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出版者:Addison Wesley Publishing Company

作者:Francis Weston Sears

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1998-3

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780201078404

丛书系列:

图书标签:

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大学物理学：概念与应用导论 专为跨学科学习者和基础物理学学生设计 本书特色： 本书旨在为初次接触大学物理学的学生提供一个坚实、直观且全面的基础。我们深知物理学对于理解自然界运作机制的重要性，因此，我们摒弃了过度依赖复杂数学技巧的传统教学模式，转而强调物理概念的深刻理解与实际应用能力的培养。 本书内容覆盖经典物理学的核心领域，从最基础的运动学和动力学，延伸至能量、动量、振动、波、热力学，并为电磁学和光学奠定必要的基础。我们采用一种自洽、渐进式的教学结构，确保学生能够逐步建立起完整的知识体系。 第一部分：力学基础 第 1 章：测量、矢量与基本概念 本章将学生带入物理学的世界。我们首先探讨科学测量的基本原理、国际单位制（SI）的重要性，以及有效数字在科学计算中的作用。重点内容包括对标量和矢量的区分，详细讲解矢量的加减法，以及如何使用分量法解决二维和三维问题。我们强调，矢量不仅是数学工具，更是描述物理量的方向性本质的关键。 第 2 章：运动学——直线运动 本章集中分析一维运动。从位移、速度和加速度的定义出发，我们系统地推导了匀加速直线运动的基本方程。通过大量的实例，如自由落体运动，学生将学会如何利用这些方程精确描述物体的位置随时间的变化，并深入理解瞬时速度和平均速度的区别。 第 3 章：运动学——二维和三维运动 我们将二维和三维运动的分析分解为相互独立的水平和垂直分量。本章的核心是抛体运动的分析，通过将重力视为一个恒定的加速度向量，学生能够清晰地理解射程、最大高度和飞行时间是如何由初始速度决定的。同时，引入圆周运动的概念，为后续的向心力分析做好铺垫。 第 4 章：牛顿运动定律 牛顿定律是经典力学的基石。本章详细阐述了牛顿第一定律（惯性定律）、第二定律（$mathbf{F}=mmathbf{a}$）和第三定律（作用与反作用）。我们花费大量篇幅来识别和绘制自由体图，这是解决任何动力学问题的关键技能。常见应用包括分析斜面上的物体、滑轮系统和多物体连接系统，强调力的平衡和非平衡状态的判断。 第 5 章：功与能量 能量的概念是贯穿整个物理学的主线。本章引入功的定义，并建立功与动能之间的关系（动能定理）。随后，我们介绍保守力和非保守力，推导出重力势能和弹性势能，最终形成机械能守恒定律。大量的非保守力问题（如摩擦力、空气阻力）的分析，拓宽了能量方法的应用范围。 第 6 章：动量与碰撞 本章关注物体间相互作用时如何量度其效果。我们定义动量，并从牛顿第二定律推导出动量定理。系统的关键在于引入动量守恒定律，并展示其在封闭系统中的强大适用性。碰撞问题被细致区分：弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞，并分析了质心参考系在处理碰撞问题中的优势。 第 7 章：刚体的转动 本章将力学从质点扩展到具有形状和尺寸的物体——刚体。我们引入转动惯量、转矩的概念，并建立转动运动学方程。核心是牛顿第二定律的转动形式（$ au = Ialpha$）以及转动动能。通过角动量守恒定律的分析，我们处理滚动物体的运动和陀螺的进动。 第 8 章：万有引力 本章深入探讨牛顿的万有引力定律。从行星的开普勒定律出发，我们推导万有引力定律，并分析其与距离的关系。重点内容包括计算行星和卫星的轨道速度、周期以及轨道能量。引力势能的概念在本章得到进一步的完善，为天体物理的初步探讨提供了基础。 第二部分：振动、波与热物理 第 9 章：简谐运动 本章考察最基本也是最重要的周期性运动——简谐运动（SHM）。我们详细分析弹簧振子和单摆的运动，推导出位移、速度和加速度随时间呈正弦或余弦变化的表达式。对周期、频率和相位的讨论是本章的重点，同时引入阻尼振动和受迫振动，以贴近真实世界的物理现象。 第 10 章：机械波 本章研究能量如何在介质中传播，即波的传播。我们区分横波和纵波，并定义波速、波长、频率之间的关系。对波的叠加原理、反射、折射以及驻波的形成过程进行了详细的几何和代数描述。 第 11 章：声学 声波作为一种机械波，在本章中被独立讨论。我们分析声速的决定因素，强度与响度的关系，并引入多普勒效应，解释了观测频率随声源或观察者运动而发生的变化。 第 12 章：热力学定律与温度 本部分引入宏观热现象。我们从温度的测量和热膨胀开始，随后进入气体定律（理想气体定律）。核心是热力学第一定律，将其与功、内能和热量联系起来，强调能量的转换形式。 第 13 章：热力学第二定律 本章探讨热力学过程的方向性。我们介绍卡诺循环、热机效率的概念，并深入理解熵的统计学和热力学意义，阐明熵增原理是自然过程不可逆性的根本原因。 本书教学方法论： 1. 概念先行（Concept First）： 每介绍一个新的物理量或定律，我们首先用清晰、非数学化的语言解释其物理意义和在现实世界中的体现。 2. 分步推导（Step-by-Step Derivations）： 所有关键方程的推导都经过精心组织，保证每一步逻辑清晰，易于学生跟进。 3. 范例解析（Worked Examples）： 每一节都包含多个“例题”与“应用实例”。这些实例不仅仅是数学计算，更侧重于展示如何选择正确的物理模型（例如，何时用动量守恒，何时用能量守恒）和分析结果的物理意义。 4. 图表与可视化： 大量的图示、矢量分解图和流程图被用来辅助理解抽象概念，例如力的分解、能量的转换过程、以及波的叠加动画效果的文字描述。 本书的结构旨在为学生在后续的电磁学、现代物理学或工程学课程中打下坚实且无缝衔接的知识基础。我们相信，通过本书的系统学习，学生将不仅掌握计算方法，更能培养出一种“物理直觉”。

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