本書參照了物理基礎課程教學指導分委員會制定的《理工科類大學物理課程教學基本要求》，涵蓋了基本要求中的核心內(nèi)容。在內(nèi)容選取上采用壓縮經(jīng)典、簡化近代；削枝強干，突出重點；簡約理論論證，適度增加應用等方法，以適應不同院校和專業(yè)對大學物理的要求。
本書為彩色版，適合應用型本科院校，上海市“十二五”規(guī)劃教材。多所院校用作教材。
前言
物理學是研究物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)、基本運動形式及相互作用規(guī)律的科學。物理學最初主要研究力學運動規(guī)律，后來又研究熱現(xiàn)象、電磁現(xiàn)象、光現(xiàn)象以及輻射的規(guī)律。到19世紀末，物理學已經(jīng)形成了一個完整的體系，稱為經(jīng)典物理學。在20世紀初的30年里，物理學經(jīng)歷了一場偉大的革命，誕生了相對論和量子力學，形成了近代物理學。相對論和量子力學是近代物理學的兩大理論支柱，它直接導致了現(xiàn)代科學技術(shù)的革命。超大規(guī)模集成電路、人工設計的新型材料、激光技術(shù)的應用和發(fā)展、低溫與超導、新能源的開發(fā)和應用等，究其根源，無不以現(xiàn)代物理學基本原理為基礎。
以經(jīng)典物理學、近代物理學和現(xiàn)代科學技術(shù)中的物理基礎為主要內(nèi)容的大學物理，是高等院校非物理類理工專業(yè)學生一門重要的課程。該課程在培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)、豐富科學知識、提高技術(shù)能力方面發(fā)揮著重要的作用。
針對培養(yǎng)應用型人才的高等學校，為適應新世紀高等教育改革必須堅持“育人為本”的宗旨，本書修訂了第2版原理的應用、例題、習題，體現(xiàn)了育人內(nèi)容，保留了第2版的以下特點。
(1) 基本內(nèi)容： 為了適應應用型人才培養(yǎng)的大學物理教學，本書內(nèi)容包括基本知識、拓展內(nèi)容和閱讀材料三大板塊。基本知識內(nèi)容以《理工科類大學物理課程教學基本要求》為根據(jù)，構(gòu)成了本書的核心。同時選取少量的拓展內(nèi)容，作為知識的擴展和延伸，這部分內(nèi)容以“*”號標出。教師授課時，刪去帶“*”號的內(nèi)容，并不影響全書的系統(tǒng)性和連貫性。書中還安排了一定數(shù)量的閱讀材料，這些閱讀材料與教材內(nèi)容相匹配，主要是一些基本原理的應用。增加這些內(nèi)容目的是使學生掌握基礎性物理學的知識，了解物理學的前瞻發(fā)展，同時讓學生感受到物理學與人們?nèi)粘Ｉ畹拿芮邢嚓P(guān)性，增強學習趣味、拓寬學生視野、提高創(chuàng)新意識和學以致用的意識。
(2) 敘述特點： 考慮到應用型人才的特點和物理學自身的特點，本書在論述方式上重視物理概念的準確性、物理推論的邏輯性和物理內(nèi)容的基礎性。由淺入深、由易到難、由具體到抽象、由特殊到一般，盡可能避免復雜的數(shù)學推理，力求通俗易懂、便于學習。對現(xiàn)代物理學內(nèi)容的介紹深入淺出，力爭不讓學生感到過分抽象和復雜。
(3) 內(nèi)容銜接： 為了避免與中學物理內(nèi)容重復，本書以中學物理為基礎，以應用型工科院校為特色進行編寫。在內(nèi)容銜接點上，綜合考慮了不同地區(qū)、不同專業(yè)大學物理教學的情況，適度地降低了部分銜接點內(nèi)容的難度，企盼絕大多數(shù)學生都能較好地與中學物理基礎相銜接，同時也注意到與大學后續(xù)課程的承上啟下。
(4) 習題安排： 為了使學生對所學內(nèi)容加以鞏固，書中安排了一定量的例題和習題。習題和例題涵蓋基礎、應用兩個方面。有些題目與實際聯(lián)系較密切，且物理原理清楚，有較強的實際應用意義和一定的趣味性。習題內(nèi)容和數(shù)量選擇與教材內(nèi)容相配合，類型有填空題、選擇題和計算題。難度由淺到深，有較好的適用性。
(5) 版式格式： 版式采用了與國際接軌的彩版印制； 在編排上注重版面設計、圖文并茂； 在內(nèi)容敘述上保留了原教材的基本特色，即力求做到生動形象、通俗易懂，強調(diào)了物理圖像和物理思想，使學生在欣賞的過程中體驗并學習物理學知識； 在資源建設上借助現(xiàn)代信息技術(shù)，在書中一些章節(jié)增加動畫、視頻(物理演示實驗)等多媒體教學資源，并配以數(shù)字課程教學平臺(掃描紙質(zhì)或PDF電子版教材中的二維碼即可看到動畫和視頻)，期望突破書中知識難點，增加學生學習物理學的興趣。由紙質(zhì)教材、紙質(zhì)輔助教材、電子教案和網(wǎng)絡課程等組成了立體化系列教材。
