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　　本书为《大学物理》教材的学习辅导配套用书，明确了课程学习的基本要求，对课程中的重要概念、定律、定理进行了总结，对学习过程中遇到的重点难点问题进行了分析，对教材中的习题作出了详细的解答。

内容简介

　　本书是与《大学物理(上、下册)》配套的教学参考书，介绍了教学的基本要求，给出了每章的基本概念、基本定理，并对学习过程中遇到的重点、难点问题进行了解析，以方便读者学习。《大学物理学习指导与习题详解》对教材中的全部习题进行了详细解答，在解题过程中力求做到思路清晰、方法简捷、举一反三、融会贯通，目的是提高教学质量和学习效率。
　　本书既可作为普通高等院校理工科非物理类专业大学物理课程的教学辅导用书，又可作为各类工程技术人员自学大学物理课程的参考书。

目　　录

前言
第1章质点运动学与牛顿定律
第2章动量守恒定律与能量守恒定律
第3章连续物体的运动
第4章机械振动
第5章机械波
第6章波动光学
第7章气体动理论
第8章热力学基础
第9章静电场
第10章稳恒磁场
第11章电磁感应
第12章狭义相对论简介
第13章量子论简介

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第1章　质点运动学与牛顿定律
1.1　基本要求
（1）了解描述运动的三个必要条件：参考系（坐标系）、物理模型（质点）、初始
条件．
（2）理解描述质点运动的基本物理量：位置矢量、位移、速度、加速度的定义和
性质，明确这些物理量的矢量性、相对性和速度、加速度的瞬时性．
（3）掌握质点运动学的两类问题：用微分方法由已知的运动学方程求速度、加
速度；用积分的方法由已知质点的速度或加速度求质点的运动学方程．
（4）掌握圆周运动的角量表示、角量描述以及角量和线量之间的关系．
（5）了解相对运动的有关概念，并学会应用伽利略速度变换式进行质点相对
运动的简单计算．
（6）理解牛顿运动定律的内容和实质，明确牛顿运动定律的使用条件．
（7）掌握用隔离法分析质点受力和解题的基本方法，能用微积分求解变力作
用下简单的质点动力学问题．
（8）了解惯性力的概念和特点．
1.2　基本概念
1.参考系与坐标系
参考系：用以描写物体运动所选用的另一物体．
坐标系：固定在参考系上以确定物体相对于参考物的位置．常用的坐标系有直

