前 言

參照教育部高等學校物理學與天文學教學指導委員會，及物理基礎課程教學指導分委員會所編制的《理工科類大學物理課程教學基本要求》（2010年版），本教材涵蓋基本要求的核心內容及部分擴展內容，并且盡量結合工程技術實例與日常生活事例，具有突出物理學應用、適度淡化理論推導等特點，以滿足應用型高校和高等職業院校對大學物理課程的教學需求。

本教材繼承國內經典物理教材的傳統特色，思路清晰、表述精練。同時，在例題、習題編寫設計方面，借鑒國外優秀物理教材的做法，強調理論與實際緊密結合，注重物理思想的表述和物理圖像的描述，特別注意將例題、習題與工程技術及日常生活密切聯系，盡可能減少“質點”“滑塊”等生硬名詞出現的頻率，最大限度地體現應用型高校的特色。

教材分為上、下兩冊，共14章內容。上冊為力學、電磁學，共8章內容，下冊涵蓋振動、波動、熱學、光學、近代物理學，共6章內容。融學習指導、習題解析及教學指南于一體的教學輔導書《大學物理解析對策與討論總結》已由中國水利水電出版社出版發行，可與本教材配套使用。

本教材為山東交通學院“物理公共基礎課及物理專業理論課教學團隊”二十余年，大學物理課程教學實踐及教研成果的概括與總結。第三版工作由山東省教學名師梁志強教授主持，吳世亮副教授、尹妍妍副教授與劉進慶副教授、王立飛教授分工負責上、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、胡麗君等教學團隊成員合作，共同完成教材內容的勘誤、增設、完善等工作。首先，依據“全國科學技術名詞審定委員會”主辦的規范術語知識服務平臺，規范了諸多術語的表述。其次，改寫了每章的導語，使其更加充實，既高度概括每章內容，又具有警醒作用，督促大學生勤奮好學，讀書萬卷。同時又審查修改圖名、調整個別章節結構，增設工程技術應用物理原理實例等內容，使得教材更具可讀性，有益于高效閱讀。另外，還拓展了例題的結構與功能，創意設計了“討論”“問題”“總結”“拓展”等解題環節，期望示范、引導大學生深層次思考，訓練邏輯思維、提高思辨能力。每章之后，附加課程思政及拓展閱讀資源，助力大學生豐富知識、拓寬視野。優選教學團隊指導大學生科技競賽獲獎項目及所發表論文，團隊成員所研制儀器與所獲得專利等信息充實為閱讀資源，分別置于相關章節的尾部，期待啟發、激勵大學生，努力學習，不負韶華。

本次再版由梁志強、王偉完成第1～14章課程思政及拓展閱讀資源的選編、非標準答案習題的增設，以及例題、習題的完善與更換。尹妍妍、于英霞完成物理數據附表、諾貝爾物理學獎獲得者及其對科學技術貢獻附表的編寫。梁志強負責上、下冊統稿，梁志強、王偉、吳世亮、王立飛、劉進慶、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月于山東交通學院無影山校區

