前 言

參照教育部高等學(xué)校物理學(xué)與天文學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會，及物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會所編制的《理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》（2010年版），本教材涵蓋基本要求的核心內(nèi)容及部分?jǐn)U展內(nèi)容，并且盡量結(jié)合工程技術(shù)實(shí)例與日常生活事例，具有突出物理學(xué)應(yīng)用、適度淡化理論推導(dǎo)等特點(diǎn)，以滿足應(yīng)用型高校和高等職業(yè)院校對大學(xué)物理課程的教學(xué)需求。

本教材繼承國內(nèi)經(jīng)典物理教材的傳統(tǒng)特色，思路清晰、表述精練。同時，在例題、習(xí)題編寫設(shè)計方面，借鑒國外優(yōu)秀物理教材的做法，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)際緊密結(jié)合，注重物理思想的表述和物理圖像的描述，特別注意將例題、習(xí)題與工程技術(shù)及日常生活密切聯(lián)系，盡可能減少“質(zhì)點(diǎn)”“滑塊”等生硬名詞出現(xiàn)的頻率，最大限度地體現(xiàn)應(yīng)用型高校的特色。

教材分為上、下兩冊，共14章內(nèi)容。上冊為力學(xué)、電磁學(xué)，共8章內(nèi)容，下冊涵蓋振動、波動、熱學(xué)、光學(xué)、近代物理學(xué)，共6章內(nèi)容。融學(xué)習(xí)指導(dǎo)、習(xí)題解析及教學(xué)指南于一體的教學(xué)輔導(dǎo)書《大學(xué)物理解析對策與討論總結(jié)》已由中國水利水電出版社出版發(fā)行，可與本教材配套使用。

本教材為山東交通學(xué)院“物理公共基礎(chǔ)課及物理專業(yè)理論課教學(xué)團(tuán)隊(duì)”二十余年，大學(xué)物理課程教學(xué)實(shí)踐及教研成果的概括與總結(jié)。第三版工作由山東省教學(xué)名師梁志強(qiáng)教授主持，吳世亮副教授、尹妍妍副教授與劉進(jìn)慶副教授、王立飛教授分工負(fù)責(zé)上、下冊再版工作，并由王偉教授、李洪云教授、陳建中教授、王鵬飛副教授、趙娟副教授，以及王青、張路路、徐小燕、胡麗君等教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員合作，共同完成教材內(nèi)容的勘誤、增設(shè)、完善等工作。首先，依據(jù)“全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會”主辦的規(guī)范術(shù)語知識服務(wù)平臺，規(guī)范了諸多術(shù)語的表述。其次，改寫了每章的導(dǎo)語，使其更加充實(shí)，既高度概括每章內(nèi)容，又具有警醒作用，督促大學(xué)生勤奮好學(xué)，讀書萬卷。同時又審查修改圖名、調(diào)整個別章節(jié)結(jié)構(gòu)，增設(shè)工程技術(shù)應(yīng)用物理原理實(shí)例等內(nèi)容，使得教材更具可讀性，有益于高效閱讀。另外，還拓展了例題的結(jié)構(gòu)與功能，創(chuàng)意設(shè)計了“討論”“問題”“總結(jié)”“拓展”等解題環(huán)節(jié)，期望示范、引導(dǎo)大學(xué)生深層次思考，訓(xùn)練邏輯思維、提高思辨能力。每章之后，附加課程思政及拓展閱讀資源，助力大學(xué)生豐富知識、拓寬視野。優(yōu)選教學(xué)團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)大學(xué)生科技競賽獲獎項(xiàng)目及所發(fā)表論文，團(tuán)隊(duì)成員所研制儀器與所獲得專利等信息充實(shí)為閱讀資源，分別置于相關(guān)章節(jié)的尾部，期待啟發(fā)、激勵大學(xué)生，努力學(xué)習(xí)，不負(fù)韶華。

