医用物理学(十四五精品教材)

为适应新时代我国高等医药教育教学改革发展和高等医药院校物理学现代化教育的需要，落实高校立德树人的根本任务，根据教育B大学物理课程教学指导委员会制定的《医药类专业大学物理课程教学基本要求》,构建与新时代、新医科发展相匹配的大学物理课程新体系尤为重要。本教材是普通高等教育中医药类创新课程“十四五”精品教材和全国高等中医药院校教材，由全国9所高等中医药院校从事大学物理教学的21位教学经验丰富的老师组成编委会，结合高等中医药院校的特点和各个院校的教学实践经验以及参考国内外同类教材编写而成，供高等中医药院校医学类相关本科专业学生学习使用，也可供各医药院校、医疗行业领域从事与物理学科相关的医药工作者参考使用。
医用物理学是全国各类医药院校医学类本科专业开设的一门必修课程，在培养医学类专业人才教育中起着其他学科不可替代的作用，特别是在能力和素质培养方面起着极其重要的作用，也是医学类专业学生后续专业课学习的B备基础。在新时代和“新工科、新医科、新农科、新文科”背景下，作为从事医学相关专业基础课程医用物理学一线教学的老师，迫切需要将学科前沿成果和与医学相关知识融入课堂教学中，广大师生也急需适应这一要求的相应教材。本教材编写过程中遵从两个原则，一是着重保持物理学知识体系的系统性和完整性，注意理论联系实践；二是在内容选取及结构设计上充分体现物理学科与医学学科的紧密衔接的特点，编写时着重选取一些与医学相关的内容作为切入点，多选一些与医学相关的例题、习题、拓展阅读材料等，内容突出专业交叉和相关知识的最新应用等。同时，高度契合国家执业医师考核制度改革和国家创新型人才培养战略的要求。全书共11章，分别是力学基础知识，流体动力学，液体的表面现象，振动和波、声，静电场，直流电，电磁现象，波动光学，量子力学基础，X射线，原子核和放射性。在教材内容、结构设计和编写、出版过程中，多次论证，层层把关，采用多层次、多视角的展示形式，使读者能够很自然地认识到物理学与自己专业知识内在的必然联系，充分激发学生学好医用物理学的动力，积蓄专业课程学习潜能，提高科学素养，培养爱国情怀。本教材为融合教材，拓展了数字教学配套资源，以扫描二维码作为本课程学习的辅助模式，包括学习课件、拓展阅读和课程思政、拓展练习及答案、课后习题答案等板块，这是出版融合发展方面的积极创新，对切实提高教学质量，促进学生学习和练习、推动本课程建设有着重要意义。
本教材编者多为具有丰富教学实践经验的本校本学科的学科带头人，其中包括历任教育B高等学校大学物理课程教学指导委员会委员1人。编者充分利用网络资源，通过线上、线下各种交流研讨的机会并结合各自多年的教学实践体会，精心编写。全书结构紧密、内容经典、语言精练、配套阅读资料丰富，任课老师在基本要求的范围内可根据各自学校教学安排的实际情况灵活选取，对教学内容可做适当调整。
本教材的编写工作，得到广西中医药大学、上海中医药大学、河南中医药大学以及各参编单位领导的关心和支持，各位参编老师付出了辛勤的劳动，在此一并表示衷心的感谢!教材建设是一项长期任务，本教材中难免存在不足之处，恳切期望同行、读者提出宝贵意见和建议，以便进一步修订，使其更臻完善。
《医用物理学》编委会
2023年9月

该教材是普通高等教育中医药类创新课程“十四五”精品教材和全国高等中医药院校教材。医用物理学是全国各类医药院校医学类本科专业开设的一门必修课程，在培养医学类专业人才教育中起着其他学科不可替代的作用，特别是能力和素质培养方面起着极其重要作用，也是医学类专业学生后续专业课B备的基础。全书分为11章，包括力学基础知识，流体动力学，液体的表面现象，振动与波、声，静电场，直流电，电磁现象，波动光学，量子力学基础，X射线，原子核和放射性。本教材编写过程中遵从两个原则，一是着重保持物理学知识体系的系统性和完整性，注意理论联系实践；二是在内容选取及结构设计上充分体现了物理学科与医学学科的紧密街接的特点，编写时着重选取一些与医学相关的内容作为切入点，多选一些与医学相关的例题、习题、拓展阅读材料等，内容突出专业交叉和相关知识的最新应用等。同时，高度契合国家执业医师考核制度改革和国家创新型人才培养战略的要求。同时，也为融合教材，拓展了数字教学配套资源，以扫描二维码作为本课程学习的辅助模式，包括学习课件、拓展阅读和课程思政、拓展练习及答案、课后习题答案等板块。

