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出版者:

作者:鄧劍平 編

出品人:

頁數:316

译者:

出版時間:2009-2

價格:32.00元

裝幀:

isbn號碼:9787811252224

叢書系列:

圖書標籤:

• 大學物理
• 物理實驗
• 實驗教學
• 高等教育
• 理工科
• 物理學
• 教學參考書
• 實驗報告
• 大學教材
• 實驗數據

機械與材料力學基礎：結構設計與分析導論 本書導讀： 本書旨在為工程技術人員和理工科學生提供一套紮實、係統的機械原理與材料力學知識體係。我們聚焦於工程實踐中最為核心的力學分析方法，從最基礎的靜力學平衡原理齣發，逐步深入到材料的本構關係、梁的彎麯應力分析，以及復雜結構下的疲勞與蠕變問題。本書內容完全獨立於《大學物理實驗》，不涉及任何大學物理實驗的具體操作流程或數據處理方法，而是側重於理論模型的建立、數學工具的應用以及工程設計準則的闡述。 第一部分：靜力學與結構分析基礎 第一章：力係與平衡的原理 本章從力的矢量特性和物理定義入手，詳細闡述瞭力的閤成與分解。重點剖析瞭平麵力係和空間力係下的平衡條件，並引入瞭等效力係的概念。我們深入探討瞭自由體圖（Free Body Diagram, FBD）的繪製規範與應用技巧，這是後續所有力學分析的基石。本章通過大量工程實例，如桁架、剛架和鏈式機構的受力分析，鞏固學生對“隔離體”和“平衡方程”的理解。特彆關注瞭虛功原理在靜定結構分析中的應用，展示瞭如何利用能量方法簡化復雜的平衡求解過程。 第二章：結構分析基礎——桁架、框架與拱 本章將靜力學原理應用於常見的工程結構。首先，詳細介紹瞭桁架的節點法和截麵法，強調瞭在應用這些方法時必須對杆件假設（如兩端鉸接、僅受軸嚮力）的清晰認識。隨後，過渡到更復雜的框架結構。對於靜定框架，使用平衡方程直接求解；對於靜不定框架，則引入瞭超靜定概念，並簡要介紹瞭位移法和力的基本思想，為後續的材料力學奠定基礎。拱和纜索作為麯綫結構，本章分析瞭在均布荷載和集中荷載作用下的內力分布規律。 第三章：摩擦力與接觸應力 摩擦力的概念是工程力學中不可或缺的一環。本章區分瞭靜摩擦和動摩擦，並基於庫侖摩擦定律，分析瞭楔子、螺紋機構以及機器部件（如軸承和製動器）中的摩擦效應。我們強調瞭摩擦角和摩擦係數在設計中的重要性。此外，本章引入瞭接觸應力分析的初步概念，討論瞭兩個受壓物體接觸麵的應力分布特徵，為分析輪對、滾子軸承等接觸問題提供瞭理論準備。 第二部分：材料力學與應力分析 第四章：應力、應變與本構關係 這是材料力學部分的核心。本章嚴格定義瞭正應力、剪應力以及應力狀態（應力張量）。我們探討瞭如何通過莫爾圓來確定平麵應力狀態下的主應力和最大剪應力。應變的定義隨後引入，包括正應變和剪應變。重點講解瞭鬍剋定律，並將其推廣到各嚮同性材料的三維本構關係，引入瞭楊氏模量、泊鬆比和剪切模量之間的關係。 第五章：軸的設計與扭轉 本章專門針對圓軸的扭轉問題進行深入分析。從微小扭轉變形開始，推導齣純扭轉下的剪應力公式（$ au = Tr/J$），並解釋瞭極慣性矩$J$的物理意義。本章詳細區分瞭實心軸與空心軸的扭轉剛度與強度計算，並討論瞭非圓截麵扭轉的修正係數。最後，本章將扭轉分析擴展到傳遞功率和效率的實際應用中，並涉及瞭扭轉疲勞的初步概念。 第六章：梁的彎麯理論 梁是工程中最常見的受力構件。本章係統地推導瞭彎麯正應力的分布規律，重點闡述瞭中性軸、慣性矩$I$的計算及其在應力分析中的作用。引入瞭梁的撓度與轉角的概念，並利用積分法（雙重積分法、彎矩-麵積法）求解不同邊界條件下的梁的變形。剪應力在梁中的分布是本章的另一核心內容，詳細分析瞭剪應力集中現象。最後，本章介紹瞭簡支梁、懸臂梁和超靜定梁的內力圖（剪力圖和彎矩圖）的繪製技巧。 第七章：組閤應力與失效判據 工程構件往往承受復雜的應力組閤。本章講解瞭如何將軸嚮力、彎矩和扭矩共同作用下的應力分量疊加，形成復雜應力狀態。隨後，引入瞭材料的失效理論，包括最大剪應力理論（Tresca準則）和最大變形能理論（Von Mises準則）。這些理論是判斷材料在復雜載荷下是否安全的關鍵標準，本章通過具體算例展示瞭如何應用這些判據來確定安全係數。 第三部分：結構穩定性與進階主題 第八章：軸的屈麯與穩定性 穩定性是結構安全的重要考量。本章專注於細長杆件在軸嚮壓力下的屈麯問題。詳細闡述瞭歐拉屈麯公式的推導過程及其適用範圍，明確瞭臨界載荷與截麵幾何特性（慣性矩）和有效長度的關係。本章還討論瞭廷斯卡定律和非綫性屈麯對偏心受壓和短柱的影響，為理解結構失穩現象提供瞭理論框架。 第九章：疲勞、蠕變與斷裂力學引論 本章將分析從靜力學過渡到動態和長期服役性能。疲勞部分介紹瞭S-N麯綫、疲勞極限、疲勞強度估計的關鍵參數，以及影響疲勞壽命的錶麵處理和應力集中因素。對於高溫和長期載荷下的蠕變現象，本章闡述瞭蠕變階段的特徵。最後，提供斷裂力學（綫性彈性斷裂力學）的基本概念，解釋瞭裂紋尖端的應力奇性、應力強度因子$K$和斷裂韌度$K_{IC}$在預測結構斷裂行為中的作用。 第十章：有限元方法概述 本章作為理論學習的收尾，嚮讀者介紹瞭現代工程分析的強大工具——有限元法（FEM）。我們不側重於具體的軟件操作，而是解釋其核心思想：將連續體離散化為有限個單元，並基於能量原理或虛功原理建立單元剛度方程。本章概述瞭網格劃分、邊界條件施加和全局剛度矩陣組裝的基本流程，為讀者後續深入學習高級結構分析打下堅實的理論基礎。 本書特色： 本書內容組織遵循“從靜到動，從簡單到復雜”的邏輯主綫，強調物理概念的直觀理解和數學模型的嚴謹推導。例題選取均源於航空航天、土木工程和機械製造領域中的典型問題，旨在培養讀者將抽象力學原理轉化為實際工程解決方案的能力。本書嚴格聚焦於理論力學和材料力學的核心知識體係，未涉及任何與物理實驗測量、儀器使用或數據分析直接相關的內容。

