大学物理（下册）（第三版）

前 言

参照教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会，及物理基础课程教学指导分委员会所编制的《理工科类大学物理课程教学基本要求》（2010年版），本教材涵盖基本要求的核心内容及部分扩展内容，并且尽量结合工程技术实例与日常生活事例，具有突出物理学应用、适度淡化理论推导等特点，以满足应用型高校和高等职业院校对大学物理课程的教学需求。

本教材继承国内经典物理教材的传统特色，思路清晰、表述精练。同时，在例题、习题编写设计方面，借鉴国外优秀物理教材的做法，强调理论与实际紧密结合，注重物理思想的表述和物理图像的描述，特别注意将例题、习题与应用密切联系，尽可能减少“质点”“滑块”等生硬名词出现的频率，最大限度地体现应用型高校的特色。

教材分为上、下两册，共14章内容。上册为力学、电磁学，共8章内容，下册涵盖振动、波动、热学、光学、近代物理学等，共6章内容。融学习指导、习题解析及教学指南于一体的教学辅导书《大学物理解析对策与讨论总结》已由中国水利水电出版社出版发行，可与本教材配套使用。

本教材为山东交通学院“物理公共基础课及物理专业理论课教学团队”二十余年，大学物理课程教学实践及教研成果的概括与总结。第三版工作由山东省教学名师梁志强教授主持，吴世亮副教授、尹妍妍副教授与刘进庆副教授、王立飞教授分工负责上、下册再版工作，并由王伟教授、李洪云教授、陈建中教授、王鹏飞副教授、赵娟副教授，以及王青、张路路、徐小燕、胡丽君等教学团队成员合作，共同完成教材内容的勘误、增设、完善等工作。首先，依据“全国科学技术名词审定委员会”主办的规范术语知识服务平台，规范了诸多术语的表述。其次，改写了每章的导语，使其更加充实，既高度概括每章内容，又具有警醒作用，督促大学生勤奋好学，读书万卷。同时又审查修改图名、调整个别章节结构，增设工程技术应用物理原理实例等内容，使得教材更具可读性，有益于高效阅读。另外，还拓展了例题的结构与功能，创意设计了“讨论”“问题”“总结”“拓展”等解题环节，期望示范大学生深层次思考，训练逻辑思维、提高思辨能力。中国共产党第二十次全国代表大会报告指出：“教育是国之大计、党之大计。培养什么人、怎样培养人、为谁培养人是教育的根本问题。育人的根本在于立德。全面贯彻党的教育方针，落实立德树人根本任务，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。”因此，在教材每章之后，创意增设“课程思政及拓展阅读资源”。一是选编“中国天眼FAST”“中国航天工程”等重大科技成果，以及“中国航天员英雄群体先进事迹”“两弹一星精神与功勋人物群体”等楷模功绩作为课程思政资源。二是优选教学团队指导大学生科技竞赛获奖项目、所发表论文，以及团队成员所研制仪器与所获得专利等成果充实为阅读资源。目的是引导大学生树立正确的世界观、人生观与价值观，培养其科学精神、工匠精神与家国情怀。同时助力大学生丰富知识、拓宽视野，激励其努力学习、不负韶华。

本次再版由梁志强、王伟完成第1～14章课程思政及拓展阅读资源的选编、非标准答案习题的增设，以及例题、习题的完善与更换。尹妍妍、于英霞完成物理数据附表、诺贝尔物理学奖获得者及其对科学技术贡献附表的编写。梁志强负责上、下册统稿，梁志强、王伟、吴世亮、王立飞、刘进庆、尹妍妍、于英霞完成书稿校对等工作。

