大学基础物理学（上 第2版） [Textbook Series in Physics for Higher Education:University Fundamental Physics] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

　　《大学基础物理学（第2版）》分上下两册，上册内容包括力学和热学。力学篇讲述经典的质点力学、理想流体的运动规律、刚体转动的基本内容和狭义相对论基础知识等。热学篇着重在分子论的基础上用统计概念说明温度、气体的压强以及麦克斯韦分布率。下册内容包括电磁学、波动与光学、量子物理基础。电磁学篇按传统体系讲述了电场、电势、磁场、电磁感应和电磁波的基本概念和规律，还说明了电场和磁场的相对性。波动与光学篇介绍了振动与波的基本特征和光的干涉、衍射和偏振的基本规律。量子物理基础篇介绍了波粒二象性、概率波、不确定关系和能量量子化等基本概念以及原子和固体中电子的状态和分布的规律，最后还介绍了原子核的结合能、放射性衰变和核反应等基本知识。“今日物理趣闻”栏目介绍了一些现代物理理论发展及其应用的前沿课题。
　　《大学基础物理学（上 第2版）》还编写了大量来自生活、实用技术以及自然现象等方面的例题和习题。
　　《大学基础物理学（上 第2版）》内容涵盖了大学物理学教学的基本要求，可作为高等院校物理课程的教材，也可作为中学物理教师或其他读者的自学参考书。

内页插图

目录

今日物理趣闻A基本粒子
A.1 粒子的发现与特征
A.2 粒子分类
A.3 粒子的转化与守恒定律
A.4 夸克
A.5 色

第1篇 力学
第1章 质点运动学
1.1 匀变速直线运动
1.2 参考系
1.3 质点的位矢、位移和速度
1.4 加速度
1.5 匀加速运动
1.6 抛体运动
1.7 圆周运动
1.8 相对运动
提要
思考题
习题
科学家简介伽利略
第2章 牛顿运动定律
2.1 牛顿运动定律
2.2 常见的几种力
2.3 基本的自然力
2.4 应用牛顿定律解题
2.5 非惯性系与惯性力
2.6 混沌
提要
思考题
习题
科学家简介牛顿
第3章 动量与角动量
3.1 冲量与动量定理
3.2 动量守恒定律
3.3 火箭飞行原理
3.4 质心
3.5 质心运动定理
3.6 质点的角动量和角动量定理
3.7 角动量守恒定律
提要
思考题
习题
科学家简介开普勒
第4章 功和能
4.1 功
4.2 动能定理
4.3 势能
4.4 引力势能
4.5 由势能求保守力
4.6 机械能守恒定律
4.7 守恒定律的意义
4.8 碰撞
4.9 流体的稳定流动
4.10 伯努利方程
提要
思考题
习题
……

