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出版者:高等教育

作者:沈恒范

出品人:

页数:132

译者:

出版时间:2003-11

价格:17.60元

装帧:

isbn号码:9787040129595

丛书系列:

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经典物理学导论：从牛顿力学到相对论 内容简介 本书旨在为初学者提供一个全面而深入的经典物理学导论，涵盖了从17世纪牛顿力学奠基到20世纪初爱因斯坦狭义相对论的形成与发展。全书结构严谨，逻辑清晰，力求在保持物理概念深刻性的同时，注重工程和实际应用的连接。本书不仅是物理专业本科生的基础教材，也是理工科其他专业学生拓宽知识视野、理解现代科学思维的理想参考读物。 第一部分：运动的描述与力——牛顿力学的基石 本部分聚焦于经典力学的核心——运动的规律和产生运动的原因。 第一章：运动学基础 我们将从最基本的概念入手，详细讨论质点、参考系、位移、速度和加速度。在二维和三维空间中，使用矢量分析工具来精确描述物体的运动轨迹。特别强调了瞬时速度和瞬时加速度的数学定义，为后续的动力学分析打下坚实的基础。随后，深入探讨匀变速直线运动和抛体运动的经典模型，并通过实际算例展示如何利用微积分工具解决复杂的运动学问题。本章还引入了圆周运动的概念，为后续的振动和波动分析做铺垫。 第二章：牛顿运动定律 本章是全书的理论核心。我们将逐一阐述牛顿第一、第二和第三定律，并对这些定律的物理意义进行深刻的哲学和实验基础探讨。重点解析$mathbf{F} = mmathbf{a}$这一核心方程，并详细介绍如何处理变质量系统（如火箭推进原理）和非惯性参考系中的运动，如科里奥利力和离心力的引入与应用。惯性质量与引力质量的等效性将在本章末尾被讨论，作为通往广义相对论的初步启示。 第三章：功、能与动量 能量和动量的概念是物理学中处理相互作用和变化率的核心工具。本章详细区分了功的定义（包括变力做功）、动能和势能。势能的概念将扩展至保守力和非保守力，重点分析重力势能和弹性势能。随后，动量和冲量的概念被引入，推导并应用动量守恒定律解决碰撞问题，包括弹性碰撞与完全非弹性碰撞。最后，我们将引入功率的概念，并探讨机械能守恒定律在简单机械系统（如斜面、滑轮组）中的应用。 第二章：刚体转动与振动 当研究对象的尺度不再可以忽略时，刚体的概念变得至关重要。本章将平动概念推广到刚体转动。我们引入角位移、角速度和角加速度，并类比推导出转动定律：转矩、转动惯量和角动量。转动惯量的计算方法，特别是平行轴定理和转轴定理，将被详细讲解。本章的后半部分专注于简谐振动（SHM）的数学描述和物理分析，包括弹簧振子和单摆，并初步探讨阻尼振动和受迫振动中的共振现象。 第二部分：场论的建立：引力和电磁学的统一 本部分将目光从宏观力学转向了场论思想的起源——万有引力与经典电磁学。 第三章：万有引力与保守场 本章深入考察了牛顿的万有引力定律，并使用矢量微积分工具（如散度、旋度）来描述引力场。引力场作为一种保守场，其势能的概念被进一步强调。开普勒定律将从牛顿的引力理论中导出，并讨论卫星轨道、行星运动的稳定性和拉格朗日点。随后，我们将介绍最小作用量原理在经典力学中的体现，作为连接拉格朗日力学和哈密顿力学的桥梁。 第四章：静电学与高斯定理 本书转向电现象的经典描述。电荷的概念、库仑定律被作为静电学的起点。电场强度和电势的概念被详细阐述。重点讲解高斯定律这一电场的积分形式，并展示其在具有高度对称性（球对称、柱对称、平面对称）电荷分布下的强大应用。电偶极子的概念及其在外部电场中的行为也被涵盖。 第五章：稳恒电流与磁场 本章讨论电流的产生及其宏观效应。欧姆定律、电阻和电路基础知识被回顾。随后，焦点转移到稳恒电流产生的磁场，引入毕奥-萨伐尔定律和安培环路定律，并将其应用于各种常见的电流分布（如长直导线、螺线管）。洛伦兹力公式被详细分析，展示电场力和磁场力对运动电荷的作用方式。 第六章：电磁感应与麦克斯韦方程组 法拉第电磁感应定律是电磁学从静态走向动态的关键一步。感应电动势的产生机制，以及楞次定律的物理意义将被深入探讨。本章的最高潮是介绍麦克斯韦对安培定律的修正——引入了位移电流，从而完成了麦克斯韦方程组的最终形式。通过对该方程组的分析，本书将导出一个惊人的结论：电磁波的存在及其传播速度恰好等于光速，这为经典物理学的统一画上了浓墨重彩的一笔。 第三部分：时空的革命——狭义相对论 在经典物理学的巅峰之后，我们必须面对光速不变性带来的挑战。 第七章：狭义相对论的基本原理 本章详细介绍了狭义相对论建立的两大基本假设：相对性原理和光速不变原理。基于这两个假设，我们将系统地推导出洛伦兹变换，取代了传统的伽利略变换。由此带来的对时间（时间膨胀）、长度（长度收缩）和同时性的相对性描述，将彻底颠覆我们对绝对时空的直觉认知。 第八章：相对论的动力学 在相对论框架下，传统的动量和能量概念需要修正。本章推导了相对论动量和相对论能量公式。重点讨论质能等效关系 $E=mc^2$ 的物理含义及其在核物理中的初步应用。最后，我们将考察在相对论速度下，电磁场如何变换，以及相对论如何自然地统一了电场和磁场。 全书的编写风格力求严谨的数学推导与清晰的物理图像相结合，每章后附有具有启发性的习题，旨在巩固理论知识，培养学生的物理直觉和解决复杂问题的能力。本书不涉及量子力学和广义相对论的内容。