主编韦相忠，广西中医药大学，教授，数理教研室主任。主要从事教学、科研工作，研究领域为材料物理。现任教育B高等学校大学物理课程教学指导委员会委员、教育B高等学校大学物理课程教学指导委员会医药工作委员会副主任委员。从事医学物理学教学与研究工作三十多年，主要讲授课程有：《医用物理学》《物理学》《医学影像物理学》等。主持完成了教育B高等学校教学研究项目1项、省级教研课题2项等课题。主持完成了广西科技计划项目2项等课题。发表20多篇教学和科学研究学术论文。主编《医用物理学》《物理学》等2部国家级规划教材及其配套材料，并参编十多部相关教材。

第一章  力学基础知识/1
第一节  刚体的转动/2
一、刚体定轴转动的描述/2
二、刚体转动的动力学/5
三、陀螺的进动/13
第二节 物体的弹性/15
一、正应力和正应变/15
二、切应变和切应力/18
三、体应变和体应力/20
第三节 骨骼和肌肉的力学性质/21
一、骨骼的力学性质/21
二、肌肉的力学性质/22
小结/24
习题/25
第二章   流体动力学/28
第一节 理想流体的稳定流动/28
一、描述流体运动的基本概念/28
二、连续性方程/30
三、理想流体的伯努利方程/31
四、连续性方程和伯努利方程的应用/32
第二节  黏性流体的流动和血液的流动/35
一、牛顿黏滞性定律/35
二、层流、湍流和雷诺数/36
三、泊肃叶定律/37
四、斯托克斯定律/38
五、血液的流动/39
小结/41
习题/43
第三章   液体的表面现象/45
第一节  液体的表面张力和表面能/45
一、液体的表面张力/45
二、表面能/48
第二节  弯曲液面的附加压强/48
第三节  毛细现象和气体栓塞现象/50
一、润湿与不润湿现象/50
二、毛细现象/51
三、气体栓塞现象/52
第四节  表面活性物质与表面吸附/53
附：肺泡的物理现象/55
小结/55
习题/56
第四章振动和波、声/57
第一节  简谐振动/57
一、简谐振动方程/57
二、简谐振动的特征量/58
三、简谐振动的旋转矢量表示法/61
四、单摆和复摆/62
五、简谐振动的能量/64
第二节  简谐振动的合成/65
一、同方向同频率简谐振动的合成/66
二、同方向不同频率简谐振动的合成/68
第三节  阻尼振动、受迫振动和共振/69
一、阻尼振动/69
二、受迫振动、共振/71
第四节 机械波/72
一、机械波的产生和传播/72
二、平面简谐波的波动方程/76
三、波的能量、能流密度/81
第五节 波的干涉/84
一、惠更斯原理/84
二、波的干涉/85
第六节  声波/91
一、声波的分类/91
二、声压/91
三、声强/91
四、声强级与响度/92
五、听觉域/92
六、超声波在医药上的应用/93
第七节  多普勒效应/93
一、波源不动，观测者相对介质运动/93
二、观测者不动，波源相对介质运动/94
三、波源与观测者同时相对介质运动/95
四、多普勒效应的应用/95
小结/96
习题/97
第五章
静电场/100
第一节  库仑定律和电场强度/100
一、库仑定律/100
二、电场和电场强度/101
第二节  静电场的高斯定理/104
一、电场线和电通量/105
二、高斯定理及其应用/106
第三节  静电场的电势/109
一、电场力所做的功/109
二、电势与电势差/110
三、电场强度与电势的关系/113
第四节  电偶极子、电偶层和心电知识/114
一、电偶极子/114
二、电偶层/115
三、心肌细胞的电偶极矩/116
四、心电向量和心电向量环/117
五、心电图的形成/118
第五节  电容器和静电场的能量/118
一、电容器的能量/118
二、静电场的能量/120
小结/120
习题/121
第六章
直流电/122
第一节  恒定电流/122
一、电流密度/123
二、欧姆定律的微分形式/123
三、电流的功和功率/124
第二节  直流电路/125
一、一段含源电路的欧姆定律/125
二、基尔霍夫定律/127
三、电泳和电疗/130
小结/131
习题/132
电磁现象/134
第七章
第一节  磁场和磁感应强度/134
一、磁场/134
二、磁感应强度/135
三、毕奥—萨伐尔定律/135
四、磁通量和磁场中的高斯定理/136
五、安培环路定理/138
第二节 磁场对运动电荷的作用/139
一、洛伦兹力/139
二、质谱仪/139
三、霍尔效应/140
第三节 磁场对载流导体的作用/141
一、安培力/141
二、磁场对载流线圈的作用/142
第四节  电磁感应/143
一、电磁感应定律/143
二、电磁感应的本质/144
三、自感和互感/146
小结/148
习题/151
第八章波动光学/154
第一节  光的干涉/154
一、光的相干性/154
二、光程和光程差/155
三、杨氏双缝干涉实验/156
四、洛埃镜实验/158
五、薄膜干涉/159
第二节  光的衍射/161
一、惠更斯—菲涅耳原理/161
二、单缝衍射/161
三、圆孔衍射/163
四、光栅衍射/164
第三节  光的偏振/165
一、自然光和偏振光/165
二、起偏器和检偏器/166
三、马吕斯定律/167
四、光的双折射现象和布儒斯特定律/167
五、物质的旋光性/168
第四节  光的吸收/169
一、光的吸收性质/169
二、吸收定律和朗伯—比尔定律/170
小结/170
习题/172
第九章量子力学基础/173
第一节  黑体辐射/173
一、黑体辐射问题/173
二、普朗克能量量子化假设/174
第二节  光电效应/176
一、光电效应问题/176
二、爱因斯坦光子假设/177
第三节  康普顿效应/178
一、康普顿效应/178
二、光子理论对康普顿效应的解释/178
第四节  玻尔氢原子理论/179
一、氢原子光谱/179
二、玻尔的氢原子理论模型/179
三、四个量子数/182
第五节  物质波及其波动性/183
一、德布罗意物质波/183
二、波函数及其统计解释/185
三、不确定关系/186
第六节  激光/187
一、激光的发展历程和基本原理/187
二、激光的特点和激光器的分类/190
三、激光在生物医学的应用/192
小结/195
习题/196
第十章X射线/197
第一节X射线的产生及基本性质/197
一、X射线的产生/197
二、X射线的强度和硬度/198
三、X射线的基本性质/199
四、X射线谱/199
第二节X射线与物质的作用及其应用/201
一、X射线的衍射/202
二、X射线的吸收/203
三、X射线的衰减/204
第三节  X射线在临床医学上的应用/206
一、X射线治疗/206
二、X射线诊断/206
小结/210
习题/211
第十一章  原子核和放射性/212
第一节  原子核的组成/212
第二节  原子核的基本性质/213
一、原子核的自旋、磁矩/213
二、原子核的质量亏损、结合能/214
第三节  原子核的放射性衰变/216
一、核衰变类型/216
二、核衰变定律/218
第四节  原子核的磁共振现象/221
一、原子核的磁性/221
二、核磁共振的基本原理/221
第五节  辐射剂量与辐射防护/224
一、辐射剂量/224
二、辐射防护/225
第六节  放射性核素在医学上的应用/226
一、诊断方面/226
二、治疗方面/226
三、核医学影像/227
小结/228
习题/230
主要参考文献
/231
附录  常用物理常数/232

