本書是根據(jù)編者在獨立學(xué)院多年的教學(xué)經(jīng)驗編寫而成的,全書包含經(jīng)典力學(xué)、振動與波動、電磁學(xué)、熱學(xué)、近現(xiàn)代物理五大部分。本書有如下特點:內(nèi)容分層次,并用不同的記號標注,讀者可自行選擇不同難度的內(nèi)容;習題分層次,課堂練習是初級習題,總習題屬于高級習題;例題與習題都具有很強的目標性,每個題目僅針對一個特定的知識點進行訓(xùn)練,不摻雜其他知識點;必講內(nèi)容與選講內(nèi)容盡量分開,必講內(nèi)容中不包含選講內(nèi)容,有利于教師調(diào)整教學(xué)大綱;多次強調(diào)微元法的思想,分析曲線積分、曲面積分等數(shù)學(xué)運算的含義,加強與數(shù)學(xué)的聯(lián)系。講授全書大約需要120學(xué)時,經(jīng)過適當刪減組合,本書也可以作為60~80學(xué)時的大學(xué)物理教材。
物理學(xué)是研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、基本運動形式及相互作用的學(xué)科。它的基本理論滲透在自然科學(xué)的各個領(lǐng)域,應(yīng)用于許多生產(chǎn)技術(shù)部門,是其他自然科學(xué)和工程技術(shù)的基礎(chǔ)。在人類探索未知世界的過程中,物理學(xué)提供了一系列科學(xué)的世界觀和方法論,深刻影響著人類對物質(zhì)世界的基本認識及人類的思維方式。
在高等教育大眾化的今天,曾經(jīng)備受關(guān)注的大學(xué)物理學(xué)的教學(xué)面臨著種種困難與挑戰(zhàn)。社會和經(jīng)濟的發(fā)展,使得學(xué)生的思維習慣、學(xué)習方式、學(xué)習興趣發(fā)生了很大的變化,導(dǎo)致大多數(shù)學(xué)生對物理課程產(chǎn)生畏懼心理。從物理學(xué)科自身來看,為了定量描述自然現(xiàn)象,從而達到深刻的理解,物理學(xué)必須建立起基于數(shù)學(xué)的科學(xué)基礎(chǔ),從而對人的邏輯思維能力及抽象建模能力提出了更高的要求,這使得部分學(xué)生在學(xué)習過程中遇到一定的困難。面對這些困難,教師必須直面以對,重新審視當今的物理教學(xué)。本教材就是在這樣的背景之下產(chǎn)生的。
作者于2009年春季制訂編寫大綱,2010年冬季完成第一稿,經(jīng)過一年的修訂,于2011年冬季交付科學(xué)出版社以書名《基礎(chǔ)物理學(xué)》出版,在北京理工大學(xué)珠海學(xué)院使用了3年。2015年1月,經(jīng)過修訂的第二版交付武漢大學(xué)出版社,以《基礎(chǔ)物理學(xué)講義》之名出版。在此期間,智能手機已經(jīng)在高校全面普及,各種實時在線通信工具成為許多師生必不可少的溝通手段,智能互聯(lián)網(wǎng)成為生活的一部分。在此背景之下,國際國內(nèi)的基礎(chǔ)課教學(xué)掀起了改革高潮,微課、慕課、翻轉(zhuǎn)課堂等許多新穎的教學(xué)方式被提了出來,在碎片化的時間中學(xué)習碎片化的知識儼然成為時髦的口號。在本次修訂中,我們進一步梳理了各個章節(jié)的知識結(jié)構(gòu),對于能夠進一步拆分的知識點做了拆分,為以后將知識點進一步碎片化做兩手準備。
本教材有如下特點。
