作者简介
张三慧先生,1998年被聘为清华大学主讲教授。主编《大学物理学》。体例新颖,内容现代,在国内有较大影响,已11次重印。编写英文版电磁学和量子物理,并用英语讲授,甚为优秀生欢迎。参与编译《现代科学技术词典》、《英汉词海》等5部辞书。著有《常见的圆周运动》、《漫谈相对论》等7本科普书(其中2本获奖)。发表教学研究论文20余篇,其中介绍国外物理教材和阐述物理教学应广泛联系实际和现代化的文章曾在全国物理教师中引起很大反响。现任《大学物理》杂志常务编委,《物理通报》杂志编委。关心中学物理教育,参与中学物理教材编写指导。
目录
目录
第1篇力学(上)——牛顿力学
第1章质点运动学5
1.1匀变速直线运动5
1.2参考系7
1.3质点的位矢和位移速度9
1.4加速度12
1.5匀加速运动15
1.6抛体运动16
1.7圆周运动19
1.8相对运动23
1.9国际单位制量纲26
思考题28
习题29
第2章运动与力32
2.1牛顿运动定律32
2.2常见的几种力35
2.3基本的自然力40
2.4应用牛顿运动定律解题42
2.5非惯性系与惯性力46
2.6混沌51
思考题53
习题54
第3章动量与角动量58
3.1冲量与动量定理58
3.2动量守恒定律62
3.3火箭飞行原理65
3.4质心67
3.5质心运动定理70
3.6质点的角动量和角动量定理74
3.7角动量守恒定律77
思考题79
习题80
第4章功和能82
4.1功与功率82
4.2动能定理86
4.3势能89
4.4引力势能91
4.5由势能求保守力94
4.6功能原理机械能守恒定律95
4.7守恒定律的意义100
4.8碰撞101
4.9流体的稳定流动106
4.10伯努利方程109
思考题113
习题114
目录目录第5章刚体的定轴转动118
5.1刚体转动的描述118
5.2刚体转动定律转动惯量的计算121
5.3刚体的角动量和角动量守恒127
5.4转动中的功和能131
5.5旋进135
5.6经典力学总结与评述137
思考题141
习题142
第1篇力学(下)——相对论
第6章相对论148
6.1力学相对性原理和伽利略变换148
6.2狭义相对论两个基本假设151
6.3同时性的相对性时间延缓153
6.4长度收缩157
6.5洛伦兹坐标变换159
6.6相对论速度变换163
6.7相对论质量(质速公式)相对论动量165
6.8相对论动能168
6.9相对论能量(质能关系式)质量亏损170
6.10动量和能量的关系174
6.11广义相对论简介175
思考题180
习题180
第2篇热学第7章温度和气体动理论187
7.1热力学系统与平衡态187
7.2温度的概念温标188
7.3理想气体温标热力学第三定律189
7.4理想气体状态方程192
7.5气体分子的无规则运动194
7.6理想气体的压强196
7.7温度的微观意义200
7.8能量均分定理内能201
7.9麦克斯韦速率分布律204
7.10麦克斯韦速率分布律的实验验证209
7.11实际气体等温线范德瓦耳斯方程210
思考题214
习题215
第8章热力学第一定律218
8.1功热量热力学第一定律219
8.2准静态过程221
8.3热容内能的一般形式225
8.4绝热过程230
8.5循环过程233
8.6卡诺循环237
8.7制冷循环240
思考题242
习题242
第9章热力学第二定律245
9.1自然过程的方向245
9.2不可逆性的相互依存247
9.3热力学第二定律及其微观意义249
9.4可逆过程卡诺定理251
9.5热力学概率与自然过程的方向253
9.6玻耳兹曼熵公式熵增加原理256
9.7克劳修斯熵公式259
9.8熵和能量退降262
思考题263
习题264
第3篇振动和波动第10章振动270
10.1简谐运动的描述270
10.2简谐运动的几何描述274
10.3简谐运动的能量278
10.4阻尼振动279
