本書根據(jù)教育部高職高專教育物理課程教學(xué)基本要求編寫。全書主要內(nèi)容有:質(zhì)點力學(xué)、剛體力學(xué)、流體力學(xué)和熱力學(xué);靜電場、磁場和電磁感應(yīng);機(jī)械振動與機(jī)械波、光的產(chǎn)生與應(yīng)用。在內(nèi)容選取上體現(xiàn)以素質(zhì)教育為宗旨,以培養(yǎng)高等技術(shù)應(yīng)用型人才為目標(biāo),以必須夠用為原則,著重講解物理學(xué)基本規(guī)律;注重物理概念、結(jié)論及其意義的闡述,淡化數(shù)學(xué)推導(dǎo)和論證;注重物理原理在工程技術(shù)中的應(yīng)用,淡化技術(shù)細(xì)節(jié);注意與中學(xué)物理知識的銜接,避免不必要的重復(fù);注意與現(xiàn)代高新技術(shù)的結(jié)合,適當(dāng)滲透近代物理思想,并以閱讀材料和小字體擴(kuò)充必要知識。本書可以作為高職高專工科類各專業(yè)的物理教材,也可作為職大、電大?茖哟喂た祁惛鲗I(yè)物理課教學(xué)用書。
前言隨著互聯(lián)網(wǎng) 時代的到來,信息技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用,人們獲取知識變得越來越便捷,甚至有專家預(yù)言這將最終改變學(xué)校教學(xué)模式,教材的形態(tài)也將隨之變化,F(xiàn)在許多新版教材都在進(jìn)行信息化建設(shè)方面的積極探索。本教材第二版于2009年與讀者見面,為了適應(yīng)當(dāng)前教學(xué)改革與發(fā)展的需要,決定進(jìn)行第二次修訂,本次修訂的主要方向是建設(shè)立體化教材,圍繞教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)兩個中心,在廣泛聽取意見的基礎(chǔ)上,將我們參編團(tuán)隊成員長期從事教學(xué)所積累的寶貴資料整合進(jìn)入教材。這些資料有自己開發(fā)研制的,也有收集后精細(xì)加工的,與紙質(zhì)主教材配套提供給師生選用。本次修訂的主要內(nèi)容包括:1.制作了與教材配套的全部PPT課件(電子版),由南京科技職業(yè)學(xué)院葛宇宏教授執(zhí)筆。2.選擇部分重點內(nèi)容,采取出景或錄屏方式制作了11個微課可掃描二維碼鏈接,分別由南京科技職業(yè)學(xué)院魏櫻老師、鄭其明副教授、郝杰老師,常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院范鳳萍副教授等主講。3.編寫了教材全部練習(xí)題的題解(電子版),由四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院曾安平副教授執(zhí)筆。4.針對教材的重點、難點知識,選擇部分適合教學(xué)互動內(nèi)容編寫了CDF軟件程序,以可計算文檔格式制作教學(xué)動畫14個(電子版)由四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院曾安平副教授執(zhí)筆。5.在保留原教材每章的本章小結(jié)基礎(chǔ)上,增加了每章知識結(jié)構(gòu)圖(電子版),由四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院曾安平副教授執(zhí)筆。除增加上述電子版內(nèi)容外,紙質(zhì)主教材中,修訂內(nèi)容主要包括以下部分。1.每章開篇增加了本章學(xué)習(xí)所需預(yù)備知識。以人教版《普通高中物理》為藍(lán)本,編寫了知識銜接,為未完成高中物理全部內(nèi)容學(xué)習(xí)的學(xué)生提供預(yù)習(xí)要點和參考。2.改寫了每章章首導(dǎo)入語,力圖更加引人入勝,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。