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這本書帶給我的驚喜是層齣不窮的。我一直認為，物理實驗的難點不在於動手操作，而在於理解實驗背後的物理意義以及如何從繁雜的數據中提煉齣有價值的信息。而《大學物理實驗》恰恰在這方麵做得非常齣色。在“光學部分”的衍射實驗中，作者並沒有直接給齣操作步驟，而是先花瞭相當篇幅講解瞭惠更斯原理以及衍射現象産生的根本原因，這讓我從理論上對實驗有瞭更深刻的理解。當我看到實驗裝置圖時，我不再感到睏惑，而是能夠根據原理圖，清晰地理解每一個元件的用途和連接方式。更令我稱贊的是，書中對實驗結果的討論部分，它並沒有局限於簡單的對錯判斷，而是鼓勵讀者去思考實驗結果與理論預測之間的差異，並引導讀者分析産生這些差異的可能原因。例如，在測量單縫衍射條紋寬度時，書中列舉瞭光強分布、測量誤差、儀器分辨率等多種可能因素，並給齣瞭相應的討論思路。這讓我意識到，科學研究就是一個不斷質疑、不斷修正的過程。此外，書中還穿插瞭許多曆史上著名的物理實驗及其演變過程，這讓學習過程變得更加生動有趣，也讓我對物理學的發展脈絡有瞭更清晰的認識。總而言之，這本書不僅僅傳授實驗技能，更重要的是在培養我的科學素養和批判性思維，這對於我未來的學習和研究之路有著深遠的影響。

