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出版者:蓝色畅想

作者:钟江帆 编

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2004-6

价格:15.70元

装帧:

isbn号码:9787040136340

丛书系列:

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深入探索宇宙的奥秘：宏观世界的物理学基础 一部全面、严谨且富含启发性的力学与热学教材 本书特色： 宏观世界的基石： 本书聚焦于经典物理学的核心领域——力学与热学，旨在为读者构建一个扎实且深入的物理学基础框架。我们相信，对宏观世界基本规律的理解是进一步探索微观世界、前沿科学和工程应用的前提。 严谨的数学推导与清晰的物理图像： 我们力求在保持数学严谨性的同时，赋予物理概念以清晰、直观的图像。从牛顿定律的精确表述到热力学第二定律的深刻内涵，每一步推导都力求逻辑连贯，使读者不仅知其然，更能知其所以然。 丰富的应用实例与现实关联： 物理学并非空中楼阁。本书融入了大量来自工程、天文、气象乃至日常生活的实例，展示了理论是如何指导实践，如何解释我们周围世界的现象，从而激发读者的学习兴趣和应用能力。 注重思想方法的培养： 除了知识点的传授，本书更致力于培养读者的科学思维方式，包括模型建立、变量分离、守恒思想的应用以及对误差和近似的审慎态度。 --- 第一部分：运动学的几何与动力学的根源 深入剖析物体在三维空间中的描述及其受力分析 第一章：质点运动的描述 本章将带您进入运动学的世界，从最基础的概念入手，精确描述物体的位置、位移、速度和加速度。我们探讨瞬时速度和加速度的微积分定义，并引入自然坐标系（切向和法向加速度），使对曲线运动的描述更为精妙。特殊关注简谐振动，深入分析其特征方程、周期与振幅，并引入相平面分析，为后续更复杂的振动问题奠定基础。 第二章：牛顿运动定律 力学的核心——牛顿三大定律被置于本章的中心。我们不仅复习了伽利略相对性原理，更重要的是，详细探讨了惯性系与非惯性系（特别是匀加速转动的参考系，引入了惯性力——科里奥利力和离心力）。对力的概念进行了系统分类，从万有引力到弹性力（胡克定律的适用范围），为建立动力学方程做好准备。本章强调了如何将实际问题抽象为理想化的力学模型。 第三章：功、能与动量 本章转向物理量的守恒性。功和能的概念被引入，不仅限于保守力场下的势能，还深入探讨了非保守力（如摩擦力）做功对系统机械能的影响。我们将动量及其守恒定律作为研究相互作用的另一种强大工具，特别是在处理碰撞问题（弹性碰撞与非弹性碰撞）时，动量守恒的普适性得到了充分展现。本章也为狭义相对论中的能量与动量关系埋下了伏笔。 第四章：刚体的平衡与转动 在质点力学的基础上，本书将视野扩展到宏观的刚体。我们引入了力矩的概念，并推导了刚体转动的动力学方程（转动定律）。重点讨论了转动惯量（平行轴定理和斯泰纳定理的应用），以及角动量守恒在陀螺仪、卫星姿态控制等领域的实际体现。对静力学的分析将着重于如何应用平衡条件来求解复杂结构（如桁架、桥梁）的受力情况。 --- 第二部分：场论的奠基与宏观尺度的统一 从引力到约束：探索场与波的物理实在 第五章：万有引力与场论的初步 本章深入探讨了牛顿的万有引力定律，并将其推广到连续质量分布的计算。重力场强和引力势能的概念被系统介绍，这使我们能够以场的形式来描述远距离作用力。我们还简要讨论了引力在天体力学中的应用，如开普勒定律的导出以及行星轨道稳定性问题。 第六章：振动与波动 本章研究了能量和信息的传递方式。从简谐振动的受迫振动和阻尼振动，引入了系统的固有频率和共振现象。随后，我们将讨论横波和纵波在弹性介质中的传播，推导出波的通式，并分析波的干涉、反射、折射以及多普勒效应。对驻波的形成机制和能量传输的分析，为声学和光学奠定了基础。 第七章：流体力学基础 本章将力学原理应用于流体这一特殊介质。我们首先区分了理想流体与粘性流体，并基于连续性原理和伯努利方程，分析了流体在稳态流动中的速度、压强关系。对阿基米德原理的深入讨论，以及对粘性流体中层流和湍流特性的定性描述，拓宽了力学的应用边界。 --- 第三部分：热力学的微观联系与宏观描述 从温度到熵：理解能量转换的极限 第八章：理想气体的微观模型 本书将热力学与分子运动论紧密结合。本章从大量分子无规则运动的统计观点出发，推导了理想气体的状态方程，并从微观上解释了宏观的压强和温度的物理意义。重点分析了气体分子的速率分布（麦克斯韦分布），并基于此计算了气体分子的平均动能、方均根速率，为理解气体热力学性质提供了微观基础。 第九章：热力学定律 热力学是关于能量转换和传递的科学。我们首先详细阐述热力学第零定律（温度的定义）和第一定律（能量守恒在热过程中的体现），强调了内能、功和热量的状态函数属性。随后的重点是热力学第二定律——熵增原理的引入。我们从卡诺循环和热机效率的极限出发，理解了过程的方向性，并探讨了熵在统计力学中的本质。 第十-十一章：热力学过程与统计推论 我们将应用前述定律分析等温、绝热、等压、等容等经典热力学过程，计算气体在这些过程中的功、热量和内能变化。在对热力学第三定律的讨论之后，本书将目光投向统计诠释，探讨玻尔兹曼熵公式，以此在微观层面巩固对熵和热力学第二定律的理解，展现了宏观规律与微观概率之间的深刻联系。 --- 面向读者： 本书适用于大学本科的理工科专业学生，作为其物理基础课程的上学期教材。它也同样适合于对经典物理学有扎实系统学习需求的科研人员、工程师以及所有渴望深入理解自然界基本规律的自学者。通过对这些基础理论的掌握，读者将为后续学习更高级的电磁学、热力学、量子力学及应用物理打下坚实可靠的基石。

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