《大学物理学教学指导 第2版》王晓鸥，张伶莉，应涛编|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《大学物理学教学指导 第2版》

【作　者】王晓鸥，张伶莉，应涛编

【页 数】 244

【出版社】 北京：机械工业出版社 , 2022.04

【ISBN号】978-7-111-69838-8

【价 格】48.00

【参考文献】 王晓鸥，张伶莉，应涛编. 大学物理学教学指导 第2版. 北京：机械工业出版社, 2022.04.

图书封面：

图书目录：

《大学物理学教学指导 第2版》内容提要：

本书是与王晓鸥等编写、由机械工业出版社出版的《大学物理学》（上、下册）（第2版）（以下简称教材）配套的教学指导书，符合教育部现行的《理工科类大学物理课程教学基本要求》。全书按教材中各章节的顺序编写，每章由“学习要点导引”“教学拓展”“解题指导”和“习题解答”四个部分组成。本书不仅可以帮助读者梳理教材各章内容的脉络、深入了解教材中不宜展开论述的一些内容，拓展知识视野，而且可以帮助读者熟悉和掌握解题思路、分析方法。结合教材内容，书中还附有两套“模拟试卷”，以便读者能进行一次全面的回顾和自我检测，更好地掌握教材的主要内容，增强学习效果，提高解题能力。本书可作为课堂讨论或习题课的参考书，以满足学生临考前的复习之需，同时也可帮助教师备课、授课，还可作为网络教育、线上教学用书。

《大学物理学教学指导 第2版》内容试读

第0章物理学物理量

0.1学习要点导引

0.1.1本章章节逻辑框图

空间尺度：1026m(字宙大小人100m(夸克)

研究对象

时间尺度：108s(字宙年龄一102”s(硬y射线周期)速度范围：0（静止）-3×10m/s(光速

学

经典物理：包括牛顿力学、电磁学、热学、光学

物理理论

相对论物理：包括狭义相对论、广义相对论量子物理：包括早期量子论、量子力学

序

用于定最描述物理物现象或物理对象

矢量：既有大小又有方向，如位移、速度等标量：只有大小没有方向，如质量、能量等

法定计量单位

国际单位制：缩写为SI,共有七个基本单位

量纲

量纲：物理量的基本属性

0.1.2本章阅读导引

这一章作为学习本课程的预备知识，主要内容有：①物理学的概貌、任务及其与理工科专

业的关系；②物理量及其量度单位；③以国际单位制(S)为基础的法定计量单位.在学习中读

者应特别注意：

(1)重点了解国际单位制的使用方法

(2)与日常的一般概念不同，每个物理概念都有其客观的科学依据，而表述一个物理概念的物理量都要以某种量度方法对它做严格规定

(3)一般说来，物理量的大小总是包含数字和单位两个要素，缺一不可.如果是标量，除大小外还可能有正、负之分.正与负表示物理量的相对性，大小表示该物理量单位的倍数

(4)物理量的单位虽然是人为规定的，但却是根据科学、技术的需求，由国际会议审定，并得到普遍认同的.例如，目前通行的国际单位制就是如此.我国在全面采用国际单位制的基础上，从国情出发，还以法令形式规定了一些允许使用的其他单位，这将在有关内容中再做介绍，这样就构成了法定计量单位.我们在学习和工作实践中必须严格执行，不能妄加改动和生造。

(5)在学习过程中，我们经常使用矢量来表述一个物理量及有关公式.为此，建议读者在

开始学习前，先将教材上册的书末附录C中有关矢量及其运算的内容认真学习（或复习）一

下，以便于学习各章内容

·2.

大学物理学教学指导第2版

0.2教学拓展

1999年3月，在美国亚特兰大市召开的第23届国际纯粹与应用物理学联合会代表大会通过的题为“物理学对社会的重要性”的决议指出：物理学发展着未来技术进步所需的基本知识，而技术进步将持续驱动着世界经济发动机的运转：物理学有助于技术的基本建设，它为科学进步和发明的利用提供所需的训练有素的人才.…物理学扩展和提高我们对其他学科的理解。

物理学使数学有了用武之地.物理学的发展要求尽可能准确地定量给出物质运动的规律，这样，数学就成为物理学不可缺少的工具，而丰富多彩的物理世界又为数学研究开辟了广阔的天地.历史上许多著名科学家，如牛顿(Newton)、欧拉(Euler)、高斯(Gauss)等，对于物理学和数学的发展都曾经做出了重大贡献.很多大数学家如庞加莱(Poincareé)、克莱因(Klein)、希尔伯特(Hilbert)等，也都精通理论物理学.近代物理学中关于混沌现象的研究也是物理学与数学相互结合的结果，

