普通物理学简明教程（第3版 上册）/普通高等教育“十一五”国家级规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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胡盘新，汤毓骏，钟季康 编

图书标签:

• 物理学
• 普通物理学
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• 高等教育
• 理工科
• 物理学教程
• 简明教程
• 第三版
• 国家级规划教材
• 基础物理

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040449341

版次：3

商品编码：12128312

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十一五”国家级规划教材

开本：16开

出版时间：2017-01-01

用纸：胶版纸

页数：242

字数：290000

正文语种：中文

内容简介

　　本书是在程守洙、江之永主编的《普通物理学》（第七版）的基础上，根据《理工科类大学物理课程教学基本要求》（2010年版）改编而成。本书在保持原书选材精当、论述严谨、行文简明的前提下，删繁就简，突出重点，由浅入深，力求更加易教易学。本书涵盖了《教学基本要求》中的核心（A类）内容，并精选了适量重要的扩展（B类）内容，对经典物理内容进行了精简和深化，对近代物理内容进行了精选和普化，并适当介绍现代工程技术的新发展和新动态。
　　本书分为上、下两册，上册包括力学、振动和波动、狭义相对论和热学，下册包括电磁学、波动光学和量子力学。本书可作为高等院校非物理类理工科专业80－110学时大学物理基础课程的教材，也可供其他相关专业选用和社会读者阅读。

内页插图

目录

绪论
一、物理学和物质世界
二、物理学和科学技术
三、物理学与人才培养

第一章 运动和力
§1-1 质点运动的描述
一、质点
二、参考系和坐标系
三、空间和时间
四、位矢
五、运动学方程
六、位移
七、速度
八、加速度
§1-2 圆周运动和一般曲线运动
一、圆周运动的描述
二、一般曲线运动的描述
三、抛体运动的矢量描述
§1-3 相对运动伽利略变换
一、相对运动
二、伽利略坐标变换
三、速度变换与加速度变换
§1一4力学中的常见力和基本力
一、常见力
二、基本力
§1-5 牛顿运动定律
一、牛顿第一定律
二、牛顿第二定律
三、牛顿第三定律
四、牛顿运动定律应用举例
§1-6 非惯性系惯性力
习题

第二章 运动的守恒量和守恒定律
§2-1 动量定理动量守恒定律
一、动量定理
二、动量守恒定律
三、火箭飞行
§2-2 功动能动能定理
一、功的概念
二、能量
三、动能定理
§2-3 保守力势能
一、保守力
二、势能
三、势能曲线
§2-4 质点系的功能原理机械能守恒定律
一、质点系的动能定理
二、质点系的功能原理
三、机械能守恒定律
四、能量守恒定律
§2-5 碰撞
§2-6 质点的角动量和角动量守恒定律
一、角动量
二、角动量守恒定律
习题

第三章 刚体的定轴转动
§3-1 刚体的转动动能转动惯量
一、刚体的定轴转动
二、刚体的转动动能
三、转动惯量
§3-2 力矩的功定轴转动定律
一、力矩的功
二、定轴转动的动能定理
三、定轴转动定律
§3-3 刚体绕定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律
一、刚体绕定轴转动的角动量定理
二、刚体绕定轴转动的角动量守恒定律
§3-4 进动
习题

第四章 机械振动和机械波
§4-1 谐振动
一、谐振动的特征及其表达式
二、描述谐振动的特征量
三、谐振动的旋转矢量图示法
四、谐振动的能量
§4-2 阻尼振动
§4-3 受迫振动共振
一、受迫振动
二、共振
三、非线性振动与混沌
§4-4 谐振动的合成
一、同一直线上两个同频率的谐振动的合成
二、同一直线上两个不同频率的谐振动的合成 拍
§4-5 机械波的产生和传播
一、机械波产生的条件
二、机械波的传播特征
三、波的几何描述
四、描述波的特征量
§4-6 平面简谐波的波动表达式
§4-7 波的能量波的强度
一、波的能量
二、波的强度
三、球面简谐波表达式
四、声强级
§4-8 波的干涉驻波
一、波的干涉
二、驻波
三、半波损失
§4-9 多普勒效应
习题

第五章 狭义相对论基础
§5-1 狭义相对论基本原理洛伦兹变换
一、狭义相对论基本原理
二、洛伦兹坐标变换式
§5-2 相对论速度变换式
§5-3 狭义相对论的时空观
一、“同时”的相对性
二、时间延缓
三、长度收缩
§5-4 狭义相对论动力学基础
一、相对论力学的基本方程
二、质量和能量的关系
三、动量和能量的关系
习题

