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新编基础物理学学习指导与能力训练
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新编基础物理学学习指导与能力训练

作者：王祖源，滕琴，刘钟毅
出版社：科学出版社出版时间：2023-04-01
开本： 其他 页数： 212
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新编基础物理学学习指导与能力训练 版权信息

  • ISBN：9787030428448
  • 条形码：9787030428448 ; 978-7-03-042844-8
  • 装帧：一般胶版纸
  • 册数：暂无
  • 重量：暂无
  • 所属分类：
    自然科学
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    物理学

新编基础物理学学习指导与能力训练 内容简介

本书是普通高等教育"十一五"重量规划教材的配套教辅。本书依照教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会物理基础课程教学指导分委会编制的《理工科类大学物理课程教学基本要求、理工科类大学物理实验课程教学基本要求（2008版）》编写，其中不仅融入作者多年教学经历所积累的成功经验，而且考虑到目前学生学习和教师教学的新特点。

新编基础物理学学习指导与能力训练 目录

目录
前言
第1篇 力学
第1章 质点运动学 1
一、基本要求 1
二、基本内容 1
三、解题方法 5
四、解题指导 5
五、能力训练 14
六、参考答案 16
第2章 质点动力学 18
一、基本要求 18
二、基本内容 18
三、解题方法 22
四、解题指导 22
五、能力训练 25
六、参考答案 27
第3章 刚体力学基础 29
一、基本要求 29
二、基本内容 29
三、解题方法 33
四、解题指导 34
五、能力训练 37
六、参考答案 41
第4章 狭义相对论 42
一、基本要求 42
二、基本内容 42
三、解题方法 46
四、解题指导 46
五、能力训练 49
六、参考答案 51
第2篇 机械振动机械波
第5章 机械振动 52
一、基本要求 52
二、基本内容 52
三、解题方法 55
四、解题指导 56
五、能力训练 59
六、参考答案 63
第6章 机械波 64
一、基本要求 64
二、基本内容 64
三、解题方法 68
四、解题指导 68
五、能力训练 72
六、参考答案 75
第3篇 热学
第7章 气体动理论 77
一、基本要求 77
二、基本内容 77
三、解题方法 81
四、解题指导 81
五、能力训练 83
六、参考答案 84
第8章 热力学基础 86
一、基本要求 86
二、基本内容 86
三、解题方法 90
四、解题指导 90
五、能力训练 92
六、参考答案 95
第4篇 电磁学
第9章 电荷与真空中的静电场 96
一、基本要求 96
二、基本内容 96
三、解题方法 101
四、解题指导 103
五、能力训练 110
六、参考答案 113
第10章 导体和电介质中的静电场 116
一、基本要求 116
二、基本内容 116
二、解题方法 121
四、解题指导 121
五、能力训练 124
六、参考答案 126
第11章 稳恒电流与真空中的恒定磁场 128
一、基本要求 128
二、基本内容 128
二、解题方法 132
四、解题指导 133
五、能力训练 139
六、参考答案 144
第12章 磁介质中的恒定磁场 146
一、基本要求 146
二、基本内容 146
三、解题方法 147
四、解题指导 148
五、能力训练 149
六、参考文献 150
第13章 电磁场与麦克斯韦方程组 152
一、基本要求 152
二、基本内容 152
三、解题方法 156
四、解题指导 157
五、能力训练 162
六、参考答案 165
第5篇 光学
第14章波动光学 167
一、基本要求 167
二、基本内容 167
三、解题方法 174
四、解题指导 175
五、能力训练 179
六、参考答案 182
第6篇 量子物理基础
第15章早期量子论 184
一、基本要求 184
二、基本内容 184
三、解题方法 187
四、解题指导 187
五、能力训练 189
六、参考答案 190
第16章 量子力学简介 191
一、基本要求 191
二、基本内容 191
三、解题方法 194
四、解题指导 194
五、能力训练 195
六、参考答案 197
参考文献 198
附录 199
附录一希腊字母表 199
附录二常用天文量 199
附录三常用物理常量表 200
附录四书中物理的符号及单位 201
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新编基础物理学学习指导与能力训练 节选