物理学为化学提供了理论依据.俄国化学家门捷列夫(MeHnenéeB)在1869年提出了元素周期律，很好地概括和描述了各种元素物理性质和化学性质之间的内在联系，但元素之间为什么存在这种联系，周期律解释不了.直到20世纪初，量子论的建立和描述微观粒子运动规律的量子力学的诞生，才从本质上说明了各种元素性质周期性变化的规律.量子力学导致了量子化学的产生，

物理学在生物学发展中的贡献.物理学不仅为生命科学提供了现代化的实验手段，如电子

显微镜、X射线衍射、核磁共振、扫描隧道显微镜等，还为生命科学提供了理论概念和方法，从

19世纪起，生物学家在生物遗传方面进行了大量的研究工作，提出了基因假设.但是，基因的物质基础问题仍然是一个疑问.在20世纪40年代，物理学家薛定谔(Schrodinger)在他的小册子《生命是什么？一活细胞的物理面貌》中提出，生命的物质载体是非周期性晶体，遗传基因分子正是这种由大量原子秩序井然地结合起来的非周期性晶体，这种非周期性晶体的结构可以有无限可能的排列，不同样式的排列相当于遗传的微型密码，并指出遗传密码存储于非周

期性晶体的观点.同一时期，英国剑桥大学的卡文迪什实验室开展了对肌红蛋白的X射线结

构分析，经过长期的努力终于确定了DNA(脱氧核糖核酸)的晶体结构，揭示了遗传密码的本

质，最终完成了人体信息图谱的工作

物理学的应用常引发科学广泛的发展，像万维网(WWW)和超大型文本(HTML)就是由

研究高能物理的欧洲核子中心的研究人员为了交换实验数据而发明的，现在已经应用于日常生活。

第1章质点运动学

1.1学习要点导引

1.1.1本章章节逻辑框图

位矢r

描述质点运

在不同参考系

位移△r

及坐标系下的

动的物理量

具体表达式

速度口

质点运动学

直线运动

加速度d

抛体运动

变速圆周运动

圆周运动

圆周运动的角量描述

1.1.2本章阅读导引

本章讨论了质点机械运动的描述，引人了描述质点机械运动的一些物理量，并介绍了几种简单的质点运动（如直线运动、抛体运动、圆周运动等）.重点内容是位矢、位移、速度和加速度等概念.通过本章的学习，应着重搞清位矢、速度和加速度的相对性、矢量性及瞬时性，并要求能在直角坐标系中运用矢量的正交分解方法，以简单微积分为工具，求解运动学的有关问题

(1)物理学研究物质最普遍的运动形式.在各种运动形式中，较简单而又最基本的就是机械运动一物体位置的变动.为了描述机械运动以及今后进一步研究力学问题的需要，我们在本章中只讨论物体运动时在空间所占位置与时间的关系，而不讨论运动状态改变的原因，这就是运动学的任务

(2)在描述和研究物体的运动时，首先要选取合适的参考系.选择不同的参考系描述同一物体运动的物理量，诸如位矢r、速度⑦、加速度α等，其具体表达形式是不同的.这就是说，位矢r、速度0和加速度a具有相对性.为此，在描述物体运动时，必须指出是相对于哪一个参考系而言的，

(3)在许多情形中，我们对物体的位置变动只要求有概括的了解，对它的大小和形状可以不加考虑，而把它近似地看成是拥有物体质量而没有大小和形状的点一质点.应当指出，质点是实实在在的物体在一定条件下的近似描写.如果物体的大小、形状在所研究的问题中是次要因素，可以忽略不计，就可把物体抽象为质点，从而使问题的讨论和计算大大简化.切不可把质点概念神秘化，以为它是没有大小、形状但有质量的玄妙东西.事实上，它是在一定条件下从客观事物中抽象出来的理想的物理模型.正确运用它，就可以在一定条件下解决许多物理问题.这种从复杂的实际问题中抽象出理想化模型的科学方法，在物理学和其他学科中经常用到以后，我们会碰到许多

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大学物理学教学指导第2版

理想化的物理模型，诸如刚体、弹簧振子、理想气体、点电荷等

(4)有了参考系和质点的概念，便能用位矢r描述物体在空间相对于参考系的位置.如果

在参考系上建立一个以某定点O(参考点)为原点的坐标系，则质点相对于参考系的位置既可

用坐标描述，也可用位矢描述，两者对描述质点的位置是等效的

当质点运动的位置随时刻t而改变时，可用运动函数r=r(t)来描述.质点位置的改变可用相应一段时间内的位移矢量△来描述.若已知位移，可以从已知的初位置找出末位置.位移和路程是两个不同的概念.只有在匀速直线运动中，位移的大小与所通过的路程才相等，即s=I△rl.

