《物理学》(马文蔚等主编，高教出版社出版)[1]历经40余载，已从第1版发行到第7版. 2020年出版发行的《物理学》(第7版)，在保持物理基本原理的科学性、完整性的同时，又增加了许多反映物理学最新发展及成果的内容，加强了物理学原理在现代工程技术中应用的内容.

下面举例介绍对电磁学、光学、热学、相对论等部分的修订内容.

1 北斗卫星导航

北斗导航卫星大多位于近地卫星和同步卫星轨道之间的中、高轨道上(图1). 为了提高导航定位的精确性，需要考虑相对论的时间延缓效应. 设北斗卫星轨道半径为 km左右，考虑狭义相对论引起的误差，卫星上的时钟每天会有一定的滞后；而考虑广义相对论引起的修正，卫星上的钟又有相对较大的时间超前. 本次修订中将卫星上的时钟的狭义相对论效应作为问题[2]加以讨论，而对时钟的广义相对论效应部分也有计算公式可参考. 修订中考虑了教材对不同使用对象的适应性和兼容性，并在书中结合相关内容宣传我国在卫星发射、导航通信等方面取得的重大成就，这对于立德树人，课程思政是一种尝试。

图1 北斗导航卫星

2 电磁弹射

航母舰载机的最新起飞方式是以电磁弹射为基础的. 当然，要使质量以吨计算的航母舰载机获得起飞所需的速度，所需电流极大，需要由高功率的电源及其储能装置提供，技术比较复杂，耗费也很大，但它与蒸汽弹射相比，具有装置体积较小，效率较高，可调性较强等优点(图2). 在教材中引入相关的例题，建模后进行计算，既可以加强安培力等问题的教学，也对电容储能等概念的理解有一定的帮助，更主要的是与当前实际紧密结合.

图2 航母舰载机弹射起飞

3 触摸屏的基本工作原理简介

现在，手机、平板电脑等大多采用电容式的触摸屏. 图3是一款华为手机，其屏幕后面有两层导电薄膜，膜上均匀分布着很多网格状的电极，每一对电极构成一个电容. 当手指触摸屏上某处时，相当于在该处连接了一个电容. 由此引起的变化就会被电路检测到并由芯片判断出位置，进而完成使用者所需要的操作. 冬天戴手套的时候，如果手套是绝缘的，且手套一般较厚，手指与手机内导电薄膜之间形成的电容太小(电容两极板之间的距离大了)，其影响难以被电路检测到，所以触摸屏此时就不能正常工作了. 而手机贴膜虽然也是绝缘的，但是因为很薄，只是相当于在手指与手机表面之间增加了一层薄薄的电容介质，所以不影响使用. 这就是触摸屏的基本工作原理，在修订后的电容一节[3]中有所介绍.

图3 华为可折叠手机

4 甚长基线干涉测量法(VLBI)(1974年诺贝尔物理学奖)的应用

2017年4月，利用美洲、欧洲、南极等地的8台毫米/亚毫米射电望远镜，同时对距地球5 500万光年的M87星系中心的黑洞等进行了联合观测，然后将各地记录观测数据的硬盘聚集到一起进行分析处理，终于在2019年4月得到了史上第一张黑洞照片(图4). 根据甚长基线干涉(VLBI)测量原理，测量所用的8台射电望远镜等效于直径达12 000 km(两台相距最远的望远镜之间的距离)的超巨型望远镜(称为事件视界望远镜Event Horizon Telescope).

图4 第一张黑洞照片

在这次修订中，在圆孔衍射部分[3]，可利用分辨率公式计算黑洞照片的分辨率. 计算表明，黑洞最小可分辨的两点之间的距离已经与黑洞半径相当，可以说明黑洞照片为什么有点模糊. 书中也分析了光学望远镜(如哈勃望远镜)与射电望远镜(如FAST)的各自优点，可以使读者了解最新科技动态及其基本的物理原理.

5 光盘衍射的定量计算

图5 光盘表面的衍射

大家都知道光盘表面存在衍射现象. 但国内的大学物理教材鲜有进行定量讨论和计算的. 在《物理学》第7版的修订过程中，作者参考国外教材的相关习题[4]，设计了这样一个问题：用激光笔照射光盘表面，由于光盘表面有预刻槽，相当于一反射光栅(图5)，实验发现，不仅在反射线方向能观察到光强的最大值(0级衍射极大)，还可以在其他方向上观察到光强的极大值(1级衍射极大等). 比较直观形象，有一定的时代气息，且易在课堂上演示. 这对于读者了解反射光栅及其相关问题，增加学习兴趣，是一种尝试.

6 行星表面的大气层

在《物理学》第5版[1]中，从麦克斯韦分子速率分布出发，对地球表面大气层中为什么只有极少的氢气分子进行了讨论. 在第7版下册[2]中，通过链接，进一步分析了木星表面的情况，由于木星质量比地球大的多，木星表面物体的逃逸速度较大，且木星表面温度很低，能够达到逃逸速度的氢气分子极少，所以木星表面大气层有大量的氢气也就不奇怪了(在科幻片《流浪地球》中，曾假想流浪的地球运动到离木星很近时，倘若地球上的氧气真的能被木星的强大引力吸走，会导致木星上的氢气爆炸，如图6所示).

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