一、教材的基本信息
1. 适用对象
本教材是编者在多年教学改革和教学研究的基础上，结合大连东软信息学院OBETC教学改革的探索与实践编写而成的。本教材可作为应用型本科院校理工类公共基础课程《大学物理》（或《普通物理》）的教材，也可作为中学物理教师或其他读者的自学参考资料。
2. 需要具备的知识和能力基础
使用本教材的读者除了要求具备高中物理教学大纲所要求的知识和能力基础之外，还要求具备高等数学教学大纲所要求的知识和能力基础。
3. 教学总体目标
通过对本教材的学习，读者可以掌握大学物理的基本概念、基本理论与基本计算，为进一步获得物理知识和学习后续课程奠定必要的物理基础知识。具体培养学生以下能力：
(1)分析问题和解决问题的能力——培养学生能针对具体问题分析物理状态和特征，抓住主要因素，进行合理的简化，建立相应的物理模型，并用物理语言和基本数学方法进行描述，运用所学的物理理论和研究方法进行分析、研究。
(2)科学观察和思维的能力——运用物理学的基本理论和基本观点，通过观察、分析、综合、演绎、归纳、科学抽象、类比联想等方法培养学生发现问题和提出问题的能力，并对所涉及问题有一定深度的理解，判断研究结果的合理性。
(3)自主学习和创新能力——培养学生逐步掌握科学的学习方法，能围绕教学内容阅读参考书和资料，不断地扩展知识面，更新知识结构；能够写出条理清晰的读书笔记、小结或小论文。增强独立思考能力、深入探究问题的意识、以及与同伴合作学习的能力。
4. 编写团队
本教材由翟卫东主编，负责教材整体框架构建，拟定写作大纲，编写教材主要内容，包括力学篇和电磁学篇全部章节；王慧慧参与了热学篇的编写；李乔敏参与了光学篇的编写；刘玉丽和于潇参与了量子物理篇的编写。
二、教材的基本结构与内容组织
1. 编写结构
本教材共分为五篇10章。第一篇：力学，包括第1章，质点运动学；第2章，质点动力学；第3章，刚体力学。第1、2章是第3章的基础，第一篇力学是大学物理全教材的基础。第二篇：热学，包括第4章，热学基础。第三篇：电磁学，包括第5章，静电场；第6章，稳恒磁场；第7章，电磁感应和电磁波。第四篇：光学，包括第8章，振动和波动；第9章，波动光学。第五篇：量子物理，包括第10章，量子物理基础。
2. 知识逻辑结构图
从大的方面来看，力学是物理学的基础，即它是热学、电磁学、光学和量子物理的基础，同时，除力学之外，热学、电磁学、光学也都是量子物理的基础。从小的方面来看，在力学中，质点运动学是质点动力学和刚体力学的基础；在热学中，气体动理论和热力学基础相辅相成；电磁学中，静电场是基础，稳恒磁场的研究方法在很多地方与静电场的研究方法极为类似，而静电场和稳恒磁场是电磁感应和电磁波的基础；在光学中，振动和波动是波动光学的基础。
第一篇力学
第1章质点运动学2
1.1一维运动学2
1.1.1运动方程和位移3
1.1.2速度4
1.1.3加速度6
1.2多维运动学6
1.2.1参考系7
1.2.2多维运动的标量表示7
1.2.3多维运动的矢量表示8
1.2.4匀加速运动13
1.3圆周运动17
1.4相对运动22
本章提要24
思考题25
习题26
第2章质点动力学30
2.1牛顿运动定律30
2.1.1牛顿三定律31
2.1.2三种常见力和四种基本力33
2.1.3牛顿运动定律的应用37
2.2动量定理动量守恒定律41
2.2.1冲量42
2.2.2质点的动量定理42
2.2.3系统的动量定理46
2.2.4动量守恒定律47
2.3功动能定理49
2.3.1功49
2.3.2功率52
2.3.3质点的动能定理52
2.3.4质点系的动能定理54
2.4保守力势能机械能守恒定律55
2.4.1保守力及保守力的功56
2.4.2势能58
2.4.3功能原理59
2.4.4机械能守恒定律60
本章提要63
思考题64
习题65
第3章刚体力学71
3.1刚体转动的描述71
3.2 刚体定轴转动定律73
3.2.1力矩74
3.2.2转动惯量74
3.2.3转动定律76
3.3刚体的角动量和角动量守恒78
3.3.1质点的角动量和角动量定理78
3.3.2刚体的角动量和角动量守恒79
