[醉染正版]大学物理学(上册)(第二版)滕保华 吴明和

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大学物理学（上册）（第二版）
	曾用价	42.00
	出版社	科学出版社
	版次	1
	出版时间	2017年01月
	开本	128开
	作者	滕保华，吴明和
	装帧	平装-胶订
	页数	352
	字数	450
	ISBN编码	9787030513250

本书是根据***非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会新制订的《理工科非物理类专业大学物理课程教学基本要求》编写的,并在涵盖基本要求的所有核心内容的基础上,进行了一定广度和深度的拓展和提高,使之既保持了传统教材基础知识扎实的特点,又突出了内容现代化的时代特征.全书分上、下两册,本书为上册,包括力学和热力学与统计物理初步.

目录
前言
**篇力学
第1章运动学3
1.1参考系坐标系对称性3
1.2运动叠加原理理想模型化方法6
1.3描述一般曲线运动的线参量与角参量9
1.4相对运动22
阅读材料物理学中的简单性与对称性概述27
人物小传牛顿(Isaac Newton,1642~1727)34
思考题36
习题36
第2章质点动力学38
2.1力对质点的瞬时效应———牛顿三定律38
2.2力对物体的时间积累效应———动量守恒定理55
2.3力对物体的空间效应———能量守恒定理72
阅读材料超重与失重89
思考题93
习题93
第3章刚体力学95
3.1力矩的瞬时效应———刚体的转动定律95
3.2力矩的时间累积效应———刚体的角动量定理 102
3.3力矩的空间累积效应———刚体的机械能守恒定律 111
阅读材料宇航动力学问题116
思考题122
习题124
第4章振动学基础126
4.1简谐振动的运动学126
4.2简谐振动的动力学131
4.3简谐振动的能量136
4.4阻尼振动受迫振动共振139
4.5简谐振动的合成144
阅读材料“混沌暠现象152
思考题155
习题157
第5章波动学基础160
5.1机械波的产生和传播160
5.2平面简谐波的运动方程163
5.3波动的动力学方程172
5.4波的能量178
5.5声波、超声波和次声波183
5.6波的叠加187
5.7多普勒效应198
阅读材料孤波201
思考题203
习题206
第6章狭义相对论209
6.1相对论产生的历史背景209
6.2狭义相对论基本假设214
6.3洛伦兹变换215
6.4相对论时空观219
6.5相对论的速度合成224
6.6相对论动力学基础226
6.7广义相对论简介229
人物小传爱因斯坦(Albert Ensteini ,1879~1955) 235
思考题237
习题238
第二篇热力学与统计物理初步
第7章统计物理初步243
7.1热力学系统与平衡态243
7.2理想气体的微观模型、压强和温度的统计意义244
7.3能量按自由度均分定理250
7.4麦克斯韦气体分子速率分布254
7.5玻尔兹曼分布定律259
*7.6量子统计分布简介261
阅读材料大爆炸和宇宙膨胀263
人物小传玻尔兹曼(Boltzmann,1844~1906) 267
思考题270
习题272
第8章热力学274
8.1热力学**定律与常见的热力学过程274
8.2循环过程和卡诺循环288
8.3热力学第二定律与不可逆过程294
8.4熵和熵增加原理300
8.5热力学第二定律的统计意义306
*8.6关于热力学第二定律提出的几个问题308
阅读材料耗散结构简介310
思考题314
习题316
第9章气体和凝聚态318
9.1范德瓦耳斯方程318
9.2气体内的输运过程321
9.3固体和液体的热性质325
9.4物态和相变329
阅读材料20世纪的热学332
思考题340
习题341