全書采用國際單位制(SI)單位，書后有矢量運算、物理量的名稱、符號及單位、常用物理常量表、習題參考答案及參考文獻。
本書是上海市“十二五”規(guī)劃教材，并作為核心成果獲得了上海市第十一屆教育科學研究成果一等獎，是國家一流本科課程的指定教材。全書分上、下兩冊，內(nèi)容包括力學、機械振動、機械波、狹義相對論、熱學、電磁學、光學和量子物理，由袁艷紅教授編寫。苗揚和趙華修訂原理應用，陳國紅修訂習題。書中的彩圖由陳銳繪畫，演示實驗視頻由柯磊、趙潤寧拍攝，動畫資源由賈鑫、楊俊偉設計，黃才杰、趙華、陳銳負責校稿工作。
在本書的編寫過程中，參考了國內(nèi)外大量的文獻資料。此外，也從網(wǎng)絡上搜集了大量的有關(guān)資料和圖片，在此向原作者表示感謝。在本書的編寫和修訂過程中，得到了校內(nèi)外許多老師的關(guān)心和幫助，在此謹向他們表示誠摯的感謝。
由于編者學識和教學經(jīng)驗有限，可能對基本要求理解不深，處理不當，書中缺點和錯誤在所難免，真誠企盼使用本書的讀者批評指正。
編者
2022年6月
袁艷紅，女，漢族，1966年8月出生，教授，博士。主要從事納米材料的光學、電學性質(zhì)以及物理教育的研究。從事《大學物理》和《大學物理實驗》等課程教學工作。是《大學物理》教學團隊負責人、“物理電子學”學科帶頭人、《大學物理》市級精品課程和一流課程的負責人。主持完成了多項教研和科研項目，目前承擔的項目4項，發(fā)表學術(shù)論文七十余篇，其中SCI、EI收錄二十余篇，申請專利多項，獲教研和科研成果獎多項。
目錄
第9章靜電場
9.1電荷和庫侖定律 /
9.1.1電荷的量子化 /
9.1.2電荷守恒定律 /
9.1.3庫侖定律 /
9.1.4靜電力疊加原理 /
9.2電場和電場強度 /
9.2.1電場 /
9.2.2電場強度 /
9.2.3點電荷的電場強度 /
9.2.4電場強度疊加原理 /
9.2.5電荷連續(xù)分布帶電體電場中的電場強度 /
原理應用噴墨打印機 /
9.3電場強度通量高斯定理 /
9.3.1電場線 /
9.3.2電場強度通量 /
9.3.3高斯定理 /
9.3.4高斯定理的應用 /
9.4靜電場的環(huán)路定理電勢 /
9.4.1靜電場力是保守力 /
9.4.2靜電場的環(huán)路定理 /
9.4.3電勢能電勢和電勢差 /
9.4.4電勢的計算 /
9.5等勢面電場強度與電勢 /
9.5.1等勢面 /
9.5.2電勢與電場強度的關(guān)系 /
原理應用離子推進器 /
內(nèi)容提要 /
習題 /
第10章靜電場中的導體和電介質(zhì)
10.1靜電場中的導體 /
10.1.1導體的靜電平衡條件 /
10.1.2導體表面的電場 /
10.1.3靜電平衡時導體上電荷的分布 /
10.1.4導體靜電平衡的應用 /
原理應用靜電除塵器 /
10.2靜電場中的電介質(zhì) /
10.2.1電介質(zhì)對電場的影響相對電容率 /
10.2.2電介質(zhì)的極化 /
10.2.3電極化強度矢量 /
10.3電位移有電介質(zhì)時的高斯定理 /
10.3.1有電介質(zhì)時的高斯定理 /
10.3.2電場強度、電極化強度和電位移之間的關(guān)系 /
10.4電容電容器 /
10.4.1孤立導體的電容 /
10.4.2電容器的電容 /
10.4.3電容器的并聯(lián)和串聯(lián) /
原理應用靜電復印 /
10.5靜電場的能量 /
原理應用心臟除顫器 /
內(nèi)容提要 /
習題 /
第11章穩(wěn)恒磁場
11.1恒定電流 /
11.1.1電流電流密度 /
11.1.2恒定電流的條件 /
11.1.3電動勢 /
11.2磁場磁感應強度 /
11.2.1磁的基本現(xiàn)象 /
11.2.2磁感應強度 /
11.3磁場疊加原理畢奧薩伐爾定律 /
11.3.1磁場疊加原理 /
11.3.2畢奧薩伐爾定律 /
11.3.3畢奧薩伐爾定律的應用舉例 /
11.3.4磁矩 /
11.4磁場的高斯定理 /
11.4.1磁感應線 /
11.4.2磁通量 /
11.4.3磁場的高斯定理及其應用 /
11.5安培環(huán)路定理及其應用 /
11.5.1安培環(huán)路定理 /
11.5.2安培環(huán)路定理的應用 /
