21世纪网络版系列教材·大学物理（上册） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:吴於人

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页数:268

译者:

出版时间:2003-1

价格:23.00元

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isbn号码:9787560825304

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现代工程科学前沿探索：经典力学与热力学精要 面向新时代工程与科学人才的必备基础 本书旨在为理工科专业本科生构建坚实而深入的经典物理学知识体系，重点聚焦于宏观世界的运动规律与能量转化机制。全书内容紧密围绕牛顿力学、振动与波、狭义相对论基础以及热力学、统计物理初步这四大核心板块展开，力求在严谨的数学推导基础上，展现物理学的内在逻辑美感及其在现代工程实践中的广泛应用。 第一部分：经典力学的宏大叙事 本部分从运动学的基本概念出发，逐步引入对物体状态描述的更高级工具——矢量分析与坐标变换。我们摒弃了传统教材中过于繁琐的代数推导，而是强调利用清晰的几何和物理图像来理解瞬时速度、加速度以及角动量等核心概念。 1. 运动的精确描述与动力学基础 首先，本书详细阐述了参考系的概念，特别是惯性系与非惯性系（如旋转参考系）的物理意义差异。通过对刚体运动的深入分析，我们引入了转动惯量、力矩以及角动量守恒定律。书中特别设置了多个与航空航天、精密机械相关的例题，旨在帮助读者理解在复杂运动环境下如何运用守恒定律进行高效的系统分析。例如，在分析陀螺仪的进动与章动时，我们通过张量形式的转动惯量矩阵，揭示了其内在的耦合关系，这对于控制工程领域至关重要。 2. 能量、功与保守系统 功和能的概念被提升到核心地位。我们不仅停留在对恒力做功的简单积分，而是深入探讨了变力场下的功的计算，以及保守力与势能的深刻关联。势能函数的引入，使得许多动力学问题可以转化为能量最小化问题，这为后续学习变分原理和场论奠定了基础。书中的一个亮点是对“有效势能”的讨论，这在天体力学和分子间相互作用力的建模中具有不可替代的作用。 3. 振动、波动与响应分析 振动是自然界最普遍的现象之一。本书细致区分了简谐振动、阻尼振动和受迫振动。对于受迫振动的分析，我们引入了复数表示法和频率响应函数（Transfer Function）的概念。这部分内容与电子工程中的电路分析（RLC电路）和信号处理中的傅里叶分析有着天然的联系。我们详细推导了系统的共振现象，并探讨了如何通过设计阻尼系数来控制系统的动态响应特性。 在波动部分，我们侧重于机械波的传播特性，如波速的决定因素、反射、折射以及多普勒效应的定量分析。对驻波形成的条件及其在声学结构设计中的应用进行了专门的讨论。 4. 狭义相对论的几何视角 在经典力学的基础上，本书引入了狭义相对论作为对牛顿力学的修正与拓展。我们没有将相对论视为一个孤立的理论，而是将其置于更宏大的时空几何框架中进行考察。从洛伦兹变换的推导出发，我们强调了“同时性的相对性”和闵可夫斯基时空的概念。动量和能量的相对论性修正，特别是质能方程 $E=mc^2$，被置于统一的四维动量矢量框架下进行考察，凸显了物理规律在不同参考系下的协变性。 第二部分：热力学与统计物理的微观基石 本部分是连接宏观现象与微观粒子行为的桥梁，是理解能源、材料科学和化学过程的关键。 1. 热力学的基本定律与过程分析 本书首先清晰界定了热力学三大基本定律（零定律、第一定律、第二定律）。在第一定律部分，我们强调了内能是状态函数，并详细区分了系统与环境、功与热量的精确定义。 第二定律的阐述则采用了更为现代的观点，从克劳修斯、开尔文的表述过渡到熵（Entropy）作为系统无序度的量化指标。我们对卡诺循环进行了深入的几何分析，并推导了热力学第三定律的物理意义。在应用方面，书中详细分析了制冷机、热泵的工作效率极限，并探讨了不可逆过程的熵增原理在实际工程中的体现。 2. 物质的热力学性质与相变 我们引入了热力学四大基本方程（麦克斯韦关系式），这些方程展示了压力、温度、体积和熵之间的深刻联系。基于这些方程，我们推导了理想气体和真实气体（如范德华气体）的状态方程的适用范围。 相变是热力学研究的重点。本书通过克拉珀龙方程（Clausius-Clapeyron Equation）来描述一级相变的平衡条件，并解释了为什么熔点和沸点会随着外部压力的变化而改变。对二级相变（如铁磁性到顺磁性的转变）的讨论，则为深入学习临界现象和统计物理的相变理论做了铺垫。 3. 统计物理的概率视角 统计物理是热力学定律的微观起源。本部分首先介绍了统计方法的必要性，即处理海量粒子系统的局限性。我们详细讲解了微观系综（宏观正则、微观正则、正则系综）的概念及其适用条件。 重点在于玻尔兹曼分布（Boltzmann Distribution）的推导与应用，它解释了大量系统宏观量是如何由微观概率决定的。书中最后引入了对理想气体分子速度分布（麦克斯韦-玻尔兹曼分布）的推导，这直接解释了气体的扩散和热传导现象，展示了统计规律如何导出宏观热力学定律的必然性。 总结与展望 本书的编写遵循“从现象到规律，从宏观到微观”的逻辑路径。通过大量的图表、清晰的物理图像和适度的数学工具，我们旨在培养学生分析复杂物理系统的能力，而非仅仅是记忆公式。掌握这些基础，将使读者能够自信地迈入更前沿的领域，如流体力学、电磁学、量子力学以及更深入的工程热力学和材料科学研究中。本书提供的知识是面向未来所有技术创新的坚实地基。

