高等工业学校《普通物理学》的改编工作

我們认识到，不断提高教材质量乃是保证教学质量的有力措施之一。因之，今年三，四月间，我们对1959年所编的《普通物理学》（初稿）进行了改编。根据1950年12月所制订的高等工业学校普通物理学教学大纲（220学时类型）并吸收了1960年以来教学工作中比较成熟的經驗，对本书的内容作了一定程度的改进。在改编工作中，我們迫切地感到，为了进一步提高教材质量，必须征求各方面的意见，尤其需要吸取使用这本教材的老师們的宝贵经验。为此，在本文中将改编教材时考虑的一點問题和教材的主要内容以及存在的問題作一扼要介绍。我們的认识，选材和对一些問题的处理，未必恰当，尚希望使用这本教材的老师們加以批评和指正。

我們将全书分作六篇，并有结論和结束语。第一篇力学的物理基础，第二篇分子物理學与热力学，第三篇机械振动与机械波，第四篇电学，第五篇波动光学，第六篇近代物理学。这次改编时將大纲中机械振动与机械波内容放在电学之前独立为一篇，电磁振荡和电磁波内容并入电学;这样可使电学系统完整。电磁波与电磁场的内容连接起来，并无割裂之感，且使实物粒子运动的经典理論（力学、分子物理学，机械振动与机械波）能安排在一起。

下面將各篇内容分别介绍。

第一篇力学内容分为牛顿定律。守恒定律。刚体轉动，引力場四章。本篇以经典力学基本定律和基本概念为重点，能量的概念和守恒定律尤须强调。在编写中，我們力求贯彻这一精神，并注意避免了与中学物理及理論力学重复。例如，运动学和牛顿定律是在中学物理的基础上用失量方法加以概括的（如与高等数学的进度不能配合，在适当介绍简单的矢量计算方法以后学生亦可接受），讲述牛顿定律与惯性系、伽利略变换等内容时，說明了经典力学因果律，經典力学的时空观以及经典力学的局限性。这些内容加深了物理概念，在物理学上是重要的，也不与理论力学重复。

第二篇分子物理学与热力学内容，分为气体分子运动论。热力学物理基础，真实气体、非常温和非常压四章。本篇开始涉及微观粒子的运动规律，对于分子运动统计性必须明确，为以后进一步揭露微观世界的本质打好基础，但是。运用能量观点来研究宏观现象及其规律的热力学，仍是本篇的重点。在编写中，我們注意加强了统计概念，例如在本篇绪言中阐述了统计规律性的基本概念，分子运动论中增加了坡尔兹曼分布定律及其应用。我們认为，在讲述热力学内容时，应考虑与热工学课程的联系，着重于說明热力学第一定律和第二定律的重要意义，时間上可适当精簡，而以較多时間讲授分子物理内容。此外，我們未列入液体内容，因为根据实际情况大多数院校并不讲授。至于固体内容则移并固体物理部分。在联系实际方面，本篇还有较大的缺点，例如迁移现象的实验方面和实际应用方面都讲得不够。

第三篇机械振动与机械波内容分为振动、波动通论、声波与超声波三章。振动和波动是物质运动的一种主要形式。本篇就机械振动和机械波讨论，但须建立振动与波动理论的一般性观点，同时为以后学习电磁振荡，电磁波、波动光学，物质两象性等内容打好基础。我們认为，講援动，波动方程，能流、惠更斯原理，叠加原理，干涉等基本内容都必须充分讲透。在技术应用的原理方面，我们加强了超声波的特性及其对物质的作用等内容。

第四篇电学内容分为静电学、电流，电流与磁场.电磁感应、电磁振荡、电磁場理論与电磁波六章。场的概念及其规律，从理论体系以至运算，都是最基术的理论内容，是本篇重点。结合工业院校的特点，根据大纲，本篇采用有理化米千克秒安培（M、K、S、A）制为主，亦适当提及厘米克秒（c g.s）制。凡是将在电工学中详细讲的。如电路，交流电等都减少到最低限度。值得指出的，关于带电粒子在电磁场中的运动这一基本内容，乃是许多近代技术新成就的理论基础，本书已给以較多的讨论。有关金属导电的经典电子理论的内容已移并固体物理中去讲授。电介质与磁介质的内容注意了与固体物理的分工，对微观本质这里仅作初步说明。

