具体描述
好的，以下是一本关于经典力学与热力学基础的教材简介，旨在为大学本科一年级或二年级学生提供坚实的物理学入门基础，与您提到的《Cours de physique pour la licence, Électromagnétisme》的主题完全不同。 --- 大学基础物理系列：经典力学与热力学导论 内容概述 本书旨在为初次接触系统物理学学习的理工科学生提供一个全面、严谨且直观的经典力学与基础热力学入门教程。本书严格遵循大学物理教学大纲的核心要求，尤其侧重于概念的深度理解、数学工具的应用以及问题解决能力的培养。全书内容分为两大核心模块：经典力学和热力学基础。 第一部分：经典力学（Mécanique Classique） 本部分将引导学生从伽利略和牛顿的革命性思想出发，构建起对宏观世界运动规律的精确描述。我们强调从基本原理出发，逐步过渡到更复杂的系统分析。 第一章：运动学与参考系 (Cinématique et Systèmes de Référence) 本章作为力学的基础，首先复习了必要的矢量代数和微积分工具。重点讨论了一维、二维和三维空间中的运动描述，包括位移、速度和加速度的矢量表示。随后，深入探讨了惯性系与非惯性系的概念，特别是引入了对旋转参考系中运动的分析，为后续理解圆周运动和陀螺仪运动打下基础。 第二章：牛顿定律与力（Les Lois de Newton et la Force） 这是经典力学的核心。牛顿第一、第二和第三定律被详细阐述，并结合大量实际物理情境进行应用，如弹簧（胡克定律）、摩擦力、向心力等。我们特别关注力的概念的物理意义，并强调使用自由体图进行系统分析的规范化步骤。 第三章：功、能与保守力（Travail, Énergie et Forces Conservatrices） 本章引入了物理学中最为强大的工具之一：能量守恒定律。详细定义了功（Travail）的概念，导出了动能定理。随后引入了保守力的概念，并定义了势能（Potentiel）——包括引力势能和弹性势能。通过能量方法的应用，许多原本需要复杂矢量计算的动力学问题（如斜面上的摩擦运动）得以简化。 第四章：动量与角动量（Quantité de Mouvement et Moment Cinétique） 本章关注系统整体的运动特性。动量守恒定律作为牛顿第二定律的积分形式，被应用于碰撞问题和火箭推进问题。随后，本书对角动量的概念进行了严格的几何和物理定义，推导了力矩与角动量变化率的关系。重心运动与刚体绕固定轴转动的分析是本章的重点。 第五章：振动与波（Oscillations et Ondes Mécaniques） 此部分将理论力学与实际现象相结合。着重分析了简谐振动（SHM），包括单摆和弹簧振子，并引入了阻尼振动和受迫振动的概念。在波的部分，我们介绍了横波和纵波的特性，并推导了一维波方程，为后续学习电磁波（非本书内容）打下必要的波动基础。 第六章：万有引力与轨道力学（Gravitation Universelle et Mécanique Orbitale） 基于牛顿的引力定律，本章系统地分析了行星运动。通过开普勒定律的推导，学生将理解引力如何决定了行星和卫星的稳定轨道，并接触到逃逸速度和卫星变轨的基本概念。 第二部分：热力学基础（Introduction à la Thermodynamique） 在完成了对宏观物体运动规律的描述后，本部分将视角转向能量的转化和物质的宏观状态，这是理解所有自然过程的基础。 第七章：温度、热量与热力学零定律（Température, Chaleur et Principe Zéro） 本章首先建立了温度的微观和宏观概念，介绍了不同温标的转换和热平衡的含义。热力学第零定律被确立为温度测量的基础。随后，我们讨论了热量的传递方式：传导、对流和辐射。 第八章：理想气体与气体动理论（Gaz Parfaits et Théorie Cinétique des Gaz） 气体作为最简单的研究对象，是理解统计物理的桥梁。本章详细推导了理想气体状态方程（$PV=nRT$），并基于分子运动论，从微观层面解释了压强和温度的物理本质，推导出均方根速率。 第九章：热力学第一定律（Premier Principe de la Thermodynamique） 本书的核心热力学定律。内能、功和热量被明确定义，并导出了热力学第一定律 ($Delta U = Q + W$ 或 $Delta U = Q - W$，本书采用国际惯例)。详细分析了等温、等压、等容、绝热等各种过程中的能量变化，并计算了循环过程中的净功和热量交换。 第十章：热力学第二定律（Deuxième Principe de la Thermodynamique） 第二定律的引入标志着物理学从可逆过程分析走向不可逆过程的真实世界。本章介绍了熵的概念及其统计学意义，阐述了卡诺循环和热机效率的极限。克劳修斯和开尔文表述被用于区分自然过程的方向性。 第十一章：热力学第三定律与应用（Troisième Principe et Applications） 最后，我们讨论了热力学第三定律——绝对零度的不可达到性。本章的收尾部分将介绍热力学在实际工程和化学中的初步应用，例如相变和吉布斯自由能的初步概念，为后续的化学热力学或统计物理学习做好衔接。 教学特色与优势 1. 概念的严格性与直观性的结合： 每一核心定律的引入都伴随着清晰的数学推导和丰富的物理图像解释，确保学生不仅“会算”而且“理解”。 2. 例题与习题的广度： 全书包含了数百个精心设计的例题，用于现场演示解题步骤；每章末尾附有大量不同难度的习题，旨在巩固理论知识并训练分析能力。 3. 数学工具的适度使用： 在力学部分，充分利用微积分和矢量分析；在热力学部分，重点在于偏微分的引入和理解。所有数学工具的使用都具有明确的物理动机。 本书是为希望在大学阶段建立起扎实的牛顿力学和热力学基础的学生量身打造的权威教材。掌握本书内容，将为后续学习电磁学、量子力学及统计物理打下不可动摇的基石。
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忒有用，还很有人情味的一本物理书……作者Cordier教授亲手绘图
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