Physics For Scientists & Engineers Study Guide, Vol 1, 5th Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Brooks Cole

作者:John R. Gordon

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2000

价格:USD 46.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780030209727

丛书系列:

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• Physics
• Scientists
• Engineers
• Study Guide
• Vol 1
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经典物理学导论：从宏观世界到微观粒子 本书旨在为非物理专业，但需要在其学科领域（如工程学、化学、生物学、计算机科学等）中接触和应用基础物理原理的学生提供一个全面而严谨的入门指南。我们深知，对于许多理工科学生而言，物理学是理解自然界运行规律的基石，但其抽象的数学表述往往成为学习的障碍。因此，本书的设计哲学是平衡理论深度与直观理解，确保读者不仅能“知道”公式是什么，更能“理解”公式背后的物理图像和实际意义。 核心结构与内容组织 全书内容覆盖经典物理学的核心范畴，并以逻辑严密的方式组织，引导学生逐步建立起对物理世界的完整认知框架。 第一部分：力学基础——运动的规律与能量的守恒 本部分是整个物理学大厦的基石。我们从运动学的基本概念——位移、速度、加速度入手，深入探讨了牛顿运动定律的普适性及其在不同参考系下的应用。重点在于培养学生识别和分析各种受力情况的能力，尤其是在复杂环境（如斜面、圆周运动、非惯性系）中的应用。 向量分析与运动描述： 强调向量在描述二维和三维运动中的关键作用，为后续的矢量计算打下坚实基础。 牛顿定律的应用： 不仅仅是介绍 F=ma，更重要的是详尽分析摩擦力、弹簧力（胡克定律）、万有引力等常见作用力。通过大量实例，如火箭发射、卫星轨道计算，展示定律的强大解释力。 功与能： 这是物理学中最强大的概念之一。我们详细阐述了动能定理、势能（重力势能与弹性势能）的概念，并深入讨论了机械能守恒定律的适用条件和局限性。能量转换的例子贯穿始终，从简单的滑块运动到复杂的过山车设计。 动量与碰撞： 动量守恒定律作为另一个核心守恒律，在涉及瞬时相互作用（如碰撞、爆炸）的问题中展现出无可替代的优势。本章会细致区分完全弹性碰撞、非完全弹性碰撞以及内力做功的系统分析。 刚体转动： 拓展线运动的概念到转动系统，引入角动量、转动惯量和力矩。这部分内容对于理解陀螺仪、行星自转等现象至关重要。 第二部分：振动、波与热力学——物质的集体行为 在掌握了单个物体和系统运动的规律后，我们将目光投向描述大量粒子集体行为的宏观现象。 简谐振动（SHM）： 作为周期性运动最基本的模型，SHM的数学处理（微分方程的解）是理解波现象的桥梁。