專業的學生，對於熱學，我最關心的是溫度、熱量、內能這些基本概念的清晰界定，以及它們之間的相互關係。很多時候，我們容易把溫度和熱量混淆，或者對內能的理解模棱兩可。希望這本書能夠在這方麵給齣非常明確的解釋，並且用一些生動形象的比喻來幫助我們理解。比如，熱傳遞的三種方式——傳導、對流、輻射，我希望它能通過一些具體的例子來展示，而不是簡單地羅列定義。像是鼕天烤火，夏天吹空調，這些都是我們生活中經常接觸到的熱學現象，如果書中能結閤這些例子進行講解，我想會更容易被我們接受和理解。另外，關於熱力學第一定律和第二定律，這兩個定律在很多工程領域都有廣泛的應用，我特彆希望這本書能在這方麵有所側重，講解清楚定律的內容，以及它們在實際工程中的意義和應用場景。如果能有一些簡單的圖示或者流程圖來輔助理解，那效果會更好。

评分☆☆☆☆☆

我拿到這本書，主要是想係統地梳理一下電磁學這塊的知識。非物理專業的理工科學生，在學電磁學的時候，常常會覺得概念繁雜，公式眾多，而且很多概念抽象，難以建立直觀的認識。這本書作為一本輔助教材，我特彆期待它能在電磁學的入門部分做得紮實。比如，靜電場和靜磁場，電荷、電流、電壓、電阻這些基本概念，能否用更貼近我們日常生活的例子來解釋？比如，傢用電器的工作原理，或者我們手機充電時發生的電磁過程，如果能把這些聯係起來，我想會比單純的公式推導更能激發我們的學習興趣。我尤其關注關於法拉第電磁感應定律和麥剋斯韋方程組的內容。雖然我知道對於非物理專業，可能不會深入到復雜的數學推導，但我希望這本書能清晰地解釋這兩個定律的核心思想，以及它們對現代科技的巨大影響，比如發電機、變壓器的工作原理等等。如果書中能提供一些插圖或者圖解來幫助我們理解電場綫、磁感綫，以及電磁波的傳播過程，我想會非常有幫助。