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出版者:延边大学

作者:何学军

出品人:

页数:547

译者:

出版时间:2010-7

价格:28.00元

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isbn号码:9787563427130

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《基础物理学：从牛顿力学到量子世界》 本书简介 本书旨在为高中阶段的理科学生提供一套全面、深入且富有启发性的基础物理学学习指南。它不仅仅是一本知识的简单罗列，更是一部引导读者理解自然界基本规律的思维工具书。我们深知，物理学是理解世界运转机制的钥匙，其核心在于逻辑推理和实验验证。因此，本书在内容编排上力求严谨与趣味并重，力图跨越纯粹的公式记忆，直达物理思想的精髓。 全书共分为七大核心模块，系统地构建起一个完整的现代物理学知识框架，其深度和广度均超越了普通高中教材的要求，旨在为有志于未来在理工科领域深造的学生打下坚实的基础。 --- 第一部分：经典力学的宏伟基石 (The Foundations of Classical Mechanics) 本部分是物理学的入门，但其重要性无可替代。我们不满足于简单介绍牛顿三定律，而是深入探讨其背后的哲学思想和数学结构。 1.1 运动学的精确描述与矢量分析： 详细讲解了位移、速度、加速度的矢量性质，引入相对运动的概念，强调坐标系选择对问题求解的影响。着重训练学生如何使用矢量运算（点积与叉积的物理意义）来简化复杂的几何关系描述。 1.2 牛顿定律的深度剖析与应用： 不仅涵盖了动量、冲量、力与加速度的关系，更引入了“力的概念的演变”，从超距作用到场概念的萌芽。我们将详细分析非惯性系中的假想力（如科里奥利力），展示其在地球物理学中的实际意义，例如对洋流和天气系统的影响。 1.3 功、能与保守系统： 能量守恒是贯穿整个物理学的核心定律之一。本章深入探讨了保守力与非保守力的区别，详细推导了重力势能、弹性势能以及电磁场中的势能。特别加入“变分原理”的初步介绍，展示如何用最小作用量原理来导出运动方程，这是连接经典力学与更高级物理学的桥梁。 1.4 刚体转动与角动量： 刚体运动的复杂性在于其既有平动又有转动。我们详尽解析了转动惯量（并提供了几种不规则形状的计算方法）、力矩的概念，以及角动量守恒的普适性。通过对陀螺仪进动和章动现象的分析，揭示了角动量在稳定结构中的关键作用。 1.5 振动与波的普适规律： 简谐振动（SHM）的数学模型被应用于弹簧振子、单摆，乃至LC电路的振荡。随后，我们将线性波的叠加原理（干涉）、驻波形成条件、以及波的传播特性（如色散关系）进行了系统性的梳理，为后续学习电磁波打下基础。 --- 第二部分：热力学与统计物理学的微观视角 (Thermodynamics and Statistical Physics) 本部分将宏观的经验定律与微观粒子的随机行为联系起来，是理解物质状态和能量转换的关键。 2.1 热力学定律的严谨表述： 不仅讲解零、一、二、三定律，更侧重于“熵”（Entropy）的概念。熵的统计力学解释（玻尔兹曼公式$S=k ln W$）是本章的重点，它揭示了“无序度”与系统自发演化方向的内在联系。 2.2 气体动力学理论： 从分子动理论出发，推导出气体的压强、温度与分子平均平动动能的关系，解释了扩散现象和布朗运动。这部分内容强调了概率统计在处理大量粒子系统时的不可替代性。 2.3 相变与热力学势： 深入探讨了一、二阶相变，并引入了吉布斯自由能、亥姆霍兹自由能等热力学势的概念，展示了这些函数如何在恒温恒压或恒温恒容条件下判断化学反应或物理过程的方向性和平衡状态。 --- 第三部分：电磁学的统一场论 (The Unified Theory of Electromagnetism) 本部分是现代物理学的支柱之一，旨在构建一个统一的电、磁、光场理论体系。 3.1 静电场与库仑定律的几何表达： 侧重于电场强度的矢量叠加，并引入电势的概念。高斯定律在求解高对称性问题中的应用将被细致讲解。 3.2 稳恒电流与磁场： 从毕奥-萨伐尔定律和安培环路定律出发，详细分析了长直导线、线圈、螺线管产生的磁场。