大學物理學(上)（簡體書）

《卓越工程師教育培養計劃配套教材．工程基礎系列：大學物理學（上）》力求具有工程應用特色，盡力平衡物理理論的學習和技術應用介紹間的矛盾。在每一部分，增加了若干個物理工程的實際應用；書中第一次出現的物理概念和物理定律都注明其英語名稱；增添了節前思考模塊和節後討論模塊，同時在習題中增添了部分開放性習題。
《卓越工程師教育培養計劃配套教材．工程基礎系列：大學物理學（上）》可作為“卓越工程師教育培養計劃”試點理工科各專業的“大學物理”課程教材，也可作為普通高等學校的理工科各專業的“大學物理”教材。對於愛好高等物理的讀者，本書也有一定的參考價值。

《卓越工程師教育培養計劃配套教材?工程基礎系列:大學物理學(上)》可作為“卓越工程師教育培養計劃”試點理工科各專業的“大學物理”課程教材，也可作為普通高等學校的理工科各專業的“大學物理”教材。對于愛好高等物理的讀者，《卓越工程師教育培養計劃配套教材?工程基礎系列:大學物理學(上)》也有一定的參考價值。

第1篇 力 學
第1章 質點運動學
1.1 質點 參考系 坐標系
1.1.1 質點
1.1.2 參考系
1.1.3 坐標系
1.2 描述質點運動的物理量
1.2.1 描述質點在某時刻位置的矢量——位置矢量
1.2.2 運動方程
1.2.3 描述質點位置變化的大小和方向——位移矢量
1.2.4 位移對時間的變化率——速度
1.2.5 速度對時間的變化率——加速度
1.2.6 運動學的兩類問題
1.3 圓周運動
1.3.1 圓周運動的平面極坐標（角量）描述
1.3.2 圓周運動的直角坐標系描述
1.3.3 圓周運動的自然坐標系描述
1.3.4 角量和線量的關係
1.4 相對運動
1.4.1 運動描述的相對性
1.4.2 伽利略變換
第2章 牛頓定律
2.1 牛頓運動定律
2.1.1 牛頓第一定律（慣性定律）
2.1.2 牛頓第二定律
2.1.3 牛頓第三定律
2.2 常見的幾種力
2.2.1 萬有引力和重力
2.2.2 彈性力
2.2.3 摩擦力
2.2.4 流體阻力
2.3 牛頓定律的應用
2.4 慣性參照系 力學相對性原理
2.4.1 慣性參照系
2.4.2 力學相對性原理
2.4.3 牛頓運動定律的適用範圍
第3章 動量守恆定律和能量守恆定律
3.1 質點和質點系的動量定理
3.1.1 動量 衝量 質點的動量定理
3.1.2 質點系的動量定理
3.2 動量守恆定律
3.3 動能定理
3.3.1 功
3.3.2 質點的動能定理
3.3.3 質點系的動能定理
3.4 保守力與勢能
3.4.1 一對萬有引力的功
3.4.2 保守力
3.4.3 勢能
3.4.4 常見保守力的勢能
3.5 功能原理 機械能守恆定律
3.5.1 功能原理
3.5.2 機械能守恆定律
3.5.3 普遍的能量守恆定律
3.6 碰撞
3.6.1 彈性碰撞
3.6.2 完全非彈性碰撞
第4章 剛體和理想流體
4.1 剛體的運動簡介
4.1.1 剛體的平動
4.1.2 剛體的轉動
4.1.3 剛體定軸轉動
4.2 力矩 轉動定律 轉動慣量
4.2.1 力矩
4.2.2 轉動定律
4.2.3 轉動慣量
4.2.4 剛體定軸轉動定律的應用
4.3 角動量 角動量守恆定律
4.3.1 質點對固定點的角動量
4.3.2 質點的角動量定理
4.3.3 質點的角動量守恆定律
4.3.4 剛體對軸的角動量
4.3.5 剛體對軸的角動量定理
4.3.6 剛體對軸的角動量守恆定律
4.4 力矩做功 定軸轉動的動能定理
4.4.1 力矩做功
4.4.2 轉動動能
4.4.3 定軸轉動的動能定理
4.5 陀螺儀 進動
4.5.1 陀螺的進動
4.5.2 回轉效應與來複線
4.5.3 陀螺儀的定向性
4.6 流體力學簡介
4.6.1 靜止流體內的壓強
4.6.2 理想流體的連續性方程
4.6.3 理想流體定常流動的伯努利方程
4.6.4 理想流體定常流動的伯努利方程的應用