导语_点评_推荐词 

**篇力学
本篇主要研究经典力学的基础内容,第1章将研究力学中的运动学部分,运动学研究目标就是描述质点的运动状态,而不去寻求物体具有这种运动状态的原因.第2章和第3章将研究力学中的动力学部分,动力学的研究目标就是寻求物体具有某种运动状态及这种运动状态发生改变的原因.第4章和第5章,将研究力学中的两种重要而特殊的运动形式:振动和波动.鉴于狭义相对论的时空观与牛顿力学联系紧密,已经成为当代物理的基本概念,故在第6章将介绍狭义相对论的基本概念和原理.
与运动学的研究方案类似,首先将物体的机械运动形式分为质点运动和刚体转动两种基本形式,并对每种基本运动形式进行动力学研究,而对更为一般的复杂运动的动力学问题则用基本运动的动力学合成的办法来实现.
本篇对每种基本运动形式的动力学问题的研究,都从三个不同的侧面或角度展开,即研究每种基本运动的瞬时效应、时间累积效应和空间累积效应.瞬时效应的基本思路是跟踪物体的运动过程,对运动过程中的任意瞬时进行动力学分析,建立动力学微分方程;时间累积效应的基本思路是考察改变物体运动状态的内因与外因对物体作用一段时间之后,对物体运动状态的改变状况,建立物体运动状态在不同时间状态间的变化规律;空间累积效应的基本思路是考察改变物体运动状态的内因与外因对物体作用一段空间距离之后,对物体运动状态的改变状况,建立物体运动状态在不同空间状态间的变化规律.原则上,从动力学研究的三个侧面或角度都可以得到物体运动的规律,但是在不同情况下,用不同效应解决实际问题的繁简程度是不一样的.瞬时效应以研究物体中间运动过程为基础来研究物体运动规律,因此中间过程的复杂程度决定了它解决实际问题的繁简程度;时间累积效应和空间累积效应避开了对物体中间过程的跟踪研究,转而通过研究始、末两个状态间的变化状况来获得物体运动规律,因此两个状态的运动参量是否容易确定决定了累积效应解决实际问题的难易程度.更一般的情况是将三种效应结合起来解决实际问题,往往也是*为方便的.
从逻辑上讲,研究动力学问题的每一个侧面都需要解决三个基本问题:栙保持或改变物体运动状态的原因是什么,包括保持、改变物体运动状态的内因和外因.栚外因与内因改变了物体的什么运动状态.例如,力是物体获得加速度的原因,力矩是刚体获得角加速度的原因,冲量是物体动量改变的原因,冲量矩是刚体角动量改变的原因,功是物体动能和势能改变的原因……栛如何建立改变物体运动状态的原因与被改变的运动状态参量之间的数量关系,即动力学规律,包括普遍情况下的动力学规律与特殊情况下的守恒定律等.
第1章运动学
运动学只是描述物体的运动状态,而不研究物体为什么具有某种运动状态以及这种运动状态发生改变的原因.这意味着运动学需要解决以下几个基本问题:运动的描述;运动学的实际应用;不同观察者对同一物体的运动学描述.
运动学理论的建立过程就是上述三个基本问题的解决过程,从而构成了运动学的理论体系.本章围绕这三个基本问题的研究展开运动学的基本内容.
1.1参考系坐标系对称性
1.1.1绝对运动与相对静止相统一
辩证唯物主义认为,绝对运动与相对静止是辩证统一关系,只有承认事物的相对静止,才能认识事物的绝对运动;只有认识了相对静止,才能理解事物的多样性;只有承认相对静止,才能认识和利用不同事物.虽然在哲学中,“运动”被理解为物质的固有属性、物质存在的方式,包括了宇宙中发生的一切变化和过程,是一个非常基本的哲学范畴,但它也包含了物理学研究的机械运动形式.也就是说,在研究物体的机械运动时,必须承认机械运动的相对静止,否则,就无法认识机械运动,无法认识机械运动的多样性,更达不到利用机械运动规律为人类服务的目的.
古希腊哲学家赫拉克利特说过“人不能两次踏进同一条河流”,其含义是,一方面,河流的运动是绝对的、永恒的;另一方面,河流的运动也存在相对静止,即人在同一次踏进的河流,是同一条河流.只有承认人同一次踏进的河流是同一条河流,人们才可能去描述该时刻河流的运动状态,才可能通过研究两次河流运动状态之间的区别,去认识河流的运动.如果夸大运动的绝对性,否认相对静止的存在,如克拉底鲁所说“人不能同一次踏进同一条河流”,那么,物体的机械运动将变成瞬息万变、不可捉摸,人们就不可能去描述河流的运动状态.
可见,只有承认物体的机械运动存在相对静止这个基本的自然观念,人们才可能去认识物体的机械运动,而且是通过相对静止去认识物体的运动状态.
1.1.2参考系和坐标系
1.参考系与坐标系的基本概念
为描述一个物体的运动而被选作参考的另一物体或保持相对静止的物体系,称为参考系.被选作参考系的物体,必须能够用来描述物体的运动,包括物体的空间位置和方位.通常,以实物形式存在的物体和场,都可以选作为参考系.依据研究问题的方便,参考系可以任意选择,选择不同的参考系,可以得到物体运动参量的不同数值,但不同参考系下得到的物体运动规律,必须是相同的,这称之为物理规律的对称性.按是否满足牛顿运动定律,参考系分为惯性参考系与非惯性参考系,满足牛顿三大定律的参考系,称为惯性参考系;反之,称为非惯性参考系.
固定于参考系之上的数学坐标系,称为坐标系.坐标系是参考系的数学抽象,引入坐标系的目的,是为了方便对物体运动的定量化描述.常见的坐标系有直角坐标系(即笛卡儿坐标系)、极坐标系、自然坐标系、球坐标系与柱坐标系等.依据研究问题的方便,对物体不同的运动,需要选择不同类型的坐标系.