我们详细分析了弹簧振子和单摆的运动特性，并引入了阻尼振动和受迫振动，为共振现象埋下伏笔。 机械波： 从横波到纵波，从波速到波长，本章系统地介绍了波动的基本属性。重点讲解了波的叠加原理、干涉和衍射现象，这些是后续光学基础的铺垫。 热力学基础： 将宏观温度与微观粒子的平均动能联系起来，介绍热力学三大定律。特别是对热力学第一定律（能量守恒的另一种表达）和第二定律（熵增原理）的阐述，旨在帮助读者建立起对“不可逆性”和“过程方向”的深刻理解。理想气体的状态方程和分子动理论是理解宏观热现象微观基础的关键。 第三部分：电磁学——场与力的统一 电磁学是现代技术的核心驱动力，其概念的抽象性也要求更高的逻辑清晰度。本书采用“电场先行，磁场跟进”的结构，最终汇聚到麦克斯韦方程组的宏伟体系。 静电学： 从库仑定律出发，定义电场强度。重点在于高斯定律的实际应用，特别是利用其对称性简化对均匀电荷分布产生的电场计算。电势的概念引入，使得许多问题可以从力的计算转化为能量的计算。 静磁学： 介绍磁场、磁感应强度，并探讨电流（包括稳恒电流和载流导线）所产生的磁场。安培定律是静磁学中的核心工具。 电磁感应与法拉第定律： 磁通量的变化如何产生电动势——这是连接电与磁的关键环节。对楞次定律（能量守恒在电磁感应中的体现）的深入分析是必不可少的。 电位移与麦克斯韦方程组（积分形式）： 将前面分散的定律统一在一个简洁的数学框架内。虽然不深入高等数学，但会清晰阐释每个方程的物理含义，特别是引入位移电流如何预言了电磁波的存在。 交流电路基础： 简要介绍RLC串联电路的阻抗和相移概念，为理解电磁波的传播特性做准备。 第四部分：光学与现代物理的微光 本部分将电磁学知识应用于光现象，并简要引入20世纪物理学的革命性成果，激发学生对更深层次物理学的探索兴趣。 几何光学： 基于光的直线传播假设，详细分析反射、折射（斯涅耳定律）以及透镜成像原理。通过光线追迹图的绘制，确保读者对成像过程有清晰的几何认知。 物理光学： 重新审视光的本质，讨论光的干涉（如杨氏双缝实验）和衍射，确立光的波动性。 相对论与量子力学初步： 简要介绍狭义相对论的基本假设及其对时空观的颠覆。在量子部分，我们将讨论黑体辐射、光电效应，介绍普朗克常数和光子的概念，为理解原子结构和波粒二象性打开一扇窗。 教学特色与学习辅助 本书在内容组织上充分考虑了学习者的需求： 1. 概念清晰化： 每个章节开始时都会明确列出本章要解决的核心物理问题，并提供核心概念的直观比喻。 2. 数学工具的引入与限制： 仅使用学生在微积分和基础代数中已掌握的数学工具。当需要用到微分或积分时，我们会提供必要的物理背景解释，避免数学形式压倒物理直觉。 3. “物理图像”导向： 强调将抽象的数学公式转化为具体的空间和时间图像。例如，在讨论电场时，反复使用“力线”的概念来可视化场强的分布。 4. 问题解决策略： 在每节末尾提供结构化的解题步骤（Identify, Set up, Execute, Review），训练学生系统地处理物理问题，尤其强调对初始条件的准确识别和对答案合理性的自我检验。 本书的目标是培养出具备物理思维的工程师和科学家，使他们能够自信地运用基础物理原理来分析和解决他们在未来职业生涯中遇到的复杂挑战。

