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王安蓉 等 著

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• 物理

出版社： 华中科技大学出版社

ISBN：9787568032742

版次：1

商品编码：12251816

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十三五”规划教材—普通高等院校物理精品教材

开本：16开

出版时间：2017-10-01

用纸：胶版纸

页数：287

字数：430000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：大学生、教师、相关研究人员
本书以物理学的基本概念、定律和方法为核心，在保证物理学知识体系完整的同时，重点突出以物理学的思想和方法来分析问题、解决问题的综合能力的培养和训练。结合地方普通高等院校的特点，增补了一些物理学在相关交叉学科的发展和应用实例，理论联系实践，既激发学习兴趣，又丰富知识面，不断提高读者的综合素质。

内容简介

全书共分16章，分别介绍了质点的运动与力、运动的守恒量与守恒定律、刚体的定轴转动、机械振动、机械波、热力学基础、气体动理论基础、真空中的静电场、静电场中的导体与电介质、恒定电流的磁场、磁场中的磁介质、电磁感应——电磁波、波动光学基础、狭义相对论基础、量子物理基础等内容。配有习题册，每章习题给出了部分参考答案。
本书为适应不同地区、不同专业的本科生及高职类学生大学物理课程教学和自学而编写的。可作为不同专业本科生、高职类学生、大专及成人教育的大学物理课程教学的教材和自学用书。