本次再版由梁志強(qiáng)、王偉完成第1～14章課程思政及拓展閱讀資源的選編、非標(biāo)準(zhǔn)答案習(xí)題的增設(shè)，以及例題、習(xí)題的完善與更換。尹妍妍、于英霞完成物理數(shù)據(jù)附表、諾貝爾物理學(xué)獎獲得者及其對科學(xué)技術(shù)貢獻(xiàn)附表的編寫。梁志強(qiáng)負(fù)責(zé)上、下冊統(tǒng)稿，梁志強(qiáng)、王偉、吳世亮、王立飛、劉進(jìn)慶、尹妍妍、于英霞完成書稿校對等工作。

感謝中國水利水電出版社為本教材出版付出的辛勤勞動。

本教材不當(dāng)之處，歡迎使用者指正，以便再版時更正。

編 者

2022年11月于山東交通學(xué)院無影山校區(qū)

前言
基本物理常量表
物理量及其單位
希臘字母表
第1章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué) 1
1.1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的描述 1
1.1.1 參考系和質(zhì)點(diǎn) 1
1.1.2 位置矢量、運(yùn)動方程和位移 2
1.1.3 速度和加速度 3
1.2 質(zhì)點(diǎn)的曲線運(yùn)動 7
1.2.1 拋體運(yùn)動 7
1.2.2 圓周運(yùn)動 9
1.3 相對運(yùn)動 12
本章總結(jié) 13
習(xí)題1 14
課程思政及拓展閱讀資源 18
第2章 牛頓運(yùn)動定律 19
2.1 牛頓運(yùn)動定律概述 19
2.1.1 牛頓第一定律 19
2.1.2 牛頓第二定律 21
2.1.3 牛頓第三定律 22
2.2 幾種常見的力 23
2.2.1 萬有引力 23
2.2.2 重力 24
2.2.3 彈性力 24
2.2.4 摩擦力 26
2.3 牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用 27
2.4 牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用范圍 31
習(xí)題2 32
課程思政及拓展閱讀資源 37
第3章 動力學(xué)基本定理與守恒定律 38
3.1 動量定理及動量守恒定律 38
3.1.1 沖量和質(zhì)點(diǎn)的動量定理 38
3.1.2 質(zhì)點(diǎn)系的動量定理和動量守恒定律 41
3.2 角動量定理及角動量守恒定律 45
3.2.1 質(zhì)點(diǎn)的角動量定理 45
3.2.2 角動量守恒定律 47
3.3 動能定理及機(jī)械能守恒定律 49
3.3.1 功和功率 49
3.3.2 動能定理 51
3.3.3 保守力與勢能 53
3.3.4 功能原理和機(jī)械能守恒定律 57
3.3.5 完全彈性碰撞與完全非彈性碰撞 59
3.3.6 能量守恒與轉(zhuǎn)換定律 60
3.4 對稱性與守恒性 61
3.5 質(zhì)心運(yùn)動定理 62
3.5.1 質(zhì)心位置的確定 62
3.5.2 質(zhì)心運(yùn)動定理 63
習(xí)題3 64
課程思政及拓展閱讀資源 69
第4章 剛體定軸轉(zhuǎn)動 70
4.1 剛體定軸轉(zhuǎn)動的角量描述 71
4.1.1 剛體定軸轉(zhuǎn)動的角速度和角加速度 71
4.1.2 勻變速轉(zhuǎn)動公式 72
4.1.3 角量與線量的關(guān)系 73
4.2 剛體定軸轉(zhuǎn)動定律 74
4.2.1 剛體定軸轉(zhuǎn)動定律概述 75
4.2.2 剛體的轉(zhuǎn)動慣量 77
4.2.3 平行軸定理 78
4.3 剛體定軸轉(zhuǎn)動的角動量守恒定律 81
4.3.1 剛體定軸轉(zhuǎn)動的角動量定理 81
4.3.2 剛體定軸轉(zhuǎn)動的角動量守恒定律概述 82
4.4 剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的動能定理 85
4.4.1 力矩的功 85
4.4.2 剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的動能定理概述 86
習(xí)題4 89
課程思政及拓展閱讀資源 93
第5章 靜電場 94
5.1 電荷與庫侖定律 94
5.1.1 電荷的量子化 94
