工科物理教程.上册

目录
(上册)
关于“大学物理”课学习方法的对话
第Ⅰ篇 工科物理导论
<物理之窗>新中国55年来的重大科技成果
第1章 物理世界
§1.1 物理学导论
一、 物理学理论
二、 物理学理论的统一
三、 支配宇宙运行的四种基本相互作用
四、 粒子物理的标准模型
<热门话题>夸克及“渐近自由”现象
§1.2 物理学与工程技术
一、 物理学为技术的形成提供科学原理
二、 物理学影响技术进行的路线
三、 物理学左右技术的实施方案
§1.3 物质的物理图象
一、 宏观、微观、介观、宇观
<课间小憩>梦幻神奇的纳米技术
二、 物质形态的分类
三、 实物与场
§1.4 中华人民共和国法定计量单位
一、 法定计量单位的构成
二、 量纲和量纲分析
内容提要
练习1 物理世界
第Ⅱ篇 力学
第2章 时间 空间与运动学
§2.1 质点运动学的基本概念
一、 理想模型模型化方法
二、 参考系 坐标系
三、 时间
四、 空间
五、 速度
六、 加速度
§2.2 质点运动的描述
一、 运动描述的相对性 伽利略变换
二、 描述运动的一般方法
§2.3 质点运动学的解题思路方法
一、 运动学的两类问题
二、 运动学的解题方法
<趣味物理>枪打落猴
§2.4 圆周运动的角量描述
一、 圆周运动的角量描述
二、 角量和线量的关系
三、 角量和线量的矢量关系
内容提要
练习2 时间、空间与运动学
第3章 牛顿运动定律
§3.1 物体运动状态变化的原因
一、 力的概念
二、 介绍几种常见的力
<趣味物理>斜拉桥的奥妙
§3.2 牛顿运动定律
一、 牛顿第二定律
<物理学家>Ⅰ.牛顿
二、 物体具有保持运动状态不变的属性
三、 力的相互作用性
四、 牛顿运动定律的适用范围
§3.3 质点动力学的两类问题及解题方法
<趣味物理>摩擦的巧用
内容提要
练习3 牛顿运动定律
第4章 守恒定律
§4.1 力的时间累积效应
一、 质点的动量定理
二、 质点系的动量定理
三、 动量守恒定律
四、 质心
五、 动量守恒定律在高科技发展中的应用
§4.2 质点的动量矩定理和动量矩守恒定律
一、 质点对定点的动量矩
二、 外力对定点的力矩
三、 质点对定点的动量矩定理
四、 质点的动量矩守恒定律
五、 动量矩守恒与行星运动
<课间小憩>彗-木世纪相撞
§4.3 力的空间累积效应
一、 功的概念
二、 质点的动能定理
三、 保守力的功 势能
四、 质点系的功能原理
五、 机械能守恒与转换定律
<物理之窗>对称性和守恒定律
六、 普遍能量守恒与转换定律
内容提要
练习4 守恒定律
第5章 刚体的定轴转动
§5.1 刚体运动的基本概念
一、 刚体模型
二、 刚体的运动
三、 转动惯性的量度——转动惯量
§5.2 刚体定轴转动的运动学规律
一、 刚体定轴转动的特点与研究思路
二、 刚体定轴转动的运动学规律
§5.3 刚体定轴转动的动力学规律
一、 刚体定轴转动的转动定律
<趣味物理>水利工程中的弧形闸门
二、 刚体定轴转动的动量矩定理 动量矩守恒定律
三、 刚体定轴转动的功能原理 机械能守恒定律
<课间小憩>旋进与导航
内容提要
练习5 刚体的定轴转动
第Ⅲ篇 电磁学
第6章 静电场
§6.1 电荷及其相互作用
一、 电荷的量子化
二、 起电 电荷守恒定律
三、 点电荷间的相互作用规律
§6.2 从力的观点描述电场的物质性——电场强度E
一、 电场强度E
二、 电场线
三、 电场强度的计算方法
§6.3 静电场的高斯定理
一、 电场强度通量φ〓
二、 高斯定理
三、 运用高斯定理简便计算E的思路和方法
§6.4 从功能观点描述电场的物质性——电势U
一、 静电场力做功的特性
二、 电势U
三、 静电场的环路定理
四、 电势的计算方法
五、 等势面
六、 电场强度和电势的关系 电势梯度
§6.5 静电场中的导体
一、 静电感应与静电平衡
二、 表面电荷的分布特性
三、 静电屏蔽
<课间小憩>等电势与高压带电作业
§6.6 静电场中的电介质
一、 电介质的极化
<课间小憩>导电性塑料
二、 电极化强度
三、 电介质中的电场强度
四、 有电介质时的电场基本定理
<物理之窗)新型智能材料——电流变液
§6.7 导体的电容 电场能量
一、 孤立导体的电容
