《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》提出的“優先發展、育人為本、改革創新、促進公平、提高質量”的工作方針，明確要求全面提高高等學校教育質量，提高人才培養質量，提升科學研究水平。本書依據2010版的《理工科類大學物理課程教學基本要求》，結合編者多年教學經驗及當前高等教育新形勢編寫，是一套實用、現代、適用于高等理工科院校各專業的大學物理課程的教材。

大學物理課程教學不只是讓學生認識和理解物理學的基本概念、基本理論，更重要的是引導學生在學習的同時，逐步形成正確的科學觀念，掌握科學方法，培養科學精神，從而為學生的持續發展打下基礎。基于這樣的認識，本教材編寫思路是：充分考慮教師教與學生學的特點，以基礎教育和素質教育為目標建立教材的結構體系，采用簡潔、通俗易懂的語言闡述物理現象和物理規律，內容全面，重點突出。

本書由咸立芬、王子國任主編，分為上、下兩冊，共13章。本書具體的編寫分工為：上冊第1、2章由王子國編寫，第3章由王保如編寫，第4、5章由咸立芬編寫，第6章和附錄由李新娟編寫，上冊習題及答案由安興濤和編寫各章的老師共同完成；下冊第7、8章由任世偉編寫，第9章由薛建華編寫，第10、11章由趙靜編寫，第12章由湯書楩編寫，第13章由王愛坤編寫，下冊習題及答案由王艷海和編寫各章的老師共同完成。全套書由咸立芬、王子國統稿并定稿。