3.4转动中的功和能81
本章提要84
思考题86
习题87
第二篇热学
第4章热学基础94
4.1理想气体的状态方程95
4.1.1状态参量平衡态95
4.1.2理想气体的状态方程95
4.1.3分子集体的统计性假设96
4.1.4理想气体的压强97
4.1.5理想气体的温度99
4.2能量均分定理理想气体的内能100
4.2.1自由度100
4.2.2能量均分定理101
4.2.3理想气体的内能102
4.3热力学第一定律及其应用103
4.3.1热力学第一定律103
4.3.2准静态过程104
4.3.3理想气体的等体、等压和等温过程105
4.3.4气体的摩尔热容107
4.3.5理想气体的绝热过程110
4.4循环过程卡诺循环112
4.4.1循环过程112
4.4.2卡诺循环114
4.5热力学第二定律117
本章提要119
思考题121
习题122
第三篇电磁学
第5章静电场128
5.1库仑定律电场强度129
5.1.1电荷的量子化129
5.1.2电荷守恒定律129
5.1.3库仑定律130
5.1.4电场强度130
5.1.5点电荷的电场132
5.1.6电场强度的叠加原理132
5.2静电场的高斯定理138
5.2.1电场线138
5.2.2电通量139
5.2.3静电场的高斯定理140
5.2.4应用高斯定理求静电场的分布142
5.3电势147
5.3.1静电力是保守力148
5.3.2电势能149
5.3.3电势和电势差149
5.3.4电势的计算150
5.4电容器156
5.4.1电容和电容器156
5.4.2电容器的联接159
5.4.3电容器的能量161
5.5电介质162
5.5.1电介质极化的微观机制163
5.5.2电介质中的高斯定理166
5.5.3电介质中电场的能量能量密度167
本章提要170
思考题172
习题173
第6章稳恒磁场181
6.1磁场磁感应强度181
6.1.1磁场182
6.1.2磁感应强度183
6.2毕奥萨伐尔定律及其应用184
6.2.1毕奥萨伐尔定律185
6.2.2毕奥萨伐尔定律应用举例185
6.3磁场的高斯定理和安培环路定理187
6.3.1磁感线188
6.3.2磁通量磁场的高斯定理189
6.3.3安培环路定理190
6.3.4利用安培环路定理求磁场分布191
6.4磁场对运动电荷和载流导线的作用194
6.4.1带电粒子在磁场中的运动194
6.4.2霍尔效应196
6.4.3回旋加速器197
6.4.4载流导线在磁场中受的磁力198
6.4.5载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩199
6.4.6电磁轨道炮200
6.5*磁介质中的磁场201
6.5.1磁介质的分类202
6.5.2磁介质中的安培环路定理203
6.5.3铁磁质204
本章提要206
思考题206
习题208
第7章电磁感应和电磁波212
7.1电源和电动势212
7.1.1电源213
7.1.2电动势213
7.2电磁感应的基本定律214
7.2.1法拉第电磁感应定律215
7.2.2感应电动势方向的判别215
7.3动生电动势218
7.3.1动生电动势及其非静电力218
7.3.2动生电动势的计算219
7.4感生电动势感生电场221
7.4.1感生电动势的非静电力221
7.4.2感生电场222
7.5自感 互感 磁场的能量224
7.5.1自感225
7.5.2互感226
7.5.3磁场的能量228
7.6麦克斯韦方程组和电磁波230
7.6.1位移电流全电流安培环路定理230
7.6.2麦克斯韦方程组232
7.6.3电磁波234
本章提要235
思考题236
习题237
第四篇光学
第8章振动和波动243
8.1简谐振动243
8.1.1简谐振动的描述244
8.1.2旋转矢量246
8.1.3简谐振动的能量247
8.2*阻尼振动受迫振动共振248
8.3简谐振动的合成249
8.3.1同方向同频率简谐振动的合成249
8.3.2两个互相垂直的同频率简谐振动的合成250
8.4波动的基本概念252
