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出版者:山东大学出版社

作者:张延惠

出品人:

页数:386

译者:

出版时间:2003-1

价格:26.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787560726397

丛书系列:

图书标签:

• lixiaoqing
• 原子物理
• 物理学
• 量子力学
• 原子结构
• 光谱学
• 核物理
• 现代物理
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• 物理专业

《宏观世界的构建：经典力学与热力学基础》 内容提要 本书旨在为读者提供一个全面而深入的宏观物理学视角，着重阐述经典力学和热力学这两大支柱性学科的核心原理、数学框架及其在工程和自然科学中的广泛应用。我们避免了对微观粒子层面的探讨，而是将焦点完全集中在可直接观测的、大规模系统的行为上。全书内容组织严谨，逻辑清晰，力求在保持学术深度的同时，也兼顾初学者的理解需求，提供大量的实例和习题以巩固理论知识。 第一部分：经典力学——运动与力的精确描述 第一章：质点运动学与动力学基础 本章从最基本的概念——空间、时间、位移、速度和加速度出发，构建起描述物体运动的数学工具。我们深入探讨了直线运动、平面运动和三维空间中曲线运动的规律，特别是矢量分析在描述运动中的核心地位。 随后，我们将引入牛顿的三大定律，这是理解宏观世界中物体相互作用的基石。重点分析了惯性参考系和非惯性参考系，并详细讨论了惯性力（如科里奥利力和离心力）在旋转系统中的表现。大量篇幅用于讲解常见力场（如重力、弹力、摩擦力）的性质，并展示如何利用这些定律求解复杂的受力分析问题。 第二章：功、能与守恒定律 本章的核心是能量的概念。我们定义了功、动能以及势能，并推导出变力做功的计算方法。功与能的关系——动能定理，是连接力和运动的桥梁。 随后，我们将系统阐述能量守恒定律。在保守力场中，机械能守恒是描述系统演化的强大工具。我们探讨了势能函数在物理系统中的构造和意义，并引入了势能面和稳定/不稳定平衡点的概念。 第三章：高级力学分析——刚体与转动 当系统不再是简单的质点集合时，刚体动力学成为必需。本章首先定义了刚体的自由度、质心和转动惯量。我们详细推导了牛顿第二定律的转动形式——转动定律，并引入了力矩的概念。 转动分析的核心在于角动量守恒。我们将通过双摆、陀螺仪等经典案例，展示角动量守恒在复杂物理现象中的决定性作用。此外，本章还包含了有关刚体绕定轴转动和一般定点转动的内容，以及如何处理滚动摩擦和角动量进动问题。 第四章：振动与波动现象 振动是自然界中最普遍的运动形式之一。本章从简谐振动（SHM）入手，利用微分方程描述其周期性，并探讨了质量-弹簧系统和单摆的解。 我们进一步拓展到阻尼振动和受迫振动，重点分析了共振现象的物理机制及其在工程中的重要性。