第六章 气体动理论
§6-1 平衡态理想气体的物态方程
一、状态参量
二、平衡态准静态过程
三、理想气体的物态方程
§6-2 分子热运动的基本特征理想气体的微观模型
一、分子热运动的基本特征
二、理想气体的微观模型
§6-3 理想气体的压强和温度公式
一、理想气体压强公式的推导
二、温度的本质和统计意义
三、气体分子的方均根速率
§6-4 能量按自由度均分定理理想气体的内能
一、分子的自由度
二、能量按自由度均分定理
三、理想气体的内能
§6-5 麦克斯韦速率分布律
一、气体分子的速率分布函数
二、麦克斯韦速率分布律
三、分子速率的三个统计值
§6-6 麦克斯韦一玻耳兹曼能量分布律
§6-7 分子碰撞和平均自由程
一、分子碰撞的研究
二、平均自由程公式
§6-8 气体的输运现象
一、黏滞现象
二、热传导现象
三、扩散现象
习题

第七章 热力学基础
§7-1 热力学第零定律和第一定律
一、热力学第零定律
二、热力学过程
三、功 热量 内能
四、热力学第一定律
§7-2 热力学第一定律对于理想气体准静态过程的应用
一、等体过程气体的摩尔定容热容
二、等压过程 气体的摩尔定压热容
三、等温过程
四、绝热过程
五、多方过程
§7-3 循环过程卡诺循环
一、循环过程
二、卡诺循环
§7-4 热力学第二定律
一、热力学第二定律
二、两种表述的等价性
§7-5 可逆过程与不可逆过程卡诺定理
一、可逆过程与不可逆过程
二、卡诺定理
§7-6 熵熵增加原理
一、熵
二、自由膨胀的不可逆性
三、熵增加原理
四、热力学第二定律的统计意义玻耳兹曼关系式
习题
附录 国际单位制（SI）
习题答案

前言/序言

　　本书的第三版又和大家见面了。第二版曾被列为普通高等教育“十一五”国家级规划教材、“2008年普通高等教育精品教材”，被很多院校采用，得到广大师生的好评。但部分院校因学时数的限制，仍嫌内容略多。
　　此次修订力求做到精益求精。在第二版的基础上，更加注意突出“物质、能量和相互作用”来统率物理各部内容，使它们的内在联系更加清晰。我们在不削减《教学基本要求》+所提出的大学“本科生学习本课程应达到的最低要求”的A类内容基础上，进一步结合实际，筛选内容，删繁就简，重新整合，确保重点，务必使大家易教易学。本版仍保留少量B类和拓展的内容，用*号标记，并用小字印刷，供有条件的学生自学。
　　此次修订得到高等教育出版社物理分社高建社长、程福平编辑和忻蓓编辑的关心和支持，得到兄弟院校师生和广大读者赐予的宝贵意见和建议，我们在此表示衷心的感谢。
　　限于编者的水平，恳请同行专家和读者继续提出批评和建议。