重点剖析洛伦兹力，并引入磁矢势作为更高级的数学工具。 3.3 法拉第电磁感应与麦克斯韦方程组的建立： 这是电磁学最辉煌的成就。本书将完整地推导和阐释麦克斯韦方程组的四条基本方程（微分形式），并着重解释“变化的磁场产生电场”和“变化的电场产生磁场”（位移电流）这两条革命性的洞察如何预言了电磁波的存在。 3.4 电磁波的性质与应用： 推导电磁波在真空中的传播速度即为光速，并讨论电磁波的能流密度（坡印廷矢量）。本章还将涉及电磁波谱，以及光的干涉、衍射现象的波动理论解释。 --- 第四部分：狭义相对论的革新 (The Revolution of Special Relativity) 本部分挑战了牛顿力学中关于绝对空间和绝对时间的传统观念。 4.1 相对性原理与光速不变性： 深入分析了伽利略变换的局限性，并基于爱因斯坦的两个基本假设，推导洛伦兹变换。 4.2 时空观念的重塑： 详细解释了时间膨胀、长度收缩效应，以及“同时性的相对性”。通过思维实验（如光钟实验），帮助读者建立四维时空的直观感受。 4.3 质能等价与相对论动量： 详尽推导 $E=mc^2$，并分析其在核物理中的应用。引入相对论动量和能量公式，理解静止质量与能量之间的深刻联系。 --- 第五部分：量子世界的奇妙开端 (The Dawn of Quantum Mechanics) 本部分是通往现代物理学的门户，介绍经典物理无法解释的现象和由此产生的革命性理论。 5.1 黑体辐射与普朗克假设： 介绍黑体辐射曲线的经典理论解释失败（紫外灾难），并阐述普朗克引入量子化能量假设（$E=h u$）如何完美拟合实验数据。 5.2 光电效应与光子概念： 阐释光电效应的实验现象（截止频率、饱和电流），证明光具有粒子性。重点讲解爱因斯坦对光子的解释。 5.3 原子结构的光谱解释： 从卢瑟福模型的不稳定性出发，系统讲解玻尔模型对氢原子光谱的成功解释，引入能级、轨道跃迁的概念，尽管玻尔模型有其局限性，但它是量子化思想的里程碑。 5.4 德布罗意波与波粒二象性： 介绍物质波的概念，阐述电子等微观粒子同时具有波动性和粒子性的“波粒二象性”，并简要提及电子衍射实验的意义。 --- 第六部分：原子核物理基础 (Fundamentals of Nuclear Physics) 本部分关注物质最深层的结构及其蕴含的巨大能量。 6.1 原子核的结构与性质： 介绍核力、核结合能、质子数与中子数对核稳定性的影响。 6.2 放射性衰变规律： 详细区分 $alpha, eta, gamma$ 衰变的过程、射线特性及穿透能力。深入理解半衰期的统计意义。 6.3 核反应与能量释放： 阐述核裂变（链式反应）和核聚变（太阳能的来源），并讨论其在能源和武器中的应用与安全性考量。 --- 第七部分：固体物理与现代技术导论 (Introduction to Solid State Physics and Modern Technology) 本部分连接理论物理与应用科学，展示物理学如何塑造现代生活。 7.1 晶体结构与能带理论的初步： 简要介绍晶体结构（晶格、晶胞），并引入能带理论对导体、半导体、绝缘体分类的本质解释，这是理解所有现代电子设备的基础。 7.2 半导体基础： 介绍本征半导体与杂质半导体的区别（N型和P型），重点分析PN结的形成和单向导电性，这是二极管和三极管工作原理的核心。 7.3 激光的基本原理： 介绍受激辐射的概念，解释激光器的工作条件（粒子数反转、光学谐振腔），及其在信息技术中的广泛应用。 --- 本书特点： 数学工具箱： 每章前置必要的数学工具回顾（如微积分基础、矢量代数），确保读者能跟上推导过程。 物理思想链： 强调知识点之间的逻辑联系，尤其关注从宏观到微观、从经典到相对论、再到量子的思维跨越。 深度例题解析： 大量精选的、超越课本难度的高级例题，配以详尽的解题思路分析，旨在培养解决复杂物理问题的能力。 历史与哲学穿插： 穿插介绍物理学史上的重要实验和科学家的思想交锋，帮助读者理解科学发现的曲折过程。 本书适合已经掌握了普通高中物理全部内容，希望在大学物理竞赛、科学素养提升或未来专业学习中获得竞争优势的求知者。它将引导你不仅“知道”物理定律是什么，更能“理解”它们为什么是这样。

