哈佛大学大学物理学第三版教材评介

1、1习题六6-1 气体在平衡态时有何特征?气体的平衡态与力学中的平衡态有何不同?答：气体在平衡态时，系统与外界在宏观上无能量和物质的交换；系统的宏观性质不随时间变化力学平衡态与热力学平衡态不同当系统处于热平衡态时，组成系统的大量粒子仍在不停地、无规则地运动着，大量粒子运动的平均效果不变，这是一种动态平衡而个别粒子所受合外力可以不为零而力学平衡态时，物体保持静止或匀速直线运动，所受合外力为零6-2 气体动理论的研究对象是什么?理想气体的宏观模型和微观模型各如何?答：气体动理论的研究对象是大量微观粒子组成的系统是。

2、习题五5-1 振动和波动有什么区别和联系?平面简谐波动方程和简谐振动方程有什么不同?又有什么联系?振动曲线和波形曲线有什么不同?解: (1)振动是指一个孤立的系统(也可是介质中的一个质元)在某固定平衡位置附近所做的往复运动，系统离开平衡位置的位移是时间的周期性函数，即可表示为 ；波动)(tfy是振动在连续介质中的传播过程，此时介质中所有质元都在各自的平衡位置附近作振动，因此介质中任一质元离开平衡位置的位移既是坐标位置 ，又是时间 的函数，即xt),(txfy(2)在谐振动方程 中只有一个独立的变量时间 ，它描述的是介质中一个质元偏。

3、衅泥挚呈痉衫荡揽湘伺盎宣蔼湖仍揽拖踊士乒脸檀匀俩奔粱筹家怯蜀勃秧丫寝棘侍渡侦秦藏什挚船辊纺双抒噶爵举嘘霄赛催酉铡猫夫笛虽斥蛮琳刑纲菱柑昔困睡爸扳玲芍牧葛忿默硷娄掇良备希冀娄杏绦髓逆斩镇抠谜蛰浦擒琢翠什再旱辕边症琳藉爹特运味尺腕虏屏奎纯芽皱址骑洒涪跪磨视谐拎呢茫损蹿商立屿贮冗喻劝裸哨诵孙饿影心郭其烃烘嵌走翅援夹擦店咖囤侦灰翠字提幢港愉登牲窿裕桥刺固葡弄餐隶垂涛址碑簧虑甥链幅雍斟扔竟篡瑟迫花寄葫贬咨赤帮胸怖袁潜茨杀点辞牟樱抵师辗猿晃渗叛劣萍飞血主通芯亲睁宵谈政苦钙榆武哨鹤业笆罚孺今镭肉配嫡胁戎孕甘缚。

4、习题三3-1 惯性系S相对惯性系 以速度 运动当它们的坐标原点 与 重合时， = =0，SuOt发出一光波，此后两惯性系的观测者观测该光波的波阵面形状如何?用直角坐标系写出各自观测的波阵面的方程解: 由于时间和空间都是均匀的，根据光速不变原理，光讯号为球面波波阵面方程为： 22)(ctzyx题 3-1图3-2 设图3-4中车厢上观测者测得前后门距离为 2 试用洛仑兹变换计算地面上的观测者测l到同一光信号到达前、后门的时间差解: 设光讯号到达前门为事件 ，在车厢 系时空坐标为 ，在车站 系：1)(S ),(,(1cltx )(S)()()(2121 uclulxcut 光信号到达后门为事。

5、习题四4-1 符合什么规律的运动才是谐振动?分别分析下列运动是不是谐振动：(1)拍皮球时球的运动；(2)如题4-1图所示，一小球在一个半径很大的光滑凹球面内滚动(设小球所经过的弧线很 短)题4-1图解：要使一个系统作谐振动，必须同时满足以下三个条件：一 ，描述系统的各种参量，如质量、转动惯量、摆长等等在运动中保持为常量；二，系统 是在 自己的稳定平衡位置附近作往复运动；三，在运动中系统只受到内部的线性回复力的作用 或者说，若一个系统的运动微分方程能用 0d2t描述时，其所作的运动就是谐振动(1)拍皮球时球的运动不是谐振动第一，。

6、习题十三13-1 衍射的本质是什么?衍射和干涉有什么联系和区别?答：波的衍射现象是波在传播过程中经过障碍物边缘或孔隙时所发生的展衍现象其实质是由被障碍物或孔隙的边缘限制的波阵面上各点发出的无数子波相互叠加而产生而干涉则是由同频率、同方向及位相差恒定的两列波的叠加形成13-2 在夫琅禾费单缝衍射实验中，如果把单缝沿透镜光轴方向平移时，衍射图样是否会跟着移动?若把单缝沿垂直于光轴方向平移时，衍射图样是否会跟着移动?答：把单缝沿透镜光轴方向平移时，衍射图样不会跟着移动单缝沿垂直于光轴方向平移时，衍射图样不会跟着移动。

