物理学研究物质世界的基本结构、基本相互作用和最普遍的运动规律,是一切自然科学和工程技术的基础。以物理学为基础的大学物理课程,是高等学校理工科各专业学生必修的一门重要的通识性基础课。该课程所讲授的基本概念、基本理论和基本方法是构成学生科学素养的重要组成部分,是每个科学工作者和工程技术人员以及管理人员所必备的。
物理学是一门古老的、基础的学科,它的发展经历了很长的一段历史。无论是从古代物理学发展到经典物理学,还是再发展到现代物理学,物理学的每一个发展、每一次革命都对人类的文明和科技进步起到了不可估量的作用。从历史上看,物理学对世界三次大的技术革命都起到了非常关键的作用。17-18世纪的第一次工业革命是建立在牛顿力学和热力学发展的基础上,其标志是以蒸汽机为代表的一系列机械的产生和应用。19世纪的第二次工业革命是建立在电磁理论发展的基础上,其标志是发电机、电动机、无线电通信设备的出现和应用。20世纪的第三次工业革命是建立在相对论和量子力学发展的基础上,其标志是以信息技术为代表的一系列新学科、新材料、新能源、新技术的兴起和发展。因此,物理学是科技人才素质教育的基础。物理学为科学技术提供科学原理,能够指导技术路线的选择和技术方案的改进,有助于培养技术人员的科学品格和创新能力。物理学的学习能使技术人员的眼光远、层次高且后劲足。全世界工科大学无一例外将物理作为重要的基础课。
为了让物理走近大众,让世界拥抱物理,联合国第58次会议通过了2005年为“国际物理年”的决议,这是目前世界上唯一以学科命名的年份,表明物理学科对社会发展起着巨大的推动作用,得到了国际社会的充分认可。
“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》的重大改革项目,也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措。该计划就是要培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。
由于“卓越计划”刚刚开始实施,相关的优秀教材比较少。而且,各个学校的“卓越计划”专业也不尽相同。现有的国内优秀新教材很多,但在结合工程实际方面做得还不是很好;结合工程技术多的教材大都是高职院校编写的,技术应用较多,但物理理论介绍较少。所以,本书力求具有我校专业特色和工程应用特色,尽力平衡物理理论的学习和技术应用介绍间的矛盾。
本书的编写依据有两个: 一是满足非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求;二是根据我校“卓越计划”专业特点和“卓越计划”要求。教材内容按照工科优秀物理教材的体系,上册分为力学、热学和电磁学三篇,下册分为振动与波、波动光学、狭义相对论基础及量子物理基础四篇。在每一部分,增加了若干个物理工程的实际应用,主要是物理原理的典型应用、最新发展以及与我校“卓越计划”专业相关的应用。为了和国际物理教育接轨,本书中第一次出现的物理概念和物理定律都注明其英语名称。研究性教学是“卓越计划”推崇的教学方式,在本书中的体现是增添了节前思考模块和节后讨论模块,同时在习题中增添了部分开放性习题。
本书由上海工程技术大学物理教学部的“卓越计划”教学团队的教师编写完成。参与编写的教师有: 徐红霞负责力学篇(第1章~第4章);邵辉丽负责热学篇(第5章和第6章);任莉负责电学(第7章和第8章);季涛和王顺治负责磁学(第9章和第10章);张修丽负责振动与波(第11章和第12章);陈光龙负责光学篇(第13章);刘烨负责狭义相对论基础(第14章);汪丽莉负责量子物理基础(第15章)。全书由徐红霞负责策划和统稿,卫邦达老师在退休之后发挥余热,对全书进行了审阅和校对。我们被卫老师认真负责的工作态度和治学严谨的作风深深感动并由衷地钦佩。
在本书的选编过程中参考和借鉴了许多国内外的相关教材,在此向所有给予启迪、提供素材的作者们表示谢意。
鉴于编者水平有限,书中难免有错误和不妥之处,欢迎广大读者提出宝贵意见。
编 者2012年10月