二、 电容器
三、 电容器的串、并联
四、 电场能量
内容提要
练习6 静电场
第7章 恒定磁场
§7.1 恒定电流的基本概念
一、 电流的形成
二、 电流密度
三、 欧姆定律的微分形式
四、 电源电动势
§7.2 磁场
一、 磁现象
二、 激发磁场的场源
三、 从力的观点描述磁场的物质性——磁感强度B
<课间小憩>地磁场
§7.3 电流激发磁场的基本规律
一、 毕奥-萨伐尔定律
二、 运动电荷产生的磁场
§7.4 表述磁场性质的两条定理
一、 高斯定理
二、 安培环路定理
三、 运用安培环路定理简便计算B的思路和方法
§7.5 磁场对运动电荷和载流导线的作用
一、 带电粒子在磁场中的运动
二、 霍耳效应
三、 磁场对载流导线的作用 安培定律
四、 磁场对载流线圈的作用 磁力矩
五、 磁力(磁力矩)的功
<趣味物理>电磁轨道炮
§7.6 磁介质对磁场的影响
一、 三类磁介质
二、 磁介质的磁化
三、 介质中的安培环路定理
四、 铁磁质
内容提要
练习7 恒定磁场
第8章 电磁感应及电磁场
§8.1 电磁感应的实验研究
一、 实验现象观察
二、 实验结果分析
§8.2 电磁感应的基本定律
一、 法拉第电磁感应定律
<物理学家>M.法拉第
二、 楞次定律
§8.3 动生电动势
§8.4 感生电动势
一、 感应电场 感生电动势
二、 涡电流
<物理之窗>电磁悬浮技术
§8.5 互感与自感
一、 互感
二、 自感
§8.6 磁场的能量
<物理之窗>阿尔法磁谱仪
§8.7 麦克斯韦电磁场理论
一、 位移电流
二、 全电流安培环路定理
<物理学家>J.麦克斯韦
三、 麦克斯韦方程组
内容提要
练习8 电磁感应及电磁场
附录
附录Ⅰ 基本物理常量及有关数据的计算用值
附录Ⅱ 常用数学公式
索引
(下册)
第Ⅳ篇 热学
第9章 热运动的统计描述
§9.1 热现象与热运动
一、 热现象
二、 热现象的宏观规律
<物理趣闻>壮观的“和平”号“流星雨”
三、 分子热运动的物理图象
§9.2 统计规律
一、 统计规律的概念
二、 生活中的统计规律
三、 统计规律的描述
四、 统计规律的特点
§9.3 理想气体状态方程
一、 平衡态与状态参量
二、 理想气体状态方程
<课间小憩>真实气体的范德瓦耳斯方程
§9.4 压强和温度的微观意义
一、 理想气体的微观模型
二、 压强的微观本质
三、 温度的微观本质
§9.5 理想气体的内能
一、 运动自由度
二、 能量均分定理
三、 理想气体的内能
§9.6 麦克斯韦速率分布律
一、 分子速率分布的实验测定
二、 麦克斯韦速率分布律
三、 三种统计速率
<趣味物理)方均根速率与大气成分
四、 麦克斯韦速度分布律
§9.7 玻耳兹曼能量分布律
一、 玻耳兹曼能量分布律
二、 重力场中粒子按高度的分布
§9.8 平均自由程与碰撞频率
内容提要
练习9 热运动的统计描述
第10章 热力学
§10.1 准静态过程
一、 准静态过程
二、 准静态过程的功
三、 热量Q
§10.2 热力学第一定律
一、 等体过程
二、 等压过程
三、 等温过程
四、 绝热过程
五、 多方过程
<物理之窗>液化气体
§10.3 循环过程
一、 循环过程的一般概念
二、 卡诺循环
§10.4 热力学第二定律
一、 自然过程的不可逆性
二、 热力学第二定律及其微观意义
§10.5 熵与熵增加原理
一、 宏观态与微观态
二、 热力学概率与熵
三、 熵增加原理
<物理学家>L.玻耳兹曼
四、 克劳修斯熵公式
五、 熵与能量
内容提要
练习10 热力学
第Ⅴ篇 波动
第11章 简谐运动
§11.1 简谐运动及其特征
一、 弹簧振子及其运动分析
二、 简谐运动的特征
三、 常见的几种简谐运动
§11.2 简谐运动的描述方法
一、 简谐运动方程
二、 振动曲线
三、 旋转矢量
§11.3 简谐运动的合成
一、 两个同方向、同频率简谐运动的合成
二、 两个同方向、不同频率简谐运动的合成 拍现象
三、 两个相互垂直的简谐运动的合成
§11.4 阻尼振动 受迫振动
一、 阻尼振动
二、 受迫振动
<课间小憩>火车的危险速率
内容提要
练习11 简谐运动
第12章 波的传播规律
§12.1 机械波传播的物理图象
一、 弹性介质模型
二、 横波与纵波
