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：28745929468

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》—— 开启非物理类理工科学生的物理思维之旅 引言： 在现代科技飞速发展的时代，无论你所从事的是哪个理工科领域，扎实的物理基础都如同地基一般，支撑着你深入理解和创新。对于非物理专业的理工科学生而言，大学物理课程不仅是知识的积累，更是思维方式的塑造，是培养严谨分析能力和解决问题能力的基石。《大学物理 上册》正是为应对这一需求而精心编写，旨在以清晰、透彻、易于理解的方式，引导广大非物理类理工科专业的同学，跨越物理学的门槛，掌握其核心概念、基本原理以及在工程技术和科学研究中的广泛应用。本书不仅是一本教材，更是一本开启你科学探索之路的向导。 一、 核心理念与编写特色： 本书的编写核心在于“以学生为中心”，充分考虑到非物理专业学生的知识背景和学习特点。我们深知，物理学概念抽象，数学工具要求高，因此，在内容组织和讲解方式上，本书力求做到： 概念先行，直观易懂： 避免过多的抽象推导和繁琐的数学证明，而是将重点放在物理概念的直观理解上。通过丰富的实例、形象的比喻和生动的图示，将抽象的物理原理“具象化”，帮助学生建立起对物理现象的感性认识，进而深入理解其内在逻辑。 循序渐进，夯实基础： 遵循物理学知识体系的自然发展规律，从最基础的力学、热学内容入手，逐步深入，层层递进。每一章的内容都建立在前一章的基础上，确保学生在学习新知识的同时，能够牢固掌握已学概念，形成完整的知识链条。 联系实际，突出应用： 物理学并非束之高阁的理论，而是渗透于我们日常生活和各类工程技术中的强大工具。本书在讲解基本原理的同时，高度重视其在实际问题中的应用。通过大量贴近现实的案例分析，展示物理学如何解释自然现象，如何指导工程设计，如何推动技术创新，从而激发学生的学习兴趣，让他们深刻认识到物理学的重要价值。 数学工具的引入与应用： 数学是描述和分析物理世界的语言。本书在引入必要的数学工具时，力求简明扼要，重点讲解其在物理问题求解中的应用。我们会清晰地说明为何需要引入某种数学方法，以及如何运用该方法来解决具体的物理问题，避免学生因畏惧数学而对物理学望而却步。 培养科学思维与解决问题的能力： 物理学学习的最终目的，是培养学生科学的思维方式和分析问题、解决问题的能力。本书在例题和习题的设计上，注重引导学生运用物理学的基本原理和方法，对复杂问题进行分解、抽象和建模，并最终得出合理的结论。我们鼓励学生独立思考，勇于探索，在解决问题的过程中不断提升自己的科学素养。 二、 上册内容详述： 《大学物理 上册》主要涵盖了经典力学和热学两大核心领域，为后续更深入的学习打下坚实的基础。 第一部分：经典力学 经典力学是物理学的基石，它描述了宏观物体的运动规律，是我们认识世界最直观的物理分支。本部分内容从最基本概念出发，逐步深入。 第一章：质点运动学 核心概念： 运动的描述是物理学的起点。本章首先引入“质点”和“参考系”等基本概念，帮助学生理解如何抽象地描述物体的运动。 关键内容： 位置、位移、速度、加速度是描述运动的基本物理量。本章将详细介绍这些量的定义，以及它们之间的矢量关系。我们还将探讨直线运动和曲线运动的分析方法，特别是匀变速直线运动的规律。 应用与拓展： 通过对炮弹的抛射、汽车的刹车等生活中常见的运动过程的分析，让学生直观感受运动学原理的应用。 第二章：质点动力学 核心概念： 运动的原因是什么？动力学研究的就是力和运动的关系。本章将引入“力”的概念，以及牛顿运动定律，这是经典力学的核心。 关键内容： 牛顿第一定律（惯性定律）、第二定律（F=ma）和第三定律（作用力与反作用力定律）将得到详细阐释。我们将学习如何正确受力分析，如何运用牛顿第二定律建立运动方程，并求解各种典型的动力学问题，如物块在斜面上的运动、连接体问题等。 应用与拓展： 摩擦力的分析、弹簧的胡克定律、以及它们在机械系统中的作用。 第三章：动量和能量 核心概念： 除了力和运动，我们还可以从“动量”和“能量”这两个物理量来描述物体的运动状态和相互作用。它们提供了分析运动的另一套重要工具，并且在许多复杂问题中比直接运用牛顿定律更为简便。 关键内容： 冲量和动量概念的引入，以及动量守恒定律。冲量-动量定理的应用，例如碰撞问题。功和能的概念，动能定理，以及保守力和非保守力的概念。势能（重力势能、弹性势能）及其守恒。