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出版者:

作者:Arnold, Brian/ Brown, Wendy

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页数:0

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价格:68

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isbn号码:9780340757796

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探索宇宙的奥秘：经典力学与电磁学精要 作者：[此处留空，或根据实际作者信息填写] ISBN：[此处留空，或根据实际信息填写] --- 书籍概述： 本书致力于为读者构建一个坚实、深入且富有洞察力的经典物理学基础。它并非对既有教科书的简单复述，而是一次对物理学基本原理的系统性重构与深刻阐释。本书聚焦于宏观世界中最核心的两大支柱——牛顿力学（涵盖运动学、动力学、能量与动量原理）和经典电磁学（从静电场到麦克斯韦方程组的统一）。我们的目标是，让读者不仅“知道”公式，更能“理解”公式背后的物理图像、数学结构及其在真实世界中的应用场景。 全书的叙事风格严谨而富有启发性，从基本概念出发，逐步引入必要的数学工具，最终引导读者直面复杂的系统和前沿的物理思想。我们坚信，物理学的学习是一个主动建构知识体系的过程，因此，本书在理论推导的清晰度、例题设计的启发性以及概念辨析的彻底性上，力求达到教科书的最高标准。 --- 第一部分：运动的几何与动力学的基石 (Classical Mechanics) 第一章：运动学的解析与描述 (Kinematics) 本章是理解物理学的起点。我们首先精确界定“点”与“参考系”的概念，这是所有力学分析的绝对前提。我们详尽地探讨了一维、二维及三维运动的描述方法，重点区分矢量与标量在物理描述中的作用。 瞬时速度与加速度： 深入分析微分在描述瞬时变化中的作用，如何利用微积分工具精确捕捉运动的变化率。 曲线运动的挑战： 对圆周运动、抛体运动进行深入剖析，尤其强调切向加速度与法向加速度的物理意义和解耦计算。 相对运动： 讨论参考系间的速度和加速度转换，为后续处理复杂多体问题奠定基础。 第二章：牛顿定律：力的本质与因果关系 (Newton's Laws) 牛顿定律是经典物理学的核心公理。本章不仅罗列了三定律，更侧重于它们在不同情境下的适用边界与深层含义。 惯性系与非惯性系： 严格定义惯性参考系。对于旋转参考系，引入惯性力（如科里奥利力和离心力），并阐释其并非“真实”的力，而是坐标系选择的产物，这对研究地球上的运动至关重要。 力的分类与合成： 详细分析重力、弹力、摩擦力（静摩擦与动摩擦的精确边界）、张力等常见力的性质。引入自由体图的绘制规范，作为解决动力学问题的标准流程。 复杂系统的动力学： 应用牛顿第二定律分析多物体系统，如连接体、传送带问题。对动量守恒定律进行严格的数学推导，并阐述其在弹性碰撞与非弹性碰撞中的应用。 第三章：功、能与势：保守系统的奥秘 (Work, Energy, and Potential) 能量的概念是物理学中最普适、最强大的工具之一。本章致力于揭示能量的转化与守恒规律。 功的精确定义： 讨论恒力做功与变力做功（积分形式）。重点分析功是力在位移方向上的累积效应。 动能定理： 建立合外力做功与物体动能变化之间的直接联系。 保守力与势能： 严格区分保守力和非保守力。对引力势能、弹性势能进行几何和物理层面的双重解释。推导势能的定义 ($mathbf{F} = - abla U$)，并强调势能是场量而非物体固有的属性。 机械能守恒： 在只有保守力做功或非保守力做功为零的情况下，机械能守恒的条件。 第四章：旋转动力学与刚体运动 (Rotational Dynamics) 本章将力学分析从质点扩展到具有空间尺寸的物体。 转动概念的类比： 将平动中的概念（力、动量、动能）系统地类比到转动中（力矩、角动量、转动动能）。 力矩与转动惯量： 详细讲解力矩的矢量性质（叉积），并利用平行轴定理和垂直轴定理高效计算复杂形状物体的转动惯量。 角动量守恒： 推导 $mathbf{ au} = frac{dmathbf{L}}{dt}$。在无外力矩作用下，角动量守恒的应用，例如花样滑冰运动员收臂加速旋转的物理机制。 