大学物理学(第4版)

第4版
根据高等学校物理基础课程教学指导分委员会制订的《理工科类大学物理课程教学基本要求》，结合本书编审人员多年的教学经验以及当前国内外物理教材改革的动态，盐城工学院物理系组织有关教师编写了本书，旨在为应用型本科院校提供一套难度合适、深入浅出、篇幅不大、易教易学的大学物理教材。

本教材内容具有如下主要特点。

1. 提高起点注意避免与中学物理的简单重复，强化高等数学、矢量代数在物理中的应用。

2. 化难为易对理论背景要求高、数学推导烦琐的公式，尽量从“特殊”到“一般”，归纳式地引出结论，保证教学重点放在问题的出发点和应用上，力求简明而不简单，深入而不深奥。

3. 注重引导

(1) 选编了较多的问题，并按节配置。通过对这些问题的思考，有助于全面深入地理解物理基本概念、基本定理定律以及应用物理知识解决问题。

(2) 设计了说明、注意和讨论项目。以说明栏解读基本概念、原理公式、术语名词等； 注意栏指出理解概念、使用公式时易出错或混淆之处，引导学生准确地把握有关内容； 讨论栏对公式、原理的应用进行拓展引申，强化基本概念和规律。

(3) 重要知识点尽量以标题列出。

经过多年的努力，我们建成了丰富的学习资源。

(1) 以中国大学MOOC(慕课)为平台的大学物理在线课程(国家一流课程)。课程利用平台功能，紧贴学习各个环节，提供丰富的资源。特别是围绕主要知识点，建设65个单元测试，可采用随机组卷形式，与教学同步进行测试； 利用平台的“慕课堂”，
提供96个预习测试，102个课堂练习测试，供互动教学使用。

(2) 新形态教材。通过将二维码嵌入教材，为读者提供120余节微课视频和25位科学家介绍。

(3)  《大学物理学问题与习题解答》(徐宁等编，清华大学出版社)； 《大学物理学学习指导》(孙厚谦等编，清华大学出版社)； 《大学物理学习题册》(高虹等编，清华大学出版社)； 教材的电子教案。

本教材适用于128学时。教材中打“*”的章节及问题、练习题，教师可自行取舍。

本书第1版由俞晓明编写第1章至第3章，吴兆丰编写第5章，孙厚谦编写第4章、第6章、第9章，刘雨龙编写第7章和第8章，史友进编写第10章、第12章和第13章，郝玉华编写第11章，孙厚谦负责全书的修改和定稿。南京理工大学李相银教授、陆健教授和南京航空航天大学施大宁教授认真审阅了第1版的全部初稿，提出了宝贵的指导性意见。孙厚谦负责第2版、第3版和第4版的修订，徐宁协助了第3版和第4版的修订。高虹、徐宁、张雅恒、吴兆丰、孟丽娟承担了微课的讲授。

本书自2009年出版以来，许多使用过本书作为教材或参考书的学校反馈了许多有价值的建议； 在教材编写和修订过程中，我们借鉴学习了国内很多优秀教材的做法； 清华大学出版社朱红莲编辑为提高教材的质量做了大量的工作。在此一并向支持、指导我们的同志和使我们受益的教材的作者表示衷心的感谢。

编者尽管一直不懈地努力提高本教材的质量，但限于水平，书中仍不免有错误和疏漏，真诚企盼同行和读者指正。

本书第1版和第3版由盐城工学院教材基金资助出版。

编者
2024年1月

本书以高等学校物理基础课程教学指导分委员会制订的《理工科类大学物理课程教学基本要求》为依据编写的，书中涵盖了基本要求中(除几何光学外)的核心内容 。主要内容包括：力学、电磁学、热学、振动与波动（机械振动、机械波和波动光学）、近代物理基础（狭义相对论基础和量子物理基础），共13章。 
编者充分考虑了应用型本科院校的特点和实际情况，削枝强干、突出重点，加强物理理论中基本概念和主要知识点的描述，简约理论论证，注重计算训练，力求简明而不简单，深入而不深奥。本书可作为高等学校理工科特别是应用型工科学校大学物理课程的教材或参考书。

徐宁,多年从事凝聚态物理研究，发表论文100多篇，主持多项国家、省科研项目，入选江苏省青蓝工程，长期从事大学物理教学，主持的大学物理在线课程获国家精品课程。

绪论
第一篇力学
第1章质点运动学
1.1位矢位移速度和加速度的定义
1.2位矢位移速度和加速度的直角坐标表示
1.3曲线运动中的速度和加速度
1.4运动学中的两类基本问题
1.5相对运动
习题

