內容簡介:本書遵循教育部對大學物理課程提出的基本要求，圍繞提高學生的核心素養(yǎng)這個主線，從大學物理與中學物理的銜接和提升上，簡明闡述大學物理的基本概念和基本定理。本書共包括16章，其中力學部分包括對質點機械運動及其運動狀態(tài)變化原因的描述，質點的動量、角動量及其守恒定律，機械能和機械能守恒定律，對具有周期性運動行為的振動和波動的描述，對剛體機械運動狀態(tài)及其運動狀態(tài)變化原因的描述； 熱學部分包括對物體熱運動狀態(tài)和狀態(tài)變化原因的描述，熱力學狀態(tài)和狀態(tài)變化的統(tǒng)計描述，熱力學過程中能量轉化和守恒的描述，熱力學過程中能量傳遞和轉化“方向性”的描述； 電磁學部分包括靜電力和靜電場的描述，穩(wěn)恒電流和磁場的描述，電磁感應現(xiàn)象的描述和麥克斯韋方程組； 光學部分包括對光的本性的物理描述； 近代物理部分包括相對論基礎和量子物理基礎。
本書在精選基本內容并保持基本內容的系統(tǒng)性和完整性前提下，專門設置了微信公眾號“大學物理學習拓展”，列入了“物理史料”“拓展閱讀”“演示實驗”“數(shù)學推導”“網(wǎng)絡鏈接”“習題解答”等欄目，注重滲透物理學的基本思想和科學方法，拓展學生的學習視野。本書在每一章后面都安排了適當?shù)牧曨}和思考題。
本書可作為理工科高等院校相關專業(yè)和高等師范院校相關專業(yè)“大學物理”課程使用的教材，也適合于中學物理教師進修提高和其他讀者自學“大學物理”課程時使用。

目錄:目錄
第1章質點機械運動狀態(tài)的描述
本章引入和導讀
1.1質點——描述物體機械運動的一個理想模型
——什么是質點？為什么要引入質點模型？
1.2描述物體機械運動狀態(tài)的物理量
——什么是位移、速度和加速度？
1.2.1標量和矢量
1.2.2位置矢量和位移矢量
1.2.3平均速度和瞬時速度
1.2.4平均加速度和瞬時加速度
1.3物體機械運動的相對性
——在不同參考系中描述同一個物體的運動結果相同嗎？
1.4物體機械運動的分類
——物體的機械運動有哪幾種分類？
1.4.1直線運動和曲線運動
1.4.2勻速運動和變速運動
1.5中學物理和大學物理運動學的幾點比較
——中學物理與大學物理運動學有哪些不同？
思考題
習題
第2章物體機械運動狀態(tài)變化原因的描述
本章引入和導讀
2.1牛頓提出的絕對時間和絕對空間
——什么是牛頓提出的經(jīng)典時空觀？
2.2牛頓三大運動定律
——什么是牛頓三大運動定律的整體性和公理性？
2.2.1牛頓第一定律： 慣性以及力和運動狀態(tài)變化的定性關系
2.2.2牛頓第二定律： 動量以及力和運動狀態(tài)變化的定量關系
2.2.3牛頓第三定律： 兩個物體之間真實作用力相互作用的對稱性
2.2.4牛頓三大定律的整體性及其相互關系
2.2.5牛頓三大定律是一個完整的邏輯化公理體系
2.3從行星運動三大定律到萬有引力定律
——牛頓是怎樣提出“萬有引力定律”的？
2.3.1開普勒和行星運動三大定律
2.3.2牛頓提出的萬有引力定律
2.4牛頓三大定律的提出是經(jīng)典力學的偉大成就
——什么是科學史上的第一次大統(tǒng)一？
思考題
習題
第3章質點的動量、角動量及其守恒定律
本章引入和導讀
3.1質點的動量、動量定理和動量守恒定律
——為什么說動量是物體機械運動的矢量量度？
3.1.1質點的動量和動量定理——力的時間累積效應
