具体描述
《高中物理培优基础教程(第2版)》根据新课程特点，依据新版的全国中学生物理竞赛内容提要（2006年修订）进行编写。比较系统地讲述了运动学、静力学、动量与能量、刚体的转动、振动和波、热学、电场、磁场、直流电、交流电与电磁波、几何光学、近代物理、狭义相对论、导数、简单的积分等基本知识。部分试题选自历届竞赛试题、历年竞赛模拟题、大学自主招生试题以及其他国家的竞赛试题。《高中物理培优基础教程(第2版)》还具有基础、新颖、实战的特点。《高中物理培优基础教程(第2版)》适用于对物理有兴趣的高中学生自学使用，也可供教师上课辅导使用。
探索宇宙的奥秘：经典物理学前沿与未来展望 本书导读 本书旨在为对物理学怀有浓厚兴趣的读者提供一个深入探索经典物理学核心概念、理解其发展脉络以及展望其未来可能性的广阔平台。我们不会拘泥于高中阶段的知识体系，而是着力于剖析支撑整个现代物理学大厦的那些基本原理和思想方法。全书结构严谨，逻辑清晰，旨在培养读者独立思考、运用物理学工具解决复杂问题的能力。 第一部分：力学——牛顿体系的精妙与局限 第一章 运动的描述与相对性 本章首先从更抽象的几何和代数角度重新审视了运动学。我们不再仅仅满足于速度和加速度的定义，而是深入探讨了位移矢量在不同参考系下的转换规则，引入了张量分析的初步概念来描述空间中的物理量。经典力学中的伽利略变换虽然在宏观低速情况下极其有效，但其内在的矛盾性是如何被早期物理学家察觉的？我们将回顾这些历史性的思考过程。 重点探讨了惯性系与非惯性系之间的区别，并详细阐述了在非惯性系中引入的假想力——科里奥利力和离心力。这些力的引入，使得我们在旋转的地球上依然能够运用牛顿定律进行精确计算。我们通过分析陀螺仪的进动和章动现象，展示了角动量守恒在实际工程和天体动力学中的不可替代性。 第二章 功、能与守恒定律的普适性 本章将对功和能的概念进行升华。我们不再仅仅停留在 $W = Fd cos heta$ 的简单计算上，而是深入探讨保守力场与非保守力场对系统能量的本质影响。势能不再被视为物体固有的属性，而是场与物体之间相互作用的体现。 变分原理，特别是最小作用量原理（哈密顿原理），是连接经典力学与更深层次物理理论的关键桥梁。本章会详细介绍拉格朗日力学。通过引入广义坐标和拉格朗日量 $L = T - V$，我们展示了如何摆脱力的概念，直接通过能量构造运动方程。这种方法在处理复杂约束系统（如双摆、多体问题）时，展现出无与伦比的简洁性和优越性。 第三章 刚体的转动与振动 刚体动力学是力学中的一个重要分支。本章超越了质点体系，关注物体形状和内部结构对运动的影响。我们详细分析了转动惯量（二阶张量）的计算方法，特别是主轴的选取和欧拉角的应用。对于刚体绕定点的运动，欧拉方程的推导和求解是本章的难点与重点。 振动理论方面，我们将从简单的单自由度系统出发，扩展到耦合振动系统。通过特征值问题，我们揭示了“正常模态”的概念——系统可以分解为一系列彼此独立的简谐振动。傅里叶分析在处理复杂周期性振动中的强大应用将被充分展示。 第二部分：场论的兴起——电磁学的统一 第四章 静电场与静磁场的基础 本章将麦克斯韦方程组作为核心，构建整个电磁场的宏伟框架。我们从库仑定律和安培定律出发，严格推导高斯定律和磁场的无源性定律，并引入电磁场的矢量势和标量势的概念。 讨论了边界条件在求解电磁场问题中的重要性，例如在导体界面和介质界面上的电场和磁场的行为。电磁场的能量密度和动量概念，展示了场本身携带着能量和动量，这是对经典牛顿力学的一次深刻修正。 第五章 变化的场与电磁波 法拉第电磁感应定律揭示了变化的磁场如何产生电场。本章的重点在于整合麦克斯韦的位移电流项，从而得到完备的麦克斯韦方程组。我们将详细推导这些方程在均匀、无源介质中的波动方程形式。 电磁波的产生、传播特性（如波速、波长、频率、偏振态）将在本章得到深入分析。通过对电磁波在不同介质中传播的阻抗匹配和反射/折射现象的分析，读者可以深刻理解光作为一种电磁波的本质。 第六章 电动力学进阶与相对论的萌芽 本章将电磁场的描述提升到更一般的形式，引入洛伦兹协变性。我们将探讨在不同惯性系中电场和磁场的相互转化——这不是简单的叠加，而是同一物理实体在不同视角下的不同表现。狭义相对论的思想，如时间膨胀和长度收缩，并非凭空出现，而是电磁学理论在不同参考系下保持形式不变性的必然要求。 第三部分：热力学与统计物理的宏观与微观桥梁 第七章 热力学定律的严格性 本书将从克劳修斯和开尔文的表述出发，严格论证热力学第二定律的不可逆性。熵的概念是理解自然界方向性的核心。