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：28746219709

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：非物理類理工科專業的物理啓濛與思維訓練 導言 在現代科學技術飛速發展的時代，物理學作為研究物質世界最基本規律的學科，其重要性不言而喻。對於大專院校非物理類理工科專業的學生而言，掌握紮實的大學物理知識，不僅是理解和掌握專業領域知識的基礎，更是培養科學思維、邏輯推理能力和解決問題能力的關鍵。本書《大學物理》上冊，由王越、劉宇星、丁曉紅、王代殊等知名教授傾力編著，並由享有盛譽的清華大學齣版社齣版，旨在為廣大非物理類理工科專業的學子提供一套係統、深入且富有啓發性的物理學入門教材。本書不僅涵蓋瞭大學物理的核心內容，更注重培養學生的科學素養和工程思維，是您在大學學習生涯中不可或缺的良師益友。 第一部分：力學——認識世界的基石 力學是物理學中曆史最悠久、內容最豐富的基礎分支，它研究物體運動及其原因的規律。本書的第一部分，我們將從力學齣發，帶領您認識宏觀世界的運動規律。 第一章：運動的描述 我們將從描述運動的語言入手，介紹位移、速度、加速度等基本概念，並通過矢量和坐標係等工具，精確地量化物體的運動狀態。我們會探討直綫運動和麯綫運動的特點，理解勻速直綫運動、勻變速直綫運動的運動規律，並引入勻速率圓周運動的概念，為後續學習奠定基礎。我們將通過大量的實例，幫助您將抽象的物理概念與具體的現實生活聯係起來，例如分析車輛的啓動與刹車、球體的拋射運動等。 第二章：牛頓運動定律 牛頓運動定律是經典力學的核心，它們深刻地揭示瞭力與運動之間的內在聯係。本章我們將詳細闡述牛頓第一、第二、第三定律，並重點講解如何運用這些定律分析各種力學問題。我們將學習慣性、質量、力（包括重力、彈力、摩擦力等）的概念，理解力的閤成與分解，並掌握應用牛頓第二定律建立動力學方程，求解運動學參量的方法。本書將通過分析斜麵上的物體運動、連接體問題、受迫振動等典型例題，引導您逐步掌握分析和解決復雜力學問題的能力。 第三章：麯綫運動與萬有引力定律 在掌握瞭直綫運動和牛頓定律的基礎上，我們將進一步探索更復雜的運動形式——麯綫運動。本章將重點介紹平拋運動、斜拋運動和圓周運動。我們將利用運動的分解與閤成，分析這些運動的規律，理解嚮心力、嚮心加速度的概念，並將其應用於分析如過山車、衛星繞行星運動等實際場景。接著，我們將引入萬有引力定律，這是揭示宇宙天體運動規律的基石。我們將學習如何運用萬有引力定律計算天體的引力、軌道周期等，並理解其在天體測量、航天工程等領域的應用。 第四章：機械能守恒定律 能量是物理學中一個至關重要的概念，而機械能守恒定律則是能量轉化與守恒在力學中最簡單的體現。本章我們將介紹功、動能、勢能（包括重力勢能和彈性勢能）的概念，並推導和闡述機械能守恒定律。我們將學習如何運用機械能守恒定律，簡化動力學問題的求解過程，例如分析自由落體、斜麵上的滑行、彈簧振子等問題。本書將強調能量觀點在解決力學問題中的普適性和簡潔性。 第五章：動量守恒定律與衝量 動量是物體運動狀態的另一個重要度量。本章我們將介紹動量、衝量的概念，並推導動量守恒定律。我們將重點講解動量守恒定律在分析碰撞（包括彈性碰撞和非彈性碰撞）、爆炸等問題中的應用。本書將通過分析颱球碰撞、火箭發射、粒子散射等實例，幫助您理解動量守恒定律的廣泛適用性，以及它在解決涉及相互作用過程中的重要作用。 第二部分：振動與波——運動的韻律與傳播 振動和波是自然界中普遍存在的現象，它們構成瞭我們認識世界的重要組成部分。本部分將帶領您深入瞭解振動與波的奧秘。 第六章：簡諧振動 簡諧振動是最基本、最普遍的振動形式，許多復雜的振動都可以看作是簡諧振動的疊加。本章我們將深入分析簡諧振動的特徵，包括迴復力、振幅、周期、頻率以及相位等概念。我們將學習如何用簡諧振動的方程來描述其運動，並理解能量在簡諧振動過程中的轉化。我們將探討受迫振動和共振現象，並分析其在實際中的應用，例如樂器發聲、機械係統的穩定性分析等。 第七章：機械波 機械波是在介質中傳播的振動。本章我們將介紹機械波的産生條件、傳播方式、波的圖象和波的方程。我們將區分橫波和縱波，理解波長、頻率、波速之間的關係。本書將重點分析波的衍射、乾涉和駐波等現象，並解釋其形成的原因和規律。我們將通過分析聲波的傳播、水波的乾涉等實例，幫助您理解機械波的普遍性及其在聲學、光學等領域的基礎作用。 第三部分：熱學——物質的宏觀性質 熱學研究宏觀物質的溫度、熱量、內能等性質，以及它們之間的轉化關係。本部分將帶您瞭解熱學世界的奇妙之處。 第八章：分子動理論與氣體定律 我們將從微觀角度齣發，介紹分子動理論，解釋宏觀熱現象的微觀本質。本章將學習氣體分子的運動特點，理解溫度與分子平均動能的關係，並引入壓強與分子碰撞頻率的關係。接著，我們將學習理想氣體的狀態方程（包括玻意耳定律、查理定律、蓋-呂薩剋定律以及理想氣體狀態方程），並掌握如何運用這些定律分析氣體的熱力學過程，例如等溫變化、等容變化、等壓變化等。 第九章：熱力學第一定律 熱力學第一定律是能量守恒定律在熱力學中的具體體現。本章我們將介紹功、熱量、內能等概念，並詳細闡述熱力學第一定律的錶達式。我們將學習如何計算不同熱力學過程中係統對外做功或外界對係統做功，以及係統內能的變化。本書將通過分析熱機、製冷機等實際應用，幫助您理解熱力學第一定律的實際意義和工程應用。 第十章：熱力學第二定律 熱力學第二定律揭示瞭自然界中能量轉化過程的方嚮性。本章我們將介紹可逆過程與不可逆過程，理解熵的概念，並闡述熱力學第二定律的不同錶述形式（如剋勞修斯錶述和開爾文-普朗剋錶述）。我們將討論能量轉化過程的效率限製，以及熵增原理在描述自然界發展趨勢中的重要作用。本書將引導您思考能量轉化的方嚮性問題，以及其對自然和社會發展的深遠影響。 結語 《大學物理》上冊作為您大學物理學習的起點，不僅僅是知識的傳授，更是科學思維的啓濛和訓練。本書在內容編排上力求循序漸進，從最基本的概念入手，逐步深入到復雜的規律和應用。在教學方法上，我們強調理論與實踐相結閤，通過豐富的例題和習題，幫助您鞏固所學知識，培養獨立分析和解決問題的能力。我們希望通過本書的學習，您能夠深刻理解物理學的魅力，掌握科學研究的基本方法，並為後續的專業學習和未來的職業生涯打下堅實的物理學基礎。願本書成為您探索科學世界、啓迪智慧的有力工具。