5.1.2 電荷守恒定律 95
5.1.3 庫侖定律 95
5.2 電場強(qiáng)度 96
5.2.1 靜電場 96
5.2.2 電場強(qiáng)度概述 96
5.2.3 點(diǎn)電荷和點(diǎn)電荷系的電場強(qiáng)度 97
5.3 靜電場的高斯定理 103
5.3.1 電場線 103
5.3.2 電通量 104
5.3.3 靜電場的高斯定理概述 106
5.3.4 高斯定理的應(yīng)用 108
5.4 靜電場的環(huán)路定理 112
5.4.1 靜電力作功的特點(diǎn) 112
5.4.2 靜電場的環(huán)路定理概述 113
5.5 電勢 114
5.5.1 電勢能 114
5.5.2 電勢概述 115
5.5.3 點(diǎn)電荷和點(diǎn)電荷系的電勢 115
5.6 電場強(qiáng)度與電勢 119
5.6.1 等勢面 119
5.6.2 電場強(qiáng)度與電勢梯度概述 120
習(xí)題5 123
課程思政及拓展閱讀資源 127
第6章 靜電場中的導(dǎo)體與電介質(zhì) 128
6.1 靜電場中的導(dǎo)體 128
6.1.1 導(dǎo)體的靜電平衡 128
6.1.2 導(dǎo)體靜電平衡時電荷的分布 129
6.1.3 導(dǎo)體表面附近的場強(qiáng) 131
6.1.4 尖端放電 132
6.1.5 靜電屏蔽 132
6.2 靜電場中的電介質(zhì) 133
6.2.1 電介質(zhì)的極化 133
6.2.2 電極化強(qiáng)度 134
6.2.3 極化電荷與自由電荷的關(guān)系 135
6.3 電位移與電介質(zhì)中的高斯定理 136
6.4 電容器及其電容 139
6.4.1 孤立導(dǎo)體的電容 139
6.4.2 電容器的電容 140
6.4.3 電容器的連接 143
6.5 靜電場的能量與能量密度 145
習(xí)題6 145
課程思政及拓展閱讀資源 149
第7章 恒定磁場 150
7.1 恒定電流 150
7.1.1 恒定電流與交流電 150
7.1.2 電流與電流密度矢量 151
7.1.3 電源與電動勢 152
7.2 恒定磁場與磁感應(yīng)強(qiáng)度 152
7.2.1 磁現(xiàn)象 152
7.2.2 磁感應(yīng)強(qiáng)度 153
7.2.3 磁感應(yīng)線 154
7.3 畢奧-薩伐爾定律及其應(yīng)用 154
7.3.1 畢奧-薩伐爾定律 154
7.3.2 畢奧-薩伐爾定律的應(yīng)用 155
7.3.3 平面載流線圈的磁矩 157
7.3.4 運(yùn)動電荷的磁場 158
7.4 磁場的高斯定理 159
7.4.1 磁通量 159
7.4.2 磁場的高斯定理概述 159
7.5 安培環(huán)路定理及其應(yīng)用 160
7.5.1 安培環(huán)路定理 160
7.5.2 安培環(huán)路定理的應(yīng)用 161
7.6 安培定律 163
7.6.1 安培定律概述 163
7.6.2 磁場作用在載流線圈的磁力矩 164
7.7 磁場對運(yùn)動電荷的作用 165
7.8 磁場中的磁介質(zhì) 166
7.8.1 磁介質(zhì)及磁化強(qiáng)度 166
7.8.2 磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理和磁場強(qiáng)度 167
7.8.3 鐵磁質(zhì) 169
習(xí)題7 171
課程思政及拓展閱讀資源 177
第8章 電磁感應(yīng)與電磁場 178
8.1 電磁感應(yīng)定律 178
8.1.1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 178
8.1.2 法拉第電磁感應(yīng)定律 179
8.1.3 楞次定律 181
8.2 動生電動勢和感生電動勢 181
8.2.1 動生電動勢 182
8.2.2 感生電動勢 184
8.3 自感和互感 185
8.3.1 自感和自感電動勢 185
8.3.2 互感和互感電動勢 187
8.4 磁場能量和磁場能量密度 191
8.5 麥克斯韋電磁場理論簡介 193
8.5.1 位移電流 193
8.5.2 麥克斯韋方程組的積分形式 196
習(xí)題8 197
課程思政及拓展閱讀資源 202
附錄 203
參考文獻(xiàn) 205

