本书是在《大学物理（第六版）》体系的基础上，根据教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会编制的《理工科类大学物理课程教学基本要求（2023年版）》，结合21世纪创新人才培养的需求修订而成的。本书分为上、下册，上册包括力学（经典力学和相对论力学）、振动和波动、热物理学，下册包括电磁学、光学、量子物理基础及其应用，书中涵盖了教学基本要求中所有的核心内容和拓展内容，供不同的专业选用，此次修订精简和深化了经典物理内容，精选和强化了近代物理内容，并采用二维码链接的方式新增了大量工程技术应用与前沿物理进展案例、物理学家简介和近几年我国在科技发展中取得的重大成就等阅读材料，以开阔学生视野，激发学生学习兴趣、爱国热情和使命感，培养科学素养与创新精神。本书配套有电子教案、数字教材、微课视频、题库、交互模拟测试等。
样章试读
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前言
第一篇 力学
第1章 质点运动学
1.1 质点运动的描述 3
1.1.1 参考系 坐标系 质点 3
1.1.2 位置矢量 位移
1.1.3 速度 加速度 6
1.1.4 质点运动学的两类问题 9
1.2 曲线运动
1.2.1 抛体运动 12
1.2.2 自然坐标 切向加速度 法向加速度 14
1.2.3 圆周运动的角量描述 16
1.3 相对运动 19
习题1
第2章 质点动力学 24
2.1 牛顿运动定律
2.1.1 牛顿三定律
2.1.2 物理量的单位 量纲 26
2.1.3 常见力 27
2.1.4 牛顿运动定律的应用 31
2.2 非惯性系 惯性力 35
2.3 动量定理 动量守恒定律 36
2.3.1 质点的动量定理 37
2.3.2 质点系的动量定理 39
2.3.3 动量守恒定律 41
2.3.4 火箭飞行原理 45
2.4 质心 质心运动定理 46
2.4.2 质心运动定理 46
2.5 角动量定理 角动量守恒定律 48
2.5.1 质点对参考点的角动量 49
2.5.2 力对参考点的力矩 49
2.5.3 质点的角动量定理和角动量守恒定律 50
2.5.4 质点系的角动量定理和角动量守恒定律 51
2.6 功 动能 动能定理 53
2.6.1 功 功率 53
2.6.2 质点的动能定理 57
2.6.3 一对作用力与反作用力的功 58
2.6.4 质点系的动能定理 59
2.7 势能 机械能守恒定律 60
2.7.1 保守力 61
2.7.2 势能 62
2.7.3 功能原理和机械能守恒定律 66
2.7.4 对称性与守恒定律 69
2.8 碰撞 69
2.8.1 完全弹性碰撞 71
2.8.2 完全非弹性碰撞 71
习题2 72
第3章 刚体的定轴转动 78
3.1 刚体运动学 78
3.1.1 刚体平动和转动 78
3.1.2 刚体定轴转动的描述 79
3.2 力矩 定轴转动定理 转动惯量 82
3.2.1 力对转轴的力矩
3.2.2 定轴转动定理 83
3.2.3 转动惯量 84
3.2.4 转动定理的应用 87
3.3 刚体定轴转动的角动量定理 角动量守恒 90
3.4 转动中的功和能 94
3.4.1 力矩的功 94
3.4.2 刚体定轴转动中的动能定理 95
3.4.3 刚体的重力势能 96
3.5 刚体的进动 99
3.6 经典力学的适用范围 100
习题3 100
第4章 狭义相对论基础 103
4.1 经典时空观 力学相对性原理 103
4.1.1 事件 经典的时空观 103
4.1.2 伽利略变换 104
4.1.3 力学相对性原理 105
4.2 迈克耳孙-莫雷实验 106
4.3 狭义相对论的基本假设 洛伦兹变换 108
4.3.1 狭义相对论基本假设 108
4.3.2 洛伦兹变换 109
4.3.3 洛伦兹速度变换式 112
4.4 狭义相对论的时空观 114
4.4.1 同时的相对性 114
4.4.2 长度收缩效应 115
4.4.3 时间延缓效应 117
4.4.4 关于时间延缓与长度收缩效应的实验证明 119
4.5 狭义相对论动力学基础 120
4.5.1 质量对速率的依赖关系 120
4.5.2 动量 相对论力学的基本方程 122
4.5.3 质量和能量的关系 122
4.5.4 能量和动量的关系 125
习题4 126
第5章 广义相对论基础与宇宙简介 128
5.1 广义相对论基础 128
5.1.1 广义相对论的基本原理 128
5.1.2 时空的弯曲 129
5.1.3 广义相对论的可观测效应 130
5.2 宇宙学简介 133
5.2.1 物质结构的层次 133
5.2.2 宇宙概观 134
5.2.3 宇宙模型 135
5.3 星体的演化 140
5.3.1 恒星的形成与演化 140
5.3.2 恒星尺度 141
5.3.3 白矮星 143
5.3.4 中子星 143
5.3.5 黑洞 144
5.4 引力波和引力波探测 146
习题5 147
第二篇 振动和波动
第6章 机械振动 151
6.1 简谐振动 151
6.1.1 简谐振动的特征 151
6.1.2 描述简谐振动的特征量 153
6.2 简谐振动的旋转矢量描述 157