理论力学基础：经典力学精要与现代视角 （不含《普通物理学简明教程（第3版 上册）/普通高等教育“十一五”国家级规划教材》相关内容） 本书简介 本教材聚焦于经典力学这一物理学的基础分支，旨在为学习者构建一个严谨、系统且富有洞察力的力学知识框架。它不仅深入阐述了牛顿力学的核心原理，更着重于向更抽象、更强大的拉格朗日与哈密顿力学体系过渡，为理解现代物理学的数学结构奠定坚实基础。 本书结构清晰，逻辑推进自然，从最基本的概念出发，逐步深入到理论力学的精髓。我们力求在保持数学严谨性的同时，突出物理图像的直观性，帮助读者跨越从宏观直觉到微观抽象的思维鸿沟。 --- 第一部分：运动学的描述与牛顿体系的重建 本部分侧重于对运动的精确描述，并重申牛顿力学作为经典物理学的基石的地位。 1. 质点运动学的几何基础： 我们首先回顾必要的数学工具，如矢量运算、坐标系的选择与变换（包括笛卡尔坐标系、柱坐标系和球坐标系）。运动学不再仅仅是描述“在哪里”和“如何去”，而是要建立一个完备的描述框架。重点分析了瞬时速度、加速度的定义，并引入了曲线运动中法向加速度和周向加速度的概念，强调了运动学描述的客观性和依赖性。 2. 动力学的核心：牛顿定律的再认识： 牛顿三定律是经典力学的基石，本书对它们进行了深刻的剖析。我们不仅陈述定律本身，更探讨了其背后的物理意义、适用范围以及惯性参考系的概念。特别是第二定律 $ mathbf{F} = mmathbf{a} $，被视为连接力与运动的桥梁，并讨论了质量（惯性质量与引力质量的等效性）。功和能的概念在这一部分被引入，作为保守力分析的基础。动量和角动量作为守恒量的概念，也在此阶段进行初步探讨，预示着更高层次的理论结构。 3. 刚体运动学的初步探讨： 质点模型在处理宏观物体时会失效。本章将运动学扩展到具有空间扩展的物体——刚体。重点分析了刚体运动的自由度，以及如何用转动和平动来描述任意刚体的运动。转动惯量、力矩的矢量性质以及转动定理（欧拉第二定律）的推导被详述，为后续处理复杂系统打下基础。 --- 第二部分：从守恒定律到分析力学 本部分是本书的核心，标志着从基于力的直接积分（牛顿法）向基于能量和路径积分（分析力学）的思维转变。 4. 变力系统与振动问题： 在进入分析力学之前，需要巩固处理复杂相互作用和周期性现象的能力。我们详细分析了各种保守力场下的运动，包括万有引力在中心力场中的应用，以及简谐振动在不同边界条件下的解法。受迫振动与阻尼振动的稳态解和瞬态解被仔细区分，重点讨论了共振现象的物理机制及其在工程中的意义。 5. 变质量系统与相对论效应的初步考虑： 传统的牛顿定律在处理火箭推进或粒子碰撞中质量发生变化的系统时会遇到困难。本章推导了变质量系统的运动方程（如齐奥尔科夫斯基公式的推导），强调了动量守恒的普适性。同时，我们简要引入了狭义相对论的某些基本概念，特别是动量和能量定义在高速情况下的修正，作为对经典力学局限性的预示。 6. 约束的力学：虚功原理与广义坐标： 分析力学的核心在于如何巧妙地处理约束。本章引入了虚位移的概念，并阐述了虚功原理（D'Alembert原理的稳态形式），这是从动力学向静力学和分析力学过渡的关键逻辑。 基于虚功原理，我们定义了广义坐标 $ q_i $，这些坐标的数量恰好等于系统的自由度数，从而极大地简化了问题的描述，避开了复杂的约束力。本章详细讲解了如何从牛顿方程推导出描述受约束运动的运动方程。 7. 拉格朗日力学：经典力学的优雅形式： 拉格朗日量 $ L = T - V $ 是分析力学的灵魂。本章严格推导了欧拉-拉格朗日方程（或称拉格朗日方程的第二形式），并阐明了它是描述任何保守或耗散（在特定条件下）力学系统的普遍方程。本书将大量篇幅用于应用拉格朗日力学解决复杂的物理问题，如复摆、连杆机构和电磁场中的带电粒子运动（通过引入电磁势 $ A $ 和标量势 $ phi $ 来构造拉格朗日量）。 8. 守恒定律的深刻来源：诺特定理： 本章提升了理论的深度。我们不再将守恒定律视为经验事实，而是证明它们是系统拉格朗日量对某一连续对称性的响应。诺特定理被精确阐述和证明：时间平移不变性导致能量守恒；空间平移不变性导致动量守恒；空间转动不变性导致角动量守恒。理解诺特定理是迈向场论和量子力学的关键一步。 --- 第三部分：哈密顿力学与经典物理的终极结构 本部分将理论力学推向其最抽象和最强大的形式——哈密顿力学，它成为量子力学和统计物理的直接出发点。 9. 勒让德变换与哈密顿量的构造： 从拉格朗日量到哈密顿量需要进行勒让德变换。我们详细介绍了正则动量 $ p_i $ 的定义，以及如何从 $ L(q_i, dot{q}_i, t) $ 转换为 $ H(q_i, p_i, t) $。哈密顿量 $ H $ 通常代表系统的总能量（在特定条件下），但其物理意义比 $ L $ 更为深刻。 10. 哈密顿方程与相空间： 哈密顿力学用一组一阶微分方程（正则方程）来描述系统的演化，这比拉格朗日力学的二阶方程在数学上更具优势。我们探讨了相空间的概念，即系统的状态由广义坐标和正则动量共同确定的空间，以及系统的运动轨迹在相空间中的意义。 11. 泊松括号与守恒量的检验： 泊松括号是哈密顿力学的核心代数结构，它提供了一种简洁的方式来表达物理量之间的动态关系。我们详细讨论了泊松括号的性质，并利用它来高效地检验守恒量：一个物理量守恒的充要条件是它与哈密顿量在泊松括号中是对易的（即 ${f, H} = 0 $）。 12. 经典力学的泛化：微扰理论与正则变换： 最后，本书介绍了如何处理复杂或非显式可解的问题。正则变换是改变坐标系（从 $ (q, p) $ 到新的 $ (Q, P) $）而不改变哈密顿方程形式的变换，这在求解中具有极大的便利性。我们还初步介绍了微扰理论的基本思想，即当系统偏离一个已知可解模型时，如何通过小量展开来近似求解运动方程。 --- 适用对象： 本书适合高等院校物理学、应用物理学、工程物理学等专业本科生及研究生使用。学习者应具备微积分和基础线性代数知识。本书旨在培养学生从直观的“力”的概念过渡到抽象的“作用量”和“对称性”的现代物理思维模式。

