本教材适用于工科非物理类专业90~120学时基础物理教学。本教材是在作者近30年教学积累和多年双语教学经验基础上编写的。教材框架结构借鉴综合了国内和北美教材结构特点，更充分考虑我国大众教育阶段的物理教学的实际情况以及学生的基础，注重教学内容的基础性，突出核心概念和物理思想，着力培养学生良好的物理思维习惯和方法，适当拓展物理与技术发展前沿和应用；教学内容层次分明、精简、明析；习题练习按难度设置分级，为不同层次的教学提供选择余地。

　　大学物理课程教学改革已经轰轰烈烈地走过了20多个年头，在课程体系、教学内容、教学手段和方法等诸多方面都进行了多方位的改革与尝试，取得了众多令人瞩目的研究成果。但有一点是不会改变的，那就是大学物理课程是高等教育课程体系中的基础课。多年的改革形成了一种共识： 物理教育是培养学生科学素质的教育。

大学物理课程的教学目标是： （1）使学生建立描述物质运动的基本概念、认识物质运动的基本规律、掌握描述物质运动的基本方法； （2）培养学生科学的思想方法和思维方式，提高分析问题和解决问题的能力； （3）让学生得到科学精神、科学态度和科学方法的熏陶，使其具备成为新世纪科学与技术人才的基本素质。基于上述认识，编写本教材的一些主要思路和做法如下。

1. 本教材是在大众教育、中学新课改的背景下编写的。由于全国各地课改的方式、程度不同，高考理科综合的科目选择的不同，使得学生的中学物理基础参差不齐。为适应这些变化，本教材将力学的起点做了一些调整，质点运动学从一维运动开始讲起，但并不与高中内容重复，而是着重强调物理量的矢量表示与运算，重点强调利用高等数学中的微积分方法，研究函数与变量问题。质点动力学仍从牛顿定律开始，但更突出强调牛顿定律的内涵、适用条件与范围； 进一步拓展关于质量、惯性等的认识； 同时运用微积分方法凸显牛顿第二定律的矢量性、瞬时性和叠加性； 通过分析和研究各种变力、变加速问题，使教学内容既能与中学内容有机衔接，又在内容和方法上不重复中学内容与方法。

2. 学生从中学进入大学，无论是思维方式，还是学习方法都要经历重大转变。为帮助学生尽快完成思维方式和学习方法的转变，本教材编写注重高等数学矢量运算、微积分方法的贯通。多年的教学经验表明，学生在大学物理课程学习中面临的一个重要挑战，就是高等数学中的矢量运算方法、微积分方法、函数与变量等在物理学中的应用。学习高等数学是一回事，应用学到的数学方法分析、解决物理问题又是一回事，使学生将两者衔接起来，融会贯通并非想象的那么容易。因此，本教材从质点力学开始就特别强调矢量运算、函数与变量和微积分思想方法，并且将这些方法贯穿教材始终。教材结构设计上将微积分应用比较集中的质点力学和电磁学部分分别放在上、下册，使难点分散开。

3. 在相对论和量子论部分，本教材借鉴了北美教材的内容体系，重点强调现代物理思想和概念，弱化或避开繁复的数学方程，强化了现代物理特别是量子力学相关的一些实验结果的介绍，例如电子直边衍射实验、电子双缝衍射实验、单光子实验等。更多地将量子力学的一些抽象概念形象化、具体化，例如隧道效应的应用、一维势阱模型、物质波概念（量子围栏）等。

4. 教材中设置了温馨提示、问题讨论栏目： 提示内容多是作者多年教学经验的积累，主要是为了提示学生学习的重点与难点、分析问题的要点和关键； 提示学生需要注意和容易混淆的概念； 提示学生如何通过比较学习，区分不同概念、不同定理定律间的区别与联系； 提示学生相关物理概念的背景知识等。问题讨论多为相关知识概念的拓展内容，有助于学生更好地理解和掌握基本概念及其应用。

5. 思考题分散于教材的各个部分，这样使得问题更有针对性，也更有利于学生及时检查学习效果，反馈没有搞清的概念、原理、定理、定律等，以便及时解决问题，使得阅读教材更有的放矢。

6. 本教材教学内容覆盖了“教育部非物理类理工科大学物理教学基本要求”的核心内容，有些教学内容，例如流体曳力、刚体的旋进运动、熵与能源、电介质中的高斯定理、LC振荡电路等打上了*号，而对称性与守恒定律、非线性振动与混沌、熵与信息等教学内容打上了**号，其目的是使得教学内容层次更分明，可以满足不同层次、不同学时的教学需求。