第2章质点动力学
2.1牛顿运动定律及其应用
*2.2非惯性系惯性力
2.3质点的动量定理
2.4质点系的动量定理动量守恒定律
2.5质心运动定理
2.6功质点的动能定理
2.7保守力势能
2.8功能原理机械能守恒定律
习题

第3章刚体的定轴转动
3.1刚体定轴转动的运动学
3.2刚体定轴转动定律
3.3刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律
3.4刚体定轴转动的动能定理
习题

第二篇电磁学
第4章静电场
4.1库仑定律静电力叠加原理
4.2电场强度
4.3高斯定理
4.4电势
4.5静电场中的导体
4.6电容器的电容
4.7静电场中的电介质
4.8电容器的储能公式静电场的能量
习题

第5章稳恒磁场
5.1恒定电流
5.2磁场磁感应强度
5.3毕奥萨伐尔定律
5.4磁场基本定理
5.5带电粒子在磁场中的运动
5.6磁场对电流的作用
5.7磁场中的磁介质
习题

第6章电磁感应
6.1电磁感应定律
6.2动生电动势和感生电动势
6.3自感和互感
6.4磁场能量
6.5普遍的安培环路定理麦克斯韦方程组
习题

第三篇热学
第7章气体动理论
7.1平衡态状态参量状态方程
7.2压强和温度的统计意义
7.3能量按自由度均分定理理想气体的内能
7.4麦克斯韦速率分布律
7.5气体分子的平均碰撞频率和平均自由程
习题

第8章热力学基础
8.1热力学第一定律
8.2理想气体的等值过程
8.3绝热过程
8.4循环过程卡诺循环
8.5热力学第二定律
*8.6熵熵增加原理
习题

第四篇振动与波动
第9章机械振动
9.1简谐振动的运动学
9.2简谐振动的动力学
9.3简谐振动的能量
9.4同方向简谐振动的合成
*9.5相互垂直的简谐振动的合成
习题

第10章机械波
10.1机械波的产生和传播
10.2平面简谐波的波动表达式
10.3波的能量
10.4波的基本特征——反射、折射、衍射和干涉
10.5多普勒效应
习题

第11章波动光学
11.1光的相干性
11.2双缝干涉
11.3光程光程差
11.4薄膜干涉
11.5光的衍射现象惠更斯-菲涅耳原理
11.6单缝夫琅禾费衍射
11.7圆孔的夫琅禾费衍射光学仪器的分辨本领
11.8光栅衍射
11.9光的偏振状态
11.10由介质吸收引起的光的偏振
11.11反射和折射时光的偏振
*11.12由双折射引起的光的偏振
习题

第五篇近代物理基础
第12章狭义相对论基础
12.1经典力学的相对性原理和时空观
12.2狭义相对论的基本原理洛伦兹变换
12.3狭义相对论的时空观
12.4狭义相对论动力学基础
习题

第13章量子物理基础
13.1黑体辐射普朗克能量子假设
13.2光的波粒二象性
*13.3氢原子光谱玻尔的氢原子理论
13.4德布罗意波
13.5不确定关系
13.6波函数薛定谔方程
13.7薛定谔方程的应用
习题

习题参考答案

附录A我国法定计量单位和国际单位制(SI)单位
附录B空气、水、地球、太阳系的一些常用数据

参考书目

本书以高等学校物理基础课程教学指导分委员会制订的《理工科类大学物理课程教学基本要求》为依据编写的，书中涵盖了基本要求中(除几何光学外)的核心内容 。主要内容包括：力学、电磁学、热学、振动与波动（机械振动、机械波和波动光学）、近代物理基础（狭义相对论基础和量子物理基础），共13章。 
编者充分考虑了应用型本科院校的特点和实际情况，削枝强干、突出重点，加强物理理论中基本概念和主要知识点的描述，简约理论论证，注重计算训练，力求简明而不简单，深入而不深奥。本书可作为高等学校理工科特别是应用型工科学校大学物理课程的教材或参考书。

徐宁,多年从事凝聚态物理研究，发表论文100多篇，主持多项国家、省科研项目，入选江苏省青蓝工程，长期从事大学物理教学，主持的大学物理在线课程获国家精品课程。