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内容简介

　　《大学物理精讲与典型难题详解》分上下两册，上册为力学与热学部分，下册包括电磁学、波动光学和量子力学。每册包括32个知识点精讲以及相应知识点课后习题中部分难题的详解。每个知识点由层层递进的若干问题出发揭示知识点的内涵和外延，并配设若干课后练习。
　　《大学物理精讲与典型难题详解（上册 力学与热学）》可作为非物理类大学本科生的物理教材，也可作为读者期末、考研复习时强化物理知识点和熟悉大学物理解题方法的参考书。

内页插图

目录

第一讲 质点运动学
第二讲 牛顿三大定律
第三讲 万有引力·潮汐现象
第四讲 伽利略变换与相对性原理
第五讲 惯性力
第六讲 狭义相对论
第七讲 动量与冲量
第八讲 火箭的运动
第九讲 功与动能
第十讲 保守力与势能
第十一讲 功能原理和机械能守恒定律
第十二讲 碰撞
第十三讲 角动量与角动量守恒定律
第十四讲 刚体的定轴转动
第十五讲 陀螺运动
第十六讲 对称性与守恒定律
第十七讲 简谐振动
第十八讲 单摆与复摆
第十九讲 阻尼振动
第二十讲 振动的叠加
第二十一讲 机械波
第二十二讲 多普勒效应
第二十三讲 热力学·温标
第二十四讲 麦克斯韦速度、速率分布律
第二十五讲 玻耳兹曼能量分布
第二十六讲 能量守恒定律
第二十七讲 热力学第一定律
第二十八讲 卡诺循环
第二十九讲 内燃机的理想循环及其效率
第三十讲 热力学第二定律
第三十一讲 卡诺定理
第三十二讲 熵及熵增加原理
附录 典型难题详解

