物理学原理在工程技术中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:高等教育出版社

作者:马文蔚、苏惠惠、解希顺/国别：中国大陆

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:2006-6

价格:35.40元

装帧:简裝本

isbn号码:9787040195767

丛书系列:

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现代材料科学基础：从微观结构到宏观性能 本书简介 本书旨在系统、深入地介绍现代材料科学的核心概念、基本原理及其在工程实践中的具体应用。我们着重探讨材料的微观结构（从原子、晶体到微观形貌）如何决定其宏观力学、电学、热学和化学性能，并阐述如何通过材料设计与加工来优化特定功能。全书内容严谨，逻辑清晰，力求为读者建立一个扎实的理论框架，并提供丰富的工程实例。 第一部分：材料科学的基石 第一章：材料的分类与基本结构 本章首先界定了材料科学的研究范畴，区分了金属、陶瓷、聚合物、复合材料以及先进功能材料。我们将深入分析原子结构和化学键合对材料宏观性质的根本影响。重点讨论离子键、共价键、金属键和范德华力在不同材料体系中的主导作用。随后，详细阐述晶体结构——这是理解材料性能的起点。通过介绍布拉维点阵、晶胞、晶面指数（Miller指数）和晶向，为后续学习晶体缺陷和晶体塑性形变奠定基础。本章辅以X射线衍射（XRD）作为结构分析的主要工具，讲解其基本原理和数据解析方法。 第二章：晶体缺陷及其对性能的影响 没有理想的晶体结构，缺陷是材料性能的主导因素。本章将晶体缺陷分为零维（点缺陷，如空位、间隙原子、取代原子）、一维（线缺陷，如位错）、二维（面缺陷，如晶界、孪晶界）和三维（体缺陷）。我们将重点分析位错的类型（刃位错、螺型位错）及其运动机制，这是理解金属塑性变形和加工硬化的核心。对于陶瓷和半导体材料，点缺陷（如肖特基缺陷和弗伦克尔缺陷）对电学和扩散行为的决定性作用将被深入剖析。此外，晶界作为不同晶粒间的过渡区域，如何影响材料的力学强度、电学隔离性和化学稳定性也将得到充分讨论。 第三章：材料的热力学与相图 材料的稳定性和相变是理解其加工和使用条件的先决条件。本章从统计力学和热力学基本定律出发，推导吉布斯自由能的概念，并将其应用于平衡态的预测。着重讲解二元和三元相图的绘制、解读与应用，特别是杠杆定律和在非平衡冷却过程中的应用。涵盖了固溶体、两相平衡、共晶和共析反应在合金设计中的重要性。此外，我们将探讨扩散现象，特别是菲克定律，及其在热处理、渗碳、氧化等过程中的定量描述。 第二部分：金属材料及其加工 第四章：金属的力学性能与塑性变形 本章聚焦于金属材料的应力-应变关系。详细介绍弹性变形（胡克定律）和塑性变形的本质区别。核心内容是位错运动如何导致宏观塑性流动，包括滑移和孪生。讨论拉伸、压缩、剪切和弯曲等基本加载模式下的力学响应。引入关键的力学性能指标，如屈服强度、抗拉强度、韧性（断裂韧性）和疲劳极限。疲劳损伤的萌生、扩展和断裂机制，特别是S-N曲线的构建与应用，是本章的重点。 第五章：工程金属合金的设计与热处理 本章将理论与实践紧密结合，探讨工程中最常用的合金系统，如铁碳合金（钢和铸铁）以及铝合金、铜合金和镍基超合金。针对铁碳合金，详细分析奥氏体、铁素体、渗碳体、珠光体和马氏体的组织转变，并阐述退火、正火、淬火和回火等关键热处理工艺如何精确控制最终的微观结构和性能。我们将解释时效强化、固溶强化、晶粒细化和第二相强化等强化机制在现代轻质高强合金设计中的应用。 第六章：断裂力学导论 理解材料在服役载荷下的失效模式至关重要。本章系统介绍宏观断裂理论和微观断裂机制。重点阐述基于能量的断裂力学（Griffith理论）和基于应力场的线弹性断裂力学（Paris定律，应力强度因子$K_I$）。详细分析裂纹的萌生、扩展和最终的韧性或脆性断裂。引入断裂韧性$K_{Ic}$作为衡量材料抗裂纹扩展能力的定量指标，并讨论其在结构完整性评估中的实际应用。 第三部分：陶瓷与聚合物材料 第七章：陶瓷材料的结构与性能 陶瓷材料以其高硬度、耐高温和化学稳定性著称。本章区别于金属材料，重点讲解陶瓷的离子和共价键合特性。深入探讨氧化物、非氧化物（如碳化物、氮化物）陶瓷的晶体结构，如岩盐结构、闪锌矿结构和尖晶石结构。由于陶瓷的本质缺陷（高孔隙率和低延展性），本章详述了陶瓷的脆性断裂行为，并介绍提高其断裂韧性的方法，如引入晶须增强和制造梯度结构。同时，讨论陶瓷的介电性能和热障涂层应用。 第八章：高分子材料的构象与粘弹性 聚合物的性能严重依赖于其长链结构和分子间作用力。本章介绍聚合物的分子量分布、拓扑结构（线性、支化、交联）和结晶度。重点解释聚合物的粘弹性行为——结合了粘性流体和弹性固体的特性，并使用松弛时间和蠕变曲线来量化其时间依赖性响应。探讨玻璃化转变温度（$T_g$）和熔点（$T_m$）对聚合物加工和使用范围的界定。内容涵盖常见的热塑性塑料和热固性树脂的分子设计原理。 第四部分：功能材料与复合材料 第九章：复合材料的界面与增强 复合材料是将两种或多种不同材料组合以获得协同性能的结构。本章聚焦于增强相（纤维、颗粒、薄片）与基体（金属、聚合物、陶瓷）之间的界面行为。强调界面作为载荷传递的关键媒介的作用，以及界面粘接质量对整体性能的决定性影响。详细分析各向异性纤维增强复合材料的有效介质理论模型，并讨论层压板理论在航空航天结构中的应用。 第十章：电子与磁性材料 本章探究材料的电学和磁学特性与其电子结构的关系。在电学方面，深入分析半导体的能带结构、载流子输运机制，以及掺杂对导电性的调控，这是理解晶体管和集成电路的基础。在磁学方面，阐述磁畴、磁化强度、居里温度等基本概念，区分顺磁性、抗磁性、铁磁性和反铁磁性。重点介绍软磁材料（如软磁铁氧体）和硬磁材料（如永磁体）的应用领域，并引入磁记录技术中的基本原理。 结论：面向未来的材料设计 全书最后部分将材料科学的前沿方向进行展望，包括纳米材料的尺寸效应、生物相容性材料的开发，以及通过计算材料学（如第一性原理计算和分子动力学模拟）加速新材料的发现与优化。本书为材料工程师和科学研究人员提供了坚实的知识基础，以应对二十一世纪在能源、信息、环境和结构安全等领域对高性能材料的迫切需求。

