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：28745929275

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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《大学物理（上册）》：为非物理类理工科学生量身打造的启蒙之作 在日新月异的科技时代，理工科思维的普及已成为不可或缺的核心素养。然而，对于非物理专业的理工科学生而言，如何在有限的课程时间内，系统、扎实地掌握物理学的基本原理、方法和应用，并将其有效融入到各自专业领域中，一直是教学中的一大挑战。正是在这样的背景下，由王越、刘宇星、丁晓红、王代殊等学者倾力编著，清华大学出版社倾情推出的《大学物理（上册）》应运而生。本书并非传统意义上为物理专业学生设计的深奥教材，而是专门针对大专院校非物理类理工科学生的特点和需求，以清晰的脉络、精炼的语言、丰富的案例，旨在为广大非物理学子构建起坚实的大学物理知识体系，点燃他们对物理世界的探索热情，激发跨学科应用创新的潜力。 本书的编撰理念，始终贯穿着“为非物理类理工科学生服务”的核心宗旨。编者们深知，这类学生拥有多元化的专业背景，他们在数学工具的掌握程度、物理概念的初步认知以及对物理学与自身专业联系的期望上，都呈现出鲜明的个体差异。因此，《大学物理（上册）》在内容的选择和呈现方式上，力求做到既保留物理学核心概念的严谨性，又兼顾其易于理解和接受的特点。全书的章节设置，紧密围绕力学、热学、光学以及近代物理初步这四大基本板块展开，力求在有限的篇幅内，展现物理学的宏观世界与微观世界的精妙联系。 第一部分：经典力学——万物运动的规律之基 本书的开篇，将引领读者走进经典力学的世界。从最基础的运动学概念入手，对直线运动、曲线运动等进行详细剖析，并通过生动形象的图示和贴近生活的实例，帮助学生理解位移、速度、加速度等核心概念的物理意义。牛顿三定律作为经典力学的基石，将以其简洁而深刻的表述，揭示力与运动之间的内在联系。本书不会停留在理论的罗列，而是会深入浅出地讲解力的种类，如重力、弹力、摩擦力，以及它们在各种实际场景中的作用，例如桥梁的受力分析、汽车刹车时的摩擦力等，让学生明白物理原理如何解释身边的事物。 动量守恒定律和能量守恒定律，作为物理学中最具普适性的两条守恒定律，将是本书的重点讲解内容。通过对碰撞、斜面运动、简谐振动等典型问题的分析，学生将学会如何运用这些强大工具来解决复杂的力学问题。本书强调的不仅是计算技巧，更是物理思维的培养，即如何从问题的本质出发，选择合适的物理规律进行分析。无论是工程师需要计算结构受力，还是生物医学工程师需要理解人体运动的力学模型，又或是计算机科学的学生需要模拟物理世界，经典力学都将为他们提供最基本的理论支撑。 第二部分：热学——能量流转与宏观世界的温度 告别了宏观物体的运动规律，本书将继续深入探索微观世界的奥秘——热学。从温度、热量、内能等基本概念出发，逐步引入热力学第一定律和热力学第二定律。本书将重点解释热传递的三种方式：热传导、对流和辐射，并通过实际例子，如锅炉的加热原理、冰箱的制冷过程、太阳能的利用等，让学生直观感受热学原理的应用。 气体定律，如理想气体状态方程，将以清晰的推导过程展示给读者，并结合实际应用，如气球的充气、肺部的气体交换等，帮助学生理解气体分子的宏观表现。热机效率、制冷机的工作原理等，也将作为重点内容进行讲解，这对于未来从事能源、环境、材料等领域的学生尤为重要。本书旨在让非物理专业的学生理解，热学不仅是关于温度的学问，更是关于能量转化和利用的学问，是现代工业和社会发展不可或缺的组成部分。 第三部分：光学——光影世界的奇妙之旅 光，作为我们感知世界的重要媒介，其背后蕴含着深刻的物理原理。本书将从光的直线传播、反射和折射出发，引导学生理解成像的规律。几何光学部分将详细讲解透镜、平面镜、球面镜的成像原理，并通过实例，如照相机、望远镜、显微镜的工作原理，以及人眼的视觉形成，来深化学生的理解。 波动光学部分将介绍光的干涉和衍射现象，揭示光的波动本质。