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我真是对书中对遗传学部分的阐述感到极度失望。它似乎把所有知识点都堆砌在一起，缺乏深入的层次感和清晰的递进关系。举例来说，当它介绍孟德尔的自由组合定律时，几乎只是简单地复述了教科书上的定义，没有任何额外的、能帮助理解复杂遗传图解的分析案例或者思维导图。更离谱的是，对于一些关键的生物化学过程，比如光合作用的卡尔文循环，描述得极其晦涩，完全没有将光反应和暗反应之间的能量物质传递链清晰地勾勒出来。阅读体验就像是在啃一堆干燥的、缺乏生动的解释的术语列表，对于那些需要通过形象思维来掌握抽象概念的学生来说，这本书简直是雪上加霜。我甚至需要对照网上的教学视频和更专业的参考书，才能把书里这几页内容真正弄明白，这完全违背了“一本全”的初衷，它更像是一个知识点的简单罗列，而不是一个系统的学习导览。

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这本书的排版简直是灾难，简直让人怀疑排版师是不是对生物学有什么误解。每当我想查找一个特定的知识点，比如细胞膜的流动镶嵌模型，我得先翻过好几页与这个主题完全无关的插图和表格，那些插图本身色彩搭配得极其突兀，活像廉价的儿童读物，完全没有高等教育用书应有的专业感和严谨性。更别提那些密密麻麻的文字，段落之间的逻辑跳跃性太大，有时候一个概念刚讲到一半，突然就跳到另一个毫无关联的知识点上去，读起来非常费劲，需要我反复回溯才能勉强跟上作者的思路。我敢肯定，对于一个准备应考的学生来说，这种混乱的结构只会增加复习的难度和焦虑感，而不是提供清晰的指引。如果只是想快速浏览一下基础概念，这本书的查找效率也低得可怜，浪费了我太多宝贵的时间在无意义的翻找和适应这种糟糕布局上。这哪里是“基础知识一本全”，分明是“基础知识一本乱”。

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这本书的插图和图表质量，简直是低到令人发指的程度，完全配不上它自称的“全面”和“基础”。我翻到介绍植物细胞结构的那一页时，那个细胞结构图简直粗糙得像是用Windows的画图工具随便画出来的，关键的细胞器，如内质网和高尔基体，边界模糊不清，根本无法清晰地区分它们的功能区域。更别提那些所谓的“过程示意图”，箭头指向混乱，颜色选择毫无章法，完全起不到辅助理解的作用，反而增加了视觉干扰。我原本期望这本书能提供一些高质量、高清晰度的图像来直观展示复杂的微观世界，但结果是，我宁愿相信自己用眼睛看书本上的文字描述，也不愿意去看那些模糊不清、误导性的图示。这种对视觉材料的轻视，在强调直观性的现代生物学学习中，是不可原谅的失误。

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这本书的习题设计简直是敷衍了事，毫无区分度可言。对于基础知识的巩固，习题是至关重要的一环，但这里的题目大多是直接从课本的定义和概念中抽取出来的简单填空或选择，稍微有点深度的应用题几乎看不到。我做完一整章的练习后，丝毫没有感觉到自己对知识的掌握程度有所提升，更别提模拟考试的真实情境了。比如，关于生态系统中能量流动的计算题，它只给出了最简单的单向传递模型，完全没有涉及食物网的复杂结构或者生物放大效应的计算。这让原本希望通过练习来查漏补缺的我，感到非常迷茫。它似乎只满足于“你背住了这个词吗？”而不是“你理解这个原理了吗？”对于志在冲击高分的学生来说，使用这本书进行有效训练，无异于缘木求鱼，它提供的训练价值，可能还不如网上随便找的几套模拟卷。

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从语言风格上来说，这本书的作者似乎对“专业性”有一种非常刻板的理解。整本书充斥着大量生硬的、拗口的专业术语堆砌，仿佛是为了展示自己词汇量的丰富，而不是为了有效地传达信息。很多句子结构复杂到需要我反复朗读才能理清主谓宾，这种写作方式对于需要快速吸收信息的青少年读者来说，简直是巨大的认知负担。例如，在描述酶促反应的动力学时，作者没有采用简洁明了的方式来解释米氏方程的意义，反而用了一大段晦涩的句子来阐述酶-底物复合物的形成过程，读起来让人感到非常疲惫和挫败。如果说好的教材应该像一位耐心且清晰的导师，那么这本书就像一个知识渊博但表达能力极差的学者，让人敬而远之，难以亲近。

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