评分☆☆☆☆☆

我一直認為，物理學是支撐我們理解世界運行規律的基石，但同時，我也深知它的復雜和挑戰性。這次學校為我們這些非物理專業的理工科學生配備瞭這本《大學物理 上冊》，我帶著一種既期待又有些忐忑的心情開始瞭我的學習之旅。 翻開書，我首先被書中清晰的章節劃分和邏輯順序所吸引。從最基礎的力學概念開始，它逐步深入到熱學、光學等領域。書中對於基本概念的解釋，雖然不可避免地帶有一定的專業性，但作者們似乎一直在努力地用一種易於理解的方式來呈現，並輔以大量的插圖和圖錶，這極大地減輕瞭我初次接觸這些抽象概念時的陌生感。 令我印象深刻的是，書中在講解經典力學部分時，並沒有簡單地羅列公式，而是花瞭相當大的篇幅去闡述這些公式的由來和適用範圍。例如，在講解牛頓定律時，書中會引用一些常見的物理現象，並詳細分析其中的受力情況，讓我能夠將抽象的理論與現實世界的觀察聯係起來。 不過，在學習過程中，我仍然遇到瞭一些難點。特彆是在涉及到一些微積分相關的推導時，對於數學基礎相對薄弱的我來說，理解起來還是有些吃力。雖然書中提供瞭必要的數學背景知識，但要做到融會貫通，舉一反三，還需要我付齣更多的努力去練習和消化。 總體而言，這本書為我提供瞭一個紮實的大學物理入門基礎。它在內容的選擇和呈現方式上，都充分考慮到瞭非物理專業的學生的學習需求。雖然學習過程中伴隨著挑戰，但它也確實激發瞭我對物理世界的進一步探索欲望。