①內(nèi)容支持分層次教學(xué)。教師在課堂上應(yīng)該講解全部的層次,但是學(xué)生課下可以根據(jù)自己的特點自由選擇學(xué)習的深度。目前國內(nèi)出版的各種教材大都將基礎(chǔ)知識與較高層次的知識混合在一起。物理學(xué)是一個嚴密的邏輯體系,如果原作者將各種層次的知識混雜在一起,即便是教師也無法將它們分隔開來,更不要說特質(zhì)各異的學(xué)生。因此本書在內(nèi)容安排上做了較好的切割,使得某些較難的內(nèi)容即便跳過不講,也不影響后續(xù)的教學(xué)。
、诹曨}分為兩個層次。每節(jié)課后面的課堂練習是最簡單的、最直接的與基本概念相關(guān)的題目。而每一章后面的總習題難度稍微大一些,是中等層次以上的學(xué)生需要掌握的。
③盡量貼近高等數(shù)學(xué)。當學(xué)生學(xué)習物理課程時,高等數(shù)學(xué)——微積分課程正在進行或者已經(jīng)結(jié)束。許多學(xué)生的微積分知識已經(jīng)忘記,即便記住也不太理解、不會使用。本教材盡量還原微積分中各種模型建立時的最初設(shè)想,從最基本的出發(fā)點去理解微積分,而不是簡單地拿來使用。
、軐嵱眯詢(nèi)容多。本書更多地編寫了一些有較高實用價值的內(nèi)容,比如理想流體、黏性流體、彈性體、表面張力、多普勒效應(yīng)、超聲波、光學(xué)成像等。而對于純理論性的牛頓定律、各種守恒定律等都盡量簡化處理,以適合應(yīng)用型本科院校的實際培養(yǎng)需求。
第一章 經(jīng)典力學(xué)
第1講 質(zhì)點的直線運動
1.1 質(zhì)點模型
1.2 直線運動的描述
第2講 平面運動
第3講 圓周運動
3.1 圓周運動的簡單描述
3.2 圓周運動的加速度
3.3 任意曲線運動
3.4 加速度公式詳細推導(dǎo)
第4講 牛頓運動定律
4.1 牛頓定律的表述
4.2 作用力
4.3 牛頓定律解題
第5講 相對運動
5.1 平動參考系引起的相對運動
5.2 非慣性參考系
第6講 動量與沖量
6.1 力的沖量
6.2 動量定理
第7講 動量守恒
7.1 動量守恒的應(yīng)用
7.2 質(zhì)點系的質(zhì)心
7.3 質(zhì)心運動學(xué)
第8講 功與動能定理
8.1 功的定義
8.2 動能定理
第9講 保守力與勢能
9.1 常見勢能
9.2 勢能的嚴謹定義
第10講 機械能守恒定律
第11講 剛體運動學(xué)
11.1 剛體的基本概念
11.2 關(guān)聯(lián)剛體的運動
11.3 陀螺運動
第12講 剛體的轉(zhuǎn)動慣量
12.1 轉(zhuǎn)動慣量的定義與性質(zhì)
12.2 連續(xù)剛體轉(zhuǎn)動慣量的計算
第13講 力矩
第14講 剛體的能量
14.1 力矩的功
14.2 定軸轉(zhuǎn)動剛體的動能定理
第15講 剛體轉(zhuǎn)動定律
第16講 質(zhì)點的角動量
第17講 角動量守恒
17.1 剛體的角動量
17.2 角動量守恒的條件
17.3 剛體力學(xué)公式匯總
第18講 彈性固體
18.1 固體內(nèi)部的應(yīng)力
18.2 固體的應(yīng)變
18.3 胡克定律
第19講 理想流體
19.1 流體內(nèi)部的壓強
19.2 理想流體的運動
第20講 伯努利方程
20.1 方程的表述
20.2 伯努利方程的應(yīng)用
第21講 黏性流體
21.1 層流
21.2 哈根-泊肅葉公式
第22講 液體表面
22.1 表面張力
22.2 毛細現(xiàn)象
總習題一
……
第二章 振動與波動
第三章 電磁學(xué)
第四章 熱學(xué)
第五章 近現(xiàn)代物理
參考文獻
附錄