近代物理实验 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:张力 编

出品人:

页数:146

译者:

出版时间:2008-7

价格:18.00元

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isbn号码:9787811126600

丛书系列:

图书标签:

• 物理实验
• 近代物理
• 实验教学
• 大学物理
• 物理学
• 教学参考书
• 实验指南
• 高等教育
• 理工科
• 实践教学

《经典力学基础与应用》 图书简介 本书旨在为物理学、工程学及相关理工科专业的学生和研究人员提供一套全面、深入且具有实践指导意义的经典力学教材。我们深知经典力学作为整个物理学大厦的基石，其理论深度与工程应用广度对后续所有学科的学习至关重要。因此，本书的编撰严格遵循逻辑的严谨性、概念的清晰性以及例题的代表性和启发性。 本书的结构设计遵循由浅入深、循序渐进的原则，力求在打牢传统牛顿力学框架的基础上，平稳过渡到更为精妙和普适的拉格朗日和哈密顿力学体系。全书内容覆盖了经典力学体系的各个核心组成部分，并特别强调了理论模型与实际物理现象的紧密结合。 第一部分：牛顿力学框架的重建与深化 本部分首先回顾了经典力学最基本的概念，如质量、力、功和能量，但视角更为深入。我们不仅定义了这些量，更探讨了它们在不同参考系下的变换规律，特别是惯性系与非惯性系的区别与联系。 运动学基础与微积分应用： 详细阐述了在直角坐标系、柱坐标系和球坐标系中的位置、速度和加速度的矢量表示。重点在于运用向量微积分工具处理复杂轨迹问题，如螺旋线运动和圆锥曲线运动。 牛顿第二定律的严格表述与动量定理： 对$F=ma$进行了严格的向量形式推导，并深入探讨了变质量系统（如火箭推进问题）中动量守恒的推广形式。引入了冲量和动量定理，并结合碰撞问题，讨论了弹性碰撞与非弹性碰撞的能量分析。 功、能与保守力场： 详细讲解了保守力的概念，推导了势能函数的定义和性质，并严格证明了保守力做功与路径无关的特性。系统地分析了机械能守恒定律在实际问题（如简谐振动、万有引力下的轨道运动）中的应用。 角动量与刚体动力学入门： 矢量力矩的定义及其时间变化率与角动量变化率的关系是本章的重点。随后，我们引入了刚体运动的概念，包括定轴转动和平面运动，着重介绍了转动惯量的计算方法（平行轴定理和垂直轴定理）及其在转动能量中的作用。 第二部分：振动与波动的分析 振动和波动是自然界中最普遍的运动形式，本部分将经典力学的工具应用于周期性现象的描述。 简谐振动（SHM）的精确分析： 从微分方程出发，求解了理想简谐振子，并深入分析了阻尼振动和受迫振动。重点在于过渡过程、稳态响应、相位差以及共振现象的物理意义和工程重要性。 耦合振动系统： 这是连接基础振动理论与更高级理论的关键一步。我们引入了二自由度系统的拉格朗日方程（仅为引入概念），详细推导了正常模式（简正坐标）的概念，并展示了如何通过坐标变换解耦复杂的耦合系统，如双摆的微小振动分析。 第三部分：分析力学的基石——拉格朗日力学 本部分标志着对力学描述方法的根本性转变，从基于力的、矢量化的牛顿体系过渡到基于能量的、标量化的分析力学体系。这是现代物理学研究不可或缺的工具。 约束与广义坐标： 明确区分了完整约束和非完整约束，并引入了描述系统构型的最少自由度——广义坐标。这是理解分析力学的第一步。 达朗贝尔原理与虚功原理： 对达朗贝尔原理进行了严格的数学表述，并以此为基础，推导出了变分原理的基础——虚功原理，为拉格朗日方程的建立奠定逻辑基础。 拉格朗日方程的推导与应用： 详细构建了拉格朗日函数 $L = T - V$ (动能减去势能)，并推导出了含非保守力的拉格朗日方程。随后，通过大量实例，包括单摆、滑块在曲面上的运动、滚体运动，展示了拉格朗日力学在处理复杂约束问题时的巨大优势。 守恒定律与诺特定理的初步介绍： 证明了当拉格朗日函数与某个广义坐标显式无关时，对应的广义动量是守恒的。这为后续更深入的诺特定理打下了实践基础。 第四部分：深入探索——哈密顿力学与稳定性分析 本部分将分析力学提升到更抽象、更具结构性的哈密顿力学层面，这是量子力学和统计物理学的直接前驱。 勒让德变换与哈密顿函数： 学习如何通过勒让德变换将拉格朗日量转化为哈密顿量 $H = sum p_i dot{q}_i - L$。重点探讨哈密顿量在特定情况（如保守系统）下等同于总机械能的物理意义。 哈密顿正则方程： 推导出一组描述系统时间演化的、形式对称的一阶微分方程组。通过对比牛顿定律（二阶）和拉格朗日方程（二阶），强调哈密顿方程在相空间中的几何直观性。 泊松括号与正则变换基础： 引入泊松括号，展示其在线性守恒量识别中的作用，并初步探讨了正则变换的概念，即如何选择不同的正则坐标和动量对来简化哈密顿函数。 第五部分：经典力学的推广应用 本部分将理论工具应用于更广泛的物理场景，特别是多体问题和微扰论。 中心力问题与万有引力： 集中讨论了具有中心对称势场下两体问题的约化方法，将其转化为一个等效的一体问题。严格求解了开普勒定律，并讨论了轨道的稳定性与逃逸速度。 微扰理论（摄动论）基础： 针对那些无法精确求解的系统，本书引入了时间无关微扰论。详细讲解了零级、一级的能量和波函数修正，并提供了如谐振子能级微小非谐性修正的具体实例。 特色与优势： 1. 严格的数学表述与物理洞察相结合： 全书力求在保持数学推导严谨性的同时，不牺牲对物理图像的直观把握。 2. 丰富的例题与习题： 每章配备了大量精心挑选的例题，用于演示理论的应用，并提供不同难度的习题供读者巩固和拓展。许多习题源自经典的物理学难题，有助于培养解决复杂问题的能力。 3. 现代视野的衔接： 本书的编排旨在为读者未来学习狭义相对论、量子力学和场论奠定坚实的分析力学基础，特别是拉格朗日和哈密顿力学的强调，确保了知识体系的先进性。 本书是高等物理专业本科生、研究生以及需要深入理解力学原理的工程技术人员的理想参考书。通过对本书的学习，读者将不仅掌握描述宏观世界运动规律的精确语言，更能领悟到物理学理论的内在美学与结构统一性。

