大学物理简明教程（下） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:278

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出版时间:2009-9

价格:28.00元

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isbn号码:9787560956817

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探秘宇宙的微观与宏观：经典力学、电磁学与热力学基础 一部面向理工科专业学生的全面性、深度适中的物理学导论 本书旨在为学习高等科学与工程技术课程的学生提供坚实的基础物理知识体系。我们聚焦于经典物理学的核心范畴——力学、电磁学和热力学，并以严谨的数学工具和清晰的物理图像，引导读者构建起对自然界基本规律的深刻理解。本书的叙述风格旨在平衡理论的深度与教学的实用性，确保读者不仅掌握计算方法，更能领会物理思想的精髓。 第一部分：经典力学的精深构建 本部分将带领读者从牛顿力学的基本概念出发，逐步攀登至分析力学的巅峰。我们相信，对力学的深入理解是理解后续所有物理学分支的基石。 第一章：复习与延伸：从匀速圆周到相对运动 本章首先回顾高中物理中涉及的匀变速运动、功与能的概念，但我们将立即引入更精确的数学描述。向量代数和微积分工具在描述瞬时速度、加速度中的应用将被详尽阐述。我们将详细讨论惯性系与非惯性系（如旋转参考系）下的运动规律，深入剖析科里奥利力（Coriolis Force）和离心力（Centrifugal Force）的物理本质及其在地球物理、流体力学中的实际应用。惯性定律在不同参考系下的普适性将是本章的重点。 第二章：牛顿运动定律的深入应用 超越简单的抛体运动和斜面问题，本章专注于应用牛顿定律解决复杂系统。我们将详细分析多体系统的运动，引入动量守恒定律和角动量守恒定律的严格证明及其在受力分析中的威力。特别地，我们将对碰撞问题进行分类讨论，包括弹性碰撞和非弹性碰撞，并探讨在约束条件下（如绳索、光滑/粗糙表面）系统的动态平衡与非平衡态分析。 第三章：振动与波动现象的统一描述 振动和波是自然界中普遍存在的现象。本章将从最简单的简谐振动（Simple Harmonic Motion, SHM）入手，利用微分方程求解其运动方程。随后，我们将扩展到受迫振动和阻尼振动，重点分析共振现象及其工程重要性，包括Q因子（Quality Factor）的物理意义。在波动部分，我们将建立一维和三维波方程，讨论横波和纵波的特性，以及波的叠加、反射、折射和衍射现象。傅里叶分析的思想将被初步引入，用以分解复杂波形。 第四章：保守场中的运动与拉格朗日力学 为处理复杂的约束系统和非惯性系问题，本部分引入分析力学体系。本章将详尽介绍功和势的概念，推导出保守力场的性质。核心内容是达朗贝尔原理（d'Alembert's Principle），它是连接牛顿力学与更抽象的分析力学的桥梁。在此基础上，我们将推导拉格朗日方程（Lagrange's Equations of Motion），展示其在简化复杂力学问题求解上的巨大优势。通过对单摆、双摆等经典例题的拉格朗日处理，凸显其优雅性。 第五章：哈密顿力学与守恒律的深刻内涵 在拉格朗日力学的框架上，本章进一步提升至哈密顿力学（Hamiltonian Mechanics）。我们将定义广义动量，并构建哈密顿函数。哈密顿方程的结构之美将被揭示，它与能量的概念紧密相连。我们将讨论泊松括号（Poisson Brackets），并利用其来阐明守恒量（如能量、角动量）是如何通过哈密顿量与其他物理量的关系来体现的。最后，本章将简要引入正则变换和最小作用量原理的变分本质，为深入量子力学打下坚实的数学和概念基础。 --- 第二部分：经典电磁学的宏伟蓝图 本部分致力于构建一个连贯、统一的电磁场理论体系，从基本的电荷和电流概念出发，直至麦克斯韦方程组的完美统一。 第六章：静电学：电荷、场与势 本章从电荷的基本性质和库仑定律开始。我们将详细分析电场强度和电势的概念，并利用矢量分析工具（梯度、散度、旋度）来描述电场分布。核心内容是高斯定律（Gauss's Law）在求解具有高对称性电荷分布问题中的应用。随后，我们将探讨电势，推导出电势和电场之间的关系，并引入拉普拉斯方程（Laplace's Equation）和泊松方程（Poisson's Equation）在求解静电势问题中的应用，以及边界条件的处理。 第七章：静磁学：电流、磁场与安培定律 本章介绍电流及其产生的磁场。我们将阐述毕奥-萨伐尔定律（Biot-Savart Law）和安培环路定律（Ampère's Law）来计算稳恒电流产生的磁场。我们将深入分析磁场中的洛伦兹力，并研究带电粒子在均匀和非均匀磁场中的运动轨迹。磁矢量势的概念将被引入，作为描述磁场的另一种数学工具。 第八章：物质中的电磁场 本章探讨电介质和磁性物质对宏观电磁场的影响。对于电介质，我们将引入电位移矢量 $mathbf{D}$ 和电极化强度 $mathbf{P}$ 的关系，讨论相对介电常数和介电常数。对于磁性物质，我们将定义磁化强度 $mathbf{M}$ 和磁场强度 $mathbf{H}$，并探讨抗磁性、顺磁性和铁磁性的微观起源。 第九章：电磁感应与法拉第定律 本章的核心是法拉第电磁感应定律。我们将详细解释磁通量的概念，并推导感应电动势的产生机理。特别地，我们将讨论变化的磁场如何产生涡旋电场，以及楞次定律（Lenz's Law）的物理意义。自感和互感现象将被量化分析，并引入能量密度在磁场中的存储概念。 第十章：麦克斯韦方程组与电磁波的预言 这是电磁学部分的高潮。本章将回顾并整合前述所有定律（库仑、高斯、安培、法拉第），引入麦克斯韦的位移电流概念，最终形式化麦克斯韦方程组。我们将证明这四个方程组在空间中可以独立导出电磁场的传播方程。随后，我们将推导出平面电磁波在真空中的解，确定电磁波的速度 $c$，并分析其能量流密度（坡印廷矢量）。 --- 第三部分：热力学与统计物理的基石 本部分将从宏观的经验定律出发，构建热力学理论，并适当地引入统计力学的观点，以期从微观角度解释宏观现象。 第十一章：热力学定律与平衡态 本章界定热力学系统、过程、功和热量等基本概念。我们将详细阐述热力学第零定律（温度的概念）和第一定律（能量守恒在热过程中的体现）。本章将重点讨论理想气体的状态方程，并对各种热力学过程（等温、绝热、等压、等容）进行详细的功和热的计算。 第十二章：熵与热力学第二定律 本章引入热力学中最深刻的概念之一——熵（Entropy）。我们将从卡诺循环和热机的效率分析出发，严格推导热力学第二定律（克劳修斯和开尔文表述）。玻尔兹曼的熵统计定义 $S = k ln W$ 将被引入，作为连接宏观热力学与微观统计物理的桥梁。我们将分析不可逆过程的熵增，并讨论熵在信息论和宇宙学中的延伸意义。 第十三章：热力学第三定律与过程分析 本章讨论热力学第三定律（绝对零度的不可达性）及其重要性。我们将应用已建立的热力学定律分析实际的热力学循环，如蒸汽动力循环（朗肯循环）和制冷循环（逆卡诺循环），并计算其效率。此外，我们将引入热力学基本关系式，通过偏微分的变换（如麦克斯韦关系式），展示如何从已知的热力学函数（U, H, F, G）推导出其他有用的物理量。 附录：必要的数学工具回顾 本书的附录部分将提供必要的数学背景知识，包括矢量微积分（散度、旋度、梯度）、格林定理、斯托克斯定理以及求解线性常微分方程的基本方法，确保读者在面对物理推导时具备足够的数学储备。 本书的特点在于其内容的逻辑连贯性和深度适中性。我们避免了过于繁琐的数学推导细节，但确保了物理概念的严谨性。每一章都配备了精心设计的例题和习题，旨在巩固读者的计算能力和理论分析能力，使其为未来更专业的学习打下坚实的基础。