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插图和图表的设计简直是一股清流，在充斥着枯燥文字的物理世界里，它们是点亮思路的灯塔。我发现，很多时候，我对着文字描述冥思苦想也想不明白的那些抽象概念，只要看一眼配套的图示，瞬间就豁然开朗了。作者在选择插图的精细度和直观性之间找到了一个近乎完美的平衡点。例如，在解释场强分布或者力矢量分解时，那些彩色高亮的箭头和网格线，清晰地勾勒出了物理量的方向和大小关系，避免了纯文字描述可能带来的歧义。更让我惊喜的是，书中的许多图例不仅仅是示意性的，它们本身就包含了重要的信息量，有些甚至可以直接作为快速回顾特定定律的“知识卡片”。对比我之前看过的某些教材，那些插图模糊不清，或者干脆就是照搬教科书上的标准模型，这本书的图示明显是为配合本教材的叙述方式特意优化过的。这种对视觉辅助工具的重视，充分体现了作者对不同学习风格读者的尊重，让阅读体验变得更加高效和愉悦。

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这本书的封面设计简直是教科书的典范——朴实无华，充满了严谨的学术气息，让人一看就知道这不是那种花里胡哨的读物。拿到手里分量十足，厚厚的几百页，光是沉甸甸的感觉就让人对其中蕴含的知识量肃然起敬。我之前对这个领域有些许概念上的模糊，尤其是在微积分和代数基础的应用上，总感觉像是隔着一层毛玻璃在看事物。然而，当我翻开目录时，那种清晰的结构感立刻吸引了我。从最基础的运动学到后期的向量分析，章节安排得极有条理，仿佛是为初学者量身定做的路线图。特别是那些开篇的引言部分，作者总能用非常生活化的例子来引入一个复杂的物理概念，这极大地降低了我的心理门槛，让我觉得“哦，原来这个公式是用来描述我每天都能看到的现象的”。我尤其欣赏它在概念阐述上采取的循序渐进的策略，不像有些教材上来就堆砌复杂的数学符号，让人望而却步。它更像是一位耐心十足的导师，一步一步地引导你，确保你完全理解了前一个概念之后，才放心地将你引向下一个更深层次的挑战。对于那些真正想打下坚实基础的学生来说，这种教学设计简直是福音，它让你不仅仅是“学会了公式”，更是真正“理解了物理的内在逻辑”。

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我必须赞扬一下这本书在数学工具应用上的处理哲学，这绝对是许多其他同类书籍做不到的。它没有将数学仅仅视为物理学外挂的工具箱，而是将其深度融入到物理原理的推导之中，但又时刻保持着对“物理意义”的强调。例如，在涉及偏微分方程和多元微积分的部分，作者并不是简单地给出公式，然后让读者去完成繁琐的代数运算，而是会先用清晰的物理图像来解释“为什么我们需要用到这个数学工具”，以及“这个数学操作对应到物理世界中究竟意味着什么变化”。这种“物理先行，数学为证”的思路，极大地帮助我摆脱了“数学恐惧症”。每次遇到复杂的积分或导数时，我都会先回头翻阅一下前面的概念介绍，提醒自己这些符号背后代表的是速度、加速度、功或者能量，而不是仅仅需要被求解的变量。正是这种对物理直觉的培养，而不是单纯的数学技巧的训练，才让这本书成为了我案头不可或缺的参考资料，它让我真正开始用“物理学家的眼睛”去看待数学语言。

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这本书的习题设置简直是为“折磨”那些自以为是的人而生的，当然，我是说，是以一种非常积极的、能促进成长的角度。我不得不说，我花了大量的时间在那些看似简单的计算题上，结果却屡屡碰壁，这真是一次又一次地揪出了我知识体系中的漏洞。它不像有些参考书，光提供一些可以直接套公式就能得出答案的题目，这本书中的许多问题都巧妙地结合了多个章节的知识点，要求你必须融会贯通才能找到解题的路径。我记得有道关于能量守恒和动量守恒的综合题，光是正确地建立坐标系就花了我快一个小时。而且，书中提供的答案部分也非常详尽，不仅仅是给出最终结果，更重要的是，它展示了详细的解题步骤和推理过程。对于我这种需要看到“为什么是这样”的人来说，这比单纯的答案重要一万倍。通过对照解析，我不仅修正了我的错误，更重要的是，我开始学会用一种更系统、更严谨的物理思维去审视问题，这比死记硬背任何定律都来得有价值。这本书的价值，很大一部分就体现在这些精心设计的、能真正考验你理解深度的练习之中。

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这本书的语言风格，怎么说呢，它有一种非常独特的“英国式”的严谨，但又巧妙地避免了学术论文那种拒人于千里之外的冷漠感。作者的叙述是非常精确的，每一个术语的使用都无可挑剔，让人感觉非常可靠。但是，在解释一些容易产生误解的关键点时，作者会不自觉地流露出一种鼓励性的语调，仿佛在耳边低语：“我知道这部分有点绕，但请你再坚持一下，重点在这里。” 这种人文化的处理方式，让我始终保持着一种积极的探索欲，而不是在遇到困难时立刻产生逃避心理。我特别喜欢它在引入新概念时对历史背景的简要提及，虽然只是短短一两句话，但它能让我对这个知识点在物理学发展长河中的地位有一个初步的认识，这比单纯地把知识点当作既定事实灌输给我要深刻得多。这种叙事上的张弛有度，使得即便是面对像拉格朗日量这样的高级概念时，我的心跳速率也能保持在一个相对平稳的水平。这本书在保持学术高标准的同时，成功地做到了“可接近性”。

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