物理學（簡體書）

《工程教育系列教材．物理學》是參照教育部高等學校物理學與天文學教學指導委員會編制的《理工科類大學物理課程教學基本要求（2010年版）》編寫的。在保證完整的大學物理知識體系的前提下，《工程教育系列教材．物理學》加載了一個物理知識的應用背景。《工程教育系列教材．物理學：面向工程教育的工科大學物理》具有“體系完整，極具創新性”、“內涵豐富，極具應用性”、“面向應用，極具教育性”和“形式獨特，極具啟發性”等特點。
《工程教育系列教材．物理學》適合普通高等學校理工科類專業學習大學物理課程的學生使用，也可供社會讀者閱讀。

《工程教育系列教材?教育部CDIO工程教育試點教材:物理學》幾乎每個章節的開端都設置了基于某種現象或應用的介紹，以此來引入知識的講述，并在相關知識的講解后進行解答或討論。編寫了一些實際應用解析的章節，增加教材的趣味性和物理學的應用性。

第一篇物質的運動
第一部分物體的機械運動
第一章質點運動
1．1物理基準
1．1．1長度、時間和質量標準
1．1．2參考系
1．2質點運動的描述
1．3相對運動
1．4牛頓運動定律
1．4．1力
1．4．2牛頓運動定律
1．4．3牛頓定律的應用
1．5動量
1．5．1動量與衝量
1．5．2動量定理與動量守恆定律
1．5．3火箭的發射
1．6能量
1．6．1功
1．6．2功與能量
1．6．3機械能守恆
1．6．4普遍的能量守恆與轉化定律
1．6．5賽車勝負的關鍵
科學問題解析萬有引力定律及其應用
習題
第二章剛體轉動
2．1轉動的描述
2．2力矩與轉動定律
2．3角動量與角動量守恆定律
2．4剛體繞定軸轉動的動能定理
2．5工程中的剛體轉動
工程問題解析汽車制動器
習題
第三章狹義相對論
3．1牛頓的絕對時空觀
3．2狹義相對論的基本原理
3．3相對論性的時空觀
3．4核能及其工程應用
科學問題解析核武器
習題
第二部分氣體分子的熱運動
第四章氣體動理論
4．1理想氣體的微觀模型與統計理論
4．2壓強、溫度與內能公式
4．2．1壓強公式
4．2．2溫度公式
4．2．3內能公式
4．3氣體分子的速率分佈統計規律
4．3．1分子的速率分佈
4．3．2分子的特徵速率
4．3．3太陽風的成分
科學問題解析礁湖星雲的壓強
習題
第五章熱力學基礎
5．1理想氣體狀態與狀態的改變
5．2熱力學第一定律
5．2．1熱力學第一定律
5．2．2熱力學第一定律在典型過程中的應用
5．2．3人體新陳代謝的能量轉化
5．3循環過程在工程中的應用
5．4熱力學第二定律
5．5熵與無序
5．5．1熵與熵增加原理
5．5．2無序度
工程問題解析陶瓷內燃機
習題
第三部分微觀粒子的概率運動
第六章量子物理
6．1量子與量子化規律
6．1．1量子與量子化
6．1．2黑體輻射與能量子假說
6．1．3光電效應與光量子學說
6．1．4量子化規律的應用
6．2物質的波粒二象性
6．2．1光的粒子性
6．2．2物質波——德布羅意波
6．3粒子運動的不確定性
6．4粒子運動的薛定諤方程
6．5掃描隧穿顯微鏡
6．6量子信息技術
工程問題解析太陽能電池
習題

第二篇場
第七章靜電場
7．1靜電場的描述
7．1．1電荷與電場
7．1．2電場強度
7．1．3電場線
7．2靜電場的高斯定理
7．2．1電場強度通量
7．2．2真空中的高斯定理
7．2．3高斯定理在計算電場強度分佈中的應用
7．3靜電場的環路定理
7．3．1電場力的功
7．3．2真空中的環路定理
7．4電勢
7．4．1電勢能與電勢
7．4．2等勢面
7．4．3電勢梯度
7．5電場與物質的作用
7．5．1靜電場中的導體
7．5．2靜電場中的電介質
7．5．3電容器及其應用
7．6靜電場的能量
7．7靜電場的應用
工程問題解析等離子顯示器
習題
第八章恒定磁場
8．1磁場的描述
8．2畢奧一薩伐爾定律
8．3磁場的高斯定理
8．4磁場的安培環路定理
8．5磁場對運動電荷的作用
8．5．1帶電粒子在電場和磁場中的運動
8．5．2霍耳效應及應用
8．5．3磁場對電流的作用
8．6磁場與物質的作用
8．6．1磁介質的磁化
8．6．2鐵磁質及應用
8．6．3磁懸浮列車
工程問題解析巨磁阻效應及其應用
習題
第九章電與磁的聯繫
9．1電磁感應
9．1．1電磁感應現象
9．1．2楞次定律
9．1．3法拉第電磁感應定律
9．1．4發電機
9．1．5自感和互感
9．2感生電場
9．3位移電流
9．4電磁場
9．5電磁場在工程中的應用
工程問題解析金屬探測器
習題