目录

第三篇 热 学 11
第九章 气体动理论 11
9.1 平衡态 温度 理想气体状态方程 12
9.1.1 平衡态 温度 12
9.1.2 理想气体状态方程 13
9.2 分子热运动和统计规律 15
9.2.1 分子热运动的图像 15
9.2.2 分子热运动的基本特征 16
9.2.3 分布函数和平均值 17
9.3 气体动理论的压强公式 19
9.3.1 理想气体的微观模型 19
9.3.2 速率分布函数 20
9.3.3 压强公式的简单推导 21
*9.3.4 理想气体压强公式的推导 23
9.4 理想气体的温度公式 25
9.4.1 温度的本质和统计意义 25
9.4.2 气体分子的方均根速率 26
9.5 能量均分定理 理想气体的内能 28
9.5.1 分子的自由度 28
9.5.2 能量均分定理 29
9.5.3 理想气体的内能 30
9.6 麦克斯韦速率分布律 31
9.6.1 分子速率的实验测定 31
9.6.2 麦克斯韦速率分布律 32
9.6.3 从速率分布函数 推算分子速率的三个统计值 34
*9.7 玻尔兹曼分布律 重力场中粒子按高度的分布 35
9.7.1 玻尔兹里分布律 36
9.7.2 重力场中粒子按高度的分布 37
9.8 分子的平均碰撞次数及平均自由程 38
9.8.1 分子的平均碰撞次数及平均自由程 38
阅读材料 温度与热量 41
第十章 热力学基础 43
10.1 热力学第一定律 43
10.1.1 热力学过程 43
10.1.2 功、热量、内能 44
10.1.3 热力学第一定律 47
10.2 热力学第一定律对于理想气体等值过程的应用 48
10.2.1等体过程气体的摩尔定体热容 48
10.2.2 等压过程 气体的摩尔定压热容 50
10.2.3 等温过程 53
10.3 绝热过程 *多方过程 54
10.3.1 绝热过程 54
10.3.2 绝热过程方程的推导 56
10.3.3 *多方过程 59
10.4 循环过程 卡诺循环 61
10.4.1 循环过程 61
10.4.2 卡诺循环 62
10.5 热力学第二定律 68
10.5.1 热力学第二定律 68
10.5.2 两种表述的等价性 69
10.6 可逆过程与不可逆过程 卡诺定理 70
10.6.1 可逆过程与不可逆过程 70
10.6.2卡诺定理 72
*10.6.3 卡诺定理的证明 73
10.7 熵 74
10.7.1 熵的存在 74
10.7.2 自由膨胀的不可逆性 76
10.7.3 玻尔兹曼关系 78
10.8 熵增加原理 热力学第二定律的统计意义 80
10.8.1 熵增加原理 80
10.8.2 热力学第二定律的统计意义 81
10.8.3 熵增与能量退化 83
10.8.4 熵增和热寂 83
阅读材料 麦克斯韦妖 84
第四篇 电场和磁场 85
第十一章 真空中的静电场 86
11.1 电场 电场强度 86
11.1.1 电荷 86
11.1.2 电荷守恒定律 87
11.1.3 电荷的量子化 87
11.1.4 库仑定律 88
11.1.5 电场强度 89
11.1.6 场强叠加原理 91
11.1.7 电场强度的计算 91
11.1.8 带电体在外电场中所受的作用 97
11.2 电通量 高斯定理 98
11.2.1 电场的图示法 电场线 98
11.2.2 电通量 99
11.2.3 高斯定理 100
11.2.4 高斯定理的应用 102
11.3 电场力的功 电势 105
11.3.1 电场力的功 105
11.3.2 静电场的环流定理 106
11.3.3 电势能 106
11.3.4 电势 电势差 107
11.3.5 电势的计算 108
11.4 电场强度与电势的关系 111
阅读材料 压电体 112
第十二章 导体和电介质的静电场 114
12.1 静电场中的导体 114
12.1.1导体的静电平衡 114
12.1.2 导体壳和静电屏蔽 117
12.1.3 有导体存在的静电场电场强度与电势的计算 118
*12.2 静电场中的电介质 121
*12.2.1电介质的极化 121
*12.2.2 极化强度和极化电荷 122
*12.2.3 电介质的极化规律 123
12.2.4 有电介质时的高斯定理 125
12.3 电容 电容器 126
12.3.1 孤立导体的电容 126
12.3.2 电容器及其电容 127
*12.3.3 电容器的联接 128
*12.3.4 范德格拉夫起电机 129
12.4 电场的能量 132
12.4.1 带电系统的能量 132
12.4.2 电场能量 132
阅读材料 磁单极 134
第十三章 恒定电流的磁场 136
13.1 恒定电流 136
13.1.1 电流 电流密度 136
13.1.2 电源的电动势 137
13.2 磁场 磁感应强度 139
13.2.1 基本磁现象 139
13.2.2 磁感应强度 140
13.2.3 磁通量 142
13.2.4 磁场中的高斯定理 143
13.2.5 毕奥-萨伐尔定律 143
13.2.6 毕奥—萨伐尔定律的运用 146
13.3 安培环路定理 150
13.3.1 安培环路定理 151
13.3.2 安培环路定理的应用 152
13.4 磁场对运动电荷的作用 156
13.4.1 洛伦兹力 156
13.4.2 带电粒子在匀强磁场中的运动 157
13.4.3 霍尔效应 160
*13.4.4 磁流体发电 163
13.5 磁场对载流导线的作用 164
13.5.1 安培定律 164
13.5.2 无限长两平行载流直导线间的相互作用力 165
13.5.3 磁场对载流线圈的作用 167
13.5.4 磁力的功 169
13.6 磁介质 172
13.6.1 磁介质的分类 172
*13.6.2 抗磁质与顺磁质的磁化 173
*13.6.3 磁化强度 174
13.6.4 磁介质中的安培环路定理 175
13.6.5 铁磁质 180
阅读材料 184
第十四章 电磁感应 185
14.1 电磁感应定律 185
14.1.1 电磁感应现象 185
14.1.2 楞次定律 186
14.1.3 法拉第电磁感应定律 186
14.2动生电动势与感生电动势 188
14.2.1动生电动势 189
14.2.2动生电动势的计算 190
14.2.3感生电动势 192
14.2.4 电子感应加速器 195
*14.2.5 涡电流 196
14.3 自感应和互感应 197
14.3.1 自感应 197
14.3.2 互感应 199
14.4 磁场能量 201
14.4.1 自感磁能 201
14.4.2 磁场能量 202
14.5位移电流 电磁场理论 203
14.5.1位移电流 204
14.1.2 全电流定律 208
14.1.3 麦克斯韦方程组 208
阅读材料 等离子体及其磁约束 210
第五篇 近代物理 213
*第十五章 相对论基础 213
15.1 伽利略相对性原理经典力学的时空观 213
15.1.1 伽利略相对性原理 213
15.1.2 经典力学的时空观 215
15.2 狭义相对论基本原理洛伦兹坐标变换式 216
15.2.1 狭义相对论基本原理 216
15.2.2洛伦兹坐标变换式的推导 219
15.3 相对论速度变换公式 222
15.4 狭义相对论时空观 225
15.4.1 “同时”的相对性 225
15.4.2 时间膨胀 227
15.4.3 长度收缩 228
15.4.4 相对性与绝对性 230
15.5 狭义相对论动力学基础 231
15.5.1 相对论力学的基本方程 231
15.5.2 质量和能量的关系 233
15.5.3 动量和能量的关系 234
15.5.6广义相对论简介 238
阅读材料 宋超新星爆发和光速不变性 240
*第十六章 量子物理基础 242
16.1 热辐射 普朗克的量子假设 242
16.1.1 热辐射现象 242
16.1.2基尔霍夫辐射定律 243
16.1.3 黑体辐射实验定律 244
16.1.4 普朗克量子假设 248
16.2 光电效应 爱因斯坦的光子理论 252
16.2.1 光电效应的实验规律 252
16.2.2 光的波动说的缺陷 255
16.2.3 爱因斯坦的光子理论 256
16.2.4 光的波一粒二象性 257
16.3 康普顿效应 259
16.3.1 康普顿效应 259
16.3.2 光子理论的解释 260
16.4 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论 263
16.4.1 氢原子光谱的规律性 263
16.4.2 玻尔的氢原子理论 265
16.4.3 氢原子轨道半径和能量的计算 266
16.4.4 玻尔理论的缺陷 268
16.5 德布罗意波 波—粒二象性 270
16.5.1德布罗意波 270
16.5.2 戴维孙—革末实验 272
16.5.3 电子显微镜 275
16.6 不确定度关系 277
16.7 波函数 薛定谔方程 281
16.7.1 波函数及其统计解释 281
16.7.2 薛定谔方程 283
16.8 薛定谔方程在一维问题中的应用 285
16.8.1一维无限深势阱 285
16.8.2 扫描隧道显微镜 293
16.8.3 谐振子 294
16.9量子力学中的氢原子问题 295
16.9.1氢原子的薛定谔方程 295
16.9.2量子化条件和量子数 297
16.9.3 氢原子中电子的概率分布 298
16.10 电子的自旋原子的电子壳层结构 299
16.10.1 施特恩—格拉赫实验 299
16.10.2 电子的自旋 300
16.10.3 原子的电子壳层结构 301
阅读材料 红外技术 303