刚体运动的分解： 阐述任何刚体运动都可以分解为绕质心的平动和绕质心的转动。 第五章：振动与波：周期性现象的描述 (Oscillations and Waves) 本章关注物理系统中周期性的动态行为。 简谐运动 (SHM)： 基于牛顿第二定律，推导 $frac{d^2x}{dt^2} = -omega^2 x$ 的解。深入分析相位、振幅、周期的物理意义。 受迫振动与共振： 引入阻尼（耗散）力对振动的影响。详细分析驱动力频率与系统固有频率接近时共振现象的物理成因及其在工程中的重要性。 机械波： 介绍横波与纵波。建立波速、频率、波长之间的关系 ($v = lambda f$)，并讨论波的叠加原理。 --- 第二部分：电荷、场与光的统一 (Electromagnetism) 第六章：静电学的几何与基础 (Electrostatics) 电磁学的核心在于场论的建立。本章从电荷的性质出发，构建静电场。 库仑定律的矢量形式： 精确描述两个点电荷之间的相互作用力。 电场强度 (E)： 定义电场作为力的媒介。分析匀强电场和点电荷电场的特点。 高斯定律的威力： 将电场强度与电荷分布联系起来的积分形式。详细展示如何利用高斯定律的对称性简化计算，包括无限平面、球壳、无限长线电荷的电场。 电势 (V)： 将电场转化为势场，讨论电势的物理意义。推导电场强度与电势梯度的关系 ($mathbf{E} = - abla V$)。 第七章：电势能与导体行为 (Potential Energy and Conductors) 本章关注电场对电荷所做的功，以及导体在静电平衡下的特殊性质。 电势能的计算： 计算移动电荷在电场中克服电场力所做的功，引入电势能的概念。 导体在静电平衡下的特性： 详细论证导体内部电场必为零、电势处处相等、净电荷位于表面等关键结论。 静电屏蔽： 利用法拉第笼的原理，解释导体如何有效隔离外部电场。 第八章：电容与介质 (Capacitance and Dielectrics) 研究电荷的储存与场的改变。 电容器的原理： 从平行板电容器入手，推导其电容公式。 串并联组合： 系统讲解复杂电容器网络的等效电容计算方法。 电介质的影响： 引入电位移矢量 (D)。分析电介质（极性与非极性分子）进入电容器后对电场和电容的影响，理解极化过程的微观机制。 电场的能量密度： 计算存储在电场中的总能量 $U = frac{1}{2}CV^2$ 及其在空间中的分布（能量密度 $u_E$）。 第九章：稳恒电流与磁场的起源 (Steady Currents and Magnetism) 从电荷的运动引入磁场。 电流的微观模型： 讨论漂移速度与电流密度。欧姆定律的微观解释。 洛伦兹力： 运动电荷在磁场中受到的力 ($mathbf{F}_B = q(mathbf{v} imes mathbf{B})$)。分析其方向性和不作功的特性。 毕奥-萨伐尔定律 (Biot-Savart Law)： 作为产生磁场的源头公式，用于计算各种电流分布（如直线电流、圆电流环）产生的磁场。 安培定律 (Ampère's Law)： 磁场版本的“高斯定律”。利用安培环路法，高效计算特殊对称性下磁场的大小，如长直导线、螺线管内部的磁场。 第十章：电磁场的动力学统一：麦克斯韦方程组 (Maxwell's Equations) 这是经典物理学的巅峰成就，将电与磁的现象完美统一。 法拉第电磁感应定律： 描述变化的磁场如何产生电场（感应电动势）。深入探讨位移电流的概念，它是修正安培定律的关键。 麦克斯韦方程组的完整形式： 系统地展示高斯电场定律、高斯磁场定律、法拉第定律和修正后的安培定律的微分形式。强调它们在时变场中的相互联系。 电磁波的预言与性质： 推导麦克斯韦方程组在真空中的波动方程。明确电磁波的传播速度正是光速 $c$。讨论电磁波的横波特性、坡印廷矢量（能量流密度），并介绍电磁波谱的概貌。 --- 本书特色： 1. 数学工具的融入： 矢量分析、微积分（特别是线积分、面积分、体积分）在每章都得到即时应用和强化，确保读者能驾驭物理学的语言。 2. 概念的深度辨析： 避免生硬的定义，重点剖析关键概念（如惯性、保守性、场）在不同物理情境下的细微差别和普适性。 3. 思维训练： 大量设计了需要多步骤推理和跨章节知识融合的难题与专题讨论，旨在培养学生从现象到规律的严密逻辑推导能力。 本书为有志于深入学习物理学、工程学及相关交叉学科的学生提供了坚实且富有启发性的入门路径。它要求读者投入精力，但回报将是洞悉我们物质世界运行机制的深刻理解。