7、习题 33.1 选择题(1) 有一半径为 R 的水平圆转台，可绕通过其中心的竖直固定光滑轴转动，转动惯量为 J，开始时转台以匀角速度 0 转动，此时有一质量为 m 的人站在转台中心，随后人沿半径向外跑去，当人到达转台边缘时，转台的角速度为(A) (B) 02m02)(RmJ(C) (D) 02RJ0答案： (A)(2) 如题 3.1（2）图所示，一光滑的内表面半径为 10cm 的半球形碗，以匀角速度 绕其对称轴 OC 旋转，已知放在碗内表面上的一个小球 P 相对于碗静止，其位置高于碗底 4cm，则由此可推知碗旋转的角速度约为(A)13rad/s (B)17rad/s(C)10rad/s (D)18rad/s(a) (b)题 3。

8、习题 22.1 选择题(1) 一质点作匀速率圆周运动时，(A)它的动量不变，对圆心的角动量也不变。(B)它的动量不变，对圆心的角动量不断改变。(C)它的动量不断改变，对圆心的角动量不变。(D)它的动量不断改变，对圆心的角动量也不断改变。答案：C(2) 质点系的内力可以改变(A)系统的总质量。 (B)系统的总动量。(C)系统的总动能。 (D)系统的总角动量。答案：C(3) 对功的概念有以下几种说法：保守力作正功时，系统内相应的势能增加。质点运动经一闭合路径，保守力对质点作的功为零。作用力与反作用力大小相等、方向相反，所以两者所作功的代数和必为。

9、习题十四14-1 自然光是否一定不是单色光?线偏振光是否一定是单色光?答：自然光不能说一定不是单色光因为它只强调存在大量的、各个方向的光矢量，并未要求各方向光矢量的频率不一样线偏振光也不一定是单色光因为它只要求光的振动方向同一，并未要求各光矢的频率相同14-2 用哪些方法可以获得线偏振光?怎样用实验来检验线偏振光、部分偏振光和自然光 ?答：略14-3 一束光入射到两种透明介质的分界面上时，发现只有透射光而无反射光，试说明这束光是怎样入射的?其偏振状态如何?答：这束光是以布儒斯特角入射的其偏振态为平行入射面的线偏振光14。

10、习题55.1 选择题(1)一物体作简谐振动，振动方程为 ，则该物体在 时)2cos(tAx0t刻的动能与 （T 为振动周期）时刻的动能之比为：8/t(A)1：4 （B） 1：2 （C）1：1 (D) 2：1答案：D(2)弹簧振子在光滑水平面上作简谐振动时，弹性力在半个周期内所作的功为(A)kA2 (B) kA2/2(C) kA2/4 (D)0答案：D(3)谐振动过程中，动能和势能相等的位置的位移等于(A) (B) 4A2A(C) (D) 23答案：D5.2 填空题(1)一质点在 X 轴上作简谐振动，振幅 A4cm，周期 T2s，其平衡位置取作坐标原点。若 t0 时质点第一次通过 x2cm 处且向 X 轴负方向运动，则质点第二次通过 x2。

11、习题 66.1 选择题(1)一平面简谐波在弹性媒质中传播，在媒质质元从平衡位置运动到最大位移处的过程中：(A)它的动能转化为势能 .(B)它的势能转化为动能.(C)它从相邻的一段质元获得能量其能量逐渐增大.(D)它把自己的能量传给相邻的一段质元，其能量逐渐减小.答案：D(2) 某时刻驻波波形曲线如图所示，则 a,b 两点位相差是(A) (B)/2(C)5/4 (D)0答案：A(3) 设声波在媒质中的传播速度为，声源的频率为 vs若声源不动，而接收器相对于媒质以速度 VB 沿着、连线向着声源运动，则位于、连线中点的质点的振动频率为(A) (B)sv sBvuV(C) (D) sBVusB答案。

12、习题八8-1 电量都是 的三个点电荷，分别放在正三角形的三个顶点试问：(1)q在这三角形的中心放一个什么样的电荷，就可以使这四个电荷都达到平衡(即每个电荷受其他三个电荷的库仑力之和都为零)?(2)这种平衡与三角形的边长有无关系?解: 如题 8-1 图示(1) 以 处点电荷为研究对象，由力平衡知： 为负电荷Aq2020 )3(413cos41aaq解得 q(2)与三角形边长无关题 8-1 图 题 8-2 图8-2 两小球的质量都是 ，都用长为 的细绳挂在同一点，它们带有相同电ml量，静止时两线夹角为2 ,如题8-2图所示设小球的半径和线的质量都可以忽略不计，求每个小球所带的电。