8.4.1横波与纵波253
8.4.2波面波线254
8.4.3波的频率、波长和波速254
8.5平面简谐波255
8.5.1平面简谐波的波动方程255
8.5.2波的能量能流密度波的吸收258
8.6波的衍射和干涉260
8.6.1惠更斯原理260
8.6.2波的衍射261
8.6.3波的叠加原理262
8.6.4波的干涉262
8.6.5驻波263
8.6.6多普勒效应265
本章提要267
思考题268
习题270
第9章波动光学275
9.1光波的相干叠加275
9.1.1光波的叠加276
9.1.2光波的相干条件277
9.1.3光程与光程差277
9.1.4相干光的获得279
9.2杨氏双缝干涉280
9.2.1杨氏双缝干涉281
9.2.2劳埃德镜干涉282
9.3薄膜干涉284
9.3.1劈尖薄膜的等厚干涉284
9.3.2牛顿环仪的等厚干涉287
9.3.3平行平面薄膜的等倾干涉288
9.4单缝衍射291
9.4.1光的衍射现象与惠更斯菲涅耳原理292
9.4.2单缝的夫琅禾费衍射292
9.5光栅衍射297
9.5.1光栅的夫琅禾费衍射297
9.5.2光栅光谱301
本章提要301
思考题303
习题305
第五篇量子物理
第10章量子物理基础309
10.1量子论的形成309
10.1.1普朗克能量子假设310
10.1.2光电效应和爱因斯坦光子假设311
10.2物质波不确定关系314
10.2.1物质波314
10.2.2概率波与概率幅315
10.2.3不确定关系318
10.3波函数薛定谔方程321
10.3.1波函数321
10.3.2薛定谔方程323
10.3.3一维无限深方势阱中运动的粒子323
本章提要327
思考题328
习题329
附录1常用物理数据与数学基础331
附录2学习知识要点及能力要点335
参考文献336
2016年6月，中国成为国际本科工程学位互认协议《华盛顿协议》的正式会员，这是中国工程教育国际化进程的重要里程碑。“回归工程”、培养学生的“大工程观”是当今国际工程教育的主流理念。《华盛顿协议》对毕业生提出的12条素质要求中，不仅要求工程知识、工程能力，还强调通用能力和品德伦理；在实践上，以学生为中心，以产出为导向，注重对目标达成的支撑及持续改进，与CDIO工程教育实质等效。
CDIO工程教育是近年来国际工程教育改革的最新成果，以“预期学习结果”集合来驱动课程内容、教学方法、教育文化的设计，重视营造工程教育文化，其注重工程能力培养和基于工程项目全生命周期的一体化设计思想，对于国内工程类和相关专业的建设具有重要的实施价值。
作为承载了教学改革思想的载体，融入CDIO工程教育理念的高品质教材，东软CDIO工程教育教材在注重理实结合的同时，也注重对学生八大能力的培养，即：技术知识与推理能力，开放式思维与创新，个人职业能力，沟通表达与团队合作，态度与习惯，责任，价值观，实践构思、设计、实现和运行对社会的贡献。
CDIO工程教育教材是 CDIO教育教学改革在教学实施过程中的集中体现，它不仅承载着课程和项目的教学内容，而且贯穿和体现了CDIO工程教育的理念、思想与方法，是在系统化理论的指导下，将知识、能力、素质培养进行一体化设计，有机融合在教材体系中。教材的编写以能力培养为主线，以案例教学为引导，以项目为载体，充分体现“做中学”和“学中做”的思想，具有以下优势：
（1）以能力培养为主线，培养学生专业知识学习能力和工程实践能力。
（2）以案例为驱动，在做案例的过程中学习新知识，充分体现了“做中学”。
（3）以项目为载体，基于工程化教育方法，按照分析、设计、实施、运行展开项目及知识点的讲解。
（4）围绕专业知识结构和能力体系设计教材，实现同一专业下不同教材紧密的关联性。
（5）内容编排循序渐进，符合人的认知规律。
（6）适应柔性化教学变革，构建一体化、立体化教学资源。
CDIO工程教育教材可供以应用型人才为培养目标的高等院校以及职业培训机构作为教材使用。
目前，CDIO工程教育教材的建设还处于探索阶段，是一项创造性的工作，尚需要通过改革的实践不断加以深化和持续改进，任重而道远。
