《大学基础物理学(第3版)》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材,是作者结合多年教学研究的成果和目前学时压缩、学生学习特点等现状编写而成,《大学基础物理学(第3版)》包括力学、热学、电磁学、光学和近代物理的最核心内容,作者言简意赅、提炼精华的编写风格既保证了物理学的完整性,又满足在有限的时间内把物理学的核心内容传授给学生的要求,同时又不失物理学的思想和方法,《大学基础物理学(第3版)》适合普通高等学校非物理专业的学生学习大学物理课程使用,也可作为相关人员参考使用。
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本书编者参加了国家教育委员会面向21世纪农林牧院校物理教学和课程体系改革课题,取得了一定的成果,在此基础上,结合长期讲授大学基础物理课程的经验撰写了本书,对大学基础物理教材中传统的五大部分内容(力学、热学、电磁学、光学和近代物理学),编者从框架上作了一些变动。例如,将原热学中有关热力学第一定律的内容作为能量守恒定律的应用移到力学部分,以便在讲授力学时,突出动量、角动量和能量三个守恒定律在物理学中的地位,又如,将原光学中的“振动与波”也移到力学部分,原因之一是“振动与波”这一章主要是讲机械振动和机械波,原因之二是在学习“电磁学”中的电磁波时,已经有了振动与波的基础,本书删除了原教材中积分形式的欧姆定律、直流电路、基尔霍夫定律、温差电、光度学和色度学以及核物理等内容,以适应农业院校物理课教学时数远低于工科院校的情况。
考虑到物理教学现代化以及提高学生科学素质和能力的重要性,本书适当地增加了近代物理学的内容,除在不同章节中有选择地简要介绍若干当代物理前沿的内容以开阔视野、启迪思维、加深对基础内容的理解外,还适当介绍了一些物理学原理和技术在生物学及农学中的应用,借以说明物理学是一切自然科学(包括生物学和农学)的基础;同时体现农业院校基础物理教材的特色。
农业院校的物理教学长期受学时数少(一般院校为70学时左右,其中包括实验课教学)的困扰,原因之一是我们的一些同志不够了解生物学、农学和物理学的密切关系,从而未认识到物理学课程在提高学生素质和能力方面所能起的特殊作用,我们的上述努力是期望为扭转当前农业院校物理教学的滑坡略尽绵薄之力。当然,物理学原理和技术在生物学和农学中的应用是一个广泛的课题,本书只是稍稍涉及。
在物理学中,为了突出研究对象的主要性质,而不考虑一些次要的因素,经常引入一些理想化的模型来代替实际的物体,“质点”就是一个理想化的模型。任何物体都有一定的大小和形状。若物体在运动过程或与其他物体相互作用过程中,它的形状和大小在研究的现象中所起的作用可忽略不计。这样一来,物体的形状和大小与研究的问题无关,可以把它们当作一个具有质量的几何点(质点)来处理。例如,人们常将弹簧振子的物体、单摆的摆球、绕日公转的地球等看作为质点。但是,同一个地球,在研究它的自转问题时,就不能把它当作质点来处理了。
当我们研究某一物体的运动时,必须具体指明,运动是相对于哪一个物体或哪一个物体群的。这种选用具体研究物体运动的依据的物体或物体群,称为参考系。例如,研究地球相对于太阳的运动,则太阳就是参考系。若研究月球相对于地球的运动,则地球就是参考系。研究某一物体的运动,究竟选用哪一个物体或哪一个物体群为参考系,要看问题的性质和计算的方便。