第2篇 热学

数值表
习题答案
索引

前言/序言

探索物理世界的广阔图景：经典力学、热学与电磁学的基石 本书聚焦于经典物理学的核心领域，旨在为初入物理殿堂的学生构建坚实而深刻的理论框架。我们深入剖析了描述宏观世界运动与能量转换的基本定律，通过严谨的数学推导和丰富的物理图像，引导读者领悟自然界运行的普适规律。 第一部分：运动的描述与动力学的基石——牛顿力学体系的重建 本卷的开篇，我们致力于对经典力学进行一次彻底且深入的重构。不同于仅仅停留在对牛顿三大定律的简单罗列，本书着重探讨了如何将这些看似直观的原理，转化为描述复杂系统运动的强大工具。 1. 运动学的精确语言： 我们首先建立起描述物体位置、速度和加速度的数学基础，重点解析了曲线运动中矢量分析的必要性，包括瞬时速度和角速度的概念。在二维和三维空间中，如何利用坐标系变换来简化运动方程的求解，是本部分强调的重点。我们详细讨论了相对运动的原理，特别是惯性参考系与非惯性参考系（如旋转参考系）之间的区别，为后续引入惯性力（如科里奥利力和离心力）奠定基础。 2. 动量与碰撞的守恒： 动量概念的引入是经典力学从运动学转向动力学的关键一步。我们不仅推导了动量守恒定律的普适性，还将其应用于一系列复杂的碰撞问题，包括弹性碰撞和非弹性碰撞。重心（质心）运动的分析被提升到核心地位，证明了即使在复杂的内力作用下，系统的质心运动依然遵循最简单的牛顿第二定律，这为处理多体问题提供了强大的简化手段。 3. 功、能与保守力场： 能量观念是物理学的灵魂之一。本书详尽阐述了功的定义及其与动能定理的关系。重点在于引入“保守力”的概念，并由此引出势能的概念，从而建立了机械能守恒定律。势能曲面的几何意义，即力是势能梯度的负梯度，被深入剖析，这不仅是理论上的完善，更是理解粒子在各种势场中运动轨迹的关键。我们对重力势能、弹性势能以及静电力场中的电势能进行了详细的比较分析。 4. 刚体的转动与角动量： 宏观世界中的物体很少是理想质点，刚体转动是不可回避的议题。我们引入了力矩的概念，并详尽推导了牛顿第二定律在转动形式下的表达——转动定律。转动惯量的计算是本节的难点与重点，书中提供了平行轴定理和含轴定理的详细证明与应用实例，帮助读者掌握如何处理复杂截面的刚体。角动量守恒定律作为转动世界中的能量守恒，其在陀螺运动、行星轨道等现象中的应用被重点解析。 5. 振动与波动的基础： 在动力学即将收尾之时，我们引入了最普遍的运动形式——简谐振动（SHM）。通过对弹簧振子和单摆（小角度近似下）的深入分析，我们揭示了自然频率和相位等关键参数的物理意义。线性系统中的受迫振动与阻尼振动，特别是共振现象，被作为重要的物理实例进行探讨，这为后续学习波的传播特性提供了必要的数学和物理准备。 --- 第二部分：能量的宏观体现——热力学与统计物理的初探 热力学是连接微观粒子行为与宏观可观测量的桥梁。本部分旨在建立热力学的基本定律和状态函数体系，并初步触及统计力学的思想。 1. 热力学的基本概念与定律： 我们首先明确了热力学系统、状态量（如温度、压强、体积）和过程（等温、等压、绝热）的定义。重点在于对热力学第零定律（温度的传递性）和第一定律（能量守恒的特殊形式）的严格论证。功和热的“路径依赖性”与机械能的“状态函数”特性被明确区分。 2. 理想气体的行为： 理想气体状态方程作为连接宏观参数的桥梁，被详细推导和应用。玻意耳定律、查理定律和盖-吕萨克定律被统一在一个简洁的方程中。我们随后转向微观解释，通过对气体分子运动论的介绍，推导了理想气体的压强、温度与分子平均速率之间的关系，揭示了温度的统计力学本质。 3. 熵与热力学第二定律： 热力学第二定律是物理学中最深刻的定律之一。我们从卡诺循环和热机效率的不可超越性出发，引入了熵的概念，并推导了熵的经典定义 $dS = frac{delta Q_{rev}}{T}$。对于不可逆过程，熵增原理的必然性被反复强调，这构成了时间之箭的物理基础。我们探讨了熵在孤立系统中的演化趋势，并简要介绍了统计力学中熵与微观状态数之间的玻尔兹曼关系。 4. 热力学第三定律与相变： 热力学第三定律（绝对零度不可达到）的物理意义被阐述。随后，我们探讨了物质的相变现象，如熔化、汽化，并利用克劳修斯-克拉佩龙方程来描述相平衡曲线的斜率，加深了对物质宏观形态转换的理解。 --- 第三部分：场论的建立——静电学与恒定电流 本书的最后一部分将视角从机械运动转向了电磁现象的静态基础，为电动力学的学习铺平道路。 1. 电荷与库仑定律： 我们从电荷的基本性质（守恒性、量子化）出发，导出了库仑定律作为静电力场的本构关系。对矢量形式的库仑定律的讨论，强调了力的叠加原理在电场分析中的重要性。 2. 静电场的描述：电场强度与电势： 电场强度的概念被引入，用于描述电荷在空间中施加的作用。随后，我们引入了电势的概念，强调了电势是标量场，相比于矢量电场，它在计算复杂电荷分布产生的力时具有极大的便利性。电场与电势之间的关系（$E = - abla V$）被严格推导，并应用于点电荷系、均匀带电球体和无限长导线等经典模型的分析中。 3. 高斯定律的几何威力： 高斯定律作为描述电场与电荷分布关系的积分形式定律，被作为核心内容深入讲解。我们详细展示了如何利用电荷分布的对称性，通过高斯定律来快速、精确地计算不同几何形状电荷系统产生的电场，这是解决静电学问题的关键技巧。 4. 静电平衡与导体： 导体在静电场中的行为是理解电磁现象的重要一环。我们详细分析了静电平衡态的特征（电场为零、净电荷分布于表面），并推导了导体表面电场与表面电荷密度的关系。导体空腔内的电荷屏蔽效应被作为应用实例进行讲解。 5. 静电场中的能量与介质： 静电场的能量密度概念被引入，并推导了静电场的总能量表达式。随后，我们引入了介质的概念，探讨了电介质极化对电场的影响，并引入了电位移矢量 $D$，简化了有介质情况下的静电场分析。 6. 恒定电流与电路基础： 本部分简要介绍了恒定电流的微观模型（漂移速度），并引出了欧姆定律的宏观形式。对直流电路的分析将作为本卷的收尾，重点放在基尔霍夫定律的应用，为未来交流电路的学习奠定必要的电路分析基础。 本书力求在概念的严谨性、数学工具的完备性与物理图像的直观性之间取得精妙的平衡，是物理学专业学生建立扎实基础的理想读物。