肥皂泡表面的彩色条纹、CD盘表面的彩虹、单缝衍射的图样等，这些看似寻常的现象，都将在这里得到科学的解释。偏振现象也将被引入，其在液晶显示器、偏光眼镜等现代技术中的应用，将展示光学知识的实际价值。对于环境工程、材料科学、甚至信息科学的学生来说，光学知识都是理解其专业领域中诸多现象的关键。 第四部分：近代物理初步——探寻微观世界的奥秘 为了让学生对物理学的最新进展有所了解，本书还设置了近代物理初步的章节。从黑体辐射和光电效应入手，引出普朗克的量子假说和爱因斯坦的光子理论，为量子力学的诞生奠定基础。原子的结构模型，如卢瑟福模型、玻尔模型，将帮助学生理解原子内部的奥秘，以及原子光谱的产生原因。X射线的发现和放射性现象的介绍，将带领学生初步接触核物理和粒子物理的领域。 虽然这部分内容涉及较为前沿的物理概念，但本书的编者们会用最通俗易懂的语言和类比，尽可能降低理解门槛，让非物理专业的学生也能对这些颠覆性的物理理论有所感知，认识到物理学不断发展和革新的生命力。这对于培养学生的科学思维、拓宽其知识视野，以及激发他们未来在跨学科领域进行创新的想法，都将产生积极的影响。 教学特色与价值 《大学物理（上册）》在内容编排上，始终坚持以学生为中心。每个章节都配备了丰富的例题和习题，例题的选择既有经典的物理学问题，也有与现代科技和工程实践紧密相关的应用实例，能够帮助学生巩固所学知识，提升解题能力。习题则分为基础题、提高题和拓展题，循序渐进，满足不同层次学生的需求。 本书的另一大特色在于其语言风格。它避免了过于专业的术语堆砌，而是力求用清晰、准确、生动的语言进行阐述，确保非物理专业的学生能够轻松理解。同时，书中大量的插图、图表和照片，形象地展示了物理现象和实验装置，极大地增强了阅读的趣味性和直观性。 总而言之，《大学物理（上册）》是一本为非物理类理工科学生量身打造的优质大学物理教材。它不仅传授了物理学的基本知识，更重要的是，它培养了学生严谨的科学思维、解决问题的能力以及对物理学跨学科应用的认识。本书的问世，无疑将为广大非物理专业的理工科学生在今后的学习和科研道路上，打下坚实的物理学基础，激发他们探索未知、勇于创新的不竭动力。对于任何一位希望在理工科领域取得成就的学生而言，这本书都将是他们大学生涯中不可或缺的宝贵财富。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我对近代物理部分有了全新的认识。书中对量子力学基本概念的引入，如波粒二象性、不确定性原理等，都做得相当出色。作者并没有直接抛出薛定谔方程，而是从普朗克的黑体辐射和爱因斯坦的光电效应等历史事件出发，循序渐进地引导读者进入量子世界。这种历史的叙事方式，让我能够理解量子理论诞生的必要性和重要性。书中的原子结构模型讲解，从卢瑟福模型到玻尔模型，再到后来的量子力学模型，其演进过程清晰可见。尤其对电子的能级、跃迁等概念的解释，配合精美的插图，让我能够想象电子在原子核外的“概率云”中运动。虽然量子力学本身就充满反直觉，但这本书用通俗易懂的语言和恰当的比喻，大大降低了理解的门槛。它让我意识到，我们所处的宏观世界，其实是由无数微观粒子的奇妙行为所决定的，这是一种思维的升华。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容简直是一场思维的盛宴，那些看似遥远抽象的物理概念，在作者们精妙的笔触下，变得鲜活而富有生命力。我尤其喜欢书中对力学部分的处理，它不仅仅是公式的堆砌，更是对物理世界运转规律的深入剖析。从牛顿三大定律的严谨推导，到能量守恒、动量守恒等基本原理的广泛应用，每一章节都像是在为我们揭示宇宙深处的奥秘。书中穿插的那些经典实验和现实生活中的例子，更是让理论与实践紧密相连，比如在讲解圆周运动时，作者巧妙地联系了游乐场的旋转木马和行星的轨道，这让我能够立刻将书本知识与周围的世界联系起来，理解物理定律是如何在日常生活中发挥作用的。而且，书中对于数学工具的运用也恰到好处，并没有为了炫技而堆砌复杂的数学模型，而是选择最简洁、最直观的方式来解释物理现象。这种深入浅出的讲解方式，让我在攻克那些原本令我望而生畏的物理难题时，信心倍增。它不仅仅是一本教材，更像是一位耐心的导师，循循善诱地引导我一步步探索物理的奇妙世界。