7. 习题设置上，增大了更能检验和考核对基本概念的掌握与理解的选择题的量； 练习题分为了三个层次，第一个层次为简单练习题，只要理解和掌握了基本概念与原理，即可正确分析与求解这些问题。该层次练习题加注了对应的章节的内容标题，更方便教学中师生有针对性地选择题目。第二个层次为综合练习题，这些问题通常需要综合运用前面的知识或更多的数学技巧才能分析和求解。第三个层次为趣味与应用问题，这些问题选取了一些科学、技术、生活中的趣味与应用问题，引导学生保持对自然的好奇心、更多地观察周围的世界，学习如何用物理原理解释自然现象，从而更深刻地理解周围的物质世界及其运动规律。同时也希望通过这些问题对学生进行多渠道、多层次、全方位的科学思维方法的训练。

本书上册第1～2章由孙燕云编写，第3～4章由朱浩编写，第5～11章由王莉编写； 下册第12章由朱浩编写，第13～15章由崔占涛编写，第16～19章由王莉编写。上册插图由孙燕云、朱浩和崔占涛共同完成，下册插图由王莉完成； 全书习题由王莉、朱浩、崔占涛、孙燕云共同完成，全书由王莉统稿。

本教材的前身《大学物理教程》讲义曾于2014年在西南交通大学2013级部分理工科专业中试用，后经修订《大学物理教程》（修订讲义）于2015年在西南交通大学2014级部分理工科专业中试用，经最后修订成稿形成这套教材。讲义与教材的编写得到了西南交通大学教务处的大力支持并予以立项； 在讲义试用过程中，得到了物理科学及技术学院和物理系领导吴平、张晓、曾勇以及同事们的支持与帮助； 教材能够顺利出版，得到了清华大学出版社朱红莲老师的热情帮助，在此向他们一并致以衷心的感谢！同时，向本书编写过程中所参阅的书籍、文献的作者致以诚挚的谢意！由于作者的学识浅薄，书中错误与不足之处在所难免，希望专家、同行和读者批评指正。
编者
2015年8月于四川成都