第三篇波動
第十章機械波
10．1．機械振動
10．1．1簡諧運動的描述
10．1．2受迫振動和共振
10．1．3簡諧運動的合成
10．1．4機械波的形成
10．2機械波的描述
10．2．1機械波的分類與特徵物理量
10．2．2平面簡諧波的波函數
10．2．3地震產生的波動
10．3機械波的傳播規律
10．3．1衍射現象與惠更斯原理
10．3．2干涉現象與波的疊加
10．3．3駐波現象及應用
10．4聲波
10．4．1聲波的特徵與種類
10．4．2多普勒效應
10．4．3多普勒雷達與多普勒彩超
工程問題解析聲呐技術
習題
第十一章光波
11．1光的本質
11．2光的相干特性
11．2．1干涉與光程
11．2．2楊氏雙縫干涉
11．2．3薄膜干涉
11．2．4邁克耳孫干涉儀
11．2．5干涉現象在工程精密測量中的應用
11．3光的衍射特性
11．3．1惠更斯一菲涅耳原理
11．3．2單縫衍射
11．3．3圓孔衍射
11．3．4光柵衍射
11．3．5衍射現象與DNA的研究
11．4光的偏振特性
11．4．1偏振光的描述
11．4．2布儒斯特定律
11．4．3雙折射現象
11．4．4三維電影
工程問題解析全息技術
習題
第十二章電磁波
12．1電磁波的形成與特性
12．2電磁波的能量與電磁輻射
12．3電磁波譜
12．4工程中的電磁波
科學問題解析宇宙起源探秘
習題
習題答案

它在材料科學、生命科學等領域的研究中有著重大的應用意義，被科學界公認為20世紀80年代的世界十大科技成就之一，圖片6—12為掃描隧穿顯微鏡的外貌及用其操控原子寫下的漢字“中國”，那么，掃描隧穿顯微鏡的工作基礎是什么呢？是量子理論，它是量子理論給人們帶來的科學研究方法上的突破，也是量子理論給人們的一個禮物，因此，掃描隧穿顯微鏡的發明者賓寧與羅雷爾和電子顯微鏡的發明者德國的盧斯卡共同獲得了l986年的諾貝爾物理學獎。
一、掃描隧穿顯微鏡的發明
顯微鏡是研究物質微觀結構的有力工具，最早在16世紀末，荷蘭和意大利的眼鏡制造者已經造出類似顯微鏡的放大儀器，1665年，英國物理學家胡克自制了一架由兩塊透鏡組成的復合顯微鏡，并應用于科學研究，顯微鏡的出現使人類的視野從宏觀領域引入到微觀世界，尤其促進了醫學的發展，直接導致了l9世紀的細胞學、微生物學等學科的建立。
（1）最初的顯微鏡是17世紀的光學顯微鏡，光的衍射現象使尺寸小于二分之一光波波長的物體，變得模糊不清，光學顯微鏡的分辨能力非常有限，觀察極限為兩點間距不能小于200 nm.
（2）20世紀20年代，電子顯微鏡被發明，它用高能電子束代替光束，電子束的波長遠小于光束的波長，突破了光波的衍射極限，電子顯微鏡的分辨率約為0.2 nm，遠高于光學顯微鏡的分辨率，但由于高速電子極容易穿透至物質深處，低速電子又容易被樣品的電磁場偏折，因此電子顯微鏡不適用于研究材料的表面結構。
（3）20世紀80年代，出現了能夠觀測物質表面結構的顯微技術——掃描隧穿顯微鏡，它能直接觀察物體表面原子結構而不會對樣品表面造成任何損傷，應用掃描隧穿顯微鏡，不僅可以精確地觀察材料的表面結構，它還可以在低溫下（4 K）利用探針尖端精確地操縱原子，為制造新型計算機芯片奠定了基礎，
1993年8月，我國科學家利用超真空掃描隧穿顯微鏡，在一塊晶體硅的表面通過探針搬走原子，寫下了“中國”兩個漢字（圖片6—12），依賴于STM這種能夠操縱原子的工具，誕生了一門在0.1～100 nm尺度空間內研究電子、原子、分子運動規律與特性的新科技——納米科技，納米科技的最終目標是人類能按照自己的意志直接操縱單個原子，制造具有特定功能的新產品。