3.1.2碰撞現(xiàn)象和質點的動量守恒定律
3.1.3動量守恒定律和牛頓定律的關系
3.2角動量、角動量定理和角動量守恒定律
——為什么說角動量是物體相對于定點運動的矢量量度？
3.2.1角動量和角動量定理——力矩的時間累積效應
3.2.2角動量守恒定律和有心力
3.3動量和角動量的幾點比較
思考題
習題
第4章機械能和機械能守恒定律
本章引入和導讀
4.1外力的功、動能定理和機械能守恒定律
——為什么說動能是物體機械運動的標量量度？
4.1.1功的一般定義和動能定理
4.1.2保守力的功和質點的勢能
4.1.3系統(tǒng)的機械能定理和機械能守恒定律
4.2普遍的能量守恒定律
思考題
習題
第5章具有周期性運動行為的振動和波動的描述
本章引入和導讀
5.1簡諧振動的運動學描述
——什么是描述簡諧振動的三個特征量？
5.1.1簡諧振動的一個理想化模型——諧振子的運動
5.1.2簡諧振動的旋轉矢量圖示法
5.1.3簡諧振動的速度和加速度
5.1.4簡諧振動的初始條件
5.1.5單擺的運動
5.2簡諧振動的機械能
——什么是簡諧振動的動能和勢能？
5.3兩個簡諧振動的合成
——相位差在振動合成中有著怎樣的重要作用？
5.3.1兩個位移同方向、同頻率的簡諧振動的合成
5.3.2兩個位移方向互相垂直、同頻率的簡諧振動的合成
5.4受阻力和外力驅動作用時的實際振動
——阻力和外力怎樣影響簡諧振動？
5.4.1阻尼振動的利和弊
5.4.2受迫振動的利和弊
5.5簡諧波動的描述
——振動的信息和能量是怎樣傳播的？
5.5.1機械波動是機械振動的傳播
5.5.2簡諧波動的分類： 橫波和縱波
5.5.3平面簡諧波的運動方程
5.6簡諧波動的能量和能量的傳播
——波動的能量和振動的能量有什么區(qū)別？
5.6.1簡諧波動的動能和勢能
5.6.2簡諧波動的能量流
5.7兩個簡諧波動的合成
——什么是波動的相長干涉和相消干涉?
5.7.1兩列簡諧波的相長干涉和相消干涉
5.7.2駐波——波的干涉的一個特例
5.8多普勒效應
——什么是電子警察和頻率紅移？
思考題
習題
第6章剛體機械運動狀態(tài)的描述
本章引入和導讀
6.1剛體運動及其分類
——什么是剛體？怎樣對剛體運動進行分類？
6.1.1剛體是固態(tài)物體的一個理想模型
6.1.2剛體運動的分類——平動和定軸轉動
6.2怎樣描述剛體定軸轉動的運動狀態(tài)
——什么是剛體定軸轉動的角量和線量？
6.2.1剛體的轉動角位移及其運動方程
6.2.2剛體的轉動角速度和角加速度
思考題
習題
第7章剛體機械運動狀態(tài)變化原因的描述
本章引入和導讀
7.1剛體的質心和質心運動定理
——怎樣建立剛體運動定理與質點運動定理的類比？
7.1.1剛體的質心
7.1.2剛體的質心運動定理
7.2剛體定軸轉動的角動量和角動量定理
——怎樣建立剛體的轉動動力學與質點動力學之間的類比？
7.2.1剛體的轉動慣性和轉動慣量
7.2.2剛體定軸轉動的角動量和角動量定理
7.3剛體定軸轉動的動能和動能定理
——怎樣建立剛體轉動動能定理與質點動能定理的類比？
思考題
習題
第8章物體熱運動狀態(tài)和狀態(tài)變化過程的描述
本章引入和導讀
8.1熱學研究的對象、內容和熱力學系統(tǒng)的分類
——什么是熱力學系統(tǒng)及其分類？
8.1.1熱學研究的對象和內容
8.1.2熱力學系統(tǒng)的分類
8.2熱力學平衡狀態(tài)
——什么是靜中有動的統(tǒng)計平衡態(tài)？