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这本书的语言风格非常注重实用性和可操作性，读起来有一种老派物理学家的严谨与亲切感并存的奇妙体验。它没有采用那种过于“学术化”的冷硬腔调，而是像一位经验丰富的导师在耳边细细讲解，让人感到很受用。在处理一些看似复杂的问题时，作者总是能找到最直观、最简洁的切入点。我记得有一次我在复习振动与波这一章时，对驻波的形成过程一直有些困惑，总觉得书本上的描述有些跳跃。然而，这本书用非常生动的语言，通过动画般的效果描述了波的叠加过程，让我瞬间豁然开朗。此外，书中的图表绘制水平非常高，每一个图示都像是精心设计的艺术品，不仅准确地反映了物理情境，还能在视觉上强化概念的理解。对于那些习惯了通过视觉辅助来学习的读者来说，这本教材无疑是加分项。

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这本书的封面设计简洁大方，蓝白相间的配色给人一种清爽、专业的印象。初次翻开时，就被其清晰的排版和详实的目录吸引了。作为一名基础物理专业的学生，我一直对传统教材中那些冗长晦涩的理论推导感到头疼，但这本书似乎找到了一个很好的平衡点。它没有过多纠缠于那些过于深奥的数学细节，而是巧妙地将重点放在了核心概念的理解和物理图像的建立上。我特别欣赏作者在引入新概念时所采用的循序渐进的方式，从日常现象出发，逐步过渡到抽象的物理模型，让人感觉学习过程是自然而然的，而不是被动接受的灌输。比如在讲解电磁感应定律时，作者结合了大量的实例和图示，即使是初次接触这一复杂概念的学生，也能迅速把握其精髓。书中的例题设计也非常巧妙，既有巩固基础知识的计算题，也有启发思考的定性分析题，这极大地提升了我的解题能力和对物理世界的洞察力。

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这本书的习题部分设计得非常有层次感和挑战性。初级的练习旨在巩固刚刚学到的基本公式和概念，确保读者能够熟练运用，这部分是学习的基石。往后，难度逐渐提升，引入了需要综合运用多个章节知识才能解决的综合题。我尤其赞赏其中一些“开放式”的思考题，它们没有固定的标准答案，而是鼓励学生运用所学的原理去分析和建模现实世界中的复杂问题。解答这些题目时，我感觉自己不再是简单地套用课本公式，而是在真正地进行物理研究。这种从基础计算到高级应用的平滑过渡，使得学习过程中的挫败感被积极的成就感所取代。这本书的习题量适中，既保证了足够的练习机会，又不会因为题海战术而让人感到疲惫，真可谓是量身定制的“良师益友”。

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我对这本书的深度和广度感到非常满意，它确实做到了“简明”而不失“精要”。很多基础教材在追求简洁时，往往会牺牲掉对一些关键理论背后的物理意义的探讨，导致读者知其然却不知其所以然。但这本书在这方面做得非常到位。它在提供清晰的公式和推导的同时，会花笔墨去解释这些公式的物理内涵和适用范围，这对于培养科学思维至关重要。我特别喜欢书中穿插的一些“物理史话”或者“思想发展脉络”的小节，虽然它们不是解题的重点，但却极大地丰富了我的知识结构，让我明白了这些物理定律是如何一步步被发现和完善的。这种人文关怀与科学精神的结合，使得学习过程不再枯燥乏味，而是充满了探索的乐趣。这本书无疑是为那些希望打下坚实基础，同时又不甘心只做“计算机器”的学生量身定制的。

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这本书的结构安排体现了极高的教学智慧。它没有将所有内容堆砌在一起，而是将不同的物理领域进行了逻辑清晰的划分和串联。从宏观的力学到微观的电磁场，再到热力学与统计物理，每部分的衔接都处理得非常自然，让人能够清晰地看到不同物理学分支之间的内在联系。我个人认为，这本书最成功的一点在于，它成功地将看似孤立的知识点编织成了一张紧密的知识网络。例如，在热力学部分，作者巧妙地回顾了之前学过的气体动理论中的统计思想，使得热力学定律的理解建立在了更深的微观基础之上。这种跨章节的知识调用和整合，极大地提升了知识的整体性和系统性。对于那些希望建立起完整物理学知识体系的读者来说，这种编排方式的价值是无可估量的，它避免了碎片化学习的弊端。

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