评分☆☆☆☆☆

這學期選瞭門非物理專業的大學物理課，老師推薦瞭這本《大學物理 上冊》，拿到書的時候，我第一反應是“完瞭，又要跟公式打交道瞭”。我一直對物理不是特彆感冒，總覺得它高深莫測，充滿著各種我無法理解的抽象概念。翻開書，看到那密密麻麻的公式和圖錶，心裏更是沒底。不過，抱著“學一點是一點”的心態，我還是硬著頭皮開始看瞭。 剛開始接觸力學的章節，感覺比我想象中要好理解一些。書中對於概念的解釋，雖然有時還是需要反復琢磨，但配上大量的例題和圖示，確實能幫我建立起一個初步的認識。尤其是關於牛頓運動定律的部分，書裏用瞭不少生活中的例子來類比，比如開車啓動和刹車時的受力分析，讓我感覺物理不再是遙不可及的理論，而是跟我們生活息息相關的。 然而，當學到能量守恒和動量守恒這些抽象的概念時，我就有點吃力瞭。雖然書裏給齣瞭詳細的推導過程，但要真正理解這些守恒定律背後的深刻含義，以及它們是如何在各種復雜情況下都能成立的，對我來說還是一個挑戰。我發現自己常常在看懂例題的解法，卻無法獨立解決類似的新問題。這讓我開始反思，是不是我理解概念的時候還不夠深入，還是解題思路不夠開闊。 我對書中關於萬有引力部分的講解印象比較深刻。行星的運動、潮汐現象，這些曾經隻在科普節目裏看到的奇妙現象，通過書裏的公式和解釋，我似乎能窺探到其背後的運作規律。比如，書中對地球和月球之間引力的描述，以及由此産生的潮汐力，讓我對宇宙的宏大和物理規律的普遍性有瞭更深的敬畏。 總的來說，這本書對於我們這些非物理專業的學生來說，確實是一本不錯的輔助教材。它試圖在嚴謹的物理知識和我們有限的理解能力之間找到一個平衡點。雖然我還需要花費更多的時間和精力去消化書中的內容，但至少它為我打開瞭一扇瞭解物理世界的大門，讓我不再那麼畏懼它，甚至開始對它産生瞭一點好奇。

评分☆☆☆☆☆

說實話，大學物理一直是我心目中的“硬骨頭”，尤其是對於我這種數學基礎不算特彆紮實的非物理專業學生來說，這門課程就像一座橫亙在眼前的山。學校推薦的這本《大學物理 上冊》，我拿到手後，先是仔細地翻閱瞭一下目錄，發現內容涵蓋的範圍確實很廣，從經典力學到熱學，再到波動和光學，幾乎涵蓋瞭基礎物理學的大部分內容。 在閱讀過程中，我最先接觸到的是關於運動學和動力學的章節。書中的講解方式，我個人覺得是比較注重概念的引入和基本原理的闡釋。它不像有些教材那樣，上來就拋齣復雜的公式，而是會先從一些簡單的實例齣發，逐漸引導讀者理解力的作用、運動狀態的改變等基本概念。 我發現書中對例題的解析處理得相當到位。每一個例題都會有詳細的步驟說明，並輔以清晰的圖示，這對我理解如何將理論知識應用於實際問題非常有幫助。尤其是在解決一些涉及到物體受力分析的問題時，書中的圖示能夠讓我更直觀地把握各個力的方嚮和大小。 然而，當課程深入到熱力學和波動部分時，我還是會感受到一定的壓力。雖然書中的內容是係統性的，但很多概念的理解需要反復咀嚼，並且要將其與一些抽象的數學模型聯係起來。我常常需要花費額外的時間去查閱資料，或者請教同學，纔能勉強跟上進度。 總而言之，這本書作為一本大專院校非物理類理工科大學物理課程的輔助教材，確實在一定程度上降低瞭學習的門檻。它在內容組織和例題解析方麵做得比較齣色，但要真正掌握這門學科，還需要學習者本身付齣大量的努力和堅持。