8.3熱平衡定律和溫度
——什么是溫度的科學定義？
8.3.1對物體的冷熱程度的感覺判斷
8.3.2熱平衡定律和溫度的科學定義
8.4溫標和溫度計
——什么是溫度的定量表示方式？
8.5氣體的狀態(tài)方程
——什么是熱力學系統(tǒng)的靜態(tài)描述？
8.6動中有靜的準靜態(tài)過程
——什么是熱力學過程的動態(tài)描述？
8.6.1從靜態(tài)描述到動態(tài)描述
8.6.2引起系統(tǒng)狀態(tài)變化的兩種方式
8.6.3動中有靜的準靜態(tài)過程
思考題
第9章熱力學狀態(tài)和狀態(tài)變化的統(tǒng)計描述
本章引入和導讀
9.1關于分子個體行為和集體行為的基本假設
——什么是分子動理論的基本假設？
9.2氣體壓強和溫度的微觀解釋
——什么是壓強和溫度的統(tǒng)計意義？
9．2．1氣體壓強的微觀解釋
9．2．2氣體溫度的微觀解釋
9.3分子無規(guī)則運動的速度分布函數(shù)
——什么是大量分子無規(guī)則運動速度呈現(xiàn)的統(tǒng)計規(guī)律？
9．3．1麥克斯韋速度分布函數(shù)
9．3．2三個特征速率
9.4能量按自由度均分定理
——什么是大量分子無規(guī)則運動能量呈現(xiàn)的統(tǒng)計規(guī)律？
9．4．1能量按自由度均分定理
9．4．2理想氣體的內能與熱容
思考題
習題
第10章熱力學過程中能量轉化和守恒的描述
本章引入和導讀
10.1內能和熱力學第一定律
——什么是熱力學系統(tǒng)的內能？
10.2熱力學第一定律對理想氣體的應用
——怎樣得出準靜態(tài)過程的功、熱量和內能？
10．2．1準靜態(tài)單一過程的功
10．2．2準靜態(tài)單一過程的熱容和熱量
10．2．3準靜態(tài)單一過程內能的改變
10.3準靜態(tài)單一過程的過程方程
——什么是單一過程的過程方程？
10.4準靜態(tài)循環(huán)過程及其效率
——什么是準靜態(tài)循環(huán)過程的效率？
10.5卡諾循環(huán)——一個理想化的循環(huán)過程
——什么是卡諾循環(huán)及其效率？
10.6能量守恒和轉化的思想是物理學的重要思想
——什么是做功和熱傳遞的量的等當性和質的可轉化性？
思考題
習題
第11章熱力學過程中能量傳遞和轉化方向性的描述
本章引入和導讀
11.1不可逆過程和可逆過程
——什么是自然界實際過程的方向性？
11.2熱力學第二定律的兩種典型表述
——為什么熱力學第二定律的地位高于熱力學第一定律？
11.3不可逆過程是能量品質不斷降低的過程
——為什么熱能不如其他形式的能量有用？
11.4熵和熵增加原理
——在熱力學中熵的地位為什么比內能更重要？
11．4．1一個比內能更重要的狀態(tài)函數(shù)——熵
11．4．2熵增加原理： 宇宙的熵增加
11.5熱力學第二定律的微觀解釋和熵的微觀意義
——為什么系統(tǒng)越無序它的熵就越大？
11.6熱力學第三定律和零熵
——為什么絕對零度是不可能達到的？
11.7人類對大自然的尊重和敬畏
——熱力學定律否定性表述的重要意義是什么？
思考題
習題
第12章靜電力和靜電場的描述
本章引入和導讀
12.1對場的認識的深化是電磁學中的一條思想主線
——對電磁力的研究為什么需要從頭開始？
12.2電荷的分類和電荷守恒定律
——物體帶電現(xiàn)象的產(chǎn)生或消失的實質是什么？