第1篇力学 第1章质点运动学 一、基本要求 (1)理解描述质点运动的位矢、位移、速度、加速度等物理量的意义. (2)熟练掌握质点运动学的两类问题:用求导法由已知的运动学方程求速度和加速度，并会由已知的质点运动学方程求位矢、位移、平均速度、平均加速度、轨迹方程.用积分法由已知质点的速度或加速度求质点的运动学方程. (3)理解自然坐标系，理解圆周运动中角量和线量的关系，会计算质点做曲线运动的角速度、角加速度、切向加速度、法向加速度和总加速度. (4)了解质点的相对运动问题. (一)本章重点和难点 重点:掌握质点运动学方程的物理意义，利用数学运算求解位矢、位移、速度、加速度、轨迹方程等. 难点:将矢量运算方法及微积分运算法应用于运动学解题.(提示:矢量可以有黑体或箭头两种表示形式，教材中一般用黑体形式表示，学生平时作业及考试必须用箭头形式表示.) (二)知识网络结构图 (三)基本概念和规律 1.质点的位矢、位移、运动方程在直角坐标系中： (1)质点运动方程(描述质点运动的空间位置与时间的关系式). (2)位矢. (3)位移，注意位移和路程的区别，一般情况下或 位移大小. 径向增量 (4)参数方程: (5)轨迹方程:从参数方程中消去t，得F(x，y，z)=0. 2.速度和加速度 直角坐标系中： (1)速度 (2)平均速度 (3)加速度 (4)平均加速度 3.曲线运动 描述质点的曲线运动，常采用自然坐标系(由切向和法向组成).在自然坐标系中，质点的(线)速度和加速度为： (1)速度 (2)加速度.其中，切向加速度量度速度量值的变化;法向加速度量度速度方向的变化，为曲率半径. 4.圆周运动 (1)角速度了 (2)线速度. (3)角加速度. (4)总加速度 (大小取模) 且有角量与线量关系式 5.相对运动 一个运动质点在两个做相对平动的参考系中的速度关系为 式中，v为绝对速度;是质点相对于s系的速度；v，为相对速度，是质点相对于s'系的速度;u为牵连速度，是s'系相对于s系的速度. (四)容易混淆的概念 (1)瞬时速度和平均速度. 瞬时速度(简称速度)，对应于某时刻的速度，是质点位置矢量随时间的变化率，用求导法;平均速度是质点的位移除以产生这段位移所用的时间，对应的是某个时间段内的速度平均值，不用求导法. (2)瞬时加速度和平均加速度. 瞬时加速度(简称加速度)，对应于某时刻的加速度，是质点速度矢量随时间的变化率，用求导法;平均加速度是质点的速度增量除以时间，对应的是某个时间段内加速度的平均值，不用求导法. (3)质点运动方程、参数方程和轨迹方程. 质点运动方程(即位矢方程)，是质点位置矢量对时间的函数;参数方程是以时间t为参量的质点运动方程的分量式;而轨迹方程则是从参数方程中消去t得到的，反映质点运动的轨迹点. (4)绝对速度、相对速度和牵连速度. 绝对速度是质点相对于静止参考系的速度;相对速度是质点相对于运动参考系的速度；牵连速度是运动参考系相对于静止参考系的速度. (五)思考问答 问题1位置矢量r与位移有何区别？和意义相同吗？ 答位置矢量r(简称位矢)是从坐标原点指向质点所在位置的一个有向线段，描述了某时刻质点的位置;而位移是初位置指向末位置的有向线段，反映了质点位置的变化，二者意义不同. 末位置的位矢和初位置的位矢之差即为该段时间内的质点的位移，若取初位置为坐标原点，则末位置的位矢和位移一致.质点的瞬时速度为该时刻位矢对时间的一阶导数，而不是位移对时间的导数. 是矢量增量的模，即位移的大小；为矢量模的增量，即位矢的径向增量，二者意义不同. 问题2如果一质点的加速度与时间的关系是线性的，那么它的速度与时间、位矢与时间的关系是否也是线性的呢？ 答设a=kt(其中k是常数），则用积分法可求得，可见速度与时间的关系不是线性的.以此类推，可知位矢与时间的关系也不是线性的. 问题3物体某一时刻开始运动，在时间后，经任一路径回到出发点，此时速度的大小和开始时相同，但方向一般不同，试问在时间内平均速度是否为零？平均加速度是否为零？ 