3.調(diào)整了第二章 剛體定軸轉(zhuǎn)動中第二節(jié) 剛體轉(zhuǎn)動定律和第三節(jié) 剛體轉(zhuǎn)動動能定理先后編排次序,便于學(xué)生更好地理解剛體轉(zhuǎn)動慣量的概念。在第八章 第三節(jié) 平面簡諧波的描述中增加了波的疊加,標(biāo)題改為平面簡諧波。4.改寫或替換了部分閱讀材料,將物理原理在工程技術(shù)中的最新應(yīng)用成果及時反映到教材中,使內(nèi)容更新穎。5.按照誤差理論和科學(xué)計數(shù)法,在附錄C練習(xí)題答案中更正了部分錯誤,更改了部分與科學(xué)計數(shù)法明顯不符的習(xí)題答案。本教材第一章至第四章由范鳳萍副教授負(fù)責(zé)編寫,第五章至第七章由黃斌教授、鄭其明副教授負(fù)責(zé)編寫,第八章、第九章由徐建中教授負(fù)責(zé)編寫。全部修訂內(nèi)容由徐建中負(fù)責(zé)統(tǒng)稿。本次教材修訂得到化學(xué)工業(yè)出版社的教材發(fā)展基金支持,得到使用該教材老師們的鼎力相助,得到關(guān)注本教材建設(shè)的同行專家們的真誠指導(dǎo)和幫助,在此一并表示由衷的感謝。鑒于筆者學(xué)識水平所限,有不妥之處,敬請同行和讀者批評指正。編者2017.4第一版前言近幾年來,中國高等教育的發(fā)展取得了長足的進(jìn)步,改革取得了令人矚目的成績,初步形成了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展需要的多層次、多形式的社會主義高等教育體系。高等職業(yè)教育作為高等教育的重要組成部分,近年來也得到了迅速發(fā)展,呈現(xiàn)良好態(tài)勢。高等職業(yè)技術(shù)院校為培養(yǎng)生產(chǎn)、建設(shè)、管理和服務(wù)一線的高級技術(shù)應(yīng)用型人才進(jìn)行了不懈探索,同樣,作為物理教學(xué)工作者都在思索著,如何改革物理教學(xué),為培養(yǎng)適應(yīng)新世紀(jì)需要的高素質(zhì)勞動者和專門人才服務(wù)。高等教育大眾化條件下的高職高專教育培養(yǎng)目標(biāo)與原有的高等?茖W(xué)校教育培養(yǎng)目標(biāo)相比,已發(fā)生了相當(dāng)大變化,原高等工程?茖W(xué)校開設(shè)的《普通物理》課已不適用于高職高專教學(xué)需要。國家教委1994年組織修訂的《高等學(xué)校工程?莆锢碚n程教學(xué)基本要求》也已不適應(yīng)當(dāng)前大眾化條件下的高職教育實際。一個不容忽略的現(xiàn)實是實行3 x高考模式后,許多高中生因高考未選物理科目而實際未完成高中階段物理課程的學(xué)習(xí)。鑒于上述原因,組織編寫一本符合高職培養(yǎng)目標(biāo)和適應(yīng)當(dāng)前高職生源的教材尤為重要。本教材在內(nèi)容選取上,體現(xiàn)以素質(zhì)教育為宗旨,以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才為目標(biāo),以必須夠用為原則。注重物理學(xué)概念的理解和突出物理規(guī)律的描述;注意物理基本原理的闡述和突出其在工程技術(shù)中的應(yīng)用。注意與中學(xué)物理的銜接和與高新技術(shù)的結(jié)合;注重介紹物理思維方法和滲透近代物理思想。淡化數(shù)學(xué)推導(dǎo)與論證,突出物理思想與物理圖像。全書按運動形式組織經(jīng)典物理學(xué)知識,以運動的描述基本規(guī)律、主要應(yīng)用來呈現(xiàn)各章內(nèi)容,并提供了參考實驗?zāi)夸浐土?xí)題參考答案。為了體現(xiàn)雙語教學(xué)思想,在主要物理學(xué)名詞首次出現(xiàn)時加注了英文。本教材由徐建中擬定編寫提綱。范鳳萍編寫一、二、三、四章,黃斌編寫五、六、七章,徐建中編寫第八、九章、緒論和附錄,并負(fù)責(zé)全書的統(tǒng)稿。