大学物理 上册 王越 刘宇星 丁晓红 王代殊 清华大学出版社 大专院校非物理类理工科大学物理课程辅助 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

 

书名：	大学物理(上)（清华版）
出版社：	清华大学出版社
出版日期：	2018
ISBN号：	9787302490418

 

 

本书根据教育部颁布的“大学物理课程教学基本要求”，结合本校实际，为配合研究型教学编写。全书共20章，分别讲述质点力学、刚体力学、狭义相对论、振动和波、气体动理论、热力学基础、静电场、静电场中的导体与电介质、稳恒电流的磁场、电磁感应、麦克斯韦方程组、波动光学和量子物理基础等方面的内容。

本书在编写过程中，力求概念简明清晰，讲述深入浅出，难度适于中等，可作为大专院校非物理类理工科学生学习大学物理课程的辅助教材，也可供大中专院校物理教师参考。

 

王越  1990年本科毕业于北京工业大学应用物理系，留校任教至今，博士，教授。长期从事晶体生长和宏观物性以及功能陶瓷制备的研究。承担《大学物理》等6门本科生课程和2门硕士生课程。出版《材料物理性能的各向异性》专著1部（化学工业出版社，2007年），发表科研论文30余篇（其中SCI检索10篇、EI检索30篇）、发明专利9件、软件著作权登记3件。发表教研论文9篇。

目前我国工科大学使用的大学物理教材适用的课时数多在126课时左右，教材的深度、难度也各不相同。北京工大通过多年的教学经验，编写了一套适合自己学校，难度适中，有一定特色的大学物理教材。以利于更好实现人才培养目标，并为今后在实际工作中打一个好的基础。

 

第1章质点运动学

1.1质点与参考系

1.2位矢与位移

1.3速度与加速度

1.4抛体运动

1.5圆周运动

1.6运动学中的两类问题

1.7运动的相对性

第2章牛顿运动定律与万有引力定律

2.1牛顿运动定律

2.2惯性系与非惯性系

2.3牛顿定律的应用

2.4万有引力定律

2.5几种典型的非惯性系与惯性力

2.6国际单位制与量纲

第3章动量与角动量

3.1力的冲量与质点的动量定理

3.2质点系的动量定理与动量守恒定律

3.3质心与质心运动定理

3.4质点的角动量与角动量定理

3.5质点的角动量守恒定律

3.6质点系的角动量定理与角动量守恒定律

第4章功和能

4.1力的功与质点的动能定理

4.2质点系的动能定理

4.3一对力的功与保守力

4.4系统的势能

4.5功能原理与机械能守恒定律

4.6对称性与守恒定律

第5章刚体的定轴转动

5.1刚体定轴转动的描述

5.2转动定律

5.3定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律

5.4转动中的功和能

 5.5刚体的平面平行运动

 5.6进动

第6章振动

6.1简谐运动的描述

6.2简谐运动的旋转矢量表示

6.3简谐运动的能量

6.4两个简谐振动的

6.5阻尼振动受迫振动共振

第7章波动

7.1简谐波的描述

7.2波动方程及波的能量

7.3惠更斯原理和波的传播方向

7.4波的叠加干涉与驻波

7.5多普勒效应

第8章狭义相对论基础

8.1伽利略变换与伽利略相对性原理

8.2狭义相对论的基本假设与洛伦兹变换

8.3狭义相对论的时空观

8.4相对论速度变换

8.5狭义相对论动力学基础

第9章气体分子动理论

9.1热力学系统与平衡态

9.2理想气体状态方程

9.3理想气体压强的微观公式

9.4温度的微观意义

9.5分子的自由度与能量均分定理

9.6理想气体的内能

9.7速率分布函数与麦克斯韦速率分布律

9.8分子速率的统计值

 9.9速度分布函数与麦克斯韦速度分布律

 9.10分子按空间位置的分布与玻耳兹曼分布律

 9.11气体分子的平均碰撞频率和平均自由程

 9.12实际气体的范德瓦耳斯方程

第10章热力学基础

10.1热力学定律

10.2热力学定律在等值过程的应用

10.3循环过程和卡诺循环

10.4热力学第二定律及其微观意义

参考书目

 