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《大學物理實驗》這本書，對於我這個物理小白來說，簡直是一本“救星”。它用一種非常易於理解的語言，將復雜的物理概念和實驗過程娓娓道來。在“磁學部分”的測量地磁場強度實驗中，書中首先迴顧瞭磁場和磁矩的基本概念，並詳細解釋瞭地磁場如何影響小磁針的偏轉。讓我驚喜的是，書中對於實驗裝置的介紹，非常貼閤實際情況，比如如何選擇閤適的載體，如何固定磁針，以及如何精確讀取偏轉角度等。更讓我感到貼心的是，書中在實驗過程中，還列舉瞭可能齣現的各種“陷阱”，比如磁針在空氣中受到的阻力，或者測量儀器本身存在的係統誤差，並給齣瞭相應的規避或補償方法。這讓我覺得，作者非常瞭解學生在實驗過程中可能遇到的睏難。在數據分析部分，書中不僅提供瞭計算地磁場強度大小的公式，還詳細講解瞭如何進行多次重復測量，並對結果進行平均和誤差分析，以提高測量精度。這種嚴謹的科學態度，讓我受益匪淺。書中最後還鼓勵我們去思考，地磁場強度在不同地點可能存在的差異，以及這種差異可能産生的影響，這極大地拓展瞭我的思維。

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這本書的結構安排和內容深度，讓我感到驚喜不已。在“振動與波動部分”，對簡諧振動的研究，書中不僅從動力學角度講解瞭受迫振動和共振現象，還從能量的角度闡述瞭振動過程中的能量轉換。在實驗操作指導方麵，無論是如何搭建聲波發生器，還是如何精確測量不同頻率下的振幅，都提供瞭詳實的操作指南。讓我印象深刻的是，書中對實驗數據的處理部分，它並沒有僅僅提供公式，而是通過實例，一步步演示如何使用最小二乘法來擬閤振動方程，並從中提取振動參數。這種“手把手”的教學方式，對於初學者來說非常有益。更難得的是，書中在討論實驗結果時，鼓勵我們思考“為什麼”會産生這樣的結果。比如，在研究阻尼振動時，書中會引導我們分析不同阻尼係數對振動衰減速度的影響，以及如何從實驗數據中辨彆阻尼的類型。這種探究式的學習方法，讓我感覺自己不僅僅是在完成實驗任務，更是在進行一次科學的探索。書中還提到瞭一些更高級的振動理論，雖然我目前還沒有完全理解，但它為我今後的深入學習指明瞭方嚮。

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這本書的價值絕不僅僅在於它是一本實驗操作指南，更在於它塑造瞭我對待科學研究的態度。在“近代物理部分”的光電效應實驗中，書中對實驗的背景和意義進行瞭詳盡的介紹，例如愛因斯坦如何用光子理論解釋這一現象，以及這一發現如何推動瞭量子力學的發展。這讓我明白，每一個實驗都有其深遠的科學意義和曆史價值。在實驗步驟的描述中，作者也特彆強調瞭實驗過程中需要注意的細節，例如如何調整光電管的電壓，如何精確記錄光電流的大小，以及如何避免環境光乾擾等。更讓我受益匪淺的是，書中在數據分析部分，不僅提供瞭常見的麯綫擬閤方法，還鼓勵我們嘗試不同的擬閤模型，並對擬閤結果進行評估。這讓我意識到，在科學研究中，並沒有唯一的“正確”答案，而是需要不斷地嘗試和驗證。書中還提供瞭一些“擴展閱讀”的內容，介紹瞭一些相關的現代物理學進展，這極大地拓寬瞭我的視野，讓我對物理學前沿領域産生瞭濃厚的興趣。這本書不僅僅教會我如何做實驗，更教會我如何思考，如何用科學的方法去認識和改造世界。

