第1章質點力學
1.1質點運動與參考繫
1.1.1質點參考繫
1.1.2位移速度加速度
1.1.3質點的運動狀態參量特性
1.1.4伽利略相對性原理和伽利略變換
名人堂伽利略·伽利雷的科學探索趣事
1.2圓周運動及其描述
1.2.1平面極坐標繫
1.2.2單位矢量的時間導數
1.2.3圓周運動
1.3牛頓運動定律和力
1.3.1牛頓運動定律
1.3.2常見力和基本力
*1.3.3非慣性繫和慣性力
名人堂艾薩克·牛頓的科學故事
1.4衝量、動量和角動量
1.4.1衝量動量定理
1.4.2質心繫的運動定理與動量守恆定理
1.4.3踫撞 
1.4.4角動量守恆定律
名人堂空氣動力學家錢學森
1.5功動能定理與機械能守恆定律
1.5.1功和動能定理
1.5.2保守力做功
1.5.3功能原理 
1.5.4機械能守恆定律
本章小結
習題

第2章剛體力學
2.1剛體及其運動
2.1.1剛體的概念
2.1.2剛體運動及其分類
2.2剛體動力學
2.2.1力矩
2.2.2剛體的轉動動能
2.2.3剛體的轉動慣量
2.2.4力矩的功定軸轉動的動能定理
名人堂西拉鳩斯·阿基米德
2.3剛體定軸轉動的角動量守恆定律
2.3.1剛體對轉軸的角動量
2.3.2剛體對轉軸的角動量定理
2.3.3剛體對轉軸的角動量守恆定律
2.4陀螺
2.4.1陀螺的特性
2.4.2陀螺的應用
本章小結
習題

第3章機械振動和機械波
3.1簡諧振動
3.1.1簡諧振動函數及其特征
3.1.2描述簡諧振動的物理參量
3.1.3簡諧振動的旋轉矢量表示法
3.1.4簡諧振動的能量
*3.2非諧振動
3.2.1阻尼振動
3.2.2受迫振動共振
3.3簡諧振動的合成
3.3.1同方向的簡諧振動的合成
3.3.2相互垂直的簡諧振動的合成
3.4機械波的基本概念
3.4.1機械波的兩個要素——振源和介質
3.4.2機械波的傳播
3.4.3簡諧波的特征參量
3.5簡諧波的能量和強度
3.5.1簡諧波的能量
3.5.2簡諧波的強度
名人堂克裡斯蒂安·惠更斯
3.6惠更斯原理波的疊加與干涉駐波
3.6.1惠更斯原理
3.6.2波的反射、折射與衍射
3.6.3波的疊加原理波的干涉駐波
*3.7聲（音）波超聲波次聲波
3.7.1聲音
3.7.2超聲波次聲波 
3.7.3多普勒效應
本章小結
習題

第4章氣體和液體的基本性質
4.1溫度熱力學第零定律
4.1.1平衡態
4.1.2熱力學第零定律溫標
4.1.3理想氣體狀態方程 
4.2氣體的壓強和溫度 
4.2.1理想氣體分子的性質和壓強 
4.2.2溫度的微觀解釋 
4.2.3實際氣體
4.3能量均分定理理想氣體的內能 
4.3.1自由度 
4.3.2能量均分定理 
4.3.3理想氣體的內能
4.4麥克斯韋分布分子輸運現像
4.4.1氣體分子的速率分布麥克斯韋分布函數 
4.4.2分子速率的三個統計值
4.4.3分子平均踫撞次數和平均自由程 
4.5流體的物理性質
4.5.1理想流體
4.5.2實際流體
4.6理想流體的流動
4.6.1流體的連續性方程
4.6.2伯努利方程
4.6.3伯努利方程的應用
*4.7生物流體力學 
4.7.1生物流體的分類
4.7.2黏性流體的運動 
名人堂奧斯本·雷諾
本章小結
習題

第5章熱力學基礎
5.1熱力學第一定律
5.1.1準靜態過程
5.1.2準靜態過程的特性
5.1.3熱力學第一定律
5.2熱力學過程
5.2.1等體過程
5.2.2等壓過程
5.2.3等溫過程
5.2.4絕熱過程
*5.2.5熱力學多方過程
5.3卡諾循環熱機效率
5.3.1循環過程
5.3.2卡諾循環
5.3.3卡諾制冷機及其制冷繫數
5.4熱力學第二定律
5.4.1可逆過程和不可逆過程
5.4.2熱力學第二定律的兩種表述
*5.5卡諾定理
附加讀物熱機發明造福人類
5.6熵增加原理
5.6.1熵的概念
5.6.2熵增加原理和熱力學基本關繫式
5.7熱力學第三定律
本章小結
習題

第6章電荷與靜電場
6.1電荷庫侖定律
6.1.1電荷電荷分布點電荷
6.1.2庫侖定律
6.2電場強度電通量
6.2.1電場強度
6.2.2電通量 
6.3高斯定理及應用
6.3.1高斯定理
名人堂卡爾·弗裡德裡希·高斯的故事
6.3.2高斯定理的應用
6.4電場力的功電勢能電勢
6.4.1電場力的功
6.4.2電勢能
6.4.3電勢電勢差等勢面
6.5靜電場中的導體和電介質
6.5.1靜電場中的導體
6.5.2靜電場中的電介質
6.5.3電介質中的高斯定理
6.6電容 電容器
6.7靜電場的能量 
本章小結
習題