该教材是普通高等教育中医药类创新课程“十四五”精品教材和全国高等中医药院校教材。医用物理学是全国各类医药院校医学类本科专业开设的一门必修课程，在培养医学类专业人才教育中起着其他学科不可替代的作用，特别是能力和素质培养方面起着极其重要作用，也是医学类专业学生后续专业课B备的基础。全书分为11章，包括力学基础知识，流体动力学，液体的表面现象，振动与波、声，静电场，直流电，电磁现象，波动光学，量子力学基础，X射线，原子核和放射性。本教材编写过程中遵从两个原则，一是着重保持物理学知识体系的系统性和完整性，注意理论联系实践；二是在内容选取及结构设计上充分体现了物理学科与医学学科的紧密街接的特点，编写时着重选取一些与医学相关的内容作为切入点，多选一些与医学相关的例题、习题、拓展阅读材料等，内容突出专业交叉和相关知识的最新应用等。同时，高度契合国家执业医师考核制度改革和国家创新型人才培养战略的要求。同时，也为融合教材，拓展了数字教学配套资源，以扫描二维码作为本课程学习的辅助模式，包括学习课件、拓展阅读和课程思政、拓展练习及答案、课后习题答案等板块。

主编韦相忠，广西中医药大学，教授，数理教研室主任。主要从事教学、科研工作，研究领域为材料物理。现任教育B高等学校大学物理课程教学指导委员会委员、教育B高等学校大学物理课程教学指导委员会医药工作委员会副主任委员。从事医学物理学教学与研究工作三十多年，主要讲授课程有：《医用物理学》《物理学》《医学影像物理学》等。主持完成了教育B高等学校教学研究项目1项、省级教研课题2项等课题。主持完成了广西科技计划项目2项等课题。发表20多篇教学和科学研究学术论文。主编《医用物理学》《物理学》等2部国家级规划教材及其配套材料，并参编十多部相关教材。