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这本书的装帧和印刷质量也值得称赞，这对于一本需要长时间翻阅和书写的教材来说至关重要。纸张的选择偏向于哑光，有效地减少了长时间阅读时眼睛的疲劳感，即使是在图书馆昏暗的灯光下看书，内容也依然清晰锐利。墨水的质量也很好，即使用普通的圆珠笔在空白处演算，也不会出现洇墨的现象，这对我这种喜欢在书边做批注的读者来说非常友好。而且，这本书的开本设计非常合理，既保证了足够的页面空间来展示复杂的图表和公式，又方便单手持握进行翻阅。从物理层面讲，它体现了一种对学习者体验的尊重。很多技术书籍往往忽略了这些“外在”因素，但这本书显然意识到了工具书的实用性也包含了其物理形态的舒适度。一本好的工具书，不仅内容要硬核，连带着使用体验也必须是流畅愉快的，这本书在这方面做得非常到位。

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这本书的封面设计给我留下了非常深刻的第一印象，那种沉稳的蓝色调配上简洁的白色字体，让人一看就知道这是一本严肃且专业的学术著作。我当时在书店里随便翻阅了一下，立刻被它清晰的排版和丰富的图例所吸引。虽然书名听起来有些枯燥，但实际翻开后，发现作者在内容组织上确实下了不少功夫。比如，对于一些抽象的概率分布概念，书中会配有非常直观的示意图，这对于初学者来说简直是福音。我尤其欣赏它在理论推导过程中的详略得当，不会一股脑地堆砌复杂的数学公式，而是逐步引导读者理解每一步的逻辑跳跃，这大大降低了学习门槛。我记得有一次我被某个特定的随机过程卡住了很久，尝试了许多网上的教程都没能完全理解，但翻到这本书对应的章节时，那种豁然开朗的感觉至今难忘。它不仅仅是知识的罗列，更像是一位经验丰富的导师在手把手地教学，注重培养读者的分析思维而非仅仅是死记硬背公式。这种教学相长的设计理念，使得这本书在众多教材中脱颖而出，成为我书架上经常被取阅的工具书之一。

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这本书的语言风格非常严谨，用词考究，处处体现出作者深厚的数学功底和清晰的逻辑思维。与我之前接触的一些偏向“通俗易懂”的科普读物不同，它完全没有为了迎合大众而稀释数学的严密性。然而，这种严谨性并非高高在上拒人千里之外，作者巧妙地运用了大量的实例来锚定抽象的理论。举个例子，讲解大数定律时，书中没有仅仅停留在极限的描述上，而是引入了金融市场的波动性作为背景，让读者能真切感受到理论在现实世界中的应用价值。这种“理论联系实际”的处理方式，使得原本晦涩难懂的数理统计部分变得鲜活起来。我个人特别喜欢它在证明部分的处理，很多证明过程虽然复杂，但作者总能用脚注或者括号内的补充说明，对关键的变换进行点评，这种细节处理极大地提升了阅读体验。总而言之，它像一位技艺精湛的匠人，在打磨每一个知识点，力求完美无瑕，使得读者在学习过程中能够建立起对数学严谨性的敬畏之心。

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作为一本学习辅导资料，这本书在习题的设置上显示出了极高的水平和战略性。它不像某些辅导书那样，堆砌大量重复、换汤不换药的练习题，让人感到疲惫不堪。相反，这里的习题明显是经过精心筛选和编排的。开篇的基础题用来夯实基本概念，确保读者对核心公式的掌握；中间过渡到应用题，开始考察知识的综合运用能力；而最后的挑战题则常常涉及跨章节的知识融合，能够有效检验学习者是否真正融会贯通了整个课程体系。我特别赞赏它“选解”部分的质量，提供的解答不仅仅是给出最终答案，更重要的是详细剖析了求解的思路和可能出现的误区。尤其是对于那些带有陷阱的题目，作者会用醒目的方式指出，提醒我们下次遇到类似问题时应该如何规避。这种深度的解析，比单纯的答案更有价值，它真正帮助我把错题转化成了自己的知识点，而不是仅仅对了一次答案而已。

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从一个长期学习统计学的角度来看，这本书最宝贵的价值在于它构建了一个完整而富有层次感的知识体系，它不仅仅是知识点的串联，更像是一张精心绘制的认知地图。作者很注重章节之间的逻辑衔接，读完一个模块后，会自然而然地引出下一个模块需要解决的问题，这种递进关系处理得非常自然流畅。它帮助我打破了以往学习中那种“学完一个点就忘了前一个点”的困境。例如，在讲解参数估计的理论基础时，它会巧妙地回顾前面学过的矩估计和矩函数概念，并指出其局限性，从而自然地过渡到最大似然估计的优越性。这种前后呼应的编排，让学习过程变成了一个不断深化理解的螺旋上升过程，而不是线性的堆砌。对于希望系统掌握概率论与数理统计精髓的学习者来说，这本书提供了一个非常坚实且可靠的知识框架，是值得反复研读的经典之作。

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