前言

大学物理课程是高等学校理工科学生的一门重要必修基础课，它的作用一方面是为学生系统地打好必要的物理学基础，使学生掌握该课程所教授的物理学基本概念、基本图像、基本规律和基本方法；另一方面是引导学生掌握科学的学习方法，提高获取知识的能力、扩展知识的能力和整合知识的能力，启迪与培养学生科学思维能力和科学素养、探索精神和创新意识、分析问题和解决问题的能力。

上海交通大学的大学物理课程有着深厚的历史渊源，经过几代人不懈努力，在教学内容改革、教材建设、教学环境建设等方面不断地取得实质性成果。进入21世纪后，形成了分层次大面积教学与多模式试点教学的大学物理课程体系，大学物理课程2004年被评为国家级精品课程，国家工科基础课程物理教学基地教学团队2008年被评为国家级教学团队。大学物理（荣誉）课程创建于2014年，授课对象是致远工科荣誉计划学生，到目前为止经历九届学生，在此过程中打通了致远工科荣誉计划大学物理课程和校内其他工科教改试点大学物理课程的融合、协调和统一，形成了较为完整的工科类大学物理课程荣誉课程体系，大学物理（荣誉）课程2023年被评为国家级一流课程。

在本教材形成过程中，我们承担了教育部新兴领域教材研究与实践项目-传统领域新形态教材建设模式“普通高等教育理工类大学物理课程新形态教材研究与构建”（项目编号Eeet-202138），该项目由6所高校和4所出版社共同完成，充分发挥了高校和出版社合作优势。该项目牵头高校项目负责人为上海交通大学胡其图，联合高校项目负责人为清华大学王青、江苏大学颜晓红、西安交通大学徐忠锋、南京大学王玮、同济大学张睿，牵头出版社项目负责人为科学出版社昌盛，联合出版社项目负责人为人民邮电出版社税梦玲、机械工业出版社张金奎、上海交通大学出版社李芳。在项目研究过程中，我们调研了国内外信息化技术与大学物理课程教学融合的现状，分析了国内外大学物理课程新形态教材建设的现状，给出了普通高等教育理工类大学物理课程新形态教材体系构建与建设模式，该项目通过了教育部组织的专家评审和验收。在汲取上述项目研究成果基础上，为适应新工科物理教学和新形态教材建设的发展需要，综合当前国内外高等学校大学物理课程教材改革动向以及我国大学物理课程教学实际情况，借鉴部分国内外优秀教材，结合作者长期在上海交通大学从事大学物理、大学物理（荣誉）、物理学引论等课程的教学实践，我们完成了这套新形态大学物理教材的编写，具有以下特点。

1．教材体系结构未做大的调整，大学物理课程内容经过前辈长期研究、积累和实践，具有可教性、严谨性和系统性，我们在教材编写过程中不触动核心体系结构，在保证基本理论体系的系统性、完整性、科学性的基础上，对传统的内容结构做一些调整，各部分保持其相对独立性和系统性，同时也注意各部分之间的联系，使之构成一个有机整体。本教材侧重于引导学生掌握基本的物理学概念、基本的物理学图像、基本的物理学规律、基本的物理学方法，适当提升教学内容的深度和广度，使教学内容具有高阶性、创新性、挑战度，以拓展研究性学习内容为突破点，唤起学生的好奇心与研究精神，产生学习与创造内驱力，营造一个有利于培养学生科学素养和创新意识的教学环境，注重引导学生进行深入思考、探索和研究，同时本教材始终注意由浅入深、循序渐进、讲清楚讲透相关内容，利于教学和自学。

2．这是一套新形态教材，教材中引入了增强现实技术和计算机模拟可视化。增强现实技术（Augmented Reality）简称AR，能实现将物理现象、物理过程直观地呈现于现实世界，构建便于学生探索和研究的教学环境，深化学生对物理概念和物理图像的理解，便于学生对各类物理问题进行探索和研究，我们在教材中各个AR内容的位置处设置了标识图，通过扫描AR标识图，可直接进入相应的AR内容操作空间，具体方法在教材中有详细说明。计算机模拟可视化能帮助学生从复杂的现象、抽象的概念中构建物理图像，引导学生对物理问题进行探索和讨论。计算机模拟可以从简单的理想模型出发，加入使模型更接近实际的一些特性，给学生提供一个接近实际问题的研究场景，有助于学生理解和探索复杂现象中所表现出来的物理规律。我们在教材中各个计算机模拟可视化内容的位置处设置了二维码，通过扫描二维码，可直接观看这些计算机模拟可视化内容。

3．在教材中适当地开设一些通向物理学前沿的窗口，不仅有利于拓展学生的视野，启迪学生的思维，而且有益于培养学生的求知欲望和探索未知的兴趣。景益鹏院士为本教材撰写了宇宙起源的专题内容，雷啸霖院士为本教材撰写了量子霍尔效应、反常霍尔效应和自旋霍尔效应的专题内容，张杰院士为本教材撰写了强激光与物质相互作用物理前沿的专题内容。这些专题内容有助于开阔学生的眼界，增强学生对于物理学前沿领域的兴趣，既扩展知识面，又启迪学生创造性思维，学生可将它们作为了解物理学前沿发展的窗口和进一步学习与研究它们的接口。除此之外，我们还在教材中增设了延伸阅读的内容，这些内容有利于加强有关概念的理解，同时也为学生提供进一步钻研的学习材料，学生可选择所需的或感兴趣的延伸内容阅读。对于这些延伸阅读的内容，扫描相应的二维码，便可直接进行阅读。

本教材编写过程中得到中国物理学会理事长、上海交通大学张杰院士、上海交通大学景益鹏院士、雷啸霖院士的支持和帮助，他们在百忙之际为本教材撰写了专题，在此谨致以衷心的感谢。

本教材的编写得到上海交通大学物理与天文学院领导和同事们的大力支持，赵玉民教授长期从事原子核结构理论的研究工作和教学工作，专门为本教材撰写了第21章原子核物理简介，邓晓高级工程师、张小灵高级工程师作为主要完成人参加了本教材AR教学资源、大学物理AR管理系统和计算机模拟可视化软件等研制工作，在此一并致谢。

限于作者学识水平有限，错误和不妥之处在所难免，恳请广大读者批评指正。

胡其图
2023年9月于上海交通大学