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翻開《大學物理實驗》，我仿佛走進瞭一個充滿智慧與挑戰的知識殿堂。書中對“力學部分”中“萬有引力定律的驗證”實驗的闡述，更是讓我印象深刻。作者並沒有直接給齣實驗步驟，而是先詳細講解瞭牛頓的萬有引力定律，並解釋瞭如何通過實驗來間接測量引力常數。在實驗裝置的介紹方麵，書中使用瞭大量的示意圖和照片，清晰地展示瞭實驗的各個組成部分，包括轉盤、砝碼、連接杆等，並詳細說明瞭它們的材質和規格。我特彆欣賞書中對實驗過程中關鍵點進行的強調，例如在測量引力時，需要排除空氣阻力和摩擦力的影響，並且要確保轉盤的轉速穩定。此外，書中在數據處理部分，提供瞭多種計算引力常數的方法，並詳細講解瞭每種方法的優缺點，以及如何根據實際測量數據選擇最閤適的方法。讓我感到興奮的是，書中還提供瞭一些關於引力常數在不同測量實驗中的應用案例，比如在測量行星質量或軌道周期時的作用，這讓我對這個看似抽象的物理量有瞭更直觀的認識。總而言之，這本書不僅僅是一本實驗手冊，更是一本關於如何通過實驗來探索自然規律的智慧指南。

评分☆☆☆☆☆

作為一名對實驗充滿好奇但又略帶畏懼的學生，《大學物理實驗》為我打開瞭一扇全新的大門。這本書的敘述方式非常親切，像是有一位經驗豐富的老師在耳邊悉心指導。在“電磁學部分”的法拉第電磁感應定律實驗中，書中對於實驗裝置的介紹極其詳盡，從綫圈的匝數、導綫的粗細，到磁鐵的強度、移動的速度，都給齣瞭具體的參數範圍和選擇依據。這讓我明白，在設計實驗時，每一個細節都可能對實驗結果産生重要影響。令人贊賞的是，書中還提供瞭一些“進階”的思考題，引導我們去探索如何優化實驗條件，如何提高測量精度。例如，在測量感應電動勢時，書中提齣瞭可以嘗試不同磁鐵、不同綫圈組閤，以及改變磁鐵進入和退齣綫圈的速度，並讓讀者分析這些改變對結果的影響。這種開放式的提問方式，極大地激發瞭我的探索欲望。此外，書中對於實驗數據進行“誤差分析”的部分，更是細緻入微。它不僅介紹瞭係統誤差和隨機誤差的概念，還提供瞭多種處理方法，比如繪製散點圖、計算標準偏差等。通過這些方法，我能夠更客觀地評價實驗結果的可靠性。這本書的每一處細節都體現瞭作者對教學的用心，讓我感受到瞭學習的樂趣和成就感。

评分☆☆☆☆☆

我不得不說，《大學物理實驗》這本書，徹底顛覆瞭我對物理實驗的刻闆印象。它用一種非常生動活潑的方式，將枯燥的物理知識變得妙趣橫生。在“電學部分”的“電阻的測量”實驗中，書中首先迴顧瞭歐姆定律和串並聯電路的特點，並詳細解釋瞭不同測量電阻的方法，比如單用電壓錶電流錶法，或者使用惠斯通電橋法，並分析瞭它們的優缺點。在實驗操作指導方麵，書中用精煉的語言和清晰的圖示，指導我們如何連接電路，如何選取閤適的量程，以及如何避免操作失誤。我特彆喜歡書中在實驗結果分析部分，它不僅僅是簡單地給齣電阻值，而是鼓勵我們思考，為什麼實際測得的電阻值會與標稱值存在差異？是導綫電阻的影響，還是接觸不良的問題？書中還提供瞭多種方法來評估測量結果的準確性，比如多次測量求平均值，或者與理論值進行比較分析。讓我感到驚喜的是，書中還穿插瞭一些關於電阻在現代電子技術中的應用案例，比如在集成電路設計和傳感器製作中的重要作用，這極大地激發瞭我對電子學研究的興趣。這本書真正做到瞭寓教於樂，讓我從被動的學習者，轉變為主動的探索者。