第2篇 熱 學
第5章 氣體動理論
5.1 平衡態 理想氣體狀態方程
5.1.1 狀態參量 平衡態
5.1.2 理想氣體狀態方程
5.2 理想氣體的壓強公式
5.2.1 理想氣體的微觀模型
5.2.2 大量氣體分子組成的系統的統計假設
5.2.3 理想氣體壓強公式的推導
5.3 理想氣體的溫度公式
5.4 能量均分定理 理想氣體的內能
5.4.1 自由度
5.4.2 能量均分定理
5.4.3 理想氣體的內能
5.5 麥克斯韋分子速率分佈律
5.5.1 速率分佈函數
5.5.2 麥克斯韋氣體分子速率分佈律
5.5.3 三種統計速率
5.6 玻耳茲曼能量分佈律
5.6.1 玻耳茲曼能量分佈律
5.6.2 重力場中粒子按高度的分佈
5.7 分子平均碰撞次數和平均自由程
5.7.1 分子的平均碰撞頻率
5.7.2 分子的平均自由程
第6章 熱力學基礎
6.1 准靜態過程 功 內能 熱量
6.1.1 准靜態過程
6.1.2 熱力學第零定律
6.1.3 准靜態過程的功 內能 熱量
6.2 熱力學第一定律
6.3 理想氣體的定體摩爾熱容和定壓摩爾熱容
6.3.1 氣體的摩爾熱容
6.3.2 定體摩爾熱容cv，m
6.3.3 定壓摩爾熱容cp，m
6.4 理想氣體的等體、等壓、等溫和絕熱過程
6.4.1 等體過程
6.4.2 等壓過程
6.4.3 等溫過程
6.4.4 絕熱過程
6.5 循環過程 卡諾循環
6.5.1 循環過程
6.5.2 卡諾循環
6.6 熱力學第二定律
6.6.1 熱力學過程的方向性
6.6.2 熱力學第二定律的表述
6.7 熱力學第二定律的統計意義 熵增加原理
6.7.1 熱力學第二定律的統計意義
6.7.2 熵 熵增加原理
6.8 熱學的應用
6.8.1 溫室效應
6.8.2 熱泵技術
6.8.3 低溫技術
6.8.4 熱處理技術