前言/序言

前 言

进入21世纪，我国的高等教育已从“精英教育”逐步走向大众教育，为适应新形势下科学技术的发展对人才培养的新要求，高等教育越来越强化基础教育课程，注重学生综合素质的培养。另外，随着科学技术的发展，学科之间的交叉与结合尤为突出，物理学正进一步向电子、机械、土木、生物、化学、材料科学、医学等学科领域渗透与发展。因此良好的物理基础是学好其他自然科学与工程技术科学的基本保障。物理学所阐述的基本原理和基本知识、基本思想、基本规律和基本方法，不仅是学生学习后续专业课的基础，也是全面提高学生科学素质、科学思维方法和科学研究能力的重要内容。大学物理课程是理工类各专业的必修公共基础课，在培养学生辩证唯物主义世界观，科学的时空观等方面起着重要的作用。
本书在保持大学物理课程体系的完整性、科学性、系统性和逻辑性等特点的前提下，适当调整了部分内容的顺序和结构，对内容难度大的部分进行删改，在注重陈述物理学的基本知识、概念、规律的同时，适当减少综合性、运算繁复的例题，选用一些切合实际的应用题，增加了一些物理学的交叉发展和应用实例。
全书包括《大学物理简明教程》和《大学物理简明教程习题册》，均分为上、下册两册。上册包括力学、振动与波和波动光学；下册包括热学、电磁学、相对论和量子物理学。本书力学、振动与波由贺叶露老师编写，波动光学由何成林老师编写，热学由邹星老师编写，电磁学由刘定兴老师编写，相对论和量子物理学由王安蓉老师编写，习题由孙跃、刘利利、魏勇编写，zui后由王安蓉老师负责全书的修改和定稿工作。参加讨论和编写的还有许刚、舒纯军老师。陈立万、聂祥飞和赖于树教授仔细审查了此书，华中科技大学出版社有关工作人员在本书的编辑出版过程中付出了大量的辛勤劳动，在此一并表示感谢。
不同院校不同专业的物理教学计划学时数可能存在差异，在使用本教材时可根据其具体情况对内容进行重组或取舍，书中带“*”号部分内容可根据实际教学课时量处理，可选择讲授或让学生自己阅读。
由于编者学识和教学经验有限，书中难免存在不当和疏漏之处，恳请各位读者批评指正。