12．2．1電荷和起電
12．2．2電量和電荷守恒
12.3靜電力的庫侖定律
——什么是點電荷庫侖定律的完整表述？
12.4靜電場的物理描述方式
——什么是電場強度和電勢？
12．4．1靜電場狀態(tài)的物理描述方式
12．4．2電場力、電場強度和電場強度疊加原理
12．4．3電勢能、電勢和電勢疊加原理
12．4．4電場強度和電勢的關系
12.5典型的帶電體產(chǎn)生的電場強度和電勢
——求電場強度和電勢的從部分到整體的方法是什么？
12.6靜電場的幾何描述方式
——什么是電場線和電通量？
12．6．1電場線
12．6．2電通量
12．6．3等勢面
12.7靜電場的高斯定理
——求電場強度和電勢從整體到部分的方法是什么？
12．7．1靜電場的高斯定理
12．7．2高斯定理提供了計算電場強度從整體到部分的方法
12.8靜電場與導體和電介質的相互作用
——靜電場與物質的相互作用是什么？
12．8．1物質導電性能的分類
12．8．2靜電場與導體的相互作用
12．8．3靜電場與電介質的相互作用
12．8．4真空中的電容器及其電容
12．8．5充滿電介質的電容器及其電容
12．8．6電介質存在時的高斯定理
12.9電容器的能量和靜電場的能量
——什么是靜電場的能量？
思考題
習題
第13章穩(wěn)恒電流和磁場的描述
本章引入和導讀
13.1電流強度、電流密度和歐姆定律的微觀形式
——怎樣更細致地描述電流的大??？
13．1．1電流強度和電流密度及其相互關系
13．1．2歐姆定律的微觀形式
13.2磁場的物理描述方式和幾何描述方式
——什么是磁感應強度、磁感應線和磁通量？
13．2．1磁感應強度
13．2．2磁感應線和磁通量
13.3從電流元的磁場到穩(wěn)恒電流產(chǎn)生的磁場
——計算磁場的從部分到整體的方法是什么？
13．3．1電流元產(chǎn)生的磁場： 畢奧薩伐爾定律
13．3．2畢奧薩伐爾定律的應用舉例
13.4描述磁場特征的兩大重要定理
——什么是磁場中的高斯定理和安培環(huán)路定理？
13．4．1磁場中的高斯定理
13．4．2磁場中的安培環(huán)路定理
13．4．3安培環(huán)路定理的應用舉例
13.5磁場對運動電荷和電流的作用
——什么是磁場對運動電荷和對載流導線的作用？
13．5．1磁場對運動電荷的作用
13．5．2霍爾效應
13．5．3磁場對載流導線的作用
13．5．4磁場對載流線圈的作用
13.6磁場與物質的相互作用
——磁介質是怎樣被磁化，又是怎樣影響外磁場的？
13．6．1磁介質的磁化及其分類
13．6．2磁介質磁化對磁場的影響
思考題
習題
第14章電磁感應現(xiàn)象的描述和麥克斯韋方程組
本章引入和導讀
14.1磁生電
——感應電動勢是怎樣產(chǎn)生和判定的？
14．1．1磁場的變化產(chǎn)生電場
14．1．2動生電動勢和感生電動勢
14．1．3自感現(xiàn)象、互感現(xiàn)象和磁場的能量
14.2電場和磁場的統(tǒng)一性和麥克斯韋方程組
——什么是電場和磁場的內在聯(lián)系？
14．2．1位移電流假說的提出
14．2．2電場和磁場的內在聯(lián)系
14．2．3電磁波的產(chǎn)生和傳播
14．2．4電磁波頻率的“家譜”及其分類
14.3麥克斯韋方程組的重要地位和作用
——什么是科學史上第二次大統(tǒng)一？
思考題
習題
第15章光的本性的物理描述
本章引入和導讀