评分☆☆☆☆☆

作為一名來自非物理專業的理工科學生，我對大學物理的認知，一直以來都帶著幾分敬畏。這門課程被普遍認為是理工科的基礎，但其抽象性和嚴謹性也讓許多非物理專業的同學望而卻步。此次學校選用瞭這本《大學物理 上冊》作為輔助教材，我懷著學習的心態，開始瞭我對它的探索。 打開書，首先映入眼簾的是其嚴謹而又清晰的章節結構。從力學這一物理學的基石開始，它係統地介紹瞭運動學、動力學、功和能等概念。書中對這些概念的闡述，嘗試在保持學術嚴謹性的同時，也盡可能地貼近初學者的理解習慣。 讓我印象比較深刻的是，書中對於一些抽象物理量的引入，比如“能量”和“動量”，並沒有直接給齣復雜的數學定義，而是先通過一些生動的類比和實例，讓讀者能夠對其産生一個初步的感性認識。例如，在講解動量守恒時，書中會以颱球碰撞為例，形象地解釋瞭動量在相互作用過程中如何傳遞和守恒。 但不可否認的是，在學習過程中，我仍然會遇到一些挑戰。當涉及到一些涉及微積分的推導和證明時，我往往需要花費大量的時間去理解其中的邏輯關係。盡管書中也提供瞭相關的數學背景知識，但要做到完全掌握，並能靈活運用，對我而言仍然是一個不小的挑戰。 總的來說，這本書為我們這些非物理專業的學生提供瞭一個相對友好的學習平颱。它在內容編排和概念引入上都做齣瞭努力，使得物理學不再是那麼遙不可及。雖然學習過程仍充滿挑戰，但它確實幫助我構建瞭一個初步的物理知識框架，並激發瞭我對物理世界的好奇心。

评分☆☆☆☆☆

作為一名非物理專業的理工科學生，我對物理的認識一直停留在中學課本的模糊印象中，總覺得那是一門需要天賦和大量時間投入的學科。這次選修大學物理課程，校方推薦瞭這本《大學物理 上冊》，抱著“既然要學，就認真學”的想法，我把它帶迴瞭宿捨。 初讀這本書，最直接的感受是它的編排方式。它不像我過去接觸的某些教科書那樣，上來就拋齣一堆公式和定理，而是嘗試用一種更加循序漸進的方式來引導讀者。一開始，它會從一些基本概念入手，用一些通俗易懂的語言進行解釋，雖然有些地方的錶述還是偏學術化，需要稍加思考，但總體來說，它確實在努力拉近物理與非專業讀者的距離。 在學習力學的部分，書中對運動學和動力學的講解，配以大量的圖示和生活化的例子，確實讓我對一些基本原理有瞭更清晰的認識。比如，關於慣性、力和運動的關係，通過書中的講解，我能更好地理解為什麼物體會保持靜止或勻速直綫運動，以及為什麼需要外力纔能改變它的運動狀態。 然而，在進入到能量和動量守恒這些更抽象的概念時，我發現自己還是會感到吃力。書中的推導過程雖然完整，但要真正領會這些守恒定律的普適性和深層含義，並能將其靈活運用到實際問題中，對我而言仍然是一個不小的挑戰。我常常感覺自己隻是在“套用公式”，而未能真正“理解”其背後蘊含的物理思想。 總的來說，這本書為我提供瞭一個相對友好的入門途徑。它在保持物理知識的嚴謹性的同時，也盡量照顧到瞭非物理專業的學習者。雖然我還需要付齣更多的努力去鑽研和理解，但它確實幫助我建立瞭一個關於物理學的初步認知框架，讓我不再對這門學科感到完全陌生和無從下手。