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**第六段** 这本书的魅力在于它能够将那些看似高深莫测的物理学概念，转化为解决实际工程问题的具体方法。当我阅读《电磁感应与电机工程》这一章节时，我被法拉第电磁感应定律的强大应用所折服。作者详细阐述了发电机的工作原理，如何通过导体在磁场中运动产生感应电动势，进而将机械能转化为电能。他对变压器的工作原理，利用电磁感应实现电压的升降，在电力传输中的关键作用的解释，让我对接下来的电力系统有了更深入的理解。书中还介绍了电动机的工作原理，如何利用安培力在磁场中受力使导体转动，从而将电能转化为机械能，这构成了我们生活中几乎所有动力设备的基础。我尤其喜欢他对感应加热、磁悬浮列车等创新技术的介绍，这些都是电磁学原理在工程领域大胆而成功的应用。此外，在《声学原理与建筑设计》的部分，作者深入剖析了声音的产生、传播和感知过程。他对声波的反射、吸收、衍射等特性的解释，以及如何利用这些原理来设计具有良好声学效果的音乐厅、会议室，甚至是如何进行有效的隔音处理，都让我对居住环境的舒适性有了更深刻的认识。这本书的每个章节都像是一次精彩的探险，带领读者去发现物理学在工程世界中的奇妙旅程。