我们将超越温度和压力的宏观描述，深入探讨玻尔兹曼熵公式 $S = k ln W$，揭示宏观熵与微观状态数之间的内在联系。 热力学第三定律（绝对零度不可达到）的物理意义及其对化学反应和物质性质的制约作用将被详细阐述。 第八章 理想气体与统计力学基础 分子动理论是连接宏观热力学与微观粒子运动的桥梁。本章将详细推导麦克斯韦-玻尔兹曼速度分布律，并解释它如何自然地导出宏观的理想气体状态方程。 随后，我们将迈入量子统计的领域。介绍相空间、配分函数（Partition Function）的概念，这是连接自由能与微观能级的关键工具。通过不同的统计系综（微正则、正则、巨正则），读者将学会如何处理不同热力学条件的物理系统。 第九章 量子统计的初步应用 本章将展示在低温高密度条件下，经典统计物理的失效以及量子统计的必要性。详细介绍费米-狄拉克分布和玻色-爱因斯坦分布，并将其应用于理解金属中的自由电子行为（费米能级、低温比热）和黑体辐射（普朗克公式的推导）。这些案例将清晰地展示量子化对宏观物理性质的决定性影响。 第四部分：光学与波动现象的深入剖析 第十章 几何光学与物理光学的分野 几何光学（费马原理）是光线路径的基础，我们在此基础上重温和深化对折射定律和反射定律的理解。然而，当涉及光的衍射和干涉现象时，几何光学便失效了。 本章的重点转向物理光学，强调光的波动性。从惠更斯-菲涅耳原理出发，详细分析单缝、双缝以及圆孔衍射图样。干涉理论将深入到傅里叶光学领域，展示如何用波前的分解来预测复杂的干涉图样。 第十一章 偏振与光的散射 偏振态的描述需要用到更完善的数学工具（如斯托克斯参量或琼斯矩阵）。本章将探讨自然光、部分偏振光和完全偏振光的表征方法，以及马吕斯定律在起偏器和检偏器中的应用。 光的散射，特别是瑞利散射（解释天空为什么是蓝色的）和米氏散射（解释云和雾的颜色），是理解大气光学现象的关键。这些现象都根植于电磁波与微观粒子的相互作用。 结语：物理学的未来展望 本书的最后部分将简要勾勒出离开经典物理学范畴的宏伟图景：量子力学的基本公设、狭义和广义相对论的几何化描述，以及对粒子物理学和宇宙学前沿问题的初步探讨。本书的目标是提供一个坚实的知识基础，使读者能够自信地步入这些更深层次的物理学殿堂。
作者简介
目录信息
Chapter 01 运动学 §1 质点运动学的基本概念 §2 运动的合成和分解 §3 抛体运动 §4 圆周运动 §5 相对运动Chapter 02 静力学 §1 力学中的三种力 §2 共点力作用下物体的平衡条件及应用 §3 有固定转轴物体的平衡条件及应用 §4 一般物体的平衡条件及应用 §5 物体平衡的种类 §6 流体静平衡Chapter 03 牛顿运动定律 §1 牛顿运动定律 §2 非惯性参照系 §3 天体运动Chapter 04 动量与能量 §1 功和能功率 §2 动能定理 §3 势能与功能原理 §4 机械能守恒定律 §5 动量定理 §6 动量守恒定律 §7 碰 撞 §8 质心与质心运动Chapter 05 角动量 §1 冲量矩与角动量 §2 质点与质点组的角动量定理 §3 角动量守恒定律Chapter 06 振动和波 §1 简谐运动 §2 振动的能量 §3 机械波 §4 波的干涉、多普勒效应Chapter 07 热学 §1 分子动理论与内能 §2 热力学定律 §3 气体性质 §4 气体的功、热量与内能的增量 §5 固体性质 §6 液体性质 §7 物态变化Chapter 08 静电场 §1 库仑定律与电荷守恒定律 §2 电场强度 §3 电势 §4 电场中的导体和绝缘体 §5 电容器和静电场能Chapter 09 稳恒电流 §1 部分电路欧姆定律 §2 含源电路欧姆定律 §3 电源与电动势 §4 电表改装、惠斯通电桥与补偿电路 §5 物质的导电性与半导体Chapter 10 磁场与电磁感应 §1 磁场对电流的作用 §2 磁场对运动电荷的作用 §3 法拉第电磁感应定律 §4 自感与互感Chapter 11 交流电与电磁波 §1 交流电与变压器 §2 电阻、纯电感、纯电容电路 §3 整流、滤波和稳压 §4 电磁振荡和电磁波Chapter 12 几何光学 §1 光的反射 §2 面镜成像 §3 光的折射 §4 薄透镜成像与光具组成像 §5 简单光学仪器Chapter 13 近代物理 §1 波动光学 §2 光的本性 §3 原子结构 §4 原子核Chapter 14 狭义相对论 §1 狭义相对论运动学 §2 狭义相对论动力学Chapter 15 数学基础 §1 导数初步 §2 积分初步参考答案
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