(5)位矢r、位移△r、速度v和加速度a就是描写物体运动的四个基本物理量，它们都是矢量，兼有大小和方向、并服从平行四边形或三角形的求和（或差）法则.再三叮嘱，由于读者过去习惯于标量运算，对于这些物理量的矢量性往往在概念理解或处理问题时掉以轻心，务必千万留神。

(6)速度反映物体运动的方向和快慢，以位矢对时间的变化率来量度；加速度反映运动改变的趋向和快慢，以速度对时间的变化率来量度.一般来说，物体速度大时，加速度不一定大；反之，加速度大时，速度也不一定大.这一点往往与直觉的想法不一致，须加注意。

对速度和加速度应弄清楚它们的瞬时性，瞬时速度或瞬时加速度是指质点在某时刻（或某位置)的速度或加速度，分别描述该时刻的运动状态和运动改变情况；平均速度或平均加速度则描述在一段时间或一段距离内运动或运动改变的平均情况.今后，我们在不指明是瞬时的还是平均的时候，一般都是指瞬时的

(7)速度的方向就是物体运动的方向，而加速度的方向是运动改变的方向，即在时间趋向于零时的速度增量的极限方向.一般来说，速度与加速度的方向并不一定相同，这一点也往往与直觉的想法不一致，须加注意.读者从图1.1-1所示的各种运动情况中可领会速度o与加速度a的方向关系，图中以0角表示o与a两者方向之间的夹角

铅直上抛(ag),0-180°抛体上升(ag).90<0<180

匀速率圆周运动，890°铅直下抛(ag,0-0

抛体下落(ag),90°>9>0

图1.1-1

(8)若已知质点在某时刻的位矢r和速度⑦，就能明确说出该质点在该时刻位于何处、运动的快慢和运动方向等，因此，r、是表述质点运动状态的量.至于位移△r和加速度a,则是表述质点运动状态改变的量.若α为恒矢量（即其大小、方向均不随时间而改变），则质点做匀变速（匀加速或匀减速）运动，但不一定是直线运动.例如，抛体运动就是一种匀变速（α=g)的曲线运动

(9)在匀速直线运动中，速度是恒量，加速度为零；在匀变速直线运动中，加速度为恒量；在曲线运动中，某时刻速度的方向沿着它在该时刻曲线上所在点处的切线、指向运动的前进方向，而加速度的方向或者沿曲线凹侧的法线方向（当速度大小不变时，即切向加速度为零时，如匀速率圆周运动)，或者与曲线凹侧的法线成一定的夹角（如变速圆周运动）

。6*

大学物理学教学指导第2版

达式.第二类问题是已知速度或加速度，求质点的速度)、位矢（或运动函数）.求解这类问题时，要注意根据题意确定初始条件，再根据速度的定义式(1-13)和加速度的定义式(1-21)积分求解。

例1-1如例1-1图所示，湖中有一小船，有人在湖边高为h的岸上以匀速率0收绳子，小船即向岸边靠拢.当船头与岸的水平距离为x时，不考虑水流的速度，求小船运动的速度与加速度，

分析本题求解的是速度和加速度，应由定义式(1-13)、式(1-21)分别求解，但题中并没给出位矢？的具体关系式，而这一点是求解本题的关餿.因此，首先建立确定的坐标系，如例11解图所示，然后写出小船在此坐标系中的表达式.

例1-1图

解船头的位矢为

r=xi+hj

对此式求一阶导数得到小船运动的速度，求二阶导数得到小船运动的加速度.所以，

●

速度为

dr

√P-h2d山

=-

本·，-2+2

·00

加速度为

例1-1解图

drdx

h2喝

x20=-x00

22=

由所求得的速度、加速度表达式知，小船在做变加速运动，

例12一艘正在沿直线行驶的汽艇，在发动机关闭后，其加速度方向与速度方向相反，且满足出=一k2,式中k为常数，设关闭发动机时汽艇的速度为0，汽艇继续向前行驶求关闭发动机后汽艇速度d v

与行驶距离之间的关系式

分析本题属于质点运动学的第二类问题，已知加速度表达式，求速度、位失处理此类问题，只需在给定初始条件下，

根据定义式积分求解即可。由题给条件可知速度大小随时问的变化率为出=一2，但本题求餐的是速度与行驶距离之同

的关系式，所以要对题给关系式变换，从而找出速度与行驶距离之间的关系。解设汽艇在关闭发动机后又行驶x距离，此时汽艇的速度大小为

o=贵-密整-密(-如)

对上式分离变量，得

竖=-灿

由题意可知，发动机关闭时，汽艇的速度大小为0，这时x=0;当汽艇行驶x距离时，速度设为，对上述分高变量式积分

得到关闭发动机后汽艇速度与行驶距离之间的关系式，为

voe-k

1.4习题解答

1-1已知质点的运动函数为r=(1-3t)i+(6-3)j(S),求：(1)质点的速度和加速度；(2)质点在0

···试读结束···