第五篇波动光学内容分为光的色散、吸收和散射。光的干涉，光的折射。光的幅振等四章。本篇以说明光的本質，光的波动性在现代技术中的应用为重点。这里比1959年大纲增加了光的色散。吸收和散射的内容，目的在于使学生了解光和物质的作用，加强光波的电磁本质的概念。

第六篇近代物理包括相对论。波和粒子。原子物理和量子力学基础，固体物理，原子 物理四部分。

对于相对论和粒子力学基础，我们认为狭义相对论的一些最基本概念（理论的起源。狭义相对论的基本原理和时空观。相对论力学中关于质量能量和动量的概念与有关结论等）和量子理论。量子力学的一些最基本概念（理论的起源、幅射的不连櫝性，光和实物粒子的两象性。波函数。测不准关系。原子系统能量的量子化和动量矩的量子化等）都是必须介绍给学生的。这些内容一方面牽涉到物理學上最基本概念的革新和深化，更深刻揭露了物质运动的本质，另一方面还是学习原子物理，固体物理。原子核物理的理论基础。

关于波和粒子着重于作为光和实物粒子两象性。普遍守恒定律的实驗基础来讲述外，同时对有关现象分别说明实际应用意义。原子物理中以玻尔索未非理论为基础，阐明原子壳层结构、原子系统的能量量子化和动量矩量子化，最后亦以量子力学方法来阐明量子化概念。

固体物理部分分晶体，金属自由电子理论、半导体，电介质、磁介质等五章。重点为固体微观结构的基本知识，从微观本质来说明固体材料的热，力、电，磁的性质。罗列的主要内容有：介绍晶体点阵结构.晶格振动说明晶体的若干热学性质;介绍位錯概念，滑移理論，探讨金属材料的范性;介绍索末菲自由电子理论。包括费米统计概念，讨论金属的电学导热学性质;介绍能帶理论，杂质影响，探讨半导体的导电作用与应用：介绍电极化原理。介质的绝缘性能以及压电晶体与铁电体;介绍磁化原理，磁疇理論以及新铁磁材料。对工程技术中所使用的新材料，半导体，铁电体，铁磁体等都作了一定的介绍。我们认为，适应发展情况。1959年大纲充实了固体物理的内容是完全应该的。在工业院校中应该加强固体物理，给学生以这方面的必要基本知识。这些内容的编写还是初次的尝试，虽参酌大綱，但选材和处理上恐未必最为恰当。

原子核物理部分，我們加强了原子核物理的理論基础，对核的基本性质，核子力的性质，核的结构理论，幅射对物质的相互作用等内容有所充实，也着重说明了原子能应用（核能的释放和同位素应用）的基本原理。

在本教材之末，按1959年大纲要求，我們加入了“结束语”概括全书的主要内容，指出了物理学科的发展方向，使学生体会物理学基础理論与生产实践相结合的广阔道路。

总的说来，首先，在課时分配上，经典物理约70%，近化物理约30%。我們认为作为一門基础理论课的普通物理学，必须使学生能比较广博而又巩固地掌握基础理論知识，认识最普遍的物质运动规律与本质;同时也必须讲授科学技术上的新成就，扩大学生的知识眼界，为学习专业打下必要的物理学基础。因此，经典部分应該加强和提高，同时应该注意如何将经典部分与近代部分连贯起来。在近代部分也应首先加强基础理论，讲述技术应用中的原理。至于具体技术内容可以从略。我們认为，过分消减经典部分的学时和精简经典部分的内容，以增加近代部分的学时和内容。会影响学生掌握经典部分的内容，削弱基础技术课程的学习，也影响对近代部分的理解从而得不偿失。我们认为，把加强基础理论課，狭义地理解为经典部分就是基础理论，在教材中不反映近代部分的基础理输，也是不恰当的。这不适应发展的需要。我們认为物理课程230学时，其中授果140学时，在这种情况下，经典部分与近代部分的比重约分别为70%与30%是比较恰当的。