前言
基本物理常量表
物理量及其單位
希臘字母表
第1章 質點運動學 1
1.1 質點運動的描述 1
1.1.1 參考系和質點 1
1.1.2 位置矢量、運動方程和位移 2
1.1.3 速度和加速度 3
1.2 質點的曲線運動 7
1.2.1 拋體運動 7
1.2.2 圓周運動 9
1.3 相對運動 12
本章總結 13
習題1 14
課程思政及拓展閱讀資源 18
第2章 牛頓運動定律 19
2.1 牛頓運動定律概述 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 牛頓運動定律的應用 27
2.4 牛頓運動定律的應用范圍 31
習題2 32
課程思政及拓展閱讀資源 37
第3章 動力學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 沖量和質點的動量定理 38
3.1.2 質點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 質點的角動量定理 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 能量守恒與轉換定律 60
3.4 對稱性與守恒性 61
3.5 質心運動定理 62
3.5.1 質心位置的確定 62
3.5.2 質心運動定理 63
習題3 64
課程思政及拓展閱讀資源 69
第4章 剛體定軸轉動 70
4.1 剛體定軸轉動的角量描述 71
4.1.1 剛體定軸轉動的角速度和角加速度 71
4.1.2 勻變速轉動公式 72
4.1.3 角量與線量的關系 73
4.2 剛體定軸轉動定律 74
4.2.1 剛體定軸轉動定律概述 75
4.2.2 剛體的轉動慣量 77
4.2.3 平行軸定理 78
4.3 剛體定軸轉動的角動量守恒定律 81
4.3.1 剛體定軸轉動的角動量定理 81
4.3.2 剛體定軸轉動的角動量守恒定律概述 82
4.4 剛體繞定軸轉動的動能定理 85
4.4.1 力矩的功 85
4.4.2 剛體繞定軸轉動的動能定理概述 86
習題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 電場強度 96
5.2.1 靜電場 96
5.2.2 電場強度概述 96
5.2.3 點電荷和點電荷系的電場強度 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 高斯定理的應用 108
5.4 靜電場的環路定理 112
5.4.1 靜電力作功的特點 112
5.4.2 靜電場的環路定理概述 113
5.5 電勢 114
5.5.1 電勢能 114
5.5.2 電勢概述 115
5.5.3 點電荷和點電荷系的電勢 115
5.6 電場強度與電勢 119
5.6.1 等勢面 119
5.6.2 電場強度與電勢梯度概述 120
習題5 123
課程思政及拓展閱讀資源 127
第6章 靜電場中的導體與電介質 128
6.1 靜電場中的導體 128
6.1.1 導體的靜電平衡 128
6.1.2 導體靜電平衡時電荷的分布 129
6.1.3 導體表面附近的場強 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 133
6.2.1 電介質的極化 133
6.2.2 電極化強度 134
6.2.3 極化電荷與自由電荷的關系 135
6.3 電位移與電介質中的高斯定理 136
6.4 電容器及其電容 139
6.4.1 孤立導體的電容 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 恒定磁場與磁感應強度 152
7.2.1 磁現象 152
7.2.2 磁感應強度 153
7.2.3 磁感應線 154
7.3 畢奧-薩伐爾定律及其應用 154
7.3.1 畢奧-薩伐爾定律 154
7.3.2 畢奧-薩伐爾定律的應用 155
7.3.3 平面載流線圈的磁矩 157
7.3.4 運動電荷的磁場 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 安培環路定理及其應用 160
7.5.1 安培環路定理 160
7.5.2 安培環路定理的應用 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 磁場對運動電荷的作用 165
7.8 磁場中的磁介質 166
7.8.1 磁介質及磁化強度 166
7.8.2 磁介質中的安培環路定理和磁場強度 167
7.8.3 鐵磁質 169
習題7 171
課程思政及拓展閱讀資源 177
第8章 電磁感應與電磁場 178
8.1 電磁感應定律 178
8.1.1 電磁感應現象 178
8.1.2 法拉第電磁感應定律 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
習題8 197
課程思政及拓展閱讀資源 202
附錄 203
參考文獻 205

1. 輸水管線工程風險管理 [張勇 黨亥生 著]
2. 民用航空飛機標準線路施工 [主編　王志敏　陳明]
3. 不息的水脈—大運河講談錄 [趙珩　著]
4. 實用運籌學 [主編　邢育紅　于晉臣]
5. 三峽梯級電站水資源決策支持系統研究與開發 [姚華明 潘紅忠 湯正]
6. 海南黎族民俗文化鑒賞 [龐國華　著]
7. 石墨烯在太赫茲及中紅外頻段電磁器件設計中的應用 [李艷秀 莊華偉 著]
8. 電子技術（第二版） [主編 覃愛娜 李飛]
9. 辦公自動化高級應用 [陳萍 朱曉玉]
10. 信息處理技術員考試32小時通關 [薛大龍]
11. 電子產品設計案例教程（微課版）—基于嘉立創EDA（專業版） [王靜 莫志宏 陳學昌 丁紅]
12. C程序設計實踐教程 [劉衛國]
13. C程序設計（慕課版） [劉衛國]
14. Web技術開發教程（基于.NET開源MVC框架） [王合闖 韓紅玲 王青正 陳海蕊]
15. 商務英語翻譯教程（筆譯）（第四版） [主編 王軍平]
16. 智慧零售技術與應用 [洪旭 著]
17. 建設工程法規實務 [主編 余瀅]
18. 商務秘書理論與實務（第三版） [主編 張同欽]
19. 程序設計基礎實踐教程（C/C++語言版） [張桂芬 葛麗娜]
20. C++案例項目精講 [主編 楊國興]
21. 勞動爭議處理實務 [主編 王秀卿 羅靜]
22. 工程數學 [主編 郭立娟 王海]
23. 語音識別理論與實踐 [主編　莫宏偉]
24. 信息系統項目管理師章節習題與考點特訓（第二版） [主編 薛大龍]
25. 武術基礎教程 [主編 李代勇 謝志民]
26. 計算機網絡實訓教程 [主編 張浩軍 趙玉娟]
27. 畫法幾何與機械制圖習題集（多學時） [主編 趙軍]
28. HCIA-Datacom認證題庫分類精講 [主 編 韓立剛]
29. SwiftUI完全開發 [李智威 著]
30. 網絡規劃設計師備考一本通 [夏杰 編著]