6.2.1 简谐振动的旋转矢量表示法 157
6.2.2 用旋转矢量法表示两简谐振动的步调 158
6.3 几种常见的简谐振动 161
6.3.1 单摆 161
6.3.2 复摆 162
6.4 简谐振动的能量 164
6.5 振动的合成 167
6.5.1 同方向、同频率的简谐振动的合成 167
6.5.2 同方向、不同频率的简谐振动的合成 171
6.5.3 振动方向相互垂直的简谐振动的合成 172
6.6 阻尼振动和受迫振动 175
6.6.1 阻尼振动 175
6.6.2 受迫振动 177
6.6.3 共振 178
习题6 179
第7章 机械波 183
7.1 机械波的产生和传播 183
7.1.1 机械波的产生 183
7.1.2 横波和纵波 183
7.1.3 波的几何描述 184
7.1.4 波长 波的周期和波速 185
7.2 平面简波的波函数 187
7.2.1 平面简谐波波函数的建立 187
7.2.2 波函数的物理意义 188
7.2.3 平面波的波动微分方程 190
7.3 波的能量 能流 193
7.3.1 波的能量 能量密度 193
7.3.2 能流和能流密度 195
7.3.3 波的吸收 196
7.4 惠更斯原理 波的衍射 197
7.4.1 惠更斯原理 197
7.4.2 波的衍射 198
7.5 波的干涉 199
7.5.1 波的叠加原理 199
7.5.2 干涉加强与减弱的条件 200
7.6 驻波 205
7.6.1 驻波的形成 205
7.6.2 驻波方程 206
7.6.3 半波损失 208
7.6.4 弦线上的驻波 210
7.7 多普勒效应和冲击波 211
7.7.1 多普勒效应 211
7.7.2 冲击波 214
7.8 声波 超声波 次声波 215
7.8.1 声波 215
7.8.2 超声波 218
7.8.3 次声波 219
习题7 220
第三篇 热物理学
第8章 气体动理论 227
8.1 热力学平衡的基本概念 227
8.1.1 热力学系统的平衡态 227
8.1.2 状态参量 228
8.1.3 理想气体的状态方程
8.2 压强和温度的微观解释 232
8.2.1 分子间的作用力 232
8.2.2 理想气体的基本微观假定 232
8.2.3 理想气体的压强公式 234
8.2.4 温度的本质和统计意义 236
8.3 能量按自由度均分定理 理想气体的内能 237
8.3.1 自由度 238
8.3.2 能量按自由度均分定理 239
8.3.3 理想气体的内能 240
8.4 麦克斯韦速率分布 243
8.4.1 速率分布函数 243
8.4.2 麦克斯韦速率分布律 244
8.4.3 用麦克斯韦速率分布函数求平均值 246
8.4.4 麦克斯韦速率分布的实验验证 247
8.5 玻尔兹曼分布 250
8.5.1 玻尔兹曼分布律 250
8.5.2 重力场中微粒按高度的分布 252
8.6 气体分子的平均自由程 253
8.7 输运过程 256
8.7.1 内摩擦现象和定向动量的输运 256
8.7.2 热传导现象与能量的输运 259
8.7.3 扩散现象与质量的定向输运 260
8.8 真实气体的范德瓦耳斯方程 261
8.8.1 分子体积所引起的修正 261
8.8.2 分子间引力所引起的修正 262
8.8.3 范德瓦耳斯方程 263
习题8 263
第9章 热力学基础 266
9.1 热力学第一定律 266
9.1.1 热力学过程 准静态过程 266
9.1.2 准静态过程的功 267
9.1.3 热量 268
9.1.4 内能 269
9.1.5 热力学第一定律的表达式 269
9.2 热容量 272
9.2.1 等体摩尔热容 272
9.2.2 等压摩尔热容 273
9.3 热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用 275
9.3.1 等体过程 275
9.3.2 等压过程 276
9.3.3 等温过程 276
9.4 绝热过程 多方过程 279
9.4.1 热力学第一定律在绝热过程中的应用 279
9.4.2 绝热过程方程 280
9.4.3 绝热线和等温线的比较 281
9.4.4 多方过程 284
9.5 循环过程 卡诺循环 285
9.5.1 循环过程 285
9.5.2 热机和热机循环 286
9.5.3 制冷机和制冷循环 289
9.5.4 卡诺循环 290
9.6 热力学第二定律 295
9.6.1 可逆过程与不可逆过程 295
9.6.2 热力学第二定律的表述 296
9.6.3 热力学第二定律两种表述的等价性 297
9.7 卡诺定理 298
9.8 熵与熵增加原理 302
9.8.1 态函数熵 302
9.8.2 熵增加原理 304
9.9 热力学第二定律的意义 305
9.9.1 热力学第二定律的微观意义 305
9.9.2 热力学第二定律的统计意义 306
9.9.3 玻尔兹曼关系 308
9.9.4 热力学第二定律的适用范围 309
习题9 310
习题参考答案及交互模拟测试 315
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