中小学教师继续教育用书-物理学中的数值计算方法与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:0

装帧:

isbn号码:9787560230023

丛书系列:

图书标签:

• 计算力学5
• 物理
• 物理学
• 数值计算
• 教师继续教育
• 中学物理
• 小学物理
• 计算物理
• 教学参考
• 教育科研
• 科学计算
• 方法应用

好的，这是一本涵盖物理学中数值计算方法与应用的图书简介，旨在为读者提供坚实的理论基础和广泛的实践指导。 图书名称：物理学中的数值计算方法与应用 图书简介 在现代物理学的研究与实践中，理论分析往往需要辅以精确的数值计算。从粒子物理的模拟到凝聚态物理的计算，再到天体物理的演化模型，数值方法已成为不可或缺的工具。本书《物理学中的数值计算方法与应用》正是为满足这一需求而编写的，旨在系统性地介绍物理学领域常用的数值计算方法，并深入探讨它们在实际物理问题中的应用。 本书的编写立足于物理学研究的实际需求，将扎实的数学理论与具体的物理案例紧密结合。我们深知，对于物理专业的学生和研究人员而言，理解数值方法的内在机理和适用范围，远比仅仅掌握软件操作更为重要。因此，本书在介绍每一种方法时，都会兼顾其背后的数学原理、算法的推导过程以及在计算机实现时的注意事项。 第一部分：基础与预备知识 本书的开篇部分，首先为读者打下坚实的计算基础。我们首先回顾了必要的数学知识，包括线性代数中的矩阵运算、微积分中的数值积分与微分概念。随后，重点引入了误差分析的重要性。在数值计算中，精度与稳定性是衡量方法优劣的核心标准。我们详细讨论了截断误差、舍入误差的来源与传播规律，并介绍了控制和估计误差的实用技巧，这对于确保计算结果的可靠性至关重要。 第二部分：线性代数方程组的数值求解 线性方程组在物理学中无处不在，无论是处理静电学中的边界值问题，还是量子力学中的矩阵对角化，都离不开高效的线性方程组求解算法。 本书详细介绍了直接法，包括高斯消元法及其在求解大型稀疏矩阵时的改进型方法（如LU分解）。随后，我们深入探讨了迭代法，如雅可比法和高斯-赛德尔法，并着重分析了收敛条件。对于大型、稠密或需要高精度的矩阵问题，本书还介绍了 Krylov 子空间方法，如共轭梯度法（CG）和广义最小残差法（GMRES），这些方法在现代科学计算中扮演着核心角色。对每种方法的适用场景、计算效率和稳定性进行了细致的比较分析。 第三部分：非线性方程与优化问题 许多物理模型最终归结为求解非线性方程或寻找函数的极值点。 在非线性方程求解方面，本书涵盖了牛顿法及其各种改进形式，如割线法和拟牛顿法。我们不仅展示了这些方法在寻找单根时的强大能力，还讨论了它们在多维空间中寻找解的策略。 优化问题是另一个重要分支。本书系统介绍了无约束优化方法，包括最速下降法、牛顿法和拟牛顿法（如BFGS算法）。对于受约束的优化问题，我们探讨了拉格朗日乘数法和序列二次规划（SQP）等高级技术，这些在处理势能面最小化或参数拟合时极为常用。 第四部分：插值与函数逼近 数据点分析和模型构建往往需要通过插值和逼近来恢复或平滑函数形态。本书涵盖了经典的多项式插值，如拉格朗日插值和牛顿插值，并讨论了龙格现象及其规避方法。重点介绍的样条插值（特别是三次样条）因其良好的局部性和光滑性，被详细论述。此外，本书还介绍了全局逼近方法，如最小二乘法，用于处理实验数据拟合中的噪声问题。 第五部分：常微分方程（ODE）的数值解法 常微分方程是描述物理系统动态演化的基础数学工具。从牛顿运动定律到薛定谔方程的时间演化，ODE的数值求解至关重要。 本书从最基础的欧拉法开始，逐步过渡到具有更高精度的龙格-库塔（Runge-Kutta, RK）方法，包括著名的RK4。对于刚性（Stiff）微分方程组，这在化学反应动力学或某些电路模拟中常见，本书专门介绍了隐式方法，如后向欧拉法和隐式欧拉方法，以及它们在稳定求解上的优势。 第六部分：偏微分方程（PDE）的数值解法 偏微分方程是描述场论、波动现象、热传导等连续系统的主体。本书聚焦于物理学中最常见的几类PDE：椭圆型（如拉普拉斯方程）、抛物线型（如热传导方程）和双曲型（如波动方程）。 我们详细阐述了有限差分法（FDM）的原理，如何通过离散化导数构建代数方程组。对于更复杂的几何结构和边界条件，本书引入了有限元方法（FEM）的基本思想，说明其在结构力学和电磁场分析中的强大能力。 第七部分：傅里叶分析与快速算法 傅里叶分析是信号处理和频谱分析的核心。本书讲解了傅里叶变换（FT）的物理意义，并重点介绍了快速傅里叶变换（FFT）的实现原理和高效性。FFT的应用贯穿于从谱分析到快速卷积计算的各个方面，是现代计算物理不可或缺的利器。 应用案例与实践 贯穿全书，每一个数值方法的介绍都附带了具体的物理应用案例。例如，使用迭代法求解二维泊松方程来模拟静电势分布；利用龙格-库塔法模拟行星轨道的长期稳定性；应用有限差分法求解一维热传导问题等。 本书的编写风格注重清晰的逻辑结构和严谨的推导过程，力求让读者不仅学会“如何做”，更能理解“为什么这样做”。通过对这些核心数值方法的掌握，读者将能够独立构建模型、设计算法，并高效地解决复杂的物理学问题，极大地提升其在理论研究和工程实践中的解决问题的能力。本书适合作为高等院校物理、应用数学、工程物理等专业研究生及高年级本科生的教材或参考书。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉是一股清流，尤其是在当下信息爆炸的时代，一本专注于某一具体领域的学术著作显得尤为珍贵。我是一名对物理学有浓厚兴趣的爱好者，虽然不是科班出身，但一直以来都在努力地拓展自己的知识边界。这本书的标题——“物理学中的数值计算方法与应用”——精确地指出了它所涵盖的领域，让我感到非常有针对性。我个人尤其关注的是“应用”这个词，我希望这本书不仅仅是枯燥的数学公式和算法的堆砌，更能够展示这些数值计算方法在实际物理问题中的应用，例如在天文学、材料科学、甚至生物物理等领域。我想象着书中会详细讲解如何用数值方法去模拟一个黑洞的形成过程，或者如何计算出新材料的力学性能。如果书中能够提供一些代码示例，那就更好了，能够让我亲自动手去体验一下数值计算的魅力，哪怕只是一个简单的模拟。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，我最先注意到的是它作为“中小学教师继续教育用书”的定位，这让我立刻联想到它在教育领域的潜在价值。我一直觉得，物理学教育不应该仅仅是知识的灌输，更应该培养学生的科学思维和探索精神。而数值计算，作为一种强大的科学工具，在现代科学研究中扮演着越来越重要的角色。我期待这本书能够帮助中小学教师们更好地理解并掌握一些基础的数值计算方法，并思考如何在课堂教学中融入这些内容。比如，如何设计一些简单的计算练习，让学生们通过计算机模拟来验证物理定律，或者如何引导学生用数值方法去解决一些实际问题。我希望这本书的语言风格能够贴近教师们的需求，既有学术的严谨性，又不失教育的启发性，能够为教师们提供切实可行的教学策略和资源。