编者

好的，以下是一本不包含《大学物理简明教程（下册）》内容的图书简介，专注于其他物理学主题的详细阐述： --- 《现代材料科学基础与应用》 内容提要： 本书旨在为材料科学、工程学及相关交叉学科的学生和研究人员提供一个全面而深入的入门级教材。它超越了传统物理学教科书对宏观现象的描述，聚焦于微观层面的物质结构、性质与性能之间的内在联系。本书不仅涵盖了基础理论，更侧重于现代材料的制备、表征技术以及在尖端科技领域的应用，力求将理论知识与工程实践紧密结合。 第一部分：晶体结构与缺陷 本部分将系统地介绍固体材料的微观结构。首先，我们详细阐述了晶体学的基本概念，包括点阵、晶胞、布拉维点阵类型以及晶体衍射（如X射线衍射）的原理与数据分析方法。着重讲解了密堆积结构，如面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和六方最密堆积（HCP），并分析了这些结构如何决定金属的塑性变形能力。 随后，内容深入到晶体缺陷理论。我们将缺陷分类为点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）。特别是对位错的运动机制，如滑移和攀移，进行了详尽的讨论，这是理解材料塑性、强度和韧性的核心。此外，我们探讨了这些缺陷如何影响材料的电学、力学和热学性能，例如，位错密度与加工硬化之间的关系。 第二部分：热力学与相变动力学 材料科学中的热力学是理解材料稳定性和演化的基石。本部分从统计力学和经典热力学的角度，阐述了相图的构建原理，包括单组分和二元系统的相平衡条件。我们详细分析了吉布斯相律的应用，并探讨了扩散在相变过程中的作用。 更进一步，我们引入了非平衡态热力学和相变动力学。重点讲解了成核理论（包括经典成核理论），以及生长机制。通过对冷却曲线和热分析技术（如DSC、DTA）的讨论，读者将掌握如何通过实验手段验证和应用热力学模型。例如，对共晶反应、包析反应和固溶体析出的微观机制进行深入剖析。 第三部分：金属材料的力学行为 本部分专注于金属材料在不同应力状态下的响应。除了标准的应力-应变关系、弹性模量和泊松比的测量外，重点在于金属的强化机制。我们将详细介绍加工硬化（通过位错缠结）、晶粒细化强化（Hall-Petch关系）、固溶强化以及第二相粒子强化（奥罗旺强化机制）。 力学性能的另一个重要方面是断裂。本书详细介绍了韧性断裂和脆性断裂的区别，引入了断裂韧性的概念，并阐述了应力强度因子（K）和断裂韧性（$K_{IC}$）的计算方法。疲劳是结构失效的主要原因之一，因此，本书对疲劳裂纹的萌生、扩展和最终断裂过程进行了详尽的分析，包括S-N曲线的解读和Paris定律的应用。蠕变和高温力学行为也在本章有所涉及。 第四部分：功能材料导论 随着科技的发展，具有特定功能（电、磁、光、热）的材料变得日益重要。本部分提供了对几类关键功能材料的概览。 半导体材料： 深入探讨了能带理论，区分了直接带隙和间接带隙半导体。重点介绍了掺杂机制（N型和P型），以及PN结的形成和工作原理，为电子器件的基础应用奠定理论基础。 介电与铁电材料： 阐述了电极化现象，包括电子、离子和取向极化。探讨了居里点，并分析了铁电畴的形成和反转过程，以及它们在电容器和存储器中的应用。 磁性材料： 从朗之万理论出发，解释了顺磁性、抗磁性和铁磁性的微观起源。重点分析了磁畴结构、磁化过程、磁滞回线以及软磁材料与硬磁材料的区别和应用，例如在永磁体和变压器中的应用。 第五部分：先进材料的制备与表征技术 本部分着眼于如何将理论转化为实际产品。在制备方面，我们将介绍现代材料工程中的关键技术，如粉末冶金、快速凝固技术、薄膜沉积技术（PVD/CVD）以及增材制造（3D打印）的基础原理及其对微观结构的影响。 在表征方面，本书侧重于现代分析工具的使用。除了前述的XRD，还将深入介绍扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）在观察形貌、晶体结构和缺陷方面的应用。能量色散X射线谱（EDS）和电子背散射衍射（EBSD）等配套技术也被纳入讲解范围，以实现多尺度、多维度的材料结构分析。 总结： 本书内容结构严谨，逻辑清晰，旨在培养读者从微观结构到宏观性能的系统思维能力。它既是学生深入学习材料科学的可靠入门读物，也是工程师和研究人员回顾和查阅核心概念的实用参考手册。本书的特色在于其对现代工程应用背景的强调，确保所学知识能够有效地桥接到真实世界的问题解决中。 ---

