大学物理（下册） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:253

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出版时间:2012-2

价格:31.00元

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isbn号码:9787560957579

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探索微观世界的奥秘：经典力学、热力学与波动的深度解析 本书简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入的物理学基础知识体系，内容涵盖经典力学、热力学以及波动现象的原理与应用。本书的编写遵循由浅入深、理论与实践紧密结合的原则，力求在严谨的物理学框架下，帮助读者建立起对宏观世界运行规律的深刻理解。 第一部分：经典力学的严谨基石 经典力学是物理学的基础，它描述了宏观物体在低速下的运动规律。本书的第一部分将从牛顿运动定律出发，系统地构建起整个力学体系。 1.1 运动学的几何与代数描述 本章首先复习了描述物体运动的基本概念：位移、速度和加速度。我们不仅关注一维运动的分析，更将重点放在二维和三维空间中的矢量运算，引入瞬时速度和加速度的概念，为后续的动力学分析奠定数学基础。特别地，对于曲线运动，如抛体运动和圆周运动，我们将利用微积分工具进行精确的描述和求解，解析其内在的运动规律。 1.2 力的本质与牛顿定律的普适性 动力学是力学分析的核心。本章深入探讨力的概念，区分惯性力、约束力、弹力、摩擦力和万有引力等常见力。牛顿第一定律确立了惯性系的参考框架，而第二定律 $mathbf{F} = mmathbf{a}$ 则是连接力与运动的关键。我们将详细分析如何运用该定律解决复杂的受力平衡和动力学问题。牛顿第三定律则揭示了力的相互作用本质。本节的难点和重点在于处理非惯性系中的运动，引入假想的惯性力，如离心力和科里奥利力，为理解地球上的复杂运动（如气旋、弹道轨迹）提供理论工具。 1.3 能量与动量的守恒定律：物理学的两大支柱 功和能的概念是理解物理过程转换效率的关键。本章详细阐述了动能定理，并系统地引入保守力与势能的概念。重力势能、弹性势能的推导过程和适用范围将被清晰地阐述。重点在于机械能守恒定律在无摩擦、无外力做功情况下的应用。 动量守恒定律则是在碰撞、爆炸等相互作用过程中的重要工具。我们不仅分析一维碰撞，更扩展到二维和三维的弹性碰撞与非弹性碰撞，强调动量是矢量守恒的特性。动量和能量的守恒律是物理学中最基本、最普适的原理，它们在微观粒子到宇宙尺度的分析中都具有不可替代的作用。 1.4 刚体转动：超越质点的世界 当物体的形变可以忽略时，我们研究刚体。本章引入了转动的新变量：角位移、角速度和角加速度。转动惯量取代了质量，成为衡量物体抵抗转动的量度。力矩取代了力，成为引起转动的“推力”。本章的核心在于推导和应用牛顿第二定律的转动形式 $mathbf{ au} = Imathbf{alpha}$。转动动量及其守恒定律与角动量守恒定律的物理意义将被深入剖析，尤其是在处理陀螺运动等复杂现象时，这些概念的威力得以彰显。 1.5 振动与波动的初步引入（力学部分） 在进入热力学之前，我们对机械振动进行初步探讨。简谐振动（SHM）作为最基本的振动模型，其微分方程的求解、相位和频率的物理意义被详细讲解。特别关注弹簧振子和单摆（小角度近似下）的运动分析。这部分内容为后续的波动理论奠定了理解周期性运动的基础。 第二部分：热力学的宏观规律与微观基础 热力学是研究能量转换和物质宏观性质的学科。本书的第二部分将从宏观现象出发，逐步过渡到统计物理学的微观解释，形成完整的热力学理论体系。 2.1 气体动理论：连接微观与宏观的桥梁 气体是研究热力学现象的理想模型。本章从牛顿力学原理出发，对大量气体分子进行统计分析，推导出麦克斯韦速率分布。关键在于理解气体压强、温度与分子平均动能之间的关系：$PV = frac{2}{3}N ar{E}_k$。本章将深入分析气体分子在不同温度下的速度分布特征，并解释扩散现象的微观根源。 2.2 热力学定律：能量转换的边界 热力学第一定律——能量守恒的另一种表述。我们详细区分了内能、热量和功，并推导了理想气体的内能表达式。对于等压、等容、等温和绝热过程，我们将应用第一定律计算 $Q$ 和 $W$，并引入热容（定容摩尔热容 $C_V$ 和定压摩尔热容 $C_P$）的概念及其关系。 热力学第二定律是关于自然过程方向性的根本定律。本章将介绍卡诺循环和热机效率的极限，以及熵（Entropy）的概念。熵增原理是理解不可逆过程的关键，它解释了为什么热量总是自发地从高温物体流向低温物体，并描述了宇宙中“无序度”的增加趋势。 2.3 实际气体与相变 理想气体模型虽然重要，但现实中的气体需要修正。本章引入范德华（Van der Waals）方程，考虑分子间作用力和分子本身体积的影响，从而更好地描述真实气体的状态方程。随后，我们将系统探讨气液、固液等相变过程，包括熔化、汽化和升华，解释相图中三相点的物理意义。 第三部分：波动的特性、叠加与传播 波动是自然界中普遍存在的现象，它是能量传递的一种重要方式。本书的第三部分将专注于波动的基本特征、叠加原理以及声波和光波的初步介绍。 3.1 机械波的基本性质 本章定义了横波和纵波，以及描述波动的关键参数：波长、频率、周期和波速。我们推导了一维简谐波的波动方程 $y(x, t) = A sin(omega t pm kx)$，并详细解释了相位常数 $k$ 的物理含义。波速与介质性质的关系，如弦上的波速公式，将被作为具体应用的例子。 3.2 波的叠加与干涉 当两列或多列波在同一介质中相遇时，它们会发生叠加。本章的重点是相干波的干涉现象。我们分析了频率相同、相位差恒定的两束波在空间中形成的稳定干涉图样，区分了建设性干涉（波峰遇波峰）和破坏性干涉（波峰遇波谷）的条件，并计算了干涉极大值和极小值的位置。 3.3 驻波与共振 当两列振幅相等、频率相同、方向相反的波在同一介质中叠加时，会形成驻波。本章将分析驻波的特点——波腹和波节，它们是固定边界条件下波的稳定存在形式。驻波的形成是分析乐器振动和结构共振的基础。我们将讨论共振现象：当驱动力的频率接近系统的固有频率时，振幅急剧增大的现象，并强调其在工程中的重要性和危险性。 结语 本书内容深度适中，既保证了物理学基本原理的严谨性，又注重概念的直观理解和应用能力的培养。通过对这些经典物理学的学习，读者将能够以更深刻的视角去理解我们周围宏观世界的运动规律与能量转化过程，为进一步学习更前沿的物理学分支（如电磁学、量子力学）打下坚实的基础。

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