其次，关于教材与讲课中贯彻辯证唯物主义内容方面，我们认为，贯彻党的教育方針，在物理教学中运用辩证唯物主义是完全必要的。我们认为在讲授中应往意下列几点： （1）明确真理的标准是实践; （2）阐明物理学所研究的物质运动的规律，由简单到复杂，由宏观到微观，既保持一定的系统性，也符合历史发展过程;（3）通过现象，强调与揭示物理现象的本质，阐明物理现象之间的相互联系和相互制约;（4） 加强理论，联系实际，指出理论之起源。适当介绍不同学派的争鸣，指出理论的意义与发展方向以及在生产技术应用中的意义; （5）保持每章节的独立性，做到有的放矢，突出重点，但又注意说明各章节的連贯性，并在讲授中注意启发学生独立思考，指导学生学习方法。这就能够通过教学帮助学生树立唯物主义的观点和掌握认识事物的辩证方法。事实上，从具体材料出发，用辩证唯物观点处理和分析材料，才是有力而有成效的分析。我們认为，观点摆的太多，而材料不够的分析，是不恰当的。对有些唯心主义的观点，从细节上批判占时多，且不易批判得好，不必硬作批判，可择要地指出其错误所在，因为到底是物理課程，而不是哲学课程。

关于理论联系实际的问題。我們认为物理课程应以讲授基础理论为主，理论的起源、内容及其作用，亦需要结合实际来说明。这样才言之有物，不空洞，做到有的放失。讲述应有分寸，主要使学生掌握物理学的理论和新成就，以及在科学研究和生产技术上的应用原理与发展方向。因此就不必牵涉细节的具体技术内容与工艺过程，重点在于讲透基础理论，理论上次要细节也可放过，或用其他形式来解决（例如通过作业或阅读参考书解决）。同时，要大力加强物理实验的教学工作。

再次，关于数学程度与数学推导内容的处理。我們认为，运用一定份量的数学，使物理概念和定律獲致深刻，概括、严格、定量性的理解，有重大的作用。然而。重要的还在于透过数学公式来掌握与理解物理内容与其本质。对于数学运算，要能理解引用数学工具建立数学式时的有关根据与物理意义，善于分析结论的物理意义。-般地说，具体运算内容有的要择要为例来讲授，有的可不讲授（学生自己看）。也有的不编入（或运算繁琐，或牵涉数学水平）。在讲授中，也应以阐明物理意义为目的。（贯彻物理为主。數学为辅的精神，不应喧宾夺主变讲物理为讲数学。）在讲授中，还应注意根据学生的数学水平，决定具体讲法。尤其在近代物理部分，应尽力做到不多借助数学而能說明問趣。

这本教材的编写中还存在一些问题与换缺点：（1）我们在编写中做了许多尝试，对选材与某些問题的处理上，未必恰当，尚有待教学实践中加以检验。例如教材的深度和广度是否掌握得当，说明間题是否全面，数学内容的配合以及联系实际是否确当等等。（2）一般意見认为，内容多与教学时数少有矛盾：文字不精炼，篇幅长与閱读时间少有矛盾。（3）与中学物理課的街接上以及适应学生的按受程度方面也还有問題。某些内容可能偏深，要用較多的时間来讲授，学生才可以懂：但进度一快，学生就应接不暇，难于巩固。（4）由于各部分是分工执笔的，内容的深度广度不尽一致， 語气和叙述方式也不尽相同，甚至物理量符号有的也不统一。 总之，存在的問题还是不少的，我們打算在使用一个时期后，再作进一步的修改。希望使用这本教材的同志們多提宝贵的意见。

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