1. 零基礎(chǔ)玩轉(zhuǎn)國產(chǎn)大模型DeepSeek [徐永冰 張帥 編著]
2. 網(wǎng)絡(luò)工程師5天修煉（適配第6版考綱） [主編　朱小平 施游]
3. 信息系統(tǒng)項(xiàng)目管理師考試32小時通關(guān)（適用第4版考綱） [薛大龍]
4. 信息系統(tǒng)管理工程師考試32小時通關(guān)（適配第2版考綱） [薛大龍　劉偉]
5. 土木工程材料檢測實(shí)訓(xùn) [洪曉江 達(dá)則曉麗 錢波]
6. 科技信息檢索與論文寫作實(shí)用教程 [李振華]
7. 傳統(tǒng)山水畫論解讀與實(shí)踐 [陳鈉 著]
8. Python數(shù)據(jù)庫編程 [主編 殷樹友 邢 翀]
9. 計算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo) [主編 袁春萍 朱妮]
10. 嵌入式人工智能技術(shù)應(yīng)用（數(shù)字教材） [主編 胡娜 楊國勇 晏廷榮]
11. Vienna整流器技術(shù) [桂存兵 著]
12. 變頻器與伺服應(yīng)用 [陳剛 葉云飛]
13. 物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計與實(shí)踐 [湯琳 李敏]
14. 爐邊夜話——深入淺出話AI [汪建　著]
15. 電商運(yùn)營與管理 [鐘肖英 陳瀟]
16. Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計 [主編 姜春磊 陳虹潔]
17. 信息技術(shù)基礎(chǔ)（Windows 10+WPS Office）（微課版） [主編　石利平　田輝平　謝盛嘉]
18. 人工智能應(yīng)用 [主編　陳　萍　劉培培　陳孟軍]
19. 大學(xué)生職業(yè)發(fā)展與就業(yè)指導(dǎo) [主編　劉志堅]
20. 高級辦公應(yīng)用項(xiàng)目教程 [主編 屈晶 趙成麗]
21. 微信小程序開發(fā)項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)（微課版） [主編 黃龍泉 郭峰 朱倩]
22. 企業(yè)檔案工作實(shí)戰(zhàn)寶典百問百答 [華俊 盧秀英 邵甜甜 著]
23. 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理及應(yīng)用 [主編 唐繼勇 葉坤 孫夢娜]
24. 大學(xué)生創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ) [主編 王麗莉 王 楊]
25. 船舶輔機(jī) [主編 王連海 于洋 姜淑翠]
26. 大學(xué)生就業(yè)指導(dǎo) [主編 王麗莉 董宴廷]
27. 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計師章節(jié)習(xí)題與考點(diǎn)特訓(xùn) [主編 薛大龍 鄒月平]
28. 高校學(xué)生工作探索與實(shí)踐 [郭亮 著]
29. 大學(xué)生情商管理 [方雄 著]
30. 2023年長沙市會展業(yè)發(fā)展報告 [主編 周棟良]