大學物理教程(第二版)：實物與場（簡體書）

《大學物理教程(第2版):實物與場》由實物與場、波與粒子兩部分組成。兩部分單獨成冊。《大學物理教程(第2版):實物與場》以實物與場為主線分兩篇展開，第一篇是實物運動，內容有時空與質點運動、守恒定律與時空對稱性、相對論基礎；第二篇是場，內容包括流場及其規律、靜電場、電路基本定律、電磁相互作用、電磁感應與電磁場。每章之後有本章提要和習題。習題分A、B、C、D四部分，A、B兩部分屬難度不同的兩部分，書後附有參考答案，C部分為多項選擇題，D部分為
英文題。
《大學物理教程(第2版):實物與場》可作為高等學校理工科各專業“大學物理”課程教材，也可作為其他專業相關課程師生的教學或自學參考書。

《大學物理教程(第2版):實物與場》是由高等教育出版社出版的。

緒論
0.1 物理學的含義
0.2 物質及其相互作用
0.2.1 基本相互作用
0.2.2 宇宙大爆炸理論
0.2.3 物質的態
0.3 物理學與技術革命
0.4 物理學的發展趨勢與展望

第一篇 實物運動
第1章 時空與質點運動
1.1 物質運動時間空間
1.1.1 物質與運動
1.1.2 時間與空間
1.2 質點運動的描述
1.2.1 質點的機械運動
1.2.2 位移矢量
1.3 質點運動變化的描述
1.3.1 加速度矢量
1.3.2 圓周運動的角量描述
1.3.3 角量與線量的關系
本章 要點
習題

第2章 守恒定律與時空對稱性
2.1 動量守恒定律
2.1.1 質量質點質心
2.1.2 動量、動量守恒定律
2.1.3 實物相互作用的基本規律
2.1.4 動量守恒定律的應用
2.1.5 沖量、動量定理
2.2 角動量守恒定律
2.2.1 角動量
2.2.2 剛體轉動慣量的計算
2.2.3 力矩
2.2.4 角動量定理
2.2.5 沖量矩定理
2.2.6 角動量守恒定律
2.3 能量守恒定律
2.3.1 能量守恒定律
2.3.2 功
2.3.3 勢能
2.3.4 動能定理、功能原理
2.3.5 剛體轉動的動能定理
2.4 對稱性與守恒定律
2.4.1 對稱性
2.4.2 時空對稱性
2.4.3 對稱性的分類
2.4.4 宇稱
2.4.5 守恒定律
2.4.6 諾特定理
2.4.7 時空對稱性與三大守恒定律
本章 要點
習題

第3章 相對論基礎
3.1 伽利略相對性原理經典力學的時空觀
3.1.1 伽利略相對性原理
3.1.2 伽利略變換
3.1.3 經典力學的時空觀
3.2 狹義相對論基本原理洛倫茲變換
3.2.1 狹義相對論基本原理
3.2.2 洛倫茲坐標變換式
……

第二篇 場
習題參考答案
附錄1 矢量及其運算
附錄2 常用物理量數值表
參考文獻

現在設想在地面引力場中有一自由下落的升降機，其中有一人手持一重物，在一個相當小的空間區域（一個時空點及其鄰域），升降機是一個以恒定的加速度下落的非慣性系，如果人在升降機中松開重物，由于引力質量與慣性質量相等，物體在此非慣性系中所受的慣性力與引力的大小相等方向相反，合力為零。原來相對升降機靜止的重物仍然靜止，和在慣性系中完全一樣，也就是說，在一個相當小的空間范圍內，在引力場中自由下落的加速參考系與慣性系等效。引力在這種自由下落的加速參考系中被消除了，這種加速參考系，被稱為局域慣性系。任何相對某一局域慣性系作勻速直線運動的參考系也是局域慣性系。有了局域慣性系的概念後，我們就可以應用狹義相對論中的洛倫茲變換來討論這些局域慣性系之間物理量的變換關系，就像在狹義相對論中討論各個“勻速”慣性系之間的變換關系一樣。不過，我們應該注意：在引力場中各點都有各自的局域慣性系，這些局域慣性系，由于它們所處的引力場強度并不相同，所以它們之間一般作加速運動。
在牛頓力學中，慣性系是指那些不受任何外力作用的自由物體。由于引力是無法屏蔽的，不存在沒有外力的環境，所以牛頓力學中的那種大范圍的、全空間統一的慣性系實際上是不存在的。根據等效原理，我們看到，只有在局域慣性系中，才能真正找到沒有外力的環境。可見，局域慣性系比牛頓力學中的慣性系的概念更明確，也更一般。
根據愛因斯坦的等效原理，我們可以得到如下結論：在自由空間作勻速直線運動的慣性系中所有的物理定律的形式，與在引力場中作自由降落的局域慣性系中的形式完全相同。
由于慣性質量與引力質量等價，慣性系與非慣性系之間的差別就可以看作是有無引力場的差別，一個作加速運動的非慣性系，可以與有引力作用的慣性系等效。選擇一個在引力場中自由下落的加速參考系，可將引力消除而成為局域慣性系。早在1911年，愛因斯坦在形成他的廣義相對論之前，他就指出，這一廣義的運動相對性不僅適用于力學現象，而且也適用于其他物理現象。