第3篇 電 磁 學
第7章 靜電場
7.1 電荷的量子化 電荷守恆定律
7.1.1 摩擦起電
7.1.2 電荷的量子化
7.1.3 電荷的守恆性
7.1.4 電荷的相對論不變性
7.2 庫侖定律 電場力疊加原理
7.2.1 點電荷
7.2.2 庫侖定律
7.2.3 電場力疊加原理
7.3 電場 電場強度
7.3.1 電場
7.3.2 電場強度
7.3.3 場強疊加原理
7.3.4 場強的計算
7.4 電場強度通量 高斯定理
7.4.1 電場線
7.4.2 電場強度通量
7.4.3 高斯定理
7.4.4 高斯定理的應用
7.5 靜電場的環路定理 電勢能
7.5.1 靜電場力的功
7.5.2 靜電場的環路定理
7.5.3 電勢能
7.6 電勢 電勢差 電勢疊加原理
7.6.1 電勢 電勢差
7.6.2 電勢的計算
7.7 電場強度與電勢梯度
7.7.1 等勢面
7.7.2 場強與電勢的關係
第8章 靜電場中的導體和電介質
8.1 靜電場中的導體
8.1.1 靜電感應 靜電平衡
8.1.2 靜電平衡時導體上電荷的分佈
8.2 靜電場中的電介質
8.2.1 電介質的分類
8.2.2 電介質的極化
8.2.3 極化強度矢量
8.2.4 介電常數
8.2.5 極化強度與束縛電荷面密度的關係
8.3 電位移 有電介質時的高斯定理
8.3.1 有電介質時的高斯定理
8.3.2 e、d、p三矢量之間的關係
8.4 電容
8.4.1 孤立導體的電容
8.4.2 電容器及其電容
8.4.3 典型電容器的電容公式
8.4.4 電容器的串、並聯
8.5 靜電場的能量 能量密度
8.5.1 帶電系統的能量
8.5.2 電場能量
8.6 靜電的應用
8.6.1 電容式傳感器
8.6.2 靜電屏蔽
第9章 穩恒磁場
9.1 磁場 磁感應強度
9.1.1 基本磁現象
9.1.2 磁場
9.1.3 磁感應強度
9.2 磁場對運動電荷的作用
9.2.1 洛倫茲力
9.2.2 帶電粒子在勻強磁場中的運動
9.3 畢奧-薩伐爾定律
9.3.1 畢奧-薩伐爾定律
9.3.2 畢奧-薩伐爾定律的應用
9.3.3 勻速運動的點電荷的磁場
9.4 磁通量 磁場的高斯定理
9.4.1 磁感線
9.4.2 磁通量
9.4.3 磁場中的高斯定理
9.5 安培環路定理及其應用
9.5.1 安培環路定理
9.5.2 安培環路定理的應用
9.6 磁場對載流導線的作用
9.6.1 安培定律
9.6.2 安培單位的定義
9.6.3 磁場對載流線圈的作用
9.7 磁場中的磁介質
9.7.1 物質的磁性
9.7.2 磁化強度 磁化電流
9.7.3 磁介質中的磁場 磁場強度
9.7.4 鐵磁介質
第10章 電磁感應 電磁場
10.1 電動勢 電磁感應定律
10.1.1 電源 電動勢
10.1.2 電磁感應現象
10.1.3 法拉第電磁感應定律
10.1.4 楞次定律
10.2 動生電動勢和感生電動勢
10.2.1 動生電動勢
10.2.2 感生電動勢
10.3 自感和互感
10.3.1 自感
10.3.2 互感
10.4 自感磁能 磁場的能量
10.4.1 自感磁能
10.4.2 磁場的能量
10.5 位移電流 麥克斯韋方程組
10.5.1 位移電流 全電流安培環路定理
10.5.2 麥克斯韋方程組 電磁場
10.6 電磁感應的應用
10.6.1 交流發電機和交流（感應）電動機
10.6.2 渦電流及其應用
10.6.3 電子感應加速器
10.6.4 磁流體發電機
部分練習答案
參考文獻

當這樣的粗鈍的物體從高空由靜止落下時，開始時豎直向下的物體的重力P的大小大于豎直向上的空氣阻力，的大小，物體的速度逐漸增大，空氣阻力也隨之逐漸增大。如果物體下落距離足夠長，空氣阻力，的大小最終等于重力P的大小，這時物體的速率不再增加。于是，物體就會以恒定速率下落，此速率稱為終極速率vt。
根據牛頓第二定律有
當a=0時得終極速率
vt=√2P/CρA （2—2—10）
【練習2—2】
2—2—1能源危機逐漸嚴重，汽油的價格不斷上漲，節油成了熱點話題。汽車如何節油，從減少空氣阻力的角度談談你的觀點。查閱有關的資料，看看專家的想法。
2—2—2 飛機總是逆風昂頭起飛，定性討論飛機升力產生的原因。
2—2—3解釋超重現象和失重現象，并舉例說明。
2—3—4快速騎自行車的人為什么使身體盡量向前彎曲？空中跳傘的人為什么要打開截面積足夠大的降落傘？
2.3牛頓定律的應用
質點動力學所討論的問題是質點（物體）受力與運動的相互關系問題。其典型問題可以歸結為兩類：①已知作用于物體上的力，由力學規律來求該物體的運動情況；②已知物體的運動情況，由力學規律確定作用于物體上的力。本節的目的是通過一些實例，讓讀者初步掌握解決動力學問題的基本方法。
應用牛頓運動定律求解力學問題，大致可按下列方法和步驟進行。
（1）認物體（研究對象）
在實際問題中，一般涉及多個相互作用著的物體，從中選出一個或幾個物體作為研究對象，分別加以分析，這種分析方法通常叫做隔離體法。
（2）分析力，并畫出各隔離體的示力圖
根據研究對象與其他物體的相互作用，分析它的受力情況，畫出受力圖。
分析物體受力的方法是：明確研究對象之后，首先分析重力（萬有弓I力）。在地球表面附近的物體，受到地球的萬有引力（稱為重力），其大小為p——rag，其方向豎直向下；如在遠離地面的高空，物體受到的萬有引力大小為F=GmM/r2，其方向指向地心。其次分析研究對象與幾個物體接觸，判斷有無彈性力。