11.6磁場對運動電荷的作用 /
11.6.1洛倫茲力帶電粒子在均勻磁場中的運動 /
11.6.2帶電粒子在現(xiàn)代電磁場技術(shù)中的應用舉例 /
11.7磁場對載流導線的作用 /
11.7.1安培定律 /
11.7.2磁場對平面載流線圈作用的力矩 /
原理應用電力系統(tǒng)中母線所受的安培力 /
11.8磁場中的磁介質(zhì) /
11.8.1磁介質(zhì)磁化強度 /
11.8.2磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理磁場強度 /
原理應用超導 /
內(nèi)容提要 /
習題 /
第12章電磁感應與電磁場
12.1電磁感應現(xiàn)象及其基本規(guī)律 /
12.1.1電磁感應現(xiàn)象 /
12.1.2法拉第電磁感應定律 /
12.1.3楞次定律 /
原理應用電吉他 /
12.2動生電動勢和感生電動勢 /
12.2.1動生電動勢 /
12.2.2感生電動勢 /
12.2.3渦電流 /
原理應用磁懸浮技術(shù) /
12.3互感和自感 /
12.3.1互感 /
12.3.2自感 /
12.4磁場的能量 /
12.4.1載流長直螺線管的磁能 /
12.4.2磁場的能量 /
原理應用微波加熱的物理原理 /
*12.5麥克斯韋電磁場理論簡介 /
12.5.1位移電流全電流的安培環(huán)路定理 /
12.5.2渦旋電場 /
12.5.3麥克斯韋方程組的積分形式 /
*12.6電磁振蕩電磁波 /
12.6.1電磁波的產(chǎn)生與傳播 /
12.6.2真空中的平面電磁波及其特性 /
12.6.3電磁波譜 /
*12.7核磁共振及其醫(yī)學成像原理 /
原理應用力學新進展——對稱性的破缺 /
內(nèi)容提要 /
習題 /
第13章光學
*13.1幾何光學的基本原理 /
13.1.1光的直線傳播定律 /
13.1.2光的反射和折射定律 /
13.1.3全反射 /
*13.2光在平面和球面上的成像以及薄透鏡成像規(guī)律 /
13.2.1光在平面上的反射、折射成像 /
13.2.2光在球面上的折射和反射成像 /
13.2.3薄透鏡 /
*13.3光學儀器 /
13.3.1照相機 /
13.3.2顯微鏡 /
13.3.3望遠鏡 /
13.4相干光 /
13.4.1光的相干性 /
13.4.2普通光源的發(fā)光機制 /
13.4.3相干光的獲得 /
13.5楊氏雙縫干涉勞埃德鏡 /
13.5.1楊氏雙縫干涉實驗 /
13.5.2勞埃德鏡實驗 /
13.6光程薄膜干涉 /
13.6.1光程 /
13.6.2薄膜干涉 /
原理應用激光干涉儀 /
13.7光的衍射單縫衍射 /
13.7.1光的衍射現(xiàn)象 /
13.7.2惠更斯菲涅耳原理 /
13.7.3單縫衍射 /
13.8光柵光柵衍射 /
13.8.1光柵 /
13.8.2光柵衍射 /
13.9光的偏振 /
13.9.1光的偏振線偏振光和自然光 /
13.9.2偏振片起偏和檢偏 /
13.9.3馬呂斯定律 /
13.9.4反射光和折射光的偏振 /
原理應用液晶顯示原理 /
*13.10激光簡介 /
13.10.1激光的基本原理 /
13.10.2氦氖激光器 /
13.10.3激光的特點及應用 /
原理應用全息攝影 /
內(nèi)容提要 /
習題 /
第14章量子物理
14.1黑體輻射普朗克能量子假設 /
14.1.1黑體黑體輻射 /
14.1.2斯特藩玻耳茲曼定律維恩位移定律 /
14.1.3黑體輻射的瑞利金斯公式經(jīng)典物理的困難 /
14.1.4普朗克假設普朗克黑體輻射公式 /
14.2光電效應愛因斯坦方程 /
14.2.1光電效應的實驗規(guī)律 /
14.2.2光的波動說遇到的困難 /
14.2.3愛因斯坦光量子理論 /
14.2.4光的波粒二象性 /
14.3康普頓效應 /
14.4氫原子的玻爾理論 /
14.4.1氫原子光譜 /
14.4.2玻爾理論 /
14.5德布羅意波實物粒子的二象性 /
14.5.1德布羅意波假設 /
14.5.2德布羅意假設的實驗驗證 /
原理應用掃描隧道顯微鏡 /
14.6不確定關(guān)系 /
*14.7波函數(shù)薛定諤方程及簡單應用 /
14.7.1波函數(shù)及其統(tǒng)計解釋 /
14.7.2薛定諤方程 /
14.7.3薛定諤方程的應用 /
原理應用納米材料及其應用 /
內(nèi)容提要 /
習題 /
附錄電磁學和近代物理的量和單位
習題參考答案
參考文獻
書單推薦