感谢中国水利水电出版社为本教材出版付出的辛勤劳动。

本教材不当之处，欢迎使用者指正，以便再版时更正。

编 者

2022年11月于山东交通学院无影山校区

前言
基本物理常量表
物理量及其单位
希腊字母表
第9章 机械振动基础 1
9.1 简谐振动 1
9.2 旋转矢量 4
9.3 简谐振动的应用 5
9.4 简谐振动的合成 11
9.4.1 两个同方向同频率简谐振动的合成 12
9.4.2 两个相互垂直同频率简谐振动的合成 13
9.4.3 两个同方向不同频率简谐振动的合成 14
9.4.4 两个相互垂直不同频率简谐振动的合成 15
9.5 阻尼振动 受迫振动 共振 16
9.5.1 阻尼振动 16
9.5.2 受迫振动 共振 18
9.5.3 位移共振 18
9.5.4 阻尼振动和受迫振动的应用 19
习题9 21
课程思政及拓展阅读资源 25
第10章 波动 27
10.1 机械波 27
10.1.1 机械波的产生 27
10.1.2 横波与纵波 27
10.1.3 波线与波面 28
10.2 波速 波长 波动的周期 29
10.2.1 波速 29
10.2.2 波长 29
10.2.3 波动的周期 30
10.3 平面简谐波的波函数 30
10.3.1 平面简谐波 30
10.3.2 平面简谐波波函数的建立 31
10.3.3 波函数的物理意义 33
10.4 波动的能量 36
10.4.1 波动的能量密度 36
10.4.2 波动的能流密度 37
10.5 波的衍射 38
10.5.1 惠更斯原理及其应用 38
10.5.2 波的衍射 39
10.6 波的叠加原理与波的干涉 39
10.6.1 波的叠加原理 39
10.6.2 波的干涉 40
10.6.3 驻波 43
10.7 多普勒效应 47
10.7.1 波源不动时观察者相对介质运动的多普勒效应 48
10.7.2 观察者不动时波源相对介质运动的多普勒效应 49
10.7.3 波源与观察者同时相对介质运动的多普勒效应 50
10.8 声波及其应用 51
10.8.1 声波 51
10.8.2 超声波 52
10.8.3 次声波 52
10.9 电磁波及其应用 52
10.9.1 电磁波的波动方程 53
10.9.2 电磁波的性质 54
10.9.3 电磁波谱及电磁波的应用 54
习题10 56
课程思政及拓展阅读资源 60
第11章 波动光学 61
11.1 光源的发光机理与光的相干性 61
11.1.1 光源的发光机理 61
11.1.2 光的相干性 62
11.1.3 光程和光程差 64
11.1.4 透镜的等光程性 65
11.2 分波前干涉法 66
11.2.1 杨氏双缝干涉 66
11.2.2 劳埃德镜 69
11.3 分振幅干涉法 70
11.3.1 薄膜干涉 70
11.3.2 增透膜与增反膜及其应用 72
11.3.3 劈尖干涉及其应用 74
11.3.4 牛顿环及其应用 78
11.3.5 迈克尔逊干涉仪 79
11.4 光的衍射 81
11.4.1 光的衍射现象 81
11.4.2 惠更斯-菲涅耳原理 82
11.4.3 菲涅耳衍射与夫琅禾费衍射 83
11.5 夫琅禾费单缝衍射 83
11.5.1 夫琅禾费单缝衍射的实验装置 83
11.5.2 菲涅耳半波带法确定明暗条纹的位置 84
11.5.3 单缝衍射条纹分布特点 86
11.6 夫琅禾费圆孔衍射与光学仪器的分辨本领 88
11.6.1 夫琅禾费圆孔衍射 88
11.6.2 光学仪器的分辨本领 89
11.7 光栅衍射 92
11.7.1 光栅 92
11.7.2 光栅衍射条纹分布特点 93
11.8 光的偏振 95
11.8.1 光的偏振态 95
11.8.2 起偏与检偏及马吕斯定律 97
11.8.3 布儒斯特角 99
习题11 101
课程思政及拓展阅读资源 107
第12章 气体动理论 109
12.1 气体的状态 109
12.1.1 气体的状态参量 109
12.1.2 理想气体的平衡态 110
12.1.3 理想气体的物态方程 110
12.2 气体分子热运动 111
12.2.1 气体的组成 111
12.2.2 分子的热运动 111
12.2.3 分子间的相互作用力 112
12.3 理想气体的压强和温度 113
12.3.1 理想气体的微观模型 113
12.3.2 理想气体的统计假设 113
12.3.3 理想气体的压强公式 114
12.3.4 理想气体的温度公式 115
12.4 能量均分定理与理想气体的内能 117
12.4.1 自由度 117
12.4.2 能量均分定理 118
12.4.3 理想气体的内能 118
12.5 麦克斯韦气体分子速率分布律 119
12.5.1 测定气体分子速率的实验 119
12.5.2 麦克斯韦气体分子速率分布函数 120
12.5.3 理想气体的三种统计速率 121
12.6 气体分子平均碰撞频率及平均自由程 122
12.6.1 平均碰撞频率 122
12.6.2 平均自由程 123
习题12 123
课程思政及拓展阅读资源 128

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