15.1光的微粒說對光的直線傳播現(xiàn)象的理論描述
——什么是光的微粒說？
15．1．1從光的微粒說的萌芽到光的粒子流假設
15．1．2微粒說對光的直線傳播和反射、折射現(xiàn)象的理論描述
15.2光的波動說對光的干涉現(xiàn)象的理論描述
——什么是光的波動說？
15．2．1從笛卡兒的波動思想到惠更斯的波動說
15．2．2托馬斯·楊的波動說和雙縫干涉實驗
15．2．3波動說對光的薄膜干涉現(xiàn)象的理論描述
15.3光的波動說對光的衍射現(xiàn)象的理論描述
——什么是惠更斯菲涅耳原理？
15．3．1光的衍射現(xiàn)象
15．3．2惠更斯菲涅耳原理
15．3．3波動說對光的衍射現(xiàn)象的理論描述
15.4光的波動說對光的偏振現(xiàn)象的理論描述
——什么是馬呂斯定律和布儒斯特定律？
15．4．1光的偏振性
15．4．2自然光、偏振光和偏振光的分類
15．4．3起偏、檢偏和馬呂斯定律
15．4．4反射光、折射光的偏振和布儒斯特定律
15.5光的量子說對光電效應現(xiàn)象的理論描述
——什么是光的量子說？
15．5．1黑體輻射和能量的量子說假設
15．5．2光電效應現(xiàn)象和光量子假設
思考題
習題
第16章相對論基礎
本章引入和導讀
16.1從伽利略的相對性原理到愛因斯坦的相對性原理
——兩種時空觀對兩個問題分別給出怎樣不同的回答？
16.2一個理想的追光實驗和兩條基本原理的提出
——經(jīng)典的時空觀是怎樣失效的？
16．2．1一個理想的追光實驗
16．2．2兩條基本原理的提出
16.3同時的相對性
——動鐘是怎樣變慢的？
16．3．1同時是相對的
16．3．2動鐘變慢
16.4長度是相對的
——長度是怎樣收縮的？
16.5洛倫茲時空變換和速度變換
——洛倫茲時空變換怎樣取代了伽利略變換？
16．5．1洛倫茲時空變換公式
16．5．2洛倫茲速度變換公式
16.6質量和能量本是“一家人”
——質量會改變嗎？
16．6．1問題的提出
16．6．2質量與速度的關系
16．6．3能量與質量的關系
16.7廣義相對論簡介
——什么是廣義相對論的基本原理？
16．7．1等效原理
16．7．2等價原理
思考題
習題
第17章量子物理基礎
本章引入和導讀
17.1黑體輻射的普朗克公式和能量子假設
——能量子的假設是怎樣提出來的？
17．1．1一定溫度下物體輻射的電磁波能量與波長的關系
17．1．2黑體輻射公式和能量子假設
17.2光電效應和光量子假設
——愛因斯坦對光電效應作出什么樣的理論解釋？
17．2．1光電效應的實驗現(xiàn)象和理論解釋
17．2．2光子的能量、動量和波粒二象性
17.3德布羅意和物質波
——物質波、機械波和電磁波有什么不同？
17．3．1物質波假設的提出
17．3．2物質波的實驗驗證
17.4微觀粒子的波動性是非經(jīng)典的波動
——什么是描述微觀粒子波動性的基本方程？
17.5一維無限深方勢阱中的粒子波函數(shù)及能量
——無限深方勢阱里的粒子能量為什么是離散的？
17.6氫原子的波函數(shù)及其能級分布
——確定氫原子的定態(tài)為什么需要三個量子數(shù)？
17.7海森伯的不確定原理
——同時精確測量微觀粒子的位置和動量為什么是不可能的？
17．7．1經(jīng)典力學的確定性和不確定性
17．7．2海森伯的不確定原理
17.8波函數(shù)和量子態(tài)
——什么是薛定諤貓？
思考題
習題
參考書目