大學物理導論（上冊）

前言

　　《大學物理導論》修訂版繼續(xù)保持了原書對概念的形成、原理的確立和科學的發(fā)現(xiàn)進行歷史敘述的這一獨具特色的風格，基本上保留了原書的全部內(nèi)容，只是在課程內(nèi)容的現(xiàn)代化上有了進一步的發(fā)展?！　≡凇洞髮W物理導論》出版后，13年來編者一直在進行分子生物學的起源和進展的研究。從對這一交叉學科的研究中編者深深體會到：物理學作為自然科學的帶頭學科，是自然科學的基礎的意義。物理學為新學科的形成提供了理論依據(jù)、實驗手段和工作方法，是許多其他學科，如化學、生物學、信息和材料科學的基礎。學科間的相互滲透和影響，必然會產(chǎn)生一些新的交叉學科。這些交叉學科不僅擴展和豐富了自然科學的研究領(lǐng)域，而且它本身通常會成為最有前景的科學前沿?！　榱诉m應科學發(fā)展的這一新趨勢，在修訂版中開啟了物理學與生命學科結(jié)合的窗口，尋找到了相互聯(lián)系的幾個接口。在熱學中討論了耗散結(jié)構(gòu)、開放系統(tǒng)的熵變、熵與信息和遺傳與信息的關(guān)系，以及與生物信息學有關(guān)的，包括遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、遺傳密碼的破譯和遺傳信息的傳遞機制等內(nèi)容；在光學中，介紹了x射線衍射分析的原理和方法、對DNA纖維的X射線衍射分析以及雙螺旋結(jié)構(gòu)的實驗驗證；在原子物理學中，介紹了原子之間化學鍵形成和分子之間氫鍵形成的量子理論以及納米技術(shù)的應用，等等。為了保持全書的完整性和簡潔性，增補了物理學在生物學和化學中應用內(nèi)容的同時，還刪除了原書中與近代物理知識沒有直接關(guān)聯(lián)的部分，包括在力學、熱學、電磁學和光學的起源中屬于中國古代和古希臘時期的物理學成就的內(nèi)容。　　……

內(nèi)容概要

　　《大學物理導論（上冊）（修訂版）》是一部面向前沿、內(nèi)容豐富、信息量大、獨具特色的大學物理教材。主要內(nèi)容包括力學與相對論，熱學。書中敘述了物理概念的形成、發(fā)展和演變過程，具體且深入地揭示了物理概念的內(nèi)涵。在闡述物理學的基本原理和基本定律時，還介紹了這些理論建立的過程，在重大發(fā)現(xiàn)中物理學家探索的歷程，分析了他們的研究思路、創(chuàng)造性工作特點以及所用的研究方法。在保持經(jīng)典物理知識體系相對完整的同時，還介紹了物理學的新進展和前沿物理中的新知識，例如守恒定律與對稱性，混沌與牛頓力學的內(nèi)在隨機性，相對論與近代宇宙論，耗散結(jié)構(gòu)與信息熵，遺傳信息的傳遞，X射線衍射對DNA結(jié)構(gòu)的分析，原子和分子結(jié)構(gòu)，化學鍵的量子理論以及原子核和基本粒子等。
　　《大學物理導論（上冊）（修訂版）》可作為理、工、農(nóng)、醫(yī)院校普通物理課程的教材，也可供中學物理教師閱讀和參考。