第3章动量与角动量

牛顿第二定律描述力对物体的瞬时作用规律，但是日常生活中，力对物体的作用往往是持续的，这个持续的作用效果可能更有意义。当一个物体发生转动时，用力矩和角动量等概念来描述物体的运动则更为方便。本章我们将学习力和力矩对时间的累积效应，对质点和质点系的动量定理和角动量定理进行研究和讨论，并得到相应的动量守恒定律和角动量守恒定律。

3.1力的冲量与质点的动量定理

由牛顿第二定律的微分形式F→=dp→dt，可得

F→dt=dp→（3.1）

从t1到t2积分可得

∫t2t1F→dt=∫p→2p→1dp→=p→2－p→1（3.2）

∫t2t1F→dt表示合力F→（此处一般称为冲力）在t1到t2这段时间内的累积，称为合力的冲量，通常记作I→，即

I→=p→2－p→1（3.3）

其中，p→1和p→2分别代表质点在t1和t2时刻的动量。式（3.3）表明，质点在t1至t2时间间隔内所受合力的冲量等于在这段时间间隔内该质点动量的增量。这一结论称作质点的动量定理。式（3.1）和式（3.2）分别为动量定理的微分形式和积分形式。动量定理是矢量式，可写成如下分量式形式： 

Ix=p2x－p1x

Iy=p2y－p1y

Iz=p2z－p1z（3.4）

动量定理是由牛顿第二定律导出的，其适用范围也于惯性系。

用动量定理解决问题的优越性在于，我们不必关注质点在整个过程中所受合力的变化细节，只要力的冲量相同就会产生相同的动量的增量。这在解决合力随时间剧烈变化的问题，如碰撞问题时非常方便。此时，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）表明，作用在质点上的平均力等于质点动量的增量与力的作用时间之比。

例3.1铁匠打铁时将铁锤抬起到h1=1.0m的高度后让其自由落下，铁锤与铁砧上的工件碰撞后弹起到h2=5.0cm高度处。铁锤质量m=5.0kg，作用时间为 Δt=0.02s，求重锤对工件的平均作用力。

解设竖直向上为正方向，此问题为一维问题，可简单地用正、负号表示其方向。根据式（3.5）知道，欲求平均作用力，必须先求得始、末状态的动量差，碰撞过程初始时刻的动量即铁锤质量与其从高度h1处自由下落的末速度的乘积