评分☆☆☆☆☆

翻閱《大學物理實驗》，我感受到瞭一種嚴謹而又不失活潑的學術氛圍。書中對於實驗步驟的描述，清晰而又不冗餘，每一個操作都像是經過韆錘百煉般精準。在“熱學部分”的測量比熱容實驗中，作者首先對熱力學第一定律進行瞭簡要迴顧，並詳細解釋瞭熱量傳遞的各種方式，這為理解實驗原理奠定瞭堅實的基礎。我特彆欣賞書中關於“實驗注意事項”的提醒，例如在測量溫度時，需要確保溫度計完全浸沒在被測物質中，以及在加熱過程中要保持攪拌均勻等，這些看似微不足道的小細節，往往是影響實驗結果準確性的關鍵。更重要的是，書中在講解完實驗過程後，還會提供一個“討論與分析”的環節，引導讀者對實驗結果進行深入的思考。比如，在測量水的比熱容時，書中會引導我們思考，為什麼實際測量值可能與理論值存在偏差？是加熱過程中的熱量散失，還是測量儀器本身的誤差？這些引導性的問題，讓我不再僅僅滿足於得到一個數值，而是開始主動去探究數值背後的物理過程。這本書就像一位耐心十足的導師，引導我一步步走嚮科學探究的殿堂，讓我從被動的接受知識，轉變為主動的探索和思考。

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這本《大學物理實驗》著實是一本令人印象深刻的學習指南，雖然我纔剛剛接觸，但其中的條理性和邏輯性已經深深吸引瞭我。初翻開書頁，最先映入眼簾的是清晰的排版和詳實的文字說明。對於我這個物理基礎不算紮實的學生來說，這一點至關重要。每一章的開篇都對實驗目的、原理以及相關的理論背景做瞭細緻的闡述，這讓我能夠提前對實驗有一個宏觀的認識，而不是盲目地動手操作。例如，在講到“力學部分”的牛頓第二定律驗證實驗時，書中不僅給齣瞭實驗裝置的圖示，還附帶瞭詳細的圖解，解釋瞭各個部件的作用以及如何進行組裝。更難得的是，作者並沒有止步於描述靜態的圖示，而是通過文字生動地描繪瞭實驗過程中可能遇到的各種情況，以及如何應對。書中還預設瞭多種可能齣現的誤差來源，並給齣瞭相應的分析方法，這讓我還沒開始做實驗，就已經對實驗的嚴謹性和精確性有瞭初步的瞭解。這種“防患於未然”的寫作風格，對於培養學生的科學思維和實驗探究能力非常有幫助。我特彆喜歡書中關於數據處理的章節，它不僅僅是簡單地羅列公式，而是通過具體的例子，一步步教導我們如何進行有效的數據分析，如何繪製誤差棒，如何進行統計學分析，甚至是如何撰寫規範的實驗報告。這讓我覺得，這不僅僅是一本實驗操作手冊，更是一本關於科學研究方法的啓濛讀物。我期待著在後續的學習中，能夠通過這本書，將理論知識轉化為實際操作，真正體會到物理學的魅力。

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《大學物理實驗》這本書，仿佛一位經驗豐富的嚮導，引領我在物理世界的奇妙旅程中探索前行。其在“波動力學部分”的邁剋爾遜乾涉實驗的講解，就極具代錶性。作者並沒有簡單地介紹實驗裝置的組成，而是花費瞭大量篇幅解釋瞭光波的乾涉原理，以及邁剋爾遜乾涉儀如何巧妙地利用光的乾涉來測量微小的距離變化。這種從原理到應用的循序漸進的講解方式，讓我對實驗的理解更加透徹。在描述實驗步驟時，書中非常細緻，比如如何調整反射鏡的角度以獲得清晰的乾涉條紋，如何在操作過程中保持係統的穩定性，以及如何讀取和記錄乾涉條紋的位移等，都進行瞭清晰的圖文說明。我尤其欣賞書中對實驗結果的分析方法。在測量光波長時，書中不僅給齣瞭計算公式，還詳細講解瞭如何通過多次測量取平均值來減小隨機誤差，以及如何評估實驗測量的不確定度。這讓我意識到，科學測量不僅僅是得齣數據，更重要的是理解數據的可靠性。此外，書中還穿插瞭一些關於乾涉和衍射在實際生活中的應用案例，比如CD光盤上的彩虹色，或者某些光學儀器的設計原理，這讓物理知識的學習變得更加有趣和貼近生活。

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