共振峰值、品质因数等参数的计算与分析，是理解系统响应的关键。 在波动部分，我们主要关注机械波，包括横波和纵波的传播。通过推导一维波动方程，我们阐述了波的叠加原理、反射、折射以及驻波的形成，为后续理解声学现象奠定基础。 第二部分：热力学——能量、温度与宏观秩序 第五章：温度、热量与热力学零定律 本章为热力学奠定基础概念。首先，我们严格定义了温度，并介绍了不同温标的转换关系。随后，我们探讨了热平衡态的概念，引出热力学第零定律的逻辑地位。 我们详细分析了热量的概念，区分了热传导、对流和辐射这三种基本传热方式的宏观特性和速率公式。在本章末尾，我们引入了热容（比热容）的概念，并提供了常见物质的比热数据和计算方法。 第六章：理想气体的状态方程与微观联系 虽然本书聚焦宏观，但理想气体模型是连接微观思想的桥梁。本章侧重于宏观描述，推导出描述理想气体宏观状态的玻尔-马略特定律、查理定律和阿伏伽德罗定律，最终整合成理想气体状态方程 $PV = nRT$。 我们深入分析了等温、等压、等容和绝热过程的P-V图示和功的计算。本章还包含了对气体混合物（如道尔顿分压定律）的讨论。 第七章：热力学第一定律——能量的量度 热力学第一定律——能量守恒的宏观表述——是本章的核心。我们精确定义了内能（U）、热量（Q）和功（W），并建立了 $Delta U = Q + W$ 的关系式。 我们详细分类讨论了各种热力学过程中的内能变化和热量传递，特别是定容过程和定压过程的比热容关系（迈耶公式）。功的计算被细化到体积功和非体积功的区分，并引入了绝热过程和等温过程中的功的精确表达式。 第八章：热力学第二定律与熵的概念 第二定律是热力学中最深刻的原理，它决定了自然过程的方向性。本章首先介绍了克劳修斯和开尔文的表述，并利用热机效率的概念，推导出卡诺循环和卡诺定理，确立了热效率的理论上限。 随后，我们引入了熵（S）的概念。熵被定义为描述系统无序程度或信息缺失的宏观量，并利用积分形式 $Delta S = int (dQ_{rev}/T)$ 进行计算。我们验证了克劳修斯不等式，并阐述了孤立系统中的熵增原理（不可逆过程导致熵增加）。 第九章：热力学第三定律与相变 本章阐述了热力学第三定律（能斯特热定律）的内涵，即在绝对零度下，完美晶体的熵趋近于零。 最后，我们讨论了宏观系统的相平衡问题。重点分析了单组分物质的相图（固、液、气三相点和临界点）。我们应用克拉珀龙方程（Clapeyron equation）来描述固-液和液-气相变过程中的压力-温度关系，并探讨了相变潜热的物理意义。 附录 附录部分提供了必要的数学工具回顾，包括多变量微积分基础、矢量代数回顾，以及用于解决刚体转动问题的转动惯量表。 本书的结构确保了读者在掌握经典力学这一描述“如何运动”的框架后，能够无缝过渡到理解热力学这一描述“能量如何转换和系统趋于何方”的宏观理论，为后续深入学习如流体力学、材料科学等领域打下坚实的基础。