p1=－m2gh1

碰撞后的动量即铁锤质量与铁锤弹起到h2高度的初速度的乘积

p2=m2gh2

铁锤对工件的平均冲力与工件对铁锤的作用力是一对作用、反作用力，用f-′表示工件对铁锤的平均作用力，有

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

则铁锤对工件的平均冲力f-为

f-=－f-′=－1.35×103N

其中包括铁锤重力mg=－49N，与冲力相比，重力为一可忽略的小量。通常在处理这类碰撞问题时，往往忽略重力的作用。

例3.2力F→=12t2i→作用在质量m=1.0kg的物体上，使之从静止开始运动，求物体在2s末的动量。

解由动量定理，有

∫t2t1F→dt=p→2－p→1=p→2

代入力的表达式有

p→2=∫2012t2i→dt=4t320i→=32i→kg·m/s

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《现代物理学前沿探索》 内容简介 本书旨在为非物理类理工科背景的大学生提供一个深入理解现代物理学核心概念、发展脉络及其在各领域应用的窗口。不同于传统大学物理教材侧重基础原理的系统讲解，《现代物理学前沿探索》将目光投向物理学最激动人心、最具变革性的前沿领域，带领读者领略物理学如何重塑我们对宇宙和物质世界的认知，以及这些知识如何驱动着科技的飞速发展。 本书并非旨在取代基础的大学物理课程，而是作为其有益的补充和拓展，帮助学生建立更广阔的科学视野。我们假设读者已具备高中物理和基础数学（如微积分）的知识储备，并期望他们能够以开放的心态，积极探索那些可能挑战直觉、颠覆常识的物理学新思想。 第一部分：量子世界的奇妙旅程 在物理学发展的历史长河中，量子力学无疑是最具革命性的里程碑之一。它揭示了微观世界的运作规律，与我们日常生活中习以为常的经典物理学截然不同。本部分将带您走进量子世界，领略其独特魅力。 波粒二象性的奥秘： 我们将从光子的概念出发，探讨物质为何同时具有波和粒子的双重属性。通过著名的双缝干涉实验，您将直观理解微观粒子如何表现出波动性，以及测量过程如何影响其行为。这将帮助我们摆脱宏观世界的经验束缚，拥抱量子世界的非确定性。 量子叠加与纠缠的诡异联系： 学习量子叠加态，理解一个量子系统如何可能同时处于多种状态的叠加之中，直到被观测为止。随后，我们将深入探讨量子纠缠，这种“幽灵般的超距作用”是如何将两个或多个粒子联系在一起，使得一个粒子的状态改变能瞬间影响其他粒子，即使它们相隔遥远。这不仅是物理学上的奇观，也为未来的量子通信和量子计算奠定了理论基础。 不确定性原理与概率的支配： 海森堡不确定性原理是量子力学的基石之一，它告诉我们，我们无法同时精确地知道一个粒子的位置和动量。本书将解释这一原理的物理意义，以及它如何反映了微观世界固有的随机性和概率性。我们将探讨概率在量子描述中的核心地位，以及如何理解和应用量子统计。 量子隧穿效应与新材料的诞生： 了解量子隧穿效应，即粒子有一定概率穿过经典物理学不允许其越过的势垒。这一看似违反直觉的现象，却是许多现代技术的基础，例如扫描隧道显微镜（STM）的工作原理，以及半导体器件的许多特性。我们将探讨量子隧穿如何催生了新材料的设计和制造。 第二部分：相对论与时空的新维度 爱因斯坦的相对论彻底改变了我们对空间、时间和引力的认知。本部分将带领读者穿越时空的边界，理解相对论的深刻含义。 狭义相对论：光速不变与时空扭曲： 我们将从光速不变原理出发，探讨其如何导致时间和空间的相对性。学习洛伦兹变换，理解运动的观察者所测量到的时间和空间会发生变化。这将引出时间膨胀和长度收缩等反直觉但被实验证实的结果。 质能等价：E=mc² 的威力： 深入理解爱因斯坦著名的质能方程 E=mc²。我们将探讨质量和能量之间的深刻联系，理解微小的质量如何能够转化为巨大的能量，以及反之亦然。这不仅解释了恒星的能量来源，也为核能利用提供了理论依据。 