机械能守恒定律的条件和应用。 应用与拓展： 碰撞的分类（弹性碰撞、非弹性碰撞），火箭的推进原理，以及利用能量守恒解决复杂的力学问题。 第四章：刚体转动 核心概念： 现实世界中的物体并非都是质点，很多物体的转动也需要被考虑。本章将把力学分析的范围从质点扩展到刚体。 关键内容： 角位移、角速度、角加速度等描述转动的基本量。力矩的概念及其与角加速度的关系（转动定律）。转动惯量是衡量刚体转动惯性大小的重要物理量，我们将学习如何计算常见物体的转动惯量。角动量及其守恒。 应用与拓展： 轮子的转动、行星的公转、陀螺的运动等。 第五章：万有引力 核心概念： 宇宙间一切物体之间都存在引力。本章将介绍万有引力定律，这是理解天体运动和地球物理现象的关键。 关键内容： 牛顿万有引力定律的内容和适用范围。引力在天体运动（如行星绕太阳的运动）、卫星的运行轨道以及潮汐现象中的作用。 应用与拓展： 开普勒行星运动定律的推导，以及它们在天文学中的重要意义。 第二部分：热学 热学研究的是物质的温度、热量、能量转化以及物质的状态变化等现象。它对于理解能源、材料科学、环境科学以及生物体内的许多过程都至关重要。 第一章：分子动理论与气体定律 核心概念： 微观世界是如何表现宏观的热现象的？分子动理论提供了解释。 关键内容： 分子动理论的基本假设（物质由分子构成，分子永不停息地运动，分子间存在相互作用力）。宏观气体的性质与微观分子的运动如何联系。理想气体的状态方程（PV=nRT）。温度的统计意义。 应用与拓展： 气体压强、温度、体积之间的关系，例如利用气体定律解释轮胎充气、热气球的升空等。 第二章：热力学第一定律 核心概念： 能量守恒在热学中的体现。热力学第一定律是能量转化和守恒的普遍规律。 关键内容： 热量、内能、功的概念。热力学第一定律的数学表达式（ΔU = Q - W）。各种过程（等温、等容、等压、绝热）中热力学第一定律的应用。 应用与拓展： 蒸汽机的原理、内燃机的能量转化过程、以及热力学第一定律在工程技术中的广泛应用。 第三章：热力学第二定律 核心概念： 为什么有些过程会自发进行，而有些过程不会？热力学第二定律回答了这个问题，它引入了“熵”的概念，揭示了自然过程的方向性。 关键内容： 热力学第二定律的几种表述（克劳修斯表述、开尔文表述）。卡诺循环及其效率。熵（S）的概念及其与过程方向的关系。 应用与拓展： 热机效率的极限，以及熵增原理在解释自然现象（如热量从高温物体流向低温物体）和理解宇宙演化中的作用。 三、 学习方法建议： 为了更有效地学习《大学物理 上册》，我们建议以下学习方法： 1. 课前预习： 简单阅读章节内容，了解本章的大致框架和重点概念。 2. 课堂学习： 认真听讲，积极思考，主动与老师互动，解决疑问。 3. 课后复习： 及时回顾课堂所学，梳理知识体系，加深理解。 4. 例题分析： 深入理解例题的解题思路和方法，体会物理思想的应用。 5. 习题练习： 积极完成课后习题，特别是基础题和综合题，巩固所学知识，锻炼解题能力。遇到难题不要轻易放弃，尝试从不同角度分析。 6. 概念梳理： 定期回顾本章或本部分的核心概念，确保理解清晰准确。 7. 联系实际： 尝试将所学物理知识联系到生活中的现象或工程问题，加深对物理原理的认识。 8. 小组讨论： 与同学一起讨论疑难问题，互相启发，共同进步。 结语： 《大学物理 上册》不仅是一门课程，更是一种能力的培养。我们希望通过本书，能帮助广大非物理类理工科专业的学生，构建起坚实的物理知识体系，掌握科学的思维方法，为未来的学习和职业发展奠定坚实的基础。物理学的世界广阔而奇妙，愿本书能成为你探索这个世界的得力助手，引领你发现其中的奥秘与乐趣。

评分☆☆☆☆☆

我平时接触的领域，经常会涉及到一些光学和近代物理的内容，所以我特别关注了这本书在这两个部分的内容。光学方面，我希望它能清晰地讲解光的波动性和粒子性，以及衍射、干涉这些重要的光学现象。虽然我不是研究光学的，但理解这些基本概念，对于理解很多仪器的工作原理，比如显微镜、望远镜，甚至一些影像技术，都至关重要。如果书中能提供一些直观的演示图，或者简单易懂的实验描述，我想会更容易帮助我们理解这些抽象的光学原理。而近代物理部分，我特别期待它能在原子物理和核物理的基础知识上有所讲解。比如，原子结构模型，量子力学的一些基本概念（不需要深入推导，但要讲清楚基本思想），以及放射性、核能等。这些内容虽然听起来很“高深”，但实际上它们是很多现代科技的基石。