三、 机械波传播的物理图象
§12.2 波动的描述方法
一、 波动的几何描述
二、 波动曲线
三、 波动方程
§12.3 波的能量特征
§12.4 波的干涉
一、 波的叠加原理
<物理趣闻>孤立波与孤立子
二、 波的干涉
三、 驻波
<课间小憩>音乐声学
§12.5 波的衍射
§12.6 多普勒效应
一、 机械波的多普勒效应
二、 电磁波的多普勒效应
§12.7 声波
一、 声压、声强和声强级
<研究进展>声辐射压与声悬浮技术
二、 超声波的原理和应用
§12.8 电磁波
一、 电磁波的理论预见
二、 赫兹实验
三、 电磁波的基本性质
四、 玻印廷矢量S
五、 电磁波谱
<课间小憩>红外技术
内容提要
练习12 波的传播规律
第13章 光的波动性
§13.1 几何光学简介
一、 光线 光速
二、 几何光学的基本定律
三、 几种光学器件的成像原理
四、 光学仪器
§13.2 光波的物理图象
一、 原子发光机理 波列
二、 光程
§13.3 光的干涉
一、 光干涉的一般论述
二、 杨氏双缝干涉
三、 薄膜干涉
四、 迈克尔逊干涉仪
§13.4 光的衍射
一、 单缝的夫琅禾费衍射
二、 光栅的夫琅禾费衍射
<趣味物理>无镜头摄影技术
三、 X射线的衍射
四、 光学仪器的分辨率
<课间小憩>相控阵雷达
§13.5 光的偏振性
一、 自然光和偏振光
二、 起偏与检偏
三、 马吕斯定律
四、 布儒斯特定律
五、 双折射现象
六、 偏振光的应用
内容提要
练习13 光的波动性
第Ⅵ篇 近代物理
第14章 相对论
§14.1 狭义相对论的两条基本原理和洛伦兹变换
一、 两条基本原理
<物理学家>A.爱因斯坦
二、 洛伦兹变换
§14.2 相对论时空观
一、 同时性的相对性
二、 时间度量的相对性 时间膨胀
<趣味物理>孪生子效应
三、 空间度量的相对性 长度收缩
四、 两种时空观
§14.3 相对论动力学结论
一、 相对论性动量
二、 相对论运动方程
三、 质量和能量的关系
四、 动量和能量的关系
§14.4 广义相对论简介
一、 等效原理
二、 广义相对论的相对性原理
三、 广义相对论的预言和验证
<热门话题>暗物质和暗能量
内容提要
练习14 相对论
第15章 光的量子性
§15.1 普朗克量子论
一、 黑体辐射
二、 普朗克量子论
<物理学家>M.普朗克
§15.2 爱因斯坦的光子学说
一、 光电效应的实验规律
二、 爱因斯坦的光子学说
§15.3 康普顿效应
§15.4 玻尔氢原子理论
一、 氢原子光谱规律
二、 玻尔氢原子理论
<物理学家>N.玻尔
内容提要
练习15 光的量子性
第16章 量子力学引论
§16.1 实物粒子的波粒二象性
一、 德布罗意波
<物理学家>L.德布罗意
二、 物质波的实验验证
<趣味物理>德布罗意波与玻尔的量子条件
§16.2 不确定关系
<物理学家>W.海森伯
§16.3 物质波波函数的统计解释
一、 波函数
二、 玻恩对物质波的统计解释
§16.4 薛定谔方程
§16.5 薛定谔方程的应用
一、 一维无限深方势阱
二、 势垒和隧道效应
<物理之窗>扫描隧穿显微镜(STM)
§16.6 氢原子的量子力学描述
一、 氢原子的定态薛定谔方程
二、 氢原子中电子运动的若干结论
§16.7 多电子原子中的电子分布
一、 斯特恩-盖拉赫实验 电子自旋
二、 四个量子数
三、 多电子原子的壳层结构
内容提要
练习16 量子力学引论
第17章 量子理论的应用
§17.1 激光
一、 激光的形成机理
二、 激光器的结构
三、 激光器件
<课间小憩>我国第一台激光器
<物理前沿>自由电子激光
四、 激光的特性与应用
<趣味物理>激光冷冻和俘陷原子
§17.2 固体的能带理论
一、 固体的能带
二、 导体、半导体和绝缘体的能带结构
三、 半导体的导电机理
<课间小憩>诱人的CD技术
§17.3 超导电性
一、 超导体的主要电磁特性
二、 第二类超导体和磁通量子化
三、 BCS理论
四、 约瑟夫森效应
<课间小憩>超导研究的发展历程
内容提要
练习17 量子理论的应用
附录
附录Ⅰ 基本物理常量及有关数据的计算用值
附录Ⅱ 常用数学公式
附录Ⅲ 1901—2005年诺贝尔物理学奖获得者
索引
参考文献