東南大學(xué)馬文蔚教授任主審,南京工程學(xué)院王鐵平副教授、南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院趙志芳副教授參加了審定,對教材提出了許多寶貴的建議。本教材在編寫中參考了許多已出版的教材和資料,在此一并致謝。本書可作為高職工科類各專業(yè)的物理教材,也可供職業(yè)大學(xué)、電視大學(xué)?茖哟喂た祁悓I(yè)物理課參考。鑒于編者學(xué)識水平所限,有不妥和錯誤之處,敬請同行和讀者批評、指正。編者第二版前言本教材自2004年出版發(fā)行以來,得到物理學(xué)同行的關(guān)注與關(guān)心,經(jīng)連續(xù)多屆學(xué)生使用,普遍反映良好,認(rèn)為教材較好地體現(xiàn)了編寫的指導(dǎo)思想,即以素質(zhì)教育為宗旨,以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才為目標(biāo),以必須夠用為原則。教材注重了物理學(xué)基本規(guī)律的描述和基本原理的闡述,在講清物理學(xué)概念的基礎(chǔ)上突出其在工程技術(shù)中的應(yīng)用;教材注重介紹物理思維方法,突出物理思想與物理模型,淡化了數(shù)學(xué)推導(dǎo)與論證;教材注意了與中學(xué)物理的銜接、與高新技術(shù)的結(jié)合、與近代物理思想的融合。本教材2007年被江蘇省教育廳評為精品教材,并被列入十一五國家級規(guī)劃教材建設(shè)目錄。本次修訂繼續(xù)保留了全書按運動形式組織經(jīng)典物理學(xué)知識,以運動的描述、基本規(guī)律、主要應(yīng)用來呈現(xiàn)各章內(nèi)容的結(jié)構(gòu)和框架,繼續(xù)保持文字簡練的風(fēng)格。修訂工作主要依據(jù)高職物理課程教改的最新理念以及教材使用中提出的意見和建議,吸取國內(nèi)外同類教材的優(yōu)點,結(jié)合教師的教學(xué)經(jīng)驗進(jìn)行。教材修訂進(jìn)一步體現(xiàn)高等教育大眾化條件下高中后三年制高職物理課程的特點,更好地為專業(yè)教學(xué)服務(wù),更好地為培養(yǎng)高級技術(shù)應(yīng)用型人才服務(wù),更好地發(fā)揮物理教學(xué)在培養(yǎng)人的科學(xué)素養(yǎng)方面的獨特作用。本次修訂刪除了理論性較強(qiáng)、難度較大的習(xí)題,新增了部分結(jié)合工程和技術(shù)應(yīng)用的習(xí)題,突出職業(yè)教育的實踐性和應(yīng)用型;調(diào)整了部分章節(jié)內(nèi)容的編排次序,使知識結(jié)構(gòu)更加科學(xué)合理;改寫了部分內(nèi)容,使重點更加突出,方便教學(xué)。根據(jù)部分專業(yè)需要及學(xué)生的物理基礎(chǔ),第四章增加了熱能的有效利用;第九章增加了光產(chǎn)生的理論模型、光譜、光譜分析和光電效應(yīng)等內(nèi)容。新增混沌簡介、波粒二象性兩個閱讀材料,使內(nèi)容更加豐富和新穎;重新繪制了部分插圖,提高了插圖質(zhì)量;更正了印刷錯誤。與本教材中列出的大學(xué)物理實驗?zāi)夸浥涮椎挠筛鹩詈曛骶、徐建中主審的《物理學(xué)實驗》已正式出版發(fā)行,本次修訂是在廣泛聽取意見的基礎(chǔ)上由主編提出修訂意見,范鳳萍負(fù)責(zé)第一、二、三、四章的修訂;黃斌負(fù)責(zé)第五、六、七章的修訂;徐建中負(fù)責(zé)第八、九章,緒論及附錄的修訂。葛宇宏、毛全寧、鄭其明、魏櫻、郝杰等老師為教材修訂提出了許多寶貴意見,并為習(xí)題的遴選和新增內(nèi)容的編寫做了大量基礎(chǔ)工作,還有許多讀者提出了本教材建設(shè)的新理念、新思路,在此一并表示衷心感謝。愿第二版教材能較好地反映出大家的良好愿望,也愿高職戰(zhàn)線上的物理學(xué)同仁們繼續(xù)關(guān)心這本教材的建設(shè)。編者2009.8
緒論1