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这本书的装帧设计实在让人眼前一亮，那种沉稳中透着精致的感觉，拿在手里就让人感觉自己仿佛触碰到了某个时代的智慧结晶。封面那种略带磨砂质感的处理，配上深邃的色调，完美地烘托出物理学那份既宏大又深奥的魅力。翻开内页，纸张的质感也相当出色，书页的挺括度和墨水的清晰度都达到了专业印刷的水准，长时间阅读下来眼睛也不会感到疲劳。而且，书中排版布局的考究也值得称赞，无论是公式的居中对齐，还是图表的清晰度，都体现了编辑团队的专业素养。特别是那些复杂的示意图，线条流畅，标注精准，即便是初次接触这个领域的读者，也能通过这些视觉辅助工具迅速建立起初步的概念框架。从一个纯粹的物理学爱好者角度来说，这种对细节的极致追求，极大地提升了阅读的愉悦度和学习的效率。这本书不仅仅是一本知识的载体，更像是一件精心打磨的艺术品，让人忍不住想把它陈列在书架最显眼的位置，时刻提醒自己对未知世界的探索精神。这种注重阅读体验的设计哲学，在当前的教材出版领域中是相当罕见的，无疑为读者提供了一个非常优质的感官享受。

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对于实验和应用层面的结合，这本书的处理方式可以说是教科书级别的典范。它深知，任何理论的价值最终都要通过实验的验证和实际的应用来体现。书中对经典实验的描述，细致入微，不仅交代了实验的设置和观察到的现象，更重要的是，它深入剖析了这些实验结果如何一步步推动理论的修正和完善，这让读者明白了科学发现并非一蹴而就的线性过程，而是充满了试错与突破的曲折道路。此外，在理论讲解的末尾，书中还附带了大量的“思想实验”和“实际应用案例”的讨论。这些案例的选取非常具有代表性，它们将抽象的公式与我们日常生活中的技术应用紧密地联系起来，比如某些现代通讯技术背后的基础原理等等。这不仅巩固了理论知识的应用价值，也极大地激发了读者的好奇心和将理论付诸实践的动力。可以说，这本书成功地架起了一座理论与实践之间的坚实桥梁，确保了读者在学完理论后，不会迷失在纯粹的数学符号中，而是能够看到科学知识的实际力量和广阔前景。

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这本书的语言风格是我接触过的同类书籍中最具魅力的之一，它展现了一种罕见的、既严谨又富有感染力的文字力量。作者的笔触冷静而客观，确保了科学信息的准确性，但在解释那些概念性难题时，却又充满了洞察力与引导性。你几乎可以感受到作者在试图与读者进行一场面对面的、充满耐心的对话，而不是简单地单向灌输信息。尤其是一些抽象的物理图景，例如涉及到概率和不确定性的部分，作者没有依赖于那些晦涩难懂的术语来搪塞过去，而是用非常清晰、甚至带着一丝哲思的语言来描绘这些概念的本质，帮助我们构建起坚实的直觉。这种“有温度的科学写作”使得学习过程中的枯燥感被大大冲淡，更多的是一种探索未知的兴奋感。这种流畅且充满逻辑力量的叙述，让原本可能令人生畏的知识变得可以亲近，极大地方便了那些希望通过自学来掌握这门学问的读者，它真正做到了让知识的传递过程本身也成为一种享受。

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我对内容编排的逻辑性给予高度评价，作者显然花费了大量心血来构建一个自洽且层层递进的知识体系。初读时，感觉引入部分非常平易近人，它没有急于抛出那些令人望而生畏的专业术语和复杂的数学模型，而是通过几个巧妙设想的宏观现象，将读者自然而然地引导到微观世界的边缘。这种“由表及里”的叙事手法，极大地缓解了初学者面对新领域时的心理压力。随着章节深入，你会发现每一部分知识点的过渡都衔接得无比自然，后一个概念总是建立在前一个概念的扎实基础上，仿佛是攀登一座精心设计的阶梯，每一步都踏实有力，让你充满信心能够到达顶峰。我特别欣赏作者在处理那些关键转折点时的处理方式，他们总能用一些精妙的比喻或者历史背景的穿插，来解释为什么物理学家会选择这样的理论路径，这使得冰冷的公式背后有了鲜活的人文色彩。对于那些希望系统性掌握该领域脉络的人来说，这种结构化的组织方式简直是福音，它避免了传统教材中那种知识点零散堆砌的问题，让整个学科的图景清晰可见。

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这本书在深度和广度上找到了一个近乎完美的平衡点，这在涉及尖端领域的教材中是极其难得的。它既没有停留在过于浅显的科普层面，让人觉得意犹未尽，也没有一头扎进只有少数专家才能理解的数学泥潭，使得普通学习者望而却步。作者的功力体现在，他总能准确地把握住“够用且深入”的那个临界点。对于每一个核心理论，书中都会给出详尽的数学推导，但这些推导过程往往被清晰地分解成几个易于理解的小步骤，配有详尽的文字注释，这让读者在掌握结果的同时，也真正理解了“如何得到这个结果”。更难能可贵的是，书中穿插了大量近年的研究前沿动态，即便是已经对基础理论有所了解的读者，也能从中获得新的启发和视野。这种对新旧知识点的有机融合，使得整本书的生命力极强，读完后感觉自己不仅学到了经典，还对学科的未来发展方向有了一个大致的了解，而不是仅仅停留在“教科书知识”的层面。这种兼顾历史沉淀与未来视野的编撰思路，实在令人赞叹。

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最好的原子物理教材，没有之一。3－5无缝对接，条理清楚，应考最佳。

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