第1章　质点运动学与牛顿定律 
1.1　基本要求 
（1）了解描述运动的三个必要条件：参考系（坐标系）、物理模型（质点）、初始 
条件． 
（2）理解描述质点运动的基本物理量：位置矢量、位移、速度、加速度的定义和 
性质，明确这些物理量的矢量性、相对性和速度、加速度的瞬时性． 
（3）掌握质点运动学的两类问题：用微分方法由已知的运动学方程求速度、加 
速度；用积分的方法由已知质点的速度或加速度求质点的运动学方程． 
（4）掌握圆周运动的角量表示、角量描述以及角量和线量之间的关系． 
（5）了解相对运动的有关概念，并学会应用伽利略速度变换式进行质点相对 
运动的简单计算． 
（6）理解牛顿运动定律的内容和实质，明确牛顿运动定律的使用条件． 
（7）掌握用隔离法分析质点受力和解题的基本方法，能用微积分求解变力作 
用下简单的质点动力学问题． 
（8）了解惯性力的概念和特点． 
1.2　基本概念 
1.参考系与坐标系 
参考系：用以描写物体运动所选用的另一物体． 
坐标系：固定在参考系上以确定物体相对于参考物的位置．常用的坐标系有直 
角坐标系和自然坐标系． 
2.质点 
几何线度可以忽略的物体，任何物体可看成许多质点的集合． 
可以将物体简化为质点的两种情况： 
（1）物体不变形，不做转动（此时物体上各点的速度及加速度都相同，物体上 
任一点的运动可以代表所有点的运动）． 
（2）物体本身线度和它的活动范围相比小很多（此时物体的变形及转动显得 
并不重要）． 
3.位置矢量r 
用以确定质点位置的矢量，简称位矢，直角坐标系中表示为r＝xi+yj+zk． 
位置矢量r与时间t的关系又称为质点的运动学方程． 
4.位移Δr与路程Δs 
位移Δr：表示质点位矢的变化，直角坐标系中表示为 
Δr＝Δxi+Δyj+Δzk 
路程Δs：表示质点经过轨迹的长度． 
5.速度v与速率v 
平均速度 
7.角坐标θ与角位移Δθ 
角坐标θ：表示质点到参考轴端点的连线与参考轴的夹角． 
角位移Δθ：表示质点角坐标的变化． 
8.角速度ω和角加速度α 
角速度 
角加速度 
9.质点做圆周运动的角量与线量关系 
10.力 
物体之间的相互作用．力学中常见的力有万有引力、弹性力及摩擦力等． 
11.惯性系和非惯性系 
凡是牛顿运动定律成立的参考系，称为惯性系．牛顿定律不成立的参考系称为 
非惯性系． 
1.3　基本规律 
1.伽利略速度变换式 
v＝v′+u 
即质点相对基本参考系的绝对速度v，等于运动参考系相对基本参考系的牵连速 
度u与质点相对运动参考系的相对速度v′之和． 
2.牛顿第一定律 
任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态，直到外力迫使它改变运动状 
态为止． 
3.牛顿第二定律 
动量为p的物体，在合外力F＝Σn 
i＝1 
Fi的作用下，其动量随时间的变化率应当 
等于作用于物体的合外力，即 
4.牛顿第三定律 
两个物体之间的作用力F和反作用力F′，沿同一直线，大小相等，方向相反， 
分别作用在两个物体上． 
5.力学相对性原理 
对于不同的惯性系，牛顿第二定律有相同的形式，在一惯性系内部所做的任何 
力学实验，都不能确定该惯性系是否相对其他惯性系运动． 
1.4　难点分析与问题讨论 
1.描述运动物理量的矢量性 
质点的运动常常随着大小和方向的变化而变化，因此描述质点运动的物理 
量——位置矢量、位移、速度、加速度都是矢量．它们的运算遵循矢量的运算法则． 
并且要注意位移和路程、平均速度和平均速率的区别． 
例1.1　在曲线运动中，｜Δr｜与Δr是否相同？｜Δv｜与Δv是否相同？dr 
dt与dr 
dt 
有何区别？dv 
dt和dv 
dt有何区别？请举例说明． 
要点与分析　本题考查的是关于位移、速度、加速度的矢量性概念，针对学生 
对矢量符号容易漏掉或理解不深的问题展开的． 
（1）｜Δr｜与Δr不相同，Δr是两矢量之差，即Δr＝r2-r1，而｜Δr｜是两个矢量 
的模之差，即｜Δr｜＝｜r2｜-｜r1｜，由附图（a）可见，两者是不同的概念． 
（2）同理｜Δv｜与Δv也不相同，由附图（b）可见． 
（3）dr 
dt表示质点运动的速度，是矢量，有大小和方向；而dr 
dt是矢径大小的变化 
率，只有大小，没有方向． 
（4）dv 
dt＝a是质点运动的加速度；而dv 
dt＝aτ是质点运动的切向加速度，反映 
的是速度大小变化率． 
2.弹性力和摩擦力的问题 
在受力分析时，比较复杂的是弹性力和摩擦力．弹性力的大小和物体所受的其 
他力及运动状态有关，比较容易判断的是力的方向，它总是垂直于物体接触点的切 
面，而它们的大小则往往需要通过牛顿定律求出．同样在解题时要注意的是在实际 
问题中静摩擦力往往也是未知的，并且不能随意套用公式计算出来，只能根据物体 
的运动情况和受力分析得到．静摩擦力的方向可先假设，再由计算结果来给予检 
验，如果计算结果是正值，那么它的方向就与假设相同；如果计算结果是负值，那么 
它的方向就与假设相反． 
例1.2　如附图（a）所示，一个质量m1＝20kg的小车放在光滑的平面上，其上 
放有一个质量m2＝2.0kg的木块，木块与小车之间的静摩擦系数μ0＝0.30，滑动 
摩擦系数μ＝0.25，用F＝2.0N的力在水平方向上拉木块，问木块与小车之间的 
摩擦力Ff多大？能用Ff＝μFN来求吗？ 
要点与分析　首先我们要明确m1和m2之间的摩擦是滑动摩擦还是静摩擦？ 
假设m1与m2之间发生相对滑动，则作用在m2上的滑动摩擦力Ff的大小为Ff＝ 
μFN＝μmg＝0.25×2.0×9.8＝4.90（N），则Ff＞F，这是不可能的事．由此说明 
m1和m2之间无相对滑动．它们之间的摩擦是静摩擦．那么，静摩擦力能否用Ff0＝ 
μ0FN来计算呢？Ff0＝0.30×2.0×9.8＝5.88（N）＞F，显然这也是不可能的事． 
因此m1和m2之间虽然有静摩擦力，但还没有达到最大静摩擦力．本题中的静摩 
擦力只能根据物体的受力情况，用牛顿第二定律求得． 
首先，将m1和m2作为整体来考虑，小车与地面间无摩擦，它们在水平方向上 
只受F作用，根据牛顿第二定律有 
其次，对木块而言，对其进行受力分析，如附图（b）所示． 
根据牛顿第二定律有 
F-Ff＝m2a 
得 
Ff＝F-m2a＝2.0-2.0×0.09＝1.82（N） 
从本题可以看出，对静摩擦力的计算不能不加分析地运用Ff＝μ0FN公式，而 
是要根据物体的受力情况和运动状态，用牛顿第二定律求得． 
3.牛顿运动力学的应用 
在运用牛顿定律解题时，要注意它仅适用于宏观、低速并能看成质点的物体而 
且只在惯性系中成立，所以首先一定要先判断是否在其适用范围之内，否则就会有 
错误的结论；其次是在列出牛顿第二定律的分量式时，要注意力和加速度的方向的 
确定．若与坐标轴正方向相同为正，反之为负，若方向一时无法判定，则可先假定一 
个方向，然后根据计算结果来确定．同时要根据质点所做运动的情况来选择合适的 
方程，如果质点做直线运动，那么方程为F＝ma即可，如果质点做曲线运动（一般 
是圆周运动），则方程为 
ΣFτ＝mdv 
dt，　ΣFn＝mv2 
ρ 
例1.3　在做匀速转动的水平转台上，与转轴相距R处有一体积很小的工件 
设工件与转台间静摩擦系数为μs，若使 
工件在转台上无滑动，则转台的角速度ω应满足 
要点与分析　本题考查的是动力学问题，物体所进 
行的是圆周运动，所以要用的是向心加速度，由此可得到的是向心力．在本题中，向 
心力由摩擦力提供，若使工件在转台上无滑动，则 
f＝mgμs≥mω2R 
故选（A）．

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