第7章穩恆電流與穩恆磁場
7.1基本磁現像
7.2穩恆電流電動勢
7.2.1穩恆電流
7.2.2電動勢
7.3磁感應強度畢奧薩伐爾定律
7.3.1磁感應強度
7.3.2畢奧薩伐爾定律
科學家的故事通力合作的典範——電流磁效應研究
7.4磁場的高斯定理和安培環路定理
7.4.1磁場的高斯定理
7.4.2安培環路定理
7.5安培力 載流線圈磁矩
7.5.1安培力
*7.5.2四個安培示零實驗 
7.5.3載流線圈的磁矩
7.6洛倫茲力 霍耳效應
7.6.1洛倫茲力
7.6.2霍耳效應
*7.6.3磁場力的應用
7.7磁場中的磁介質
7.7.1抗磁性和順磁性的產生機理
7.7.2磁介質的分類與磁化
7.7.3磁化強度與磁介質中的安培環路定理
7.7.4鐵磁質
7.7.5磁屏蔽
*7.8電子回旋加速器
本章小結
習題

第8章變化的電磁場
8.1電磁感應定律
8.1.1法拉第電磁感應定律
8.1.2楞次定律
8.2感應電動勢
8.2.1感生電場與感生電動勢
8.2.2動生電動勢
8.3渦流和趨膚效應
8.3.1渦流
8.3.2趨膚效應 
8.4自感與互感
8.4.1自感
8.4.2互感
8.5磁場的能量
8.5.1自感磁能
8.5.2磁場的能量
8.6麥克斯韋電磁場方程組
8.6.1位移電流
8.6.2麥克斯韋方程組
*8.7電磁波的產生和傳播
8.7.1從電磁振蕩到電磁波
8.7.2偶極振子發射的電磁波
8.7.3電磁場的發射與接收實驗
8.7.4光波與電磁波的統一
名人堂詹姆斯·克拉克·麥克斯韋
本章小結
習題

第9章波動光學
9.1光的反射與折射
9.1.1費馬原理
9.1.2反射定律和折射定律
名人堂皮埃爾·德·費馬
9.2光的相干性
9.2.1光源和光的單色性
9.2.2光的相干性
9.3楊氏雙縫干涉
9.3.1楊氏雙縫干涉實驗
9.3.2實驗結果與討論
名人堂托馬斯·楊
9.4光程和光程差的計算
9.4.1光程和光程差
9.4.2薄透鏡的等光程性
科學趣事污膜之謎——薄膜干涉
9.5薄膜干涉
9.5.1等傾干涉
9.5.2等厚干涉
9.5.3增透膜與增反膜
9.6邁克耳孫干涉儀
9.7光的衍射 光柵衍射
9.7.1光的衍射
9.7.2惠更斯菲涅耳原理
9.7.3單縫夫瑯禾費衍射
9.7.4光柵衍射
9.8光的偏振
9.8.1自然光與偏振光
9.8.2起偏和檢偏馬呂斯定律
9.8.3反射和折射時光的偏振布儒斯特定律
附加讀物高錕與光纖通信
*9.9光學儀器
9.9.1投影儀
9.9.2照相機
9.9.3眼睛
9.9.4放大鏡
9.9.5顯微鏡
本章小結
習題
參考文獻