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**第三段** 这本书，我必须说，它彻底改变了我对“工程”的理解。在翻阅《物理学原理在工程技术中的应用》之前，我可能将工程技术视为一套纯粹的技能集合，是经验的积累和工具的使用。但这本书，它揭示了工程技术背后那深刻而优雅的物理学灵魂。《光学原理与成像技术》这一章节，让我对相机、显微镜、望远镜这些我们习以为常的设备有了全新的敬畏。作者以光的衍射、干涉、折射和反射等基本原理为出发点，详细讲解了透镜成像的规律，以及如何通过改变透镜的曲率半径和焦距来达到不同的放大效果。他对液晶显示屏的工作原理，利用液晶分子在电场作用下的光学特性的变化来控制光线的通过，从而形成图像的描述，让我惊叹于科技的精妙。更让我印象深刻的是，书中还探讨了激光在工业切割、医疗手术以及数据存储中的应用，比如激光的相干性、单色性和方向性是如何被巧妙地利用来完成高精度操作的。此外，在“电路分析与电子设备设计”的部分，作者从电荷、电流、电压、电阻等基本概念出发，逐步深入到基尔霍夫定律、欧姆定律的应用，以及如何利用半导体器件（如二极管、晶体管）来实现信号的放大、切换和逻辑运算。这些内容不仅仅是枯燥的公式推导，而是清晰地展示了这些基本物理原理如何构成了我们现代电子设备的基础。这本书就像一个百科全书，将那些看似庞大复杂的工程领域，以物理学的视角进行了令人信服的解读，让我获益匪浅。

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**第十段** 这本书，我必须强调，它不仅仅是一本技术手册，更是一部充满启迪的思考集。《混沌理论与复杂系统工程》这一章节，绝对是本书中最具哲学思辨色彩的内容。作者从看似随机的现象中，揭示了其中蕴含的规律性。他对“蝴蝶效应”的形象阐述，即微小的初始条件变化可能导致系统在未来产生巨大的差异，让我对预测和控制复杂系统产生了新的认识。他详细讲解了分形几何在自然界中的普遍存在，例如海岸线的形状、雪花的结构，以及这些分形特征如何与工程设计相结合，例如在优化天线性能或设计高效散热器方面。我对书中对神经网络和机器学习的介绍也颇感兴趣，它们如何借鉴生物神经系统的结构和功能，通过大量数据的学习来识别模式、做出预测，这正在深刻地改变着人工智能的发展方向。此外，在“统计物理学与大规模工程优化”的讨论中，作者展示了如何运用统计学的原理来分析和优化大规模的工程系统，例如交通网络的流量控制、能源消耗的预测和调度等。这本书的价值在于，它不仅提供了解决具体工程问题的知识，更重要的是，它训练了读者的思维方式，让我们能够以更深刻、更系统的方式去理解和应对这个复杂多变的世界。

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**第二段** 坦白说，在购入《物理学原理在工程技术中的应用》之前，我曾对它抱有一种审慎的态度。毕竟，物理学理论的严谨和工程技术的实用之间，往往存在着一道不易跨越的鸿沟。然而，这本书却以其非凡的魄力，成功地架起了这座桥梁，并且展现出了令人耳目一新的景象。作者在“材料科学中的热力学与相变”这一章节的论述，简直堪称教科书级别的典范。他深入浅出地解释了材料在不同温度和压力下发生的相变，例如钢材的退火、淬火过程，以及这些过程如何通过改变材料的晶体结构来显著提升其硬度、韧性和耐磨性。我特别欣赏他对“相图”的解读，以及如何利用相图来预测和控制材料的性能。此外，在“振动与波在结构工程中的应用”一节，作者更是将抽象的物理概念具象化。他详细阐述了如何利用共振的原理来设计桥梁、建筑物，使其能够抵御地震或强风的冲击，同时又不至于产生危险的振动。他对阻尼器的原理以及如何通过改变材料的阻尼系数来有效吸收振动能量的讲解，让我对那些高耸入云的摩天大楼有了全新的认识。书中还穿插了许多关于声学工程的实例，比如如何设计隔音材料，如何优化演唱会大厅的音效，这些内容都紧贴实际应用，充满了智慧的火花。阅读此书，我感觉自己仿佛置身于一个巨大的实验室，亲眼见证着那些基础物理定律如何转化为解决现实世界问题的强大工具。