如果这本书能用一种比较概括但又不失准确的方式来介绍，并且能强调它们在材料科学、医学、能源等领域的应用，我想会非常有启发性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节安排，我最看重它对一些物理建模和近似方法的介绍。作为非物理专业的学生，我们学习物理，最终目的是要将物理原理应用到解决实际问题中去，而物理建模和近似方法正是实现这一目标的关键。我希望这本书能在这方面提供一些指导性的内容，比如，在处理复杂问题时，我们应该如何简化模型？哪些物理量可以忽略？采用什么样的近似手段才不会影响结果的准确性？我特别希望能看到一些具体的例子，展示如何运用这些建模和近似方法来解决实际工程中的问题。例如，在处理流体力学问题时，如何进行边界条件的选择？在分析电路时，如何进行元件的等效？这些都是我们在工程实践中经常会遇到的问题。如果这本书能在这方面提供一些清晰的思路和方法论，我想它将不仅仅是一本知识性的教材，更是一本能够提升我们解决问题能力的实用工具书。我期待它能帮助我建立起一种“用物理思维去分析问题”的能力，而不仅仅是记住公式和概念。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计挺不错的，拿在手里有分量，纸张的质感也很好，翻阅起来很舒服，不会有廉价感。我主要看的是它在热学部分的阐述。作为非物理专业的学生，对于热学，我最关心的是温度、热量、内能这些基本概念的清晰界定，以及它们之间的相互关系。很多时候，我们容易把温度和热量混淆，或者对内能的理解模棱两可。希望这本书能够在这方面给出非常明确的解释，并且用一些生动形象的比喻来帮助我们理解。比如，热传递的三种方式——传导、对流、辐射，我希望它能通过一些具体的例子来展示，而不是简单地罗列定义。像是冬天烤火，夏天吹空调，这些都是我们生活中经常接触到的热学现象，如果书中能结合这些例子进行讲解，我想会更容易被我们接受和理解。另外，关于热力学第一定律和第二定律，这两个定律在很多工程领域都有广泛的应用，我特别希望这本书能在这方面有所侧重，讲解清楚定律的内容，以及它们在实际工程中的意义和应用场景。如果能有一些简单的图示或者流程图来辅助理解，那效果会更好。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《大学物理 上册》纯属偶然，当时是想找本能讲清楚一些基本概念的参考书，毕竟非物理专业的理工科，学物理总感觉像是在啃一本天书。这本书的副标题“大专院校非物理类理工科大学物理课程辅助”倒是很吸引我，感觉它应该能站在我们的角度去讲解，而不是直接丢给我们一套物理学家的理论体系。书的封面设计简洁大方，清华大学出版社的出品也给人一种可靠的质感。翻开目录，感觉内容安排还是比较循序渐进的，从力学开始，一个个基本概念和定律铺陈开来。我特别关注了力学部分，像是牛顿定律、动量守恒、能量守恒这些核心内容，希望它能用更通俗易懂的语言去解释，而不是那种晦涩难懂的数学推导。我之前学的时候，就经常卡在一些“为什么”上，比如为什么会有惯性？力到底是什么？这些看似基础的问题，往往才是困扰非专业学生最大的障碍。如果这本书能在这些地方做得足够好，那我一定会觉得物超所值。我个人对物理的理解，更倾向于能够看到它在实际生活中的应用，比如 F=ma 这个公式，它背后连接着多少我们日常生活中能观察到的现象？希望这本书能在这方面有所体现，通过一些生活化的例子来帮助我们理解抽象的物理概念。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本书，主要是想系统地梳理一下电磁学这块的知识。非物理专业的理工科学生，在学电磁学的时候，常常会觉得概念繁杂，公式众多，而且很多概念抽象，难以建立直观的认识。这本书作为一本辅助教材，我特别期待它能在电磁学的入门部分做得扎实。比如，静电场和静磁场，电荷、电流、电压、电阻这些基本概念，能否用更贴近我们日常生活的例子来解释？比如，家用电器的工作原理，或者我们手机充电时发生的电磁过程，如果能把这些联系起来，我想会比单纯的公式推导更能激发我们的学习兴趣。我尤其关注关于法拉第电磁感应定律和麦克斯韦方程组的内容。虽然我知道对于非物理专业，可能不会深入到复杂的数学推导，但我希望这本书能清晰地解释这两个定律的核心思想，以及它们对现代科技的巨大影响，比如发电机、变压器的工作原理等等。如果书中能提供一些插图或者图解来帮助我们理解电场线、磁感线，以及电磁波的传播过程，我想会非常有帮助。