前言/序言

　　目前中国国内使用的大学物理教材版本众多：有上海交通大学基础物理教研室编的《大学物理教程》、清华大学出版社出版的《大学物理》（朱峰主编）、北京大学出版社出版的《简明大学物理》等。关于大学物理的习题集就更多了，这里不一一举例。这些教材为物理理论在工科学生中的普及和推广起到了重要的作用。然而，由于这些教材大都在“取其精华、去其糟粕，中学为体、洋为中用”的指导原则下完成，显示出物理学精干的一面，强调物理公式的应用，物理学的“血肉”却被削弱了。这直接导致大多数同学尤其是女同学觉得物理难学，也渐渐对物理失去了兴趣。如我的学生段嘉同学在她的读书报告中写道：“一直以来，我的物理学习都不是我的优势，因此有时会越学越没有耐心。经过这次读书报告，我有机会能够以深入了解为目的去研读课本以及论文资料，使我对麦克斯韦速度分布律有了更加深入详细的了解，而不是仅限于做题，它使我有机会感知每一个公式的详细来源和公式背后的努力与故事。”当然也有一些同学物理学得不错，那也是就考分而言的，欣赏物理的能力、用物理科学方法思考问题的能力还十分欠缺。如我的学生王裕杰同学在完成了仔细研读“多普勒效应”后写道：“第一次接触到这个知识是在高中的物理课本上，当时老师仅仅是一笔带过了，自己也没有多大的印象，觉得只需要记住一个公式就行了。然而在我为写这篇读书报告查找了许多资料之后，才发现多普勒效应的应用竟然如此广泛，作用如此之大，它在我们的生活中几乎无处不在。我深深感受到了多普勒效应的魅力所在，同时也认识到没有哪个物理知识是没有用的，一个物理知识的实现与应用只是时间问题。”所以，我写这本教材的第一个目的就是解开物理学神秘的面纱，让学习者明白物理是有故事的，是有趣的，是可以在等车、排队的间隙阅读的。
　　物理学不仅仅是“学霸”们的“游戏”，它更是关于自然运动的法则。学习它就像学习交通规则一样，只要是一个具有正常思维逻辑的人都可以去理解它，并且自觉遵守这些自然法则。反之，违反自然法则虽不像违反交通法则一样立即受到惩罚，但这种惩罚只可能迟到而不会缺席，而且其惩罚的程度远远大于违反交通法则。例如，明显违反自然法则的亩产“万斤”论造成的惩罚性后果让经历过这场灾难的中国人至今还铭心刻骨地痛。所以，编写一本理工科甚至文科学生都能读懂的且有兴趣读下去的物理学教材是物理教育工作者的责任。另外，本书对每一个知识点的相关方程都进行了较为详尽的数学推理，并且列举了一些该知识点在工业、医学中的应用例子，所以本书完全可以满足理工科学生学习的需要。
　　由于当代学生生活在知识爆炸、信息畅通的时代，纯粹的知识灌输远远不能满足学生的需要，培养学生的学习能力、创新能力比任何时代都更加迫切。正如爱因斯坦指出的“发展独立思考和独立创新的一般能力，应当始终放在首位，而不应当把知识学习放在首位”。这是我写这本教材的第二个目的。
　　那么怎样才能提高学生的欣赏能力、学习能力和创新能力呢？我们知道爱因斯坦在他26岁时就完成论文《论动体的电动力学》，独立而完整地提出狭义相对论，开创了物理学的新纪元，他的创新能力是毋庸置疑的。那么，他的创新能力从哪里来呢？读过爱因斯坦传记的读者都知道，早在中学时代，他就从伯恩斯坦所著的多卷本《自然科学通俗读本》中了解了整个自然科学领域里主要的成果和方法。这套书第一卷的开始部分就论述了有关光速以及光和距离的内容，以至于当时16岁的爱因斯坦在无意中想到了一个奇特的“追光悖论”。从此，他开始了长达10年之久的关于光速相对性以及关于光的传播介质“以太”存在问题的探索。这样，在他26岁那年发表了《论动体的电动力学》，成功地解释了他的“追光悖论”，创立狭义相对论也就是水到渠成的事了。从这个事例中，我们明白了创新是需要源头、需要传承、需要视野的。再举一个例子：两只狼来到草原，其中一只狼很失落，因为它看不见肉，这是视力；另一只狼很兴奋，因为它知道有草就有羊，这是视野。在不创新就要落后的现代社会，物理学教学的目的不仅要培养学生的“视力”——观察、分析能力，更要培养学生的“视野”——推理、预测能力。笔者基于多年教学中遇到的这种困惑以及大量阅读国外教材的一些感悟，为了提高学生科学欣赏能力、科学思维和创新能力，在最近五年教学过程中逐渐引导学生在阅读物理教材和课外学术资料时重点关注物理学知识点的来源、现在发展到什么程度以及今后可能往哪里去等问题，追踪以前的物理学家遇到问题时思考解决问题的方法与解决问题的过程，让学生从六个方面去学习物理的每一个知识点，这六个方面分别为：①当时遇到了怎样的难题需要建立该新知识点？②建立该知识点过程中经历了哪些困难、歧途？最后怎样统一到目前这个认识的？③目前物理界对该知识点的解析有哪些？④该知识点有没有相似的其他描述？如果有，各有什么优缺点？⑤该知识点美在哪里？对自然科学的发展起了怎样的作用？对人类生活有哪些影响？举一例说明之。⑥该知识点建立后有怎样的发展？你对该知识点的发展有什么看法、建议？此外，要求每一个同学提交一份关于某个知识点的阅读报告。通过5年的实践，学生们收获很大。如杨若虚同学在他的读书报告里的个人感悟中写道：“最开始的时候对于热力学第二定律真的是一无所知，不过查了一下就被吓倒了，因为它引出了一个超级‘牛’的概念：熵。虽然我也不知道熵到底有多牛，不过但凡看过《生活大爆炸》的人或多或少都有点概念吧。
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