在本書的編寫過程中，得到了河北科技大學理學院物理系全體老師的大力支持和幫助，在此特致謝意。

中國水利水電出版社為本書的出版、發行做了大量的工作，在此一并致謝。

由于編者水平有限，難免會有錯誤、疏漏和不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。

編 者

2011年10月

前言

第1章 質點的運動 1
1.1 質點 參考系 運動方程 1
1.1.1 質點 物理模型 1
1.1.2 參考系和坐標系 2
1.1.3 空間和時間 2
1.2 運動的描述 3
1.2.1 位置矢量 3
1.2.2 運動方程 軌道 3
1.2.3 位移 4
1.2.4 速度 速率 4
1.2.5 加速度 6
1.3 圓周運動及其描述 7
1.3.1 切向加速度和法向加速度 7
1.3.2 圓周運動的角量描述 9
1.3.3 角量與線量的關系 10
1.4 運動學的應用 10
1.5 相對運動 12
習題1 13
第2章 運動定律與力學中的守恒定律 17
2.1 力和力的合成 17
2.1.1 力 17
2.1.2 共點力的合成 20
2.2 牛頓運動定律 20
2.2.1 牛頓第一定律 20
2.2.2 牛頓第二定律 21
2.2.3 牛頓第三定律 22
2.3 牛頓運動定律的應用 23
2.3.1 常力作用下的連體問題 23
2.3.2 變力作用下的單體問題 25
2.4 動量定理 動量守恒定律 27
2.4.1 質點的動量定理 27
2.4.2 質點系的動量定理 29
2.4.3 質點系的動量守恒定律 30
2.5 功 動能 勢能 機械能守恒定律 31
2.5.1 功和能 31
2.5.2 動能和動能定理 32
2.5.3 保守力的功 33
2.5.4 勢能 34
2.5.5 功能原理和機械能守恒定律 35
2.6 角動量 角動量守恒定律 36
2.6.1 角動量 36
2.6.2 力矩 37
2.6.3 角動量定理 37
2.6.4 角動量守恒定律 38
2.7 剛體的定軸轉動 39
2.7.1 剛體定軸轉動的角量描述 39
2.7.2 剛體定軸轉動的角動量 40
2.7.3 轉動慣量的計算 40
2.7.4 剛體的定軸轉動定律 43
2.7.5 剛體的定軸轉動的動能定理 45
2.7.6 剛體組對軸的角動量守恒定律 47
習題2 47
第3章 相對論 54
3.1 狹義相對論的建立 55
3.1.1 狹義相對論建立背景簡介 55
3.1.2 狹義相對論的基本原理 洛倫茲
變換式 56
3.2 狹義相對論時空觀 60
3.2.1 同時性的相對性 60
3.2.2 時間膨脹 61
3.2.3 長度收縮 64
3.3 相對論質量、動能和能量 68
3.3.1 質量與速度的關系 68
3.3.2 相對論動能 70
3.3.3 質能關系 71
3.3.4 能量和動量的關系 73
3.4 愛因斯坦的科學思想方法 74
習題3 76
第4章 靜電場 79
4.1 電荷 庫侖定律 79
4.1.1 電荷 79
4.1.2 電荷的量子化 79
4.1.3 電荷守恒定律 80
4.1.4 庫侖定律 80
4.2 電場 電場強度 81
4.2.1 電場 81
4.2.2 電場強度 電場強度疊加原理 81
4.2.3 電場場強的計算舉例 83
4.3 電通量 高斯定理 87
4.3.1 電場線 87
4.3.2 電場強度通量 88
4.3.3 靜電場的高斯定理 90
4.3.4 高斯定理的應用 93
4.4 靜電場的環路定理 電勢 96
4.4.1 靜電場力的功 96
4.4.2 靜電場的環路定理 97
4.4.3 電勢能 98
4.4.4 電勢 電勢差 98
4.4.5 電勢的計算 99
4.5 電場強度與電勢的關系 103
4.5.1 等勢面 103
4.5.2 電勢梯度 104
4.6 靜電場中導體 106
4.6.1 導體的靜電平衡條件 106
4.6.2 靜電平衡條件時導體上的電荷分布 107
4.6.3 尖端放電 109
4.6.4 導體空腔與靜電屏蔽 109
4.7 電介質的極化 有電介質存在的高斯定理 111
4.7.1 電介質的極化 112
4.7.2 極化強度矢量與極化電荷 113
4.7.3 電介質中的電場 114
4.7.4 有電介質時的高斯定理 114
4.7.5 有電介質時高斯定理的應用 115
4.8 電容器 電場的能量 116
4.8.1 孤立導體的電容 116
4.8.2 電容器 117
4.8.3 靜電場的能量 能量密度 119
習題4 121
第5章 恒定磁場 磁介質 126
5.1 電流 電流密度 電動勢 126
5.1.1 電流 電流密度 126
5.1.2 電源 電動勢 127
5.2 磁場 磁感應強度 129
5.2.1 基本磁現象 129
5.2.2 磁感應強度 130
5.3 畢奧－薩伐爾定律 132
5.3.1 畢奧－薩伐爾定律 132
5.3.2 畢奧－薩伐爾定律的應用舉例 133
5.4 磁場的高斯定理 安培環路定理 138
5.4.1 磁感應線和磁通量 138
5.4.2 磁場的高斯定理 140
5.4.3 安培環路定理 140
5.4.4 安培環路定理的應用 142
5.5 磁場對運動電荷的作用 145
5.5.1 洛倫茲力 145
5.5.2 帶電粒子在磁場中的運動 146
5.5.3 霍耳效應 147
5.6 磁場對載流導線的作用 149
5.6.1 安培定律 149
5.6.2 均勻磁場對載流線圈的作用 152
5.7 磁介質 154
5.7.1 磁介質 磁化強度 154
5.7.2 磁介質中的安培環路定理 157
5.7.3 鐵磁質 159
習題5 162
第6章 電磁感應 電磁場 168
6.1 電磁感應定律 168
6.1.1 電磁感應現象 168
6.1.2 電磁感應定律 170
6.1.3 楞次定律 172
6.2 動生電動勢與感生電動勢 174
6.2.1 動生電動勢 174
6.2.2 感生電動勢 178
6.2.3 渦電流 180
6.3 自感和互感 181
6.3.1 自感現象與自感系數 181
6.3.2 互感現象與互感系數 183
6.3.3 自感線圈的串聯 185
6.4 磁場能量 186
6.4.1 自感磁能 186
6.4.2 互感磁能 187
6.4.3 磁場的能量 188
6.5 位移電流 麥克斯韋方程組 190
6.5.1 位移電流 190
6.5.2 麥克斯韋方程組 194
習題6 196
習題答案 201
附錄A 常用物理常量一般計算取值 210
附錄B 希臘字母表 211
附錄C 國際單位制（SI） 212
附錄D 矢量運算 215

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