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最让我感到遗憾的是，作为一本“21世纪网络版”教材，它在连接物理学与现代技术前沿方面的努力几乎为零。物理学从来都不是孤立的，它是所有现代科技的基石。当我们翻开一本号称面向未来的教材时，我们期待看到的是电磁场理论如何支撑起光纤通信的波导设计，热力学如何指导新型电池的效率优化，或者哪怕是经典力学如何被纳入到更精妙的机器人控制算法中去。这本书里，这些前沿应用就像是另一个平行宇宙的故事，与我们正在阅读的这本物理教科书毫无关系。它仿佛在告诉我们：学好这些经典理论就好，至于它们在今天的世界里扮演的角色，那是其他学科的事情。这种学科壁垒的固化，使得我们学到的知识显得沉重而缺乏活力，让人不禁怀疑，我们花费大量时间啃下的这些基础，究竟能支撑起怎样一座面向未来的大厦。

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说实话，我对这本书的结构编排感到非常困惑，仿佛它是由几个不同年代、不同水平的学者拼凑而成。前几章在介绍运动学和牛顿定律时，铺陈得过于冗长和细碎，每一个定义都要反复强调，对于已经学过高中物理的我们来说，这简直是一种时间上的浪费，读起来让人昏昏欲睡，恨不得快进。然而，当我们真正进入到更抽象、更需要数学工具支撑的部分，比如矢量分析和保守力场时，作者的态度又突然变得极其简练和跳跃。很多关键的推导步骤被一笔带过，只留下一句“读者可以自行验证”——这对于初次接触这些高阶数学工具的物理系学生来说，无异于直接把我们扔到深水区，期望我们凭空学会游泳。这种忽快忽慢的节奏感，极大地破坏了学习的连贯性。优秀的教材应该像一个耐心的向导，在关键的转折点给予清晰的指引和详细的注解，而不是在平地上走得慢吞吞，一到悬崖边就催促我们自己找绳索。

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从教学辅助功能的角度来看，这本书的表现实在不尽如人意。网络版这个噱头，似乎更多地体现在了它有一个配套的网站链接，而那个网站的质量更是令人汗颜。里面所谓的“互动练习”和“模拟实验”，其仿真度低得令人发指，图形卡顿，物理模型的精度粗糙，很多时候，我通过手算得出的精确解，比软件给出的结果还要可靠。更别提那些内置的习题了。大部分题目要么是过于简单、只需要套用公式就能解决的基础题，要么就是那种生僻的、脱离实际应用场景的“智力题”，旨在考察你是否记住了某个特定公式的变形。真正能锻炼思维、需要综合运用多学科知识的综合大题凤毛麟角。如果教材的价值在于引导学生进行批判性思维和解决问题的能力训练，那么这本教材的习题部分无疑是失败的，它鼓励的是“背诵解题模板”，而非“探索物理规律”。

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这本号称“21世纪网络版”的大学物理教材，说实话，拿到手里的时候，我内心是充满期待的。毕竟，在这样一个信息爆炸的时代，物理学这门基础学科的“网络化”和“现代化”更新是刻不容缓的。然而，阅读体验却像是在一个装修豪华但内容陈旧的博物馆里徘徊。它试图用鲜亮的封面和时髦的版式来吸引那些习惯了多媒体互动的年轻读者，但一旦深入到具体的概念讲解中，那种熟悉的、带着上世纪痕迹的叙述方式就暴露无遗了。特别是涉及到一些核心的力学原理和电磁场基础时，它给出的例题和插图，说白了，就是从几十年前的经典教材里换了个皮，重新包装了一下。我期待看到更多与现代工程技术、信息科学领域紧密结合的案例，比如量子计算的物理基础、新型能源材料的电磁特性分析，或者至少是更复杂的、需要编程辅助求解的真实世界问题。但很遗憾，这些几乎找不到踪影。它似乎停留在“教会你如何计算理想情况下的简谐振动”的层面，而对“如何用这些知识去理解和解决现实世界中非线性的、复杂的物理现象”着墨太少，这使得我们这些渴望将理论应用于实践的学生，总感觉像是在隔着一层厚厚的玻璃看世界，看得见，却摸不着。

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这本书的语言风格，可以说是极其“学术化”的，但这种学术化带着一种疏离感。作者似乎完全假设读者已经拥有了极高的数学素养和物理直觉，因此在描述物理图像时，大量使用晦涩的术语和紧凑的定义，缺少必要的“人情味”。想象一下，你正在努力理解洛伦兹力在特定几何构型下的行为，这时你希望得到的是一个清晰的、能让你在脑海中构建起三维空间画面的描述，或者至少是一个巧妙的比喻来帮助理解力的方向性。然而，这本书提供的往往是冷冰冰的矢量叉乘定义，然后就让你自行领悟。这种写作方式，极大地增加了初学者的认知负担，让学习过程充满了挫败感。它更像是一本给已经入门的科研人员用来快速查阅参考的“手册”，而不是一本能陪伴大学新生从零开始，激发他们对物理世界热爱的“引路书”。

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