附錄1物理量和常用物理基本常量
附錄2高等數學基礎

近20年來，隨著中國經濟的高速發展和技術的不斷升級，對應用型人纔的需求急劇上升，同時，通過上大學提升自身素質已經成為青年人的追求。為了適應社會發展的需要，促進中國高等教育的發展，國家對高等教育進行了兩次改革： 一是擴大招生規模，把高等教育從精英教育向大眾化教育發展。除了原有大學擴招外，還新建了一大批地方本科院校、獨立學院和私立大學，這批新建的大學大多把辦學目標定位為培養應用型人纔。二是把本科分為普通本科、應用本科、職業本科，高校也分為普通型高校、應用型高校、職業型高校，且明確要求應用本科在教學內容、培養目標上進行結構上的改革和定位，實現應用型高校的建設和培養目標。
建設名副其實的應用本科，首先要明確應用型本科就是應用技術型本科，即以傳授應用技術作為辦學定位，滿足經濟社會發展對高層次應用型人纔的需要。其次要建立與應用技術型本科相適應的教學體繫，包括教材的建設、培養技術的路線、考核的方式，這些都應該以突出應用目標來開展。
物理學作為整個自然科學和工程技術的基礎，它所闡述的物理學基本知識、基本概念、基本規律和基本方法，不僅是基礎學科與工程學科相銜接的關鍵性知識，還是培養和提高學生科學素質、科學思維方法和科學研究能力的重要內容。目前，大學物理作為應用型工科專業的一門通識課程，除了要培養學生的基本素質外，更重要的是要能夠適應學生的知識層次，服務專業培養目標，突出知識的應用； 同時，需要合理劃分知識模塊、采用案例教學模式，各模塊能夠靈活組合，在有限的課時內，實現各應用型工科專業的培養目標。依據這個宗旨，我們總結長期以來的大學教學經驗，梳理課程體繫，按照新工科大學物理的教學大綱組織編寫《新工科大學物理學教程》。在具體撰寫過程中，本書力圖體現以下幾方面的特點。
（1） 貼近學情、優化教學體繫
應用型本科院校辦學時間短，學校仍處在創品質的爬坡階段，社會觀望普遍，招生批次比較靠後。同時，在信息時代，社會對人纔類型的需求出現了多樣化趨勢，需要把人纔培養與社會生產活動緊密結合起來，為國家經濟的發展培養一大批實用型人纔。因此，大學物理課程已經列入通識課程，有些學校的計劃學時已經壓縮到70～90學時。這不僅要求教材內容通俗易懂、貼近學情，而且要優化教學體繫，滿足少學時的教學計劃。本書對內容選擇和章節安排進行了優化，把質點運動學和質點動力學合並為質點力學，用氣體和液體的基本性質替代氣體動理論，把機械振動和機械波兩章合並為一章。通過上述體繫的優化，可以適當壓縮篇幅、緊湊知識銜接，便於模塊組合。本書內容突出應用，增加了非諧振動和共振、眼睛視覺等應用案例，案例貼近實際應用。為了適應學情和專業考核，本書適當精簡數學推導，對一些工程學科學生不需要的繁雜數學推導進行了刪減，避免讓學生感到力不從心； 同時，為避免和中學物理內容重復，適當提高了起點，讓學生一接觸大學物理就能對矢量和微積分的處理方法產生重視，且在附錄中提供了常用的數學公式。這樣的內容安排符合教學需要，學生好學，教師好教。
（2） 培養科學素養和正確的世界觀
大學物理課程內容受眾較多，傳授自然界物質的結構、性質、相互作用及其運動的基本規律時，蘊含著大量思政的思辨內容，例如，物理學的發展歷程，科學家在追求真理時忘我拼搏的精神，都是培養學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀的典型範例，是課程思政的天然載體。本書在相關內容後都提供名人堂和附加讀物，介紹著名科學家的故事。同時，需注意不同專業間的差異，兩者融合需因地制宜，將正確價值觀素貫穿於專業課程教學全過程，從而實現專業知識與立德樹人的有效融通。
考慮到對培養應用型、技術型人纔的需要，我們把近代物理與無碳能源、多維度信息傳輸緊密結合起來，以專著形式單獨出版，供大學物理專題講座使用。這樣的內容安排，可以將近代物理的觀點和原在現代工程技術中的應用有機地滲透到相關學科，進一步講述無碳能源和信息傳輸的工程技術及研究進展，以激發工科學生學習物理的積極性。
（3） 教學模式的改革
大學物理由力、熱、光、電、聲、磁等部分組成，而大部分理工科專業是在這幾部分知識基礎上建立起的科學體繫。在進行大學物理課程學習時，教學中將涉及部分專業課程的教學內容，為開展專業教育奠定必要的基礎。因此，當大學物理教學中涉及專業課程的基礎內容時，應該對內容進行適當擴展，對其應用進行簡單介紹，以增加學生學習積極性並適時提醒學生注意掌握相關知識內容。對於電子信息類和計算機類專業的學生，建議把教學重點放在電磁學、波動光學和熵等與信息科學相關的章節； 對於土木工程類專業的學生教學重點應放在質點力學、剛體力學、振動與波動、電磁學等相關章節。
為了化教學的需要，便於教師組織教學和鼓勵學生創新學習，本書提供了形式多樣的習題。其中，填空題和計算綜合題作為作業，檢測學生運用知識的能力； 思考題用來檢測學生預習和復習的學習效果，可以通過課堂提問和網上討論使用，讓教師了解學生對基本概念和定理、定律的理解情況。選擇題可以作為隨堂練習。作為應用型本科通識課程，本書為了滿足課程優化需要，各章節內容相對獨立。
本書由陽光學院黃春暉教授/博士主編，由馮奎勝、張春玲、劉文武等教師參編。其中，黃春暉教授根據自己長期積累的教學經驗和資料收集，結合新工科大學的大學物理教學大綱要求，擬定了全書的教學內容和教學目標，負責緒論、第1～4章及第7章的編寫、全書的統稿、審閱和校定及習題配套； 馮奎勝副教授負責編寫第6章和第8章； 張春玲負責編寫第9章； 劉文武負責編寫第5章。陳嫻和張玲兩位老師參與了教材立項論證，並提供了部分資料，在此表示感謝。
本書在組織編寫過程中得到了陽光學院的立項資助和人工智能學院的大力支持。課程組全體成員和相關兄弟院校的同仁對本教材的編寫提出了寶貴建議，在此表示感謝。在編寫過程中，我們廣泛參考了國內新近出版的大學物理教材，不一一列出，在此一並表示感謝。
由於時間倉促，書中難免有錯誤之處，敬請讀者指正。

作者
2023年5月