10.5受迫振动共振281
10.6同一直线上同频率的简谐运动的合成283
10.7同一直线上不同频率的简谐运动的合成284
10.8谐振分析286
10.9两个相互垂直的简谐运动的合成288
思考题290
习题291
第11章波动294
11.1机械波的定性描述294
11.2简谐波的形成过程296
11.3简谐波的波函数波长298
11.4物体的弹性形变303
11.5弹性介质中的波速305
11.6波的能量能流与能流密度307
11.7惠更斯原理与衍射波的反射与折射310
11.8波的叠加波的干涉与驻波313
11.9声波319
11.10 地震波水波325
11.11多普勒效应328
11.12行波的叠加群速度332
思考题334
习题336
数值表340
习题答案342
索引349
参考文献358
内容摘要
力学(上)·牛顿力学
力学是研究物体机械运动规律及其应用的一门学科。它通常指从17世纪意大利科学家伽利略(G.Galilei,1564
1642)论述惯性运动开始,继而以英国科学家牛顿(I.Newton,1643一l727)的名字命名的牛顿运动规律和万有引力定律为基础总结出的力学理论体系——牛顿力学或经典力学。牛顿力学是物理学中最早形成的系统理论,形成了解决“状态描述、状态变化和变化原因”三个问题的科学观,曾被誉为完美的普适理论而兴盛近300年,后来的许多理论也都受到牛顿力学概念和思想的影响而得到发展或改造。20世纪初,科学家虽然发现它的局限性,但在一般的技术领域,包括机械制造、土木建筑,甚至航空航天技术中,牛顿力学仍保持着充沛的活力。牛顿力学的实用性,使之成为许多工程技术的重要基础。因此,牛顿力学在一定意义上是整个物理学的基础。目前,力学已发展成为一门独立的兼有理论与应用背景的工程型学科。这是我们现在还要学习经典力学的重要原因。
公元前4世纪,古希腊哲学家柏拉图(Plato,前427前347)认为圆周运动是天体的最完美的运动。约公元前350年,古希腊哲学家亚里士多德(Aristotle,前384一前322)在《物理学》中提出运动是由持续的变化引起的,说明了物体为何要下落,并提出“地心说”.认为地球位于宇宙的中心。之后,古希腊学者阿基米德(Archimedes,前287前212)发现浮力定律和杠杆原理,发现重心及其精确的确定方法等。公元140年,古希腊天文学家托勒密(义译托勒玫,c.Ptolemaeus,约90一168)发表他的13卷巨著《天文学大成》,在总结前人工作的基础上系统地确立“地心说”。地心说从表观上解释了日月星辰每天东升西落、周而复始的现象,又符合上帝创造人类、地球必然在宇宙中居有至高无上地位的宗教教义,因而流传时间长达l300余年。
在14
1 6世纪的欧洲,发生了一场反映新兴资产阶级要求的欧洲思想文化运动…文艺复兴,引发一场科学与艺术的革命。文艺复兴运动是欧洲科学革命和产业革命的先导。科学复兴导致科学逐渐从哲学中分离出来,从15世纪文艺复兴运动开始,时问大约长达70年之久。“天才好奇心”“极富创造性的想象力”的达·芬奇(L.da Vinci,1452--1519)成为那个时期的代表人物和典范,他的画作家喻户晓,在其他领域他也是匠心独具,如设计了大量机械,发明了温度计和风力计,研究并发现永动机是不可能存在的。在文艺复兴运动的冲击和推动下,人们的科学与文艺思想得到解放,世界科学技术中心开始由东方转移到以意大利为中心的欧洲,之后,出现了波兰天文学家哥白尼(N.Kopernik,1473--1543)、伽利略和牛顿等科学先驱。他们在力学、天文学等领域奠定近代自然科学基础。
哥白尼曾在意大利留学10年,受到文艺复兴运动的影响,他思想解放,积极投身科学革命。当时,托勒密的“地心说”经过不断修补,越来越复杂,难以使人信服。1543年,哥白尼在
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