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坦白讲，我过去对物理学习抱有一种“畏惧感”，主要是因为很多教材的语言风格过于冷硬和学术化，读起来非常乏味，就像在啃一块没有调味料的干面包。这本书的叙述方式则完全不同，它有一种近乎“对话式”的亲切感。作者仿佛是一位经验丰富、耐心十足的导师，在你身边，用一种鼓励性的口吻引导你探索物理世界的奥秘。比如，在讲解量子力学的初步概念时，它会用一些比喻来软化那些反直觉的物理现象，帮助我们的大脑先建立一个感性的认知框架，然后再逐步引入严谨的数学描述。这种循序渐进、润物细无声的教学方法，极大地降低了学习曲线的陡峭程度。我发现自己不再是“被动”地接受知识，而是“主动”地去探索和理解书中的每一个论证。这种学习体验的转变，对于长期保持学习兴趣来说，是极其宝贵的财富。

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要说这本书在学习资源整合方面的表现，那真是无可挑剔。很多教科书都孤立地存在于纸面上，但《As/A2 Physics》似乎深知现代学习者需要的是一个多维度的学习生态。虽然我手头拿的是印刷版，但书中的很多引用和参考资料都指向了高质量的在线资源和最新的研究进展，这使得教材的内容始终保持着一定的时效性和前沿性。它在每一章末尾设置的“扩展阅读”和“深入探究”部分，简直是为那些不满足于考试大纲范围内的“学霸”准备的饕餮大餐。我曾尝试着去追踪书里推荐的某个关于粒子物理的短片，看完之后对标准模型的理解立刻得到了升华。这本书不仅仅是一本知识的载体，更像是一个“学习导航仪”，它指引着学生去发现更广阔的物理学天地，而不是将学习范围局限在考试的边界之内。

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这本《As/A2 Physics》的教材简直是物理学习的“救星”！我记得我刚接触大学预科物理时，那些抽象的概念简直像天书一样，牛顿定律、电磁感应，每次看到公式就头大。但是，这本书的编排方式非常巧妙，它不是简单地堆砌知识点，而是构建了一个清晰的知识脉络。作者在介绍每一个新概念时，都会先从我们日常生活中的现象入手，比如解释功和能时，会拿我们扔棒球或者推箱子的例子来类比，这样一来，原本枯燥的理论瞬间就变得鲜活起来。更值得称赞的是，它的插图和图表设计简直是教科书级别的典范。那些复杂的矢量图、电路图，都绘制得极其清晰、标注得一目了然，让我这个视觉学习者受益匪浅。每次做完一个章节的练习题，我都会回顾一下书中的“概念回顾”部分，那里的总结往往能帮我把零散的知识点串联起来，形成一个完整的体系。说实话，有这本书在手，我感觉自己对物理的理解深度比以前提高了一个台阶，它真正做到了化繁为简，让复杂的物理世界变得触手可及。

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我对很多理科教材都有过“失望”的经历，要么是内容太浅，只能应付应试，要么就是过于深奥，对自学者不友好。然而，《As/A2 Physics》在这方面找到了一个绝佳的平衡点。它的深度足以让你在A-Level考试中游刃有余，但其阐述的严谨性又让你在未来学习更深层次的物理学时，不会感到基础不牢。我尤其欣赏它在实验设计和数据分析部分的处理。它不仅仅告诉你实验该怎么做，还深入探讨了误差分析的重要性，以及如何用统计学方法来验证你的假设。书中给出的那些经典实验（比如测量万有引力常数或者测定电子的荷质比）的步骤被分解得极其细致，步骤间的逻辑关系解释得非常到位，让人能真正理解“科学方法”的精髓，而不是机械地跟着流程走。这对于培养独立思考和批判性分析问题的能力至关重要，这本书无疑是为培养未来的科研工作者打下了坚实的基础，而不是仅仅为了一个高分。

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这本书的排版和设计，虽然在物理学教材中看似是“小细节”，但对于长时间阅读和学习来说，却是影响效率的关键因素。我最欣赏的是它对公式和定义的处理——所有重要的方程式都被精心放在一个独立的、背景颜色略有不同的方框内，并且在首次出现时都有详细的变量解释。这避免了我在翻阅大量文字段落时，找不到关键数学工具的窘境。此外，术语的规范性也做得非常好，专业词汇的英文原词和中文释义并列出现，这对于我们未来可能需要阅读英文原版学术文献的学生来说，是一个极大的便利。整体的视觉设计非常简洁、专业，没有那些花哨的、分散注意力的装饰元素。整个阅读过程给人一种高度聚焦、效率至上的感觉，充分体现了对学习者时间尊重的专业态度。这本书的每一个设计决策，似乎都服务于一个核心目标：让物理学习变得尽可能高效和顺畅。

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