评分☆☆☆☆☆

在学习光学部分时，这本书给我留下了深刻的印象。它并没有简单地罗列惠更斯原理和干涉衍射公式，而是通过清晰的逻辑链条，将光的波动性和粒子性两种看似矛盾的性质巧妙地融合在一起。书中对双缝干涉实验的详细解析，让我能够直观地理解波的叠加原理，而对光电效应的讲解，则又引出了光的粒子性。这种辩证统一的思维方式，让我对光的本质有了更深刻的理解。此外，书中对透镜成像的讲解也十分到位，不仅仅是简单的几何光学推导，还融入了像差等更深入的内容，为我理解实际光学仪器的局限性打下了基础。最让我惊喜的是，书中还穿插了一些关于光学在我们日常生活中的应用，比如照相机的工作原理，以及现代液晶显示技术的底层光学原理，这些都让我觉得物理知识离我们如此之近。它帮助我构建了一个完整的知识体系，让我能够从不同角度去审视光学的世界，不再是零散的知识点，而是相互关联、有机整体。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本书，我最直观的感受就是它的条理清晰和逻辑性很强。绪论部分就为我们勾勒出了大学物理学的全貌，让我对这门学科有了宏观的认识，也为后续的学习打下了坚实的基础。在学习热学的时候，书中对气体定律的讲解尤其令人印象深刻。它不仅仅停留在 PV=nRT 这个简单的公式上，而是详细阐述了微观粒子运动与宏观热力学性质之间的联系，比如分子动理论的解释，让我能够从更深层次去理解热现象的本质。书中的图示也起到了至关重要的作用，那些精美的插图，将抽象的概念具象化，比如对卡诺循环的描绘，以及对熵增原理的图解，都极大地帮助了我理解那些难以想象的微观过程。而且，书中在讨论热力学第二定律时，引用了一些发人深省的例子，比如热寂说，这让我开始思考物理定律对宇宙命运的启示，思维的边界也因此被拓宽了。总而言之，这本书在构建知识体系和培养物理思维方面，做得非常出色，它鼓励我去思考“为什么”而不是仅仅记住“是什么”。

评分☆☆☆☆☆

这本书在引入电磁学概念时，展现出了极强的深度和广度。从静电场到静磁场，再到变化的电磁场，知识的递进非常自然流畅。特别是法拉第电磁感应定律的讲解，作者通过生动的图示和详实的文字，将磁场变化如何产生电场，电场变化又如何产生磁场的过程展现得淋漓尽致。我曾一度对电磁波的传播感到困惑，但这本书对麦克斯韦方程组的简化解释，以及对电磁波在空间中传播的生动比喻，让我豁然开朗。它不再是冷冰冰的数学公式，而是仿佛能看到电场和磁场在空间中相互激励，奔腾向前。书中还提及了一些与现代科技紧密相关的应用，比如电磁炉的工作原理，以及无线通信中的电磁波应用，这让我深切体会到基础物理理论对于科技发展的支撑作用。阅读这本书，不仅仅是在学习知识，更是在体验科学的魅力，感受人类智慧的结晶。它激发了我对科学探索的浓厚兴趣，让我开始思考电磁学的未来发展方向。