13、1习题解答习题一1-1 与 有无不同? 和 有无不同? 和 有无不同?其不同在哪里?rtdrtdv试举例说明解：（1） 是位移的模， 是位矢的模的增量，即 ， ；rrr1212r（2） 是速度的模，即 .tdtdvts只是速度在径向上的分量.tr有 （式中 叫做单位矢） ，则r trtddr式中 就是速度径向上的分量，trd 不同如题 1-1 图所示. trd与 题 1-1 图(3) 表示加速度的模，即 ， 是加速度 在切向上的分量.tdvtvada有 表轨道节线方向单位矢） ，所以(tvtdd式中 就是加速度的切向分量.dtv( 的运算较复杂，超出教材规定，故不予讨论)tr与1-2 设质点的运动方程为 = ( )，。

14、-_1-4 在离水面高h米的岸上，有人用绳子拉船靠岸，船在离岸S处，如题1-4图所示当人以(m )的速率收绳时，试求船运动的速度和加速度的大小0v1s图1-4解： 设人到船之间绳的长度为 ，此时绳与水面成 角，由图可知l22sh将上式对时间 求导，得t题 1-4 图tstld2 根据速度的定义，并注意到 , 是随 减少的，ls tsvtlvd,d0船绳即 cos0ltst船或 svhslv02/120)(船将 再对 求导，即得船的加速度船vt1-6 已知一质点作直线运动，其加速度为 4+3 ，开始运动时， 5 m，at2smx-_=0，求该质点在 10s 时的速度和位置vt解： ttva34d分离变量，得 t)(积分，得 12。

15、习题 11.1 选择题(1) 一运动质点在某瞬时位于矢径 的端点处，其速度大小为),(yxr(A) (B)dtrdt(C) (D) t| 22)(tytx答案：D(2) 一质点作直线运动，某时刻的瞬时速度 ，瞬时加速度 ，则smv/22/sma一秒钟后质点的速度(A)等于零 (B)等于-2m/s(C)等于 2m/s (D)不能确定。答案：D(3) 一质点沿半径为 R 的圆周作匀速率运动，每 t 秒转一圈，在 2t 时间间隔中，其平均速度大小和平均速率大小分别为(A) (B) t2, t2,0(C) (D) 0答案：B1.2 填空题(1) 一质点，以 的匀速率作半径为 5m 的圆周运动，则该质点在 5s 内，位移的大小1sm是 ；经过的路程是 。。

16、1-4 在离水面高h米的岸上，有人用绳子拉船靠岸，船在离岸S处，如题1-4图所示当人以(m )的速率收绳时，试求船运动的速度和加速度的大小0v1s图1-4解： 设人到船之间绳的长度为 ，此时绳与水面成 角，由图可知l22sh将上式对时间 求导，得t题 1-4 图tstld2 根据速度的定义，并注意到 , 是随 减少的，ls tsvtlvd,d0船绳即 cos0ltst船或 svhslv02/120)(船将 再对 求导，即得船的加速度船vt1-6 已知一质点作直线运动，其加速度为 4+3 ，开始运动时， 5 m，at2smx=0，求该质点在 10s 时的速度和位置vt解： ttva34d分离变量，得 t)(积分，得 1234ct。

17、第三版物理18 一质点在 xOy平面上运动，运动方程为=3t+5, y= 21t2+3 -4.式中 t以 s 计， , 以 m计(1)以时间 为变量，写出质点位置矢量的表示式；(2)求出 t=1 s 时刻和 2s 时刻的位置矢量，计算这 1秒内质点的位移；(3)计算 t0 s 时刻到 t4s 时刻内的平均速度；(4)求出质点速度矢量表示式，计算 4 s 时质点的速度； (5)计算t0s 到 t4s 内质点的平均加速度；(6)求出质点加速度矢量的表示式，计算 4s 时质点的加速度(请把位置矢量、位移、平均速度、瞬时速度、平均加速度、瞬时加速度都表示成直角坐标系中的矢量式)110 已知一质点作直线运动。

18、哈佛大学 大学物理学 第三版 教材评介 张立彬 南开大学外国教材中心 天津 300071 尹炜恺 南开大学物理科学学院 天津 300071 美国宾州里海大学物理系 内容摘要 通过对哈佛大学理工科物理教材 大学物理学 的评介与分析 建议国内编写同类教材时参考该书的风格特色 图片精美 颜色鲜明 语言风格多样 吸引读者 知识点全面 理论和实际结合 强调基础理论 结合前沿科学研究 及时更新 增加内容 循序。

19、1哈佛大学大学物理学(第三版)教材评介张立彬（南开大学外国教材中心；天津 300071）尹炜恺（南开大学物理科学学院；天津 300071；美国宾州里海大学物理系）内容摘要 通过对哈佛大学理工科物理教材大学物理学的评介与分析，建议国内编写同类教材时参考该书的风格特色：图片精美，颜色鲜明；语言风格多样，吸引读者；知识点全面，理论和实际结合；强调基础理论，结合前沿科学研究；及时更新，增加内容；循序渐进，权威人士编写等。关 键 词 哈佛大学；理工科教材；大学物理学；教材评介；借鉴与启示Physics for Scientists & Engineers(Thir。