前言
物理学是研究物质基本结构、基本运动形式及相互作用规律的科学。物理学最初是主要研究力学运动规律,后来又研究热现象、电磁现象、光现象以及辐射的规律。到19世纪末,物理学已经形成了一个完整的体系,称为经典物理学。在20世纪初的30年里,物理学经历了一场伟大的革命,诞生了相对论和量子力学,形成了近代物理学。相对论和量子力学是近代物理学的两大理论支柱,它直接导致了现代科学技术的革命。超大规模的集成电路、人工设计的新型材料、激光技术的应用和发展、低温与超导、新能源的开发和应用等,究其根源,无不以现代物理学基本原理为基础。
以经典物理学、近代物理学和现代科学技术中的物理基础为主要内容的大学物理,是高等院校非物理专业学生一门重要的课程。该课程在培养学生综合素质、丰富科学知识、提高技术能力方面发挥着重要的作用。
针对培养技术应用型人才的高等学校,为了满足大学物理课程改革和实际教学的要求,在多年教学实践的基础上,我们编写了本书。编写的主要思路如下:
(1) 基本内容: 为了适应技术应用型人才培养的大学物理教学,本书内容包括基本知识、拓展内容和阅读材料三大板块。基本知识内容以《理工科非物理类专业大学物理课程教学基本要求》为根据,构成了本书的核心。同时选取少量的拓展内容,作为知识的扩展和延伸,这部分内容以“*”号标出。教师授课时,删去带“*”的内容,并不影响全书的系统性和连贯性。书中还安排了一定数量的阅读材料,这些阅读材料与教材内容相匹配,主要是一些基本原理的应用。增加这些内容目的是使学生掌握基础性物理学的知识,了解物理学的前瞻性发展,同时让学生感受到物理学与人们日常生活的密切相关性,增强学习趣味、拓宽学生视野、提高创新意识。
(2) 叙述特点: 考虑到技术应用型人才的特点和物理学自身的特点,本书在论述方式上重视物理概念的准确性、物理推论的逻辑性和物理内容的基础性。由浅入深、由易到难、由具体到抽象、由特殊到一般,尽可能避免复杂的数学推证,力求通俗易懂、便于学习。对现代物理学内容的介绍深入浅出,力争不让学生感到过分抽象和复杂。
(3) 内容衔接: 为了避免与中学物理内容重复,本书以中学物理为基础,以应用型工科院校为特色编写。在内容衔接点上,综合考虑了不同地区、不同专业大学物理教学的情况,适度地降低了部分内容的衔接点,企盼绝大多数学生都能较好地与中学物理基础相衔接。同时也注意到与大学后续课程的衔接。
(4) 习题安排: 为了使学生对所学内容加以巩固,书中安排了一定量的例题和习题。习题和例题涵盖基础、应用两个方面。有些题目与实际联系较密切,且物理原理清楚,有较强的实际应用意义和一定的趣味性。习题内容和数量选择与教材内容相配合,类型有填空题、选择题和计算题。难度由浅到深,有较好的适用性。
(5) 版式格式: 版式采用了与国际接轨的彩色印制; 在编排上注重版面设计、图文并茂; 在内容叙述上保留了原教材的基本特色,即力求做到生动形象、通俗易懂,强调了物理图像和物理思想,使学生在欣赏的过程中体验并学习物理学知识; 在资源建设上借助现代信息技术,在书中某些章节增加动画、二维码视频等多媒体教学资源,并配以数字课程教学平台,期望突破书中知识难点,增加学生学习物理学的情趣。由纸质教材、纸质辅助教材、电子教案和网络课程等组成了立体化系列教材。
全书采用国际(SI)单位制,书后有矢量运算、物理量的名称、符号及单位、常用物理常量表、习题参考答案及参考文献。
本书是上海市“十二五”规划教材,并作为核心成果获得了上海市第十一届教育科学研究优秀成果一等奖,其分为上、下两册,分别介绍了力学、机械振动、机械波、光学、热学、电磁学、狭义相对论和量子物理,由袁艳红教授编写。书中的彩图由陈锐绘画,演示实验视频由柯磊、赵润宁、杨党强拍摄,动画资源由贾鑫、杨俊伟设计,黄才杰校稿。
在本书的编写过程中,参考了国内外大量的文献资料。此外,也从网络上搜集了大量的有关资料和图片,在此向原作者表示感谢。在本书的编写和修改过程中,得到了苗润才、杨若凡、孙振武和朱泰英等教授的关心和帮助,在此谨向他们表示诚挚的感谢。
由于编者学识和教学经验有限,可能对基本要求理解不深,处理不当,书中缺点和错误在所难免,真诚企盼使用本书的读者批评指正。
编者2016年4月