2.几种典型的坐标系
1)直角坐标系
直角坐标系也称笛卡儿坐标系,它由三条共点且互相垂直的射线组成(图1.1.1三条射线的交点O称为坐标系的原点每一条射线分别称为坐标系的x、y、z坐标轴;三个坐标轴的方向分别由三个单位常矢量i、j、k表示.如果物体局限于在一个平面内运动,通常用二维直角坐标系(只有两个独立坐标或独立参量)来定量描述其运动情况.
图1.1.1直角坐标系
在直角坐标系中,任意矢量A可以表示为
(1.1.1)
矢量的大小或模表示为
(1.1.2)
矢量的方向也可以由它与三个坐标轴之间的夹角来表示,因此,这三个夹角的余弦也称矢量的方向余弦.在直角坐标系中,方向余弦满足关系
(1.1.3)
同时,在直角坐标系中,坐标轴的单位矢量是常矢量,因此满足
(1.1.4)
2)自然坐标系
图1.1.2自然坐标系
如图1.1.2所示,当质点运动轨迹为已知时,在运动轨迹上任取一点O为坐标原点,用质点距离原点的轨道长度s来确定质点任意时刻的位置,以轨迹切向和法向的单位矢量(r、n)作为其独立的坐标方向,这样的坐标系,称为自然坐标系.s称为自然坐标.以后将会看到,用自然坐标来描述一般曲线运动,是很方便的.
自然坐标系将矢量分解到法向和切向进行研究,法向分量与轨道的曲率有关.设轨道上P1和邻近点P2切线之间的夹角为殼毴,两点间的路成为,则P1的曲率为
(1.1.5)
P1的曲率半径为
(1.1.6)
过轨道上一点P1,可以作很多与轨道相切的圆,如果圆的曲率半径与P1的曲率半径相等,称这个圆为P1的曲率圆.曲率和曲率半径反映了曲线的弯曲程度.在自然坐标系中,任意矢量A可以表示为
(1.1.7)
图1.1.3切向单位矢量的变化
随着物体的运动,单位矢量n和r的方向不断地发生变化.法向单位矢量n始终指向曲率圆的圆心,切向单位矢量在无限小时间范围内的变化率可以表示为(图1.1.3)
(1.1.8)
3)极坐标系
在一固定直线上选取一点O作为坐标原点,以O点为端点作射线,称由射线、原点和固定直线构成的坐标系为极坐标系(图1.1.4),通常称射线为极轴.在极坐标系中,用(氀,毴)来确定一点的位置,氀表示点距原点的距离,毴表示极轴与固定直线间的夹角.任意矢量通常分解为沿极轴(径向)和与极轴垂直(切向)的两个分矢量,这两个方向的单位矢量通常用表示,
(1.1.9)
径向单位矢量始终在极轴上,方向由原点指向待描述点,切向单位矢量始终与径向单位矢量垂直,方向与物体运动方向一致.在无限小时间范围内,矢量A的变化率可表示为(图1.1.5)
(1.1.10)
图1.1.4极坐标系
图1.1.5矢量变化率
1.1.3对称性
物理学中存在两类不同性质的对称性,一类是某个系统或某件具体事物的对称性,常见的有结构对称、转动对称、镜像对称、时间对称、空间对称、点对称、轴对称等.另一类是物理规律的对称性.我们知道,物体运动的基本规律是不因时因地而异的,就是说,无论我们在什么时间、在哪一个地点进行物理实验,所得的基本物理规律有相同的形式,否则,这些物理规律就是不可重复的,就不是客观的普遍的科学规律了.这说明物体的运动规律对于时间的平移、空间的平移具有不变性.物理学认为,某规律在某种变换之后,若仍能保持不变,就称为具有对称性,而这种变换称为一种对称变换.例如,质点的运动方程在经过从一个坐标系平移为一个新坐标系的变换之后,仍保持原来的形式不变,我们就说质点的运动方程关于坐标系的平移变换具有对称性.
实际上,物理规律若具有空间平移变换对称性,表明空间没有绝对的原点,可以任意选择空间的一点作为坐标原点.同样,物理规律若具有时间平移变换对称性,表明时间也不存在绝对的原点.进一步,如果运动定律在某一变换下具有不变性,必相应地存在一条守恒定律.也就是说,物理定律的一种对称性,对应地存在一条守恒定律.例如,运动定律的空间平移对称性导致动量守恒定律,时间平移对称性导致能量守恒定律,空间旋转对称性(空间各向同性)导致角动量守恒定律.
对自然界中各种对称性的产生和破坏进行研究,是物理学的重要内容,而从对称性出发,去探寻物质运动的规律也成为构建物理理论的一种重要研究方法.关于对称性的进一步了解,可以参见本章的阅读材料.
1.2运动叠加原理理想模型化方法
考察一个实例,如图1.2.1所示,我们来描述地球上一个单摆振子的机械运动.
图1.2.1地球上单摆振子参与的运动示意图
首先,振子绕固定点O做简谐振动;其次,单摆随地球一起绕地轴O1O2自转;再次,地球绕太阳公转,且地轴与公转平面间的夹角还不断变化;*后,太阳系绕银河系中心旋转,如此等等.要描述单摆振子的机械运动,需要描述单摆振子所参与的所有运动形式,这是比较繁杂的.
科学研究的重要方法之一,就是把复杂的运动分解为若干简单运动形式的“叠加”,然后从简单到复杂,逐次研究各种简单运动和简单运动的“叠加”规律,以达到认识一般复杂运动的目的.
因此,若一个物体参与多个运动,物体*终的运动状态,是由多个分运动共同决定的,这需要研究运动的合成;另外,从外表看,一个物体的运动似乎十分复杂,不容

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