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**第七段** 《物理学原理在工程技术中的应用》这本书，它真正地做到了“理论联系实际”，并且做得非常出色。《固态物理与半导体器件》这一章，让我对现代电子信息技术有了更深层次的理解。作者从晶体结构、能带理论等基础出发，详细阐述了半导体材料的导电特性，以及如何通过掺杂来改变其导电类型。他对 PN 结的形成和工作原理，以及二极管、三极管、场效应管等基本半导体器件的结构和功能进行了详尽的介绍。我尤其惊叹于作者对集成电路的讲解，如何将数百万甚至数十亿个晶体管微缩到一块小小的芯片上，这简直是工程学的奇迹。书中还提及了光电器件，如 LED 和太阳能电池的工作原理，它们如何将光能与电能相互转换，这在新能源和显示技术领域扮演着越来越重要的角色。此外，在“光学工程与信息传输”的章节，作者深入探讨了光纤通信的原理，如何利用光的 total internal reflection（全内反射）来引导光信号在光纤中长距离传输，以及光信号的调制与解调技术，这构成了我们现代互联网信息传输的基础。这本书让我深刻体会到，微观世界的物理规律，是如何支撑起我们宏大的信息时代。

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**第五段** 我不得不承认，在阅读《物理学原理在工程技术中的应用》之前，我一直认为物理学和工程是两个相对独立的领域。但这本书，它彻底打破了我的这种固有观念，并且以一种极具说服力的方式，展示了两者之间密不可分的关系。《热力学与能源转换》这一章节，是本书中最让我感到震撼的部分之一。作者从能量守恒定律、热力学第一、第二定律出发，详细阐述了内燃机、蒸汽轮机、以及制冷空调系统的设计原理。他对循环过程的分析，例如卡诺循环的效率极限，以及如何在实际工程中通过优化设计来逼近这个极限，都让我茅塞顿开。我尤其欣赏他对太阳能热利用和风力发电的介绍，如何将自然界的能量转化为可用的机械能或电能，这些都体现了物理学原理在可持续能源发展中的核心作用。此外，书中对“流体动力学在交通工程中的应用”的阐述也极具价值。他对空气动力学在汽车设计中的应用，如何通过减小风阻来提高燃油效率，以及他对水力学在船舶设计中的重要性，如何利用浮力、阻力等原理来设计更高效的船体，都让我对这些日常交通工具有了全新的认识。这本书不仅仅是一本技术指南，它更是一本关于如何运用自然规律来创造和改进我们世界的“思想指南”。

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**第一段** 这本《物理学原理在工程技术中的应用》绝对是我近期读到的最令人惊艳的工程类书籍之一。当我第一眼看到书名时，我脑海中浮现的可能是一堆枯燥乏味的理论公式和抽象的概念，然而，实际阅读体验却完全颠覆了我的认知。作者以一种极其引人入胜的方式，将那些看似遥不可及的物理学原理，巧妙地编织进了我们日常生活中随处可见的工程技术之中。例如，在讲述“流体力学在航空航天中的应用”章节时，作者并没有停留在伯努利原理的表面，而是深入剖析了如何通过精确计算流体密度、黏度以及压力分布，来优化飞机翅膀的翼型设计，从而实现更低的阻力、更高的升力。他甚至还举例说明了喷气式发动机的工作原理，如何利用牛顿第三定律，通过高速喷射燃气产生巨大的反作用力来推动飞机前进。更让我惊喜的是，书中还涉及到了电磁学在现代通信技术中的作用，比如天线的设计如何与电磁波的传播特性息想，以及微波炉加热食物的原理，如何利用微波的振动效应使水分子快速升温。这种将理论与实践紧密结合的叙述方式，让我这个非物理学专业出身的读者也能轻松理解并产生浓厚的兴趣。我尤其喜欢作者在解释一些复杂概念时，所使用的生动形象的比喻和图示，它们就像一把钥匙，瞬间打开了我对某些原理的理解之门。整本书的逻辑清晰，条理分明，从宏观的力学到微观的量子力学，再到电磁学、热力学等等，都一一被涵盖，并且都能找到其在工程领域不可或缺的应用。这不仅仅是一本书，更像是一次穿越物理学世界与工程技术奇妙邂逅的旅行，让我对我们赖以生存的世界有了更深刻的认识。

