第4版前言
大學物理課程在高等學校理工科專業(yè)人才培養(yǎng)中具有其他課程所不能替代的重要作用。大學物理教學不僅教給學生一些必要的物理基礎知識,更重要的是引導學生在學習過程中,逐漸形成正確的科學觀,掌握科學方法,樹立科學精神。物理學還可以開闊學生視野,提高創(chuàng)新意識。
《大學基礎物理學》(第4版)是在《大學基礎物理學》(第3版)(清華大學出版社,2017年)的基礎上,根據(jù)教育部高等學校物理基礎課程教學指導委員會于2023年9月編制的《理工科類大學物理課程教學基本要求》的精神,結合不同類型高校、不同層次教學實踐的需要,并聽取近些年高等院校師生的反饋信息修訂而成的。其中阮東負責第二、四、五篇;安宇負責第一、三篇。本次修訂保持了第3版整體結構嚴謹、精練,具有內容簡明、流暢,便于教學的特點。主要修改了第3版中的一些文字表述,更換了部分圖表,訂正了排版錯誤。
《大學基礎物理學》(第4版)保留了之前版本的主體內容和風格特色,將原來的課外閱讀材料從正文中全部刪除,可通過二維碼掃描進行擴展閱讀。并增加了很多知識點介紹的微視頻。
希望廣大讀者反饋對本教材的修改建議,以幫助我們不斷完善本教材。
阮東 安宇
2024年12月于清華園
第3版前言
大學物理課程在高等學校理工科專業(yè)類人才培養(yǎng)中具有其他課程所不能替代的重要作用。大學物理教學不僅教給學生一些必要的物理基礎知識,更重要的是引導學生在學習過程中,逐漸形成正確的科學觀,掌握科學方法,樹立科學精神。物理學還可以開闊學生視野,提高創(chuàng)新意識。
《大學基礎物理學》(第3版)是在《大學基礎物理學》(第2版)(清華大學出版社,2006年)的基礎上,根據(jù)教育部高等學校物理基礎課程教學指導委員會于2011年2月出版的《理工科類大學物理課程教學基本要求》的精神,結合不同類型高校、不同層次教學實踐的需要,并聽取近些年高等院校師生的反饋信息修訂而成的。其中阮東負責第二、四、五篇;安宇負責第一、三篇。本次修訂保持了第2版整體結構嚴謹、精練,講述簡明、流暢,便于教學的特點。主要修改了第2版中的一些文字表述,更換了部分圖表,訂正了排版錯誤?紤]到當今網絡使用的便捷和海量資源共享,我們只保留了部分與書中教學內容關聯(lián)緊密的、有趣的課外閱讀材料,以激發(fā)學習興趣,豐富學生的知識面。
阮東 安宇
2016年12月于清華園
第2版前言
大學物理課程是大學階段一門重要的基礎課,它將在高中物理的基礎上進一步提高學生的現(xiàn)代科學素質。為此,物理課程應提供內容更廣泛更深入的系統(tǒng)的現(xiàn)代物理學知識,并在介紹這些知識的同時進一步培養(yǎng)學生的科學思想、方法和態(tài)度并引發(fā)學生的創(chuàng)新意識和能力。
根據(jù)上述對大學物理課程任務的理解,本書在高中物理的基礎上系統(tǒng)而又嚴謹?shù)刂v述了基本的物理原理。內容的安排總體上是按傳統(tǒng)的力、熱、電、光、量子物理的順序。所以“固守”此傳統(tǒng),是因為到目前為止,物理學的發(fā)展并沒有達到可能和必要在基礎物理教學上改變這一總體系的程度。書中具體內容主要是經典物理基本知識,但同時也包含了許多現(xiàn)代物理,乃至一些物理學前沿的理論和實驗以及它們在現(xiàn)代技術中應用的知識。本書還開辟了“今日物理趣聞”專欄,簡要地介紹了如奇妙的對稱性、宇宙發(fā)展、全息等課題,以開闊學生視野,激發(fā)其學習興趣,并啟迪其創(chuàng)造性。
本書選編了大量聯(lián)系實際的例題和習題,從光盤到打印機,從跳水到蹦極,從火箭到對撞機,從人造衛(wèi)星到行星、星云等等都有涉及。其中還特別注意選用了我國古老文明與現(xiàn)代科技的資料,如王充論力,蘇東坡的回文詩,神舟飛船的升空,熱核反應的實驗等。對這些例題和習題的分析與求解能使學生更實在又深刻地理解物理概念和規(guī)律,了解物理基礎知識的重要的實際意義,同時也有助于培養(yǎng)學生聯(lián)系實際的學風,增強民族自信心。為了便于理解,本書取材力求少而精,論述力求簡而明。
本書是在第1版(清華大學出版社2003)的基礎上,參考老師和學生的意見和建議,并融入了筆者對教學內容的新體會重新修改而成。
本書分上下兩冊,共包括五篇: 力學、熱學、電磁學、波動與光學、量子物理簡介。
力學篇完全按傳統(tǒng)體系講述。以牛頓定律為基礎和出發(fā)點,引入動量、角動量和能量概念,導出動量、角動量和機械能等的守恒定律,最后將它們都推廣到普遍的形式。守恒定律在物理思想和方法上講固然是重要的,但在解決實際問題時經典的動力學概念與規(guī)律也常是不可或缺的。本書對后者也作了較詳細的講解。力學篇還強調了參考系的概念,說明了守恒定律的意義,并注意到物理概念和理論的衍生和發(fā)展。
熱學篇除了對系統(tǒng)——特別是氣體——的宏觀性質及其變化規(guī)律作了清晰的介紹外,大大加強了在分子理論基礎上的統(tǒng)計概念和規(guī)律的講解。除了在第7章溫度和氣體動理論中著重介紹了統(tǒng)計規(guī)律外,在其他各章對功、熱的實質、熱力學第一定律、熱力學第二定律以及熵的微觀意義和宏觀表示式等都結合統(tǒng)計概念作了許多獨特而清晰的講解。
電磁學篇以庫侖定律、畢奧薩伐爾定律和法拉第定律為基礎展開,直至麥克斯韋方程組。在講解了電流的磁場之后,還根據(jù)相對論指出了電場和磁場的相對性,使學生對電磁場的性質有更深入的理解。在分析方法上,本篇強調了對稱性的分析,如在求電場和磁場的分布時,都應用了空間對稱性的概念。
波動與光學篇主要著眼于清晰地講解波、光的干涉和衍射的基本現(xiàn)象和規(guī)律。
量子物理基礎篇的重點放在最基本的量子力學概念方面,如波粒二象性、不確定關系等,至于薛定諤方程及其應用、原子中電子運動的規(guī)律、固體物理等只作了很簡要的陳述。
本書內容概括了大學物理學教學的最基本要求。為了幫助學生掌握各篇內容的體系結構與脈絡,每篇開始都編制了該篇內容及基本知識系統(tǒng)圖。書末附有物理學常用數(shù)據(jù)的最新公認取值的“數(shù)值表”,便于學生查閱和應用。
誠摯地歡迎各位讀者對本書的各種意見和建議。前言大學基礎物理學(第4版)上
張三慧
2006年11月于清華園