广义相对论：引力即时空弯曲： 广义相对论将引力解释为时空的几何性质。我们将学习等效原理，理解引力与加速运动的等价性。然后，深入探讨质量如何弯曲周围的时空，而物体（包括光）则沿着弯曲时空的“测地线”运动。我们将讨论黑洞、引力透镜等广义相对论的重要预言及其观测证据。 相对论天文学与宇宙学： 了解相对论在理解宇宙大尺度结构、演化以及极端天体现象中的作用。从引力波的探测到黑洞的成像，相对论正不断为我们揭示宇宙的终极奥秘。 第三部分：宇宙的宏伟图景与物质的终极构成 本部分将视角从微观粒子扩展到整个宇宙，探索物质的构成、宇宙的起源和演化，以及目前物理学仍在努力解答的重大问题。 标准模型：构成万物的基本粒子： 介绍粒子物理学的标准模型，这是描述所有已知基本粒子及其相互作用的最成功的理论。我们将了解夸克、轻子、玻色子等基本粒子的家族，以及强力、弱力、电磁力这三种基本力的媒介粒子。我们将探讨希格斯机制如何赋予粒子质量。 宇宙学：从大爆炸到暗能量： 追溯宇宙的起源，从宇宙大爆炸理论的证据（如宇宙微波背景辐射、元素丰度）开始。我们将探讨宇宙的膨胀、结构的形成，以及目前困扰科学家的两大谜团：暗物质和暗能量。了解它们如何支配着宇宙的演化和命运。 弦理论与量子引力：统一的梦想： 探讨物理学仍在努力解决的终极问题——如何统一量子力学和广义相对论，建立一个“万有理论”。我们将简要介绍弦理论及其在统一不同基本力和粒子方面的潜力，以及量子引力研究的最新进展，展望未来物理学可能的发展方向。 天体物理学的奇观： 触及黑洞、中子星、超新星等极端天体现象，以及引力波探测的革命性意义。了解这些天体如何成为检验物理学理论的天然实验室，以及它们如何帮助我们理解宇宙的极端物理条件。 第四部分：现代物理学在科技中的应用 物理学的理论突破不仅丰富了我们的思想，更深刻地改变了我们的生活。本部分将重点介绍现代物理学在各个领域的应用。 量子信息与计算的革命： 深入探讨量子叠加和纠缠如何为构建量子计算机提供可能。了解量子计算在破解现有加密体系、模拟复杂分子、优化算法等方面的巨大潜力。介绍量子通信和量子加密技术，以及它们如何保障信息安全。 材料科学与工程的新篇章： 探讨量子力学如何指导新材料的设计与开发，例如半导体材料、超导体、纳米材料等。了解量子效应如何赋予材料独特的物理和化学性质，从而推动电子学、能源、生物医学等领域的创新。 医学影像与诊断的进步： 介绍核磁共振成像（MRI）、正电子发射断层扫描（PET）等基于现代物理学原理的医学成像技术。了解它们如何利用放射性同位素、磁场和电磁波来“看”到人体内部，从而实现疾病的早期诊断和精确治疗。 能源与环境的未来： 探讨核能（裂变与聚变）、太阳能、风能等可再生能源背后的物理学原理。分析如何利用先进的物理学知识来提高能源利用效率，开发更清洁的能源技术，以及应对气候变化挑战。 宇宙探索与地球科学： 介绍空间探测技术、遥感技术等背后的物理学支撑。了解它们如何帮助我们研究行星、恒星、星系，以及监测地球环境变化。 学习建议 《现代物理学前沿探索》并非一本“轻松阅读”的书籍，它需要读者投入思考和探索。我们鼓励读者在阅读过程中，积极思考以下问题： 这些物理学概念与我们日常经验有何不同？ 这些理论是如何被验证的？实验证据在哪里？ 这些知识如何驱动了现代科技的发展？ 未来物理学可能还会探索哪些未知领域？ 我们建议读者在阅读时，可以参考相关的科普视频、纪录片，或者查阅一些更加深入的资料，来加深理解。对于非物理专业的学生而言，本书的目的是开启一扇门，激发您对物理学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个数学细节。 结语 物理学是探索自然最深刻奥秘的科学，它不断挑战我们的认知边界，引领着人类文明的进步。希望《现代物理学前沿探索》能够为您打开一扇通往物理学迷人世界的窗户，激发您对科学的求知欲，并帮助您更好地理解我们所处时代的技术变革和宇宙图景。