答平均速度v是物体的位移与时间的比值，而这段时间内位移为零，所以平均速度v为零. 平均加速度汉是物体速度的增量与时间!的比值，由于初、末速度的方向不同，所以不为零，平均加速度也不为零. 问题4圆周运动中质点的加速度是否一定和速度方向垂直？任意曲线运动的加速度是否一定不与速度方向垂直？ 答不管是圆周运动还是任意曲线运动，质点的总加速度均为切向加速度和法向加速度的矢量和. 在匀速率圆周运动中，速度的大小不变，切向加速度为0，质点的加速度为法向加速度，且其方向与线速度方向垂直，指向圆心.而在变速率圆周运动中，速度的大小也随时间的变化而变化，质点的加速度不但有法向分量还有切向分量，因此，加速度的方向一般不垂直于沿切向的速度方向，也不一定指向圆心(法向). 在匀速率曲线运动中，只要速度方向有变化，加速度只能有法向分量，而且一定与沿曲线切向的速度方向垂直，并指向质点所在处曲线的曲率中心. 在变速曲线运动中，切向加速度不为零，故加速度一定不与速度方向垂直，但一定指向轨迹的凹侧. 问题5关于质点的运动，下列说法是否正确？ (1)质点做圆周运动时加速度指向圆心； (2)匀速圆周运动的加速度为恒量； (3)只有法向加速度的运动一定是圆周运动； (4)只有切向加速度的运动一定是直线运动. 答(1)错.质点做非勻速率圆周运动时，加速度不一定指向圆心. (2)错.质点做匀速圆周运动时，只有法向加速度，加速度的大小不变但方向不断变化且始终指向圆心. (3)错.只有法向加速度的运动，切向加速度为0，则速率不变.圆周运动中，半径R一定，由知，法向加速度的大小也一定.应该说只有法向加速度且其大小不变的运动一定是圆周运动. (4)正确.只有切向加速度的运动，其法向加速度为0.而—定是直线运动. 三、解题方法 运动学主要分为两类问题： **类问题，已知运动方程求速度和加速度，用求导法. 第二类问题，已知质点加速度以及在起始状态时的初位矢和初速度，求速度、位矢或质点运动方程，用积分法. 其中，**类问题的解题方法是求导，求导不需附加条件;求解第二类问题需要积分，而积分则需要相应的初始条件，积一次分，需一个初始条件.有些情况下，不能直接积分，需作变量代换.另外，在不同坐标系下(如直角坐标系与自然坐标系)，物理量的表达式不同，故学习中要准确掌握. 四、解题指导 1.已知质点运动参数方程为，式中，R和w为常量，试求： (1)质点轨迹方程是什么？做何运动？ (2)1s末的位矢. (3)速度和加速度大小. 【分析】这是已知运动方程求速度、加速度的典型问题，即运动学**类问题，通过求导法进行计算. 解(1)由参数方程消去t，可得轨迹方程 这是以尺为半径、圆心位于(0，R)点的圆方程，即质点做圆周运动. (2)运动方程矢量形式为 将t=1s代入上式得 (3)由速度定义 其中 速度大小为 可见v的值为一常量，表明质点做匀速率圆周运动，角速度为w. 再由加速度定义 其中 加速度大小为 2.—质点在xOy平面上运动，运动方程为(式中，t以s计，x和y以m计).求： (1)以时间t为变量，写出质点位置矢量的表示式； (2)求出t=1s时刻和t=2s时刻的位置矢量，计算这1s内质点的位移； (3)计算t=0～4s内的平均速度； (4)求出质点速度矢量表示式，计算t=4s时质点的速度； (5)计算t=0～4s内质点的平均加速度； (6)求出质点加速度矢量的表示式，计算t=4s时质点的加速度. (请把位置矢量、位移、平均速度、瞬时速度、平均加速度、瞬时加速度都表示成直角坐标系中的矢量式). 【分析】本题是*基本的直角坐标系下运动学**类问题，意在强化直角坐标系下的运动学基本概念.题目中给出的是参数方程形式，可用矢量式直接写出质点运动方程形式，再用求导法求出速度和加速度. 解(1)位矢方程(质点运动方程)为 (2)将t=1，t=2代人上式即有 (3)因为 (4)则

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