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这本关于近代物理实验的书籍，实在是令人耳目一新。当我翻开它时，立刻被其中那些严谨的实验设计和详尽的步骤所吸引。作者似乎对每个实验的细节都了如指掌，从仪器的选择到数据处理的每一步，都进行了深入浅出的阐述。特别是对于那些经典实验的重新审视，让人在重温基础的同时，也能感受到现代科技对传统实验方法的革新。比如，在讨论光电效应的实验时，作者不仅清晰地展示了如何测量遏止电压与频率的关系，还引入了现代探测器的使用案例，这对于我们理解量子力学的诞生背景非常有帮助。整个阅读过程，仿佛有一位经验丰富的导师在身旁，手把手地指导着每一个操作。对于那些希望深入了解物理学核心思想的初学者来说，这本书提供了一个极佳的实践平台。它不仅仅是理论的堆砌，更是将抽象概念具象化的桥梁，真正体现了“实践出真知”的科学精神。

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这本书在深度和广度上都达到了一个令人赞叹的平衡。它既涵盖了狭义相对论早期验证实验的精妙设计，也涉及到了原子光谱分析中复杂仪器的操作细节。我尤其欣赏它对于现代高端仪器的介绍部分，虽然我们可能无法在所有教学实验室中立刻接触到这些设备，但了解它们的工作原理和数据采集能力，对于把握未来物理学实验的发展方向至关重要。作者的行文逻辑非常清晰，即便是涉及复杂的傅里叶分析或数据拟合算法，也能用足够直观的方式加以解释，没有故弄玄虚的感觉。对于已经有一定基础的学习者来说，这本书可以作为一本优秀的参考书，随时查阅那些关键的实验公式和规范。它不是那种“一目十行”就能读完的书，需要细细品味，每一次重读都会有新的体会和领悟。

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坦白说，我对这类偏向实验操作的书籍通常抱持着谨慎的态度，生怕内容过于枯燥或流于表面。然而，这本《近代物理实验》彻底颠覆了我的看法。它的语言风格非常生动，充满了对科学探索过程的热情。作者在描述实验装置的搭建时，会穿插一些历史背景和科学家的轶事，这极大地增强了阅读的趣味性。例如，在讲解布朗运动的实验观察时，作者描绘了微观世界中粒子运动的景象，那种画面感极强，让人很容易沉浸其中。更重要的是，书中不仅提供了标准的实验流程，还鼓励读者去思考“如果换一种方法会怎样？”这种批判性的思维训练，对于培养独立研究能力至关重要。这本书的价值在于，它不仅教你“如何做”，更教你“为什么这样做”，是一种由内而外的能力提升。

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这本书的结构安排非常巧妙，它没有将近代物理的各个分支割裂开来，而是通过实验的逻辑顺序，将量子力学、相对论的萌芽状态下的关键实验串联起来。这种叙事方式，使得读者在学习过程中能够自然地建立起知识体系间的联系。我特别欣赏其中对误差分析的论述，这一点往往是很多教材所忽视的重点。作者强调了系统误差和随机误差的区分，并提供了多种现代统计学方法来处理实验数据，这无疑提升了这本书的专业深度。阅读这部分内容时，我仿佛置身于一个真实的实验室中，体会到科学家们在面对不确定性时所表现出的审慎和智慧。书中对一些历史上的经典实验的复现性讨论也非常到位，它让我们看到了科学进步的曲折性和实验验证的重要性。对于希望从事科研工作的学生来说，这本书无疑是一本不可多得的“实战宝典”。

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这本书给我带来的最大感受是其“可操作性”和“前瞻性”的完美结合。它不像某些理论书籍那样高高在上，而是脚踏实地地引导读者进入实验的殿堂。每一个实验的设置，都体现了物理学思想的精髓。例如，在对卢瑟福散射实验的讲解中，作者不仅仅是给出公式，而是详细分析了粒子源的稳定性和探测器的计数效率对结果的影响，这些都是决定实验成败的关键所在。这种对实践细节的执着，使得本书的指导价值远超一般的教科书。我个人认为，这本书非常适合作为高年级本科生或研究生的实验课程教材，因为它迫使学习者从“模仿”走向“创新”，开始思考如何设计一个更优的实验方案来验证或挑战现有的物理模型。它激发了我动手实践的强烈欲望，是一本值得反复研读的宝藏。

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