评分☆☆☆☆☆

说实话，刚拿到这本书的时候，我并没有抱太大的期望。毕竟，作为非物理专业的学生，我对物理一直都有些畏惧。然而，这本书彻底颠覆了我的看法。作者在内容设计上，充分考虑到了我们这类读者的需求，没有把物理学弄得像“天书”一样。它更像是一本引导我们进入物理世界的“向导”，带领我们一步步地认识这个奇妙的世界。书中的概念讲解清晰透彻，逻辑性非常强，不会出现那种“为了讲而讲”的空洞理论。最让我印象深刻的是，作者在解释一些抽象的物理现象时，会运用到非常形象的比喻和生动的图示，这大大降低了我的理解门槛。阅读的过程非常顺畅，我能清晰地感受到知识点的积累和整合，而不是零散的碎片。这本书让我觉得，原来物理学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，而是一种观察和理解世界的方式。

评分☆☆☆☆☆

我必须要为这本书点赞！作为一名在校大学生，学习物理已经成为我大学生涯中的一大挑战。市面上关于大学物理的书籍琳琅满目，但真正能打动我、让我产生学习兴趣的却不多。这本书的出现，简直是雪中送炭。它的内容编排非常合理，章节之间的过渡自然流畅，不会让人感觉突兀。作者在讲解每一个知识点时，都力求深入浅出，避免使用过于晦涩的专业术语，而是用通俗易懂的语言来阐述。我尤其喜欢书中的例题解析，每一个步骤都讲解得非常详细，并且提供了多种解题思路，让我能够从不同的角度去理解问题。更重要的是，这本书并没有一味地强调理论知识，而是花了大量的篇幅来介绍物理学在现代科技和社会发展中的应用，这极大地激发了我对物理学的学习热情。我不再仅仅是为了应付考试而学习，而是真正地被物理学的逻辑和力量所吸引。

评分☆☆☆☆☆

这本《大学物理 上册》给我带来了前所未有的学习体验。作为一名需要掌握物理知识的理工科学生，我一直寻求一本能够清晰、系统地解释物理概念并与实际应用相结合的教材。这本书在这方面做得非常出色。作者们似乎深谙非物理专业学生的学习难点，他们巧妙地将物理学的基本原理与现实生活中的现象巧妙地融合在一起。例如，在讲解万有引力定律时，书中不仅给出了公式，还详细分析了行星运动、潮汐现象等，让抽象的理论变得触手可及。书中的图表绘制精美，能够准确地传达信息，而文字的叙述则严谨而不失生动。我尤其欣赏书中对一些关键概念的深入剖析，它们不是简单地给出定义，而是通过层层递进的解释，帮助读者建立起完整的知识体系。我感觉这本书不仅仅是一本教材，更像是一位循循善诱的老师，引导我一步步地领略物理学的奥妙。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是我物理学习的救星！作为一名非物理专业的理工科学生，每次面对物理课都头疼欲裂，公式密密麻麻，概念抽象难懂。之前试过几本教材，都感觉枯燥乏味，读起来像在嚼蜡，完全提不起兴趣。直到遇到了这本《大学物理 上册》，我才真正体会到物理的魅力。作者们用非常生动形象的语言，把那些复杂的物理概念一一拆解，就像剥洋葱一样，层层深入，直到我能理解它的本质。特别是关于力学和热学的部分，举的例子都非常贴近生活，让我能瞬间明白理论是如何应用于实际的。例如，讲解动量守恒时，作者没有直接丢一堆公式，而是先从打台球、火箭发射等场景入手，引出概念，再逐步推导公式，整个过程逻辑清晰，循序渐进。书中的插图也设计得非常精巧，不仅美观，而且能准确地展示物理过程，大大降低了我的理解难度。我已经迫不及待地想翻开下册，继续探索物理世界的奥秘了！

评分☆☆☆☆☆

这本书的编排和内容设计，绝对是为我们这些非物理专业的学生量身定制的。我之前一直对物理感到迷茫，觉得那些公式和概念离我太遥远。但是，这本书就像一道光，照亮了我学习物理的道路。它没有一上来就堆砌复杂的数学推导，而是从最基础、最直观的物理现象入手，一点点地引导我们理解。比如，在讲到能量守恒时，作者会从生活中我们能看到的热量传递、机械能转化等例子开始，慢慢地引出能量守恒定律，让我感觉物理学就在我们身边。而且，书中的语言风格非常友好，不会让人产生距离感，读起来很轻松，就像在和一个很有耐心的朋友聊天一样。我特别喜欢作者在讲解一些容易混淆的概念时，会用对比的方式来解释，这样一下子就能抓住重点，避免走弯路。这本书的出现，极大地增强了我学习物理的信心。