评分☆☆☆☆☆

习题部分的设置，体现了编者对教学实践的深刻理解。很多教材的习题要么过于简单，流于形式，要么难度陡升，超出了当前章节知识的适用范围。但这本教材的习题配置，简直是艺术品级别的平衡。它分为基础巩固型、概念辨析型和综合应用型三大类，梯度设置得非常合理。基础题确保了基本概念的掌握，而那些综合应用题，往往需要读者将前几章学到的知识点融会贯通，进行多步骤的推理和计算。我特别喜欢那些需要用到几何或微积分思想来解决的难题，它们不只是简单的代数运算，而是真正考验对物理图像的构建能力。而且，据说答案解析非常详细（虽然我还没到需要看解析的程度），但这种细致的配套，显示出编者在设计这套教材时，是真正考虑到了学生自学的全过程，而不是只顾着“教完”了事。

评分☆☆☆☆☆

我个人最欣赏这本书的地方，在于它对概念辨析的深度和广度。在物理学习中，最容易混淆的就是那些看似相近但内涵迥异的物理量和概念，比如功与能、动量与冲量、场强与电势等等。这本书在处理这些“易混淆项”时，简直是教科书级别的处理。它不仅给出了精确的定义，还会特意设立一个“易错点辨析”的栏目，用对比分析的方式，把它们区别开来，甚至会探讨在特定边界条件下的物理图像差异。这种深入骨髓的剖析，远超出了普通参考书的泛泛而谈。它真的在教你如何“像物理学家一样思考”，而不是仅仅学会如何“解题”。这种对底层逻辑的深挖，为后续学习更高级的物理知识打下了极其坚实的基础，让我对很多曾经模糊不清的细节，现在都感到豁然开朗，这种学习体验的提升是质的飞跃。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，这本书提供了一种非常独特的“对话感”。作者的叙述语言，在保持高度学术严谨性的同时，并没有采用那种冷冰冰的、高高在上的学术腔调。相反，它在讲解复杂理论时，经常会穿插一些历史背景的介绍，比如某个理论是如何被提出、经历了怎样的争论和修正，这使得物理知识不再是僵硬的教条，而更像是一部充满探索精神的“人类智力发展史”。这种叙事手法极大地激发了我对物理学科的好奇心和探究欲。读起来不像是被动地接受信息，而更像是在跟随一位经验丰富的导师，慢慢地走进科学发现的前沿。这种‘有人引导’的感觉，让枯燥的习题训练都变得有了一层探索的趣味性，极大地提升了学习的内驱力。

评分☆☆☆☆☆

这本教材的装帧和排版着实让人眼前一亮，拿到手上就能感觉到一种沉甸甸的实在感。纸张的质量比我之前看过的几本同类书籍都要好，印刷的油墨浓郁且清晰，即便是那些复杂的物理公式，看起来也丝毫没有模糊不清的困扰。尤其是那些示意图和实验装置的插图，线条流畅，标注清晰到位，很多原本在脑海里难以构建的抽象概念，通过这些精良的插图瞬间变得具体而形象。不得不说，在视觉体验上，这本书做到了一个极高的水准，让人在长时间阅读时，眼睛不容易疲劳，这对于学习物理这种需要高度集中注意力的学科来说，简直是福音。而且，这本书的开本设计也比较适中，既保证了阅读时的视野开阔，又方便携带，揣在书包里也不会显得过于笨重，这点对于需要经常往返于教室和宿舍的我来说，非常重要。可以说，从拿到书的第一刻起，我就对它产生了极大的好感，这种对细节的关注，往往预示着内容编排上的严谨和用心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容组织逻辑简直是一流的精妙，完全是为初学者量身定制的节奏感。它不像有些教材那样上来就抛出一大堆晦涩难懂的理论公式，而是采取了一种非常温和渐进的方式，从最基础的宏观现象入手，层层递进地引入物理学的基本原理。比如讲到力学部分，作者并没有急于使用复杂的向量分析，而是先用大量的实例，比如斜面上的物体运动、碰撞等情景，把力的概念和运动规律讲得入木三分，读起来非常顺畅，几乎没有“卡壳”的地方。更值得称赞的是，它在每章节的末尾，都会有一个“知识串联”的小节，巧妙地将本章内容与前后章节的概念联系起来，让知识体系不再是孤立的点，而是一个相互关联的网络。这种结构安排，极大地帮助了我们理解物理学的内在联系，而不是孤立地死记硬背公式的集合。