第一章質(zhì)點的運動4
第一節(jié)質(zhì)點模型7
第二節(jié)質(zhì)點運動的矢量描述8
第三節(jié)牛頓第二定律11
第四節(jié)變力的功 彈性勢能13
第五節(jié)功能原理 機(jī)械能守恒定律16
第六節(jié)動量定理 動量守恒定律17
閱讀材料混沌簡介20
本章小結(jié)23
練習(xí)題24
第二章剛體定軸轉(zhuǎn)動28
第一節(jié)剛體轉(zhuǎn)動的描述29
第二節(jié)剛體轉(zhuǎn)動動能定理32
第三節(jié)剛體轉(zhuǎn)動定律35
第四節(jié)角動量和角動量守恒定律37
閱讀材料三大守恒定律38
本章小結(jié)42
練習(xí)題43
第三章流體運動47
第一節(jié)流體運動模型48
第二節(jié)理想流體的運動規(guī)律49
第三節(jié)流體的測量51
第四節(jié)牛頓黏滯定律54
閱讀材料伯努利方程與日常生活55
本章小結(jié)58
練習(xí)題59
第四章熱運動熱力學(xué)定律62
第一節(jié)熱運動的特點和研究方法63
第二節(jié)理想氣體的統(tǒng)計描述65
第三節(jié)熱力學(xué)第一定律68
第四節(jié)熱力學(xué)第一定律在理想氣體幾個過程中的應(yīng)用72
第五節(jié)循環(huán)過程75
第六節(jié)熱力學(xué)第二定律78
第七節(jié)傳導(dǎo)對流輻射80
第八節(jié)熱能的有效利用85
閱讀材料全球氣候變暖及應(yīng)對措施87
本章小結(jié)89
練習(xí)題91
第五章靜電場94
第一節(jié)庫侖定律 電場強(qiáng)度96
第二節(jié)電勢能 電勢100
第三節(jié)靜電場中的疊加原理102
第四節(jié)靜電場的基本規(guī)律108
第五節(jié)高斯定理的應(yīng)用111
第六節(jié)電介質(zhì)中的靜電場114
第七節(jié)電容 靜電場的能量116
閱讀材料靜電的利用及危害的預(yù)防119
本章小結(jié)121
練習(xí)題122
第六章磁場127
第一節(jié)描述磁場的基本物理量128
第二節(jié)磁場的基本規(guī)律133
第三節(jié)安培環(huán)路定理的應(yīng)用136
第四節(jié)磁場對運動電荷的作用138
第五節(jié)霍爾效應(yīng)143
第六節(jié)磁場中的磁介質(zhì)144
閱讀材料磁懸浮和電磁加速148
本章小結(jié)149
練習(xí)題151
第七章電磁感應(yīng)158
第一節(jié)電磁感應(yīng)的基本規(guī)律159
第二節(jié)感應(yīng)電動勢 渦旋電場162
第三節(jié)互感 自感165
第四節(jié)磁場能量171
閱讀材料電容式傳感器和電感式傳感器173
本章小結(jié)176
練習(xí)題177
第八章機(jī)械振動與機(jī)械波183
第一節(jié)簡諧振動的描述184
第二節(jié)簡諧振動的合成190
第三節(jié)平面簡諧波191
第四節(jié)振動與波動的能量195
閱讀材料超聲波次聲波地震波198
本章小結(jié)200
練習(xí)題201
第九章光的產(chǎn)生及應(yīng)用205
第一節(jié)光產(chǎn)生的理論模型206
第二節(jié)線光譜、帶光譜和連續(xù)光譜210
第三節(jié)光譜分析212
第四節(jié)楊氏雙縫干涉 光程和光程差214
第五節(jié)薄膜等厚干涉 光學(xué)薄膜217
第六節(jié)單縫衍射 光柵衍射221
第七節(jié)圓孔衍射 光學(xué)儀器分辨率225
第八節(jié)光的偏振及其應(yīng)用227
第九節(jié)光電效應(yīng)231
閱讀材料量子衛(wèi)星通信232
本章小結(jié)234
練習(xí)題236
附錄A大學(xué)物理實驗?zāi)夸洠ü﹨⒖迹?41
附錄B矢量代數(shù)基本知識242
附錄C練習(xí)題答案245
參考文獻(xiàn)252