评分☆☆☆☆☆

这本《中小学教师继续教育用书-物理学中的数值计算方法与应用》给我的第一印象就是“实用性”。我从事教学工作多年，深知理论知识的更新迭代速度非常快，而作为一名教师，我们有责任将最新的知识和最有效的教学方法传递给学生。这本书的名字就暗示了它可能包含了一些在教学中可以直接应用或者启发教学思路的内容。我希望书中能提供一些针对中小学物理教学的数值计算方法的具体案例，比如如何利用计算机模拟来演示一些抽象的物理概念，或者如何设计一些基于数值计算的实验活动。我之前接触过一些数值计算的入门书籍，但总觉得它们过于偏向理论，离实际教学场景还有一定距离。如果这本书能够弥合这个差距，提供一些“接地气”的解决方案，那我一定会非常感激。同时，我也希望书中能够介绍一些相对容易掌握的数值计算工具或软件，让教师们在不具备深厚编程背景的情况下也能轻松上手，从而提高教学的趣味性和有效性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计倒是挺吸引人的，一本关于物理学数值计算的书，色彩搭配和排版都透着一股严谨又略带活力的学术气息。我刚拿到手的时候，就被它厚实的质感和纸张的细腻所打动，感觉是一本值得细细品读的书。虽然我并非物理学专业出身，但对科学领域一直抱有浓厚的兴趣，尤其是那些能够解释世界运行规律的抽象概念。这本书的名字听起来就很有挑战性，数值计算和物理学的结合，仿佛打开了一扇通往更深层理解世界的大门。我猜想，这本书或许会用通俗易懂的语言，循序渐进地介绍一些复杂的物理现象背后的数学模型，并通过数值计算的方法来模拟和分析这些模型，从而让我们这些非专业人士也能窥见科学研究的冰山一角。我特别期待书中会不会有一些生动的案例，比如模拟天体运行、分析流体动力学，甚至是解释一些日常生活中看似神奇的物理现象。如果能够做到理论与实践相结合，我想这本书的价值就不仅仅停留在理论层面，更能引发读者对科学探索的兴趣和热情。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题“物理学中的数值计算方法与应用”听起来就像是一本能够帮助我突破思维定式的书。我一直觉得物理学是一门充满魅力的学科，但有时候，面对一些复杂的公式和理论，确实会感到力不从心。我猜想，这本书或许会通过数值计算这个“工具”，让我们能够更直观、更具体地去理解那些抽象的物理概念。例如，我一直对量子力学中的一些概念感到好奇，但相关的数学描述常常让我望而却步。我期待这本书能够提供一些基于数值模拟的视角，让我们能够“看到”或者“感知”到这些微观世界的奇妙之处，即便我们无法完全理解其背后的深奥数学原理。我也希望书中能够介绍一些历史上的经典物理问题是如何通过数值计算得到解决的，这样不仅能够增强我们对物理学发展的认识，更能激发我们解决现实问题的灵感。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