書籍目錄

緒論 物理學的作用與意義
0.1 物理學是自然科學的帶頭學科
0.2 物理學是現(xiàn)代技術(shù)革命的先導
0.3 物理學是科學的世界觀和方法論的基礎
第1篇 力學與相對論
第1章 質(zhì)點運動學
1.1 力學的起源
1.1.1 力學的研究對象
1.1.2 近代力學的開端
1.2 空間和時間的計量
1.2.1 長度的計量
1.2.2 時間的計量
1.3 物質(zhì)世界的層次和數(shù)量級
1.3.1 空間尺度
1.3.2 時間尺度
1.4 參考系 質(zhì)點
1.4.1 參考系
1.4.2 坐標系
1.4.3 質(zhì)點
1.5 速度 加速度
1.5.1 質(zhì)點的位置矢量
1.5.2 位移
1.5.3 速度
1.5.4 加速度
1.6 直線運動
1.6.1 勻加速直線運動
1.6.2 落體佯謬
1.6.3 伽利略對自由落體運動的研究
1.6.4 伽利略的科學思想方法
1.7 曲線運動
1.7.1 拋體運動
1.7.2 圓周運動
1.8 相對運動
1.9 行星運動：托勒密與哥白尼之爭
1.9.1 天體的視運動
1.9.2 托勒密的地心體系
1.9.3 哥白尼的日心體系
1.10 開普勒定律的發(fā)現(xiàn)
1.10.1 開普勒的行星軌道模型
1.10.2 等面積定律的確立
1.10.3 橢圓軌道的發(fā)現(xiàn)
1.10.4 和諧定律的提出
1.10.5 開普勒的科學思想方法
思考題
習題
第2章 牛頓運動定律和萬有引力定律
2.1 牛頓力學體系的形成
2.1.1 伽利略的慣性原理
2.1.2 笛卡兒的力學原理
2.1.3 惠更斯對碰撞和擺的研究
2.1.4 牛頓的《自然哲學的數(shù)學原理》的問世
2.2 牛頓第一定律 慣性參考系
2.2.1 慣性定律
2.2.2 慣性參考系
2.3 牛頓第二定律 力和質(zhì)量的概念
2.3.1 牛頓第二定律的表述
2.3.2 力的疊加原理
2.3.3 力的概念
2.3.4 質(zhì)量的概念
2.4 牛頓第三定律
2.5 單位制和量綱
2.5.1 單位制 基本單位和導出單位
思考題
習題
第2篇 熱學
附表
習題答案
參考文獻

章節(jié)摘錄

　　2.1.4 牛頓的《自然哲學的數(shù)學原理》的問世　　牛頓（Newton，1642-1727）1642年12月25日出生于英格蘭林肯郡沃爾斯索普村一個農(nóng)戶家里。1661年6月，他考上劍橋大學三一學院。當時，那里還講授一些經(jīng)院式課程。兩年之后三一學院出現(xiàn)了新氣象。盧卡斯創(chuàng)設了一個別開蹊徑的講座，規(guī)定講授自然科學知識如地理、物理、天文和數(shù)學課程。第一任數(shù)學講座教授巴洛（Barrow）是一位博學的科學家，他把牛頓引向自然科學，特別是數(shù)學和物理學的研究?！　≡?664年，牛頓已從亞里士多德的煩瑣哲學思想影響下解放出來。在此之前，他讀了笛卡兒的《幾何學》和《哲學原理》、伽利略的《兩個世界體系的對話》等著作。這些書有助于他的科學思想的發(fā)展，對于后來牛頓力學的形成起了巨大的作用。他在立志使力學體系化的過程中，繼承了笛卡兒的慣性定律、運動量守恒和圓周運動的解析這三大成果。利用了伽利略的落體定律和運動的合成。如果看一看牛頓的早期手稿，就不難發(fā)現(xiàn)笛卡兒和伽利略對他的強烈影響。　　牛頓在1664-1665年寫的《未發(fā)表的記事手稿》（waste book）中，討論了碰撞問題。他發(fā)展了笛卡兒關(guān)于運動量是物體質(zhì)量與速度相乘積的概念，不僅考慮到了運動量的大小，而且考慮到了它的方向。他對彈性碰撞的物理過程做了生動具體的描述：在碰撞中兩球擠壓，產(chǎn)生瞬時變形，而后恢復原形，球被彈射出去。他得出結(jié)論：兩個質(zhì)量相同的完全彈性球，以相同的速度相向作對心碰撞后，兩者都以相同的速度向相反方向運動。碰撞問題的討論，對于牛頓形成力的概念提供了一個理想的實驗基礎。在他的手稿中已經(jīng)萌發(fā)了力的定義：力正比于它產(chǎn)生的運動量的改變。如果假設碰撞物體之間的作用力大小相等、方向相反，按照這個力的定義，必然得出碰撞過程中運動量守恒的結(jié)論。這說明在他的手稿中，力學的基本概念和基本定律已大體上顯露出全貌?！　　?/pre>








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