第12章 静电场 12.1 电荷与静电力 12.1.1 电荷 12.1.2 库仑定律 12.1.3 静电力叠加原理 12.1.4 静电力的壳定理 12.2 真空中的静电场电场强度 12.2.1 什么是场 12.2.2 真空中的静电场 12.2.3 电场强度 12.2.4 点电荷电场与场强叠加原理 12.2.5 电场强度的计算 12.2.6 静电场中的电荷 12.3 真空中静电场的高斯定理及其应用 12.3.1 矢量场的通量 12.3.2 电场通量 12.3.3 高斯定理 12.3.4 高斯定理的应用 12.4 真空中静电场的环路定理电势 12.4.1 静电场力的功和环路定理 12.4.2 电势能 12.4.3 电势 12.4.4 电势与电势差的计算 12.4.5 等势面和电场线 12.4.6 电场强度与电势的关系 12.5 静电场中的导体和电介质 12.5.1 静电场中的导体 12.5.2 静电场中的电介质 *12.5.3 电介质中的高斯定理 12.6 电容器与电容静电场的能量 12.6.1 电容器 12.6.2 电容器的电容 12.6.3 静电场的能量 12.7 电源电动势稳恒电流 12.7.1 电源电动势 12.7.2 稳恒电流与电流密度 12.7.3 电流密度与电子漂移速度 12.7.4 电流密度与电场强度 第12章 习题 第13章 稳恒电流的磁场 13.1 毕奥萨伐尔定律及其应用 13.1.1 毕奥萨伐尔定律 13.1.2 磁场的叠加原理 13.1.3 毕奥萨伐尔定律的应用 13.2 磁场的高斯定理和安培环路定理 13.2.1 磁感应线 13.2.2 磁通量 13.2.3 磁场的高斯定理 13.2.4 安培环路定理 13.2.5 安培环路定理的应用 13.3 磁场对运动电荷及载流导线的作用 13.3.1 洛伦兹力 13.3.2 磁场对运动电荷的作用及其应用 13.3.3 磁场对载流导线的作用 13.3.4 磁场对载流线圈的作用与线圈磁矩 13.4 磁场中的磁介质 13.4.1 磁介质的分类 13.4.2 磁介质的磁化 *13.4.3 磁介质中的安培环路定理 第13章 习题 第14章 电磁感应麦克斯韦方程组 14.1 法拉第电磁感应定律 14.1.1 法拉第实验 14.1.2 法拉第电磁感应定律 14.1.3 楞次定律与法拉第电磁感应定律 14.2 感应电动势 14.2.1 动生电动势 14.2.2 感生电动势与感生电场 14.2.3 感生电场的验证及应用 14.3 自感和互感磁场能量 14.3.1 电感器与电感 14.3.2 自感现象与自感电动势 14.3.3 互感现象和互感电动势 14.3.4 磁场能量 14.3.5 磁场的能量密度 14.4 位移电流安培环路定理的一般形式 14.4.1 位移电流 14.4.2 安培环路定理的一般形式 *14.5 LC振荡电路 14.6 麦克斯韦方程组 14.6.1 麦克斯韦方程组的积分形式 14.6.2 麦克斯韦方程组的意义 *14.7 电磁波的产生与传播电磁场能流 14.7.1 电磁波的产生与传播 14.7.2 验证电磁波存在的赫兹实验 14.7.3 电磁场能流与能流密度 14.7.4 电磁波谱 第14章 习题 第15章 波动光学 15.1 光的偏振 15.1.1 光的偏振特性与偏振态 15.1.2 偏振片起偏马吕斯定律 15.1.3 反射和折射起偏布儒斯特定律 15.1.4 双折射 15.1.5 检偏器与偏振光检偏 15.2 光的干涉 15.2.1 获得相干光的方法 15.2.2 光程光程差 15.2.3 双光束干涉空间相干性 15.2.4 薄膜干涉 *15.2.5 迈克尔孙干涉仪时间相干性 15.3 光的衍射 15.3.1 衍射现象 15.3.2 惠更斯菲涅耳原理 15.3.3 单缝夫琅禾费衍射 15.3.4 圆孔衍射光学仪器分辨率 15.3.5 双缝衍射 15.3.6 光栅衍射 *15.3.7 晶体的X射线衍射 第15章 习题 第16章 狭义相对论基础 16.1 狭义相对论基本原理 16.1.1 伽利略变换与力学相对性原理 16.1.2 经典力学的困难 16.1.3 狭义相对论基本原理 16.2 洛伦兹变换 16.2.1 几个基本概念 16.2.2 洛伦兹变换 16.3 狭义相对论时空观 16.3.1 同时的相对性 16.3.2 动钟变慢(时间膨胀)——时间测量的相对性 16.3.3 动尺缩短——空间测量的相对性 16.4 狭义相对论动力学基础 16.4.1 相对论动量和质量 16.4.2 相对论能量 16.4.3 相对论动力学基本方程 16.4.4 相对论的意义 第16章 习题 第17章 光的本性 17.1 黑体辐射与普朗克能量子假设 17.1.1 黑体辐射 17.1.2 普朗克能量子假设 17.2 光电效应与爱因斯坦的光量子假设 17.2.1 光电效应及其实验规律 17.2.2 爱因斯坦光量子假设光电效应方程 17.3 康普顿效应与光子动量 17.3.1 康普顿散射 17.3.2 用光子理论解释康普顿散射 17.4 光子与光的波粒二象性 17.4.1 探测光子的实验 17.4.2 光的波粒二象性 第17章 习题 第18章 物质的本性 18.1 物质波 18.1.1 德布罗意物质波假设 18.1.2 物质波假设的实验验证 18.2 实物粒子的波粒二象性概率波 18.2.1 实物粒子的波粒二象性 18.2.2 概率波 18.3 不确定关系 18.3.1 位置与动量的不确定关系 18.3.2 能量和时间的不确定关系 18.3.3 不确定关系的物理意义 18.3.4 不确定关系的哲学思考——互补原理 18.4 波函数薛定谔方程 18.4.1 波函数(概率幅) 18.4.2 薛定谔方程 第18章 习题 第19章 势阱中的电子 19.1 一维势阱中的电子 19.1.1 一维势阱模型 19.1.2 一维势阱中电子的薛定谔方程及其解 19.1.3 关于一维无限深势阱中电子的重要结论 19.2 三维势阱——原子中的电子 19.2.1 三维势阱 19.2.2 氢原子的玻尔理论 19.2.3 氢原子的量子理论 19.3 原子的壳层结构 19.3.1 描述电子运动状态的四个量子数 19.3.2 泡利不相容原理 19.3.3 能量最小原理 *19.4 激光 19.4.1 爱因斯坦的辐射理论 19.4.2 激光器 19.4.3 激光的特性及其应用 第19章 习题 附录Ⅰ大学物理中一些常用数学公式 附录Ⅱ SI基本单位 附录Ⅲ 一些基本的物理常数 附录Ⅳ SI词头 附录Ⅴ 银河系常用天体物理参数 附录Ⅵ 常用希腊字母及其读音 习题参考答案 参考文献