评分☆☆☆☆☆

不得不说，《大学物理简明教程（下册）》在“光学”章节的编排上，给我带来了不小的惊喜。我一直以为光学就是研究镜子和透镜如何成像，但这本书让我大开眼界。从光的直线传播、反射和折射，到复杂的干涉和衍射现象，作者都用清晰易懂的语言和精美的插图进行了详尽的阐释。我特别喜欢书中对光的衍射光栅的介绍，通过对衍射条纹间距的计算，让我理解了如何利用光波的特性进行精确测量。而后面的偏振部分，更是让我对光波的横波本质有了更深刻的认识，书本对偏振片的原理和应用进行了详细的讲解，让我联想到生活中很多产品的巧妙设计都离不开这些物理原理。这本书的优点在于，它能够将抽象的物理概念，通过生动的实例和严谨的推导，转化为易于理解和接受的知识。

评分☆☆☆☆☆

读完《大学物理简明教程（下册）》的“近代物理”章节，我感觉自己打开了新世界的大门。虽然这个部分相对前几章更加抽象，但作者的讲解却意外地清晰。从黑体辐射的经典解释失败，到普朗克的量子假设，再到爱因斯坦的光电效应解释，整个过程的逻辑递进非常自然。我尤其对玻尔原子模型的讲解印象深刻，它用一种非常直观的方式解释了原子光谱的离散性，让我这个对量子力学一窍不通的人，也能大致领略到其精髓。书中还介绍了波粒二象性，这个概念对我来说一直非常难以理解，但作者通过对电子衍射等实验的描述，让我对其有了初步的认识。虽然这本书的篇幅不算厚重，但其内容的深度和广度，足以让一个初学者对大学物理下册的内容有一个系统而深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书《大学物理简明教程（下册）》的讲解风格，可以说是非常“接地气”了。在学习“热力学”章节时，作者并没有一开始就抛出枯燥的公式，而是从我们日常生活中常见的现象入手，比如冰块融化、水蒸气凝结，然后逐步引出热力学第一定律和第二定律。这种循序渐进的方式，让我这个对热力学一度感到头疼的学生，也能相对轻松地理解其中的奥秘。尤其是对熵的解释，作者通过统计的视角，用非常形象的比喻，将这个抽象的概念具体化，感觉瞬间就豁然开朗了。然后是“波动”部分，书中对机械波和电磁波的区分，以及它们各自的传播特性，都讲解得十分到位。特别是对驻波和多普勒效应的分析，配合着图示，使得整个概念的理解不再是纸上谈兵，而是有了更直观的感受。这本书的精髓在于，它能让你在理解物理原理的同时，也能体会到物理学与生活息息相关的魅力。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本《大学物理简明教程（下册）》，翻开目录，就被其中涵盖的内容深深吸引了。首先映入眼帘的是“电磁学”部分，虽然我对这个概念一直觉得有些抽象，但作者用清晰的逻辑和生动的例子，将电场、磁场、电磁感应等概念娓娓道来。特别是关于麦克斯韦方程组的讲解，虽然篇幅不长，但却点出了核心思想，让我这个初学者也能窥见其宏伟之处。接着是“光学”，书本对光的干涉、衍射以及偏振的阐述，让我对“光”这个我们习以为常的现象有了全新的认识。图像的形成、透镜和反射镜的成像原理，都通过详细的图示和数学推导解释得十分透彻，我仿佛看到了实验室里那个放大镜下的奇妙世界。最后的“近代物理”部分，虽然我还在慢慢啃读，但光电效应、德布罗意波等概念已经让我对微观世界的神秘产生了浓厚的兴趣，这绝对是一本能够激发我对物理学深层探索欲望的好书。

评分☆☆☆☆☆

我特别欣赏《大学物理简明教程（下册）》在处理“电磁学”这一复杂主题时的条理性。作者将电荷、电场、电势，以及电流、磁场、磁力等概念，按部就班地进行介绍，并且在每一章节都设置了恰到好处的例题，帮助读者巩固所学。我尤其喜欢书中关于电场强度和电势的讲解，两者之间的关系被梳理得非常清晰，并通过公式推导和实际应用相结合的方式呈现，让我不再对这些概念感到模糊。此外，书中对于法拉第电磁感应定律的阐述，不仅仅是罗列公式，更是深入剖析了感应电动势的产生原因和方向判断的依据，对于我这种需要理解透彻才能前进的学生来说，简直是福音。我对书中关于交流电的内容也印象深刻，它将复杂的交流电变化过程，通过图形和数值分析，变得易于掌握，甚至让我对接下来的学习充满了期待。