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**第四段** 这本书的深度和广度，完全超出了我的预期。作为一名对工程技术抱有浓厚兴趣的读者，《物理学原理在工程技术中的应用》为我打开了一扇通往知识殿堂的大门。《量子力学在材料科学与纳米技术中的应用》这一章节，是我认为整本书中最具前瞻性和启发性的部分之一。作者并没有回避量子力学的抽象性，而是通过类比和直观的解释，让我理解了诸如量子隧穿效应、能带理论等概念。他详细阐述了这些微观世界的规律如何直接影响着宏观材料的导电性、光学特性以及磁性，并进而解释了超导材料、半导体器件以及纳米材料的制备和应用。我对书中关于量子点（quantum dots）的描述尤其感兴趣，它们作为纳米级别的半导体晶体，能够根据尺寸的大小发出不同颜色的光，这在未来的显示技术、生物成像甚至量子计算领域都具有巨大的潜力。此外，在“核物理与能源工程”的部分，作者深入浅出地讲解了核裂变和核聚变的原理，以及它们在核能发电中的应用。他对链式反应的控制、核反应堆的设计和安全性的讨论，让我对这项复杂而又至关重要的技术有了更全面的认识。书中还提及了放射性同位素在医疗诊断和工业探伤方面的应用，这些都让我对物理学原理的实际价值有了更深刻的体会。

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**第八段** 这本《物理学原理在工程技术中的应用》就像一部充满智慧的宝藏，每一次翻阅都能发掘出新的惊喜。《相对论在导航与定位系统中的应用》这一章节，绝对是本书中最令人着迷的部分之一。我之前一直以为相对论只是一个纯粹的物理学理论，与日常生活相去甚远，但这本书却让我看到了它在 GPS（全球定位系统）中的核心作用。作者详细解释了狭义相对论和广义相对论如何影响着 GPS 卫星上的时钟运行，以及这些微小的效应如果不加以修正，将导致定位误差的急剧累积。他对光速不变原理、时间膨胀和长度收缩效应的通俗解释，以及如何利用这些原理来保证 GPS 系统的精度，让我对现代导航技术有了全新的认识。此外，书中关于“天体物理学与空间探测技术”的讨论也同样精彩。他对牛顿万有引力定律在轨道力学计算中的应用，如何规划航天器的飞行轨迹，以及他对火箭推进的原理，利用化学燃料燃烧产生的高温高压气体向后喷射来获得反作用力的解释，都让我对太空探索的艰辛和伟大有了更直观的感受。这本书的独到之处在于，它能够将那些最前沿的物理学理论，与最实用的工程技术紧密联系起来，展现出惊人的生命力。

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**第九段** 不得不说，《物理学原理在工程技术中的应用》这本书，它提供了一个全新的视角来审视我们周围的世界。《生物物理学与医疗工程》这一章节，是我认为本书中最具人文关怀的部分。作者从分子层面上讲解了生命体内的各种物理过程，例如细胞膜的离子通道如何控制物质进出细胞，以及电信号如何在神经元之间传递。他对 MRI（磁共振成像）的工作原理，利用原子核在强磁场中的核磁共振现象来生成人体内部的三维图像的解释，让我对现代医学诊断技术有了更深的理解。书中还涉及了 X 射线成像的原理，以及如何利用 X 射线的穿透性和在不同组织中的衰减差异来成像，这在疾病的早期诊断中发挥着不可替代的作用。我尤其欣赏作者对超声波在医疗领域的应用，比如超声波探伤和治疗，利用高频声波的能量来探测病灶或进行治疗。此外，在“人机工程学与舒适性设计”的部分，作者将物理学的原理应用于优化人与产品、环境的交互。他对人体工程学在家具设计、工具制造中的重要性，如何通过对人体尺寸、力学特性的研究来设计更符合人体需求的设备，以及他对照明设计、声环境设计如何影响人的情绪和工作效率的讨论，都让我对“人性化设计”有了更深刻的理解。

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有的写的好，有的写的一般。增加兴趣知识。

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