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页数:326

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出版时间:2011-6

价格:49.00元

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isbn号码:9787111277552

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• 实践教学

《探索物理的奥秘：从宏观世界到微观粒子》 本书旨在为读者提供一个全面而深入的物理学世界之旅，涵盖经典力学、热学、电磁学、光学以及近代物理等核心领域。我们不追求成为一本大学物理实验手册，而是希望通过生动有趣的阐述和严谨科学的逻辑，激发读者对物理现象的好奇心，并引导他们理解支配宇宙运行的基本规律。 第一部分：运动的法则与能量的转化——经典力学 在本部分，我们将从最直观的宏观世界入手，探究物体的运动状态。牛顿三定律是理解一切经典力学现象的基石。我们会深入剖析惯性、力和运动状态改变的关系，以及作用力与反作用力的原理。通过对匀速直线运动、匀变速直线运动、圆周运动的分析，我们将理解速度、加速度等基本概念的意义。 惯性参考系与非惯性参考系的区分，以及惯性力（如离心力和科氏力）的引入，将帮助我们理解在旋转系统中物体的运动。能量守恒定律是物理学中最具普遍性的定律之一，我们将从功、能、功率的角度，探讨动能、势能及其相互转化。机械能的守恒与非守恒，以及能量在不同形式之间的转换，将贯穿于我们对各种运动过程的分析中。 碰撞是物理学中一个重要的研究课题。我们会区分弹性碰撞和非弹性碰撞，并利用动量守恒和能量守恒的原理，分析碰撞过程中动量的传递和能量的变化。振动与波是自然界普遍存在的现象。我们将介绍简谐运动的特点，分析振幅、周期、频率等参数，并探讨阻尼振动和受迫振动。同时，我们将深入理解波的产生、传播以及衍射、干涉、偏振等现象，感受波动的奇妙世界。 第二部分：热量的涌动与物质的演化——热学 热学是我们探索能量的另一种重要形式。我们将从温度、热量、内能等基本概念出发，理解热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射。零度、摄氏度、华氏度等温标的转换，以及温度计的工作原理，将帮助我们量化“冷”与“热”。 热力学第一定律，即能量守恒定律在热学中的应用，将使我们理解做功和热传递与系统内能变化之间的关系。功、热量和内能的变化，以及绝热过程、等温过程、等容过程、等压过程等热力学过程的分析，将为我们理解发动机等热机的工作原理奠定基础。 热力学第二定律是关于热量传递方向和不可逆性的定律。我们将探讨卡诺定理、熵的概念以及热力学第二定律的各种表述，理解为什么热量总是从高温物体流向低温物体，以及为什么自然过程倾向于朝着熵增大的方向发展。 物质的状态变化，如熔化、汽化、凝固、液化、升华和凝华，将是我们关注的另一个焦点。潜热的概念以及相变过程中的能量变化，将帮助我们理解冰融化成水、水蒸发成水蒸气等日常现象背后的物理原理。 第三部分：电荷的舞蹈与磁场的律动——电磁学 电磁学是现代物理学的支柱之一，它深刻地影响着我们的生活。我们将从静电学开始，介绍电荷的性质、电荷守恒定律以及库仑定律，理解两个点电荷之间的相互作用力。电场线和电势的概念，以及它们与电场强度的关系，将帮助我们可视化电场。 电势能和电势差是理解电路的基础。我们将探讨导体中的电流，理解欧姆定律、电阻、电压和电流之间的关系。串联和并联电路的分析，以及焦耳定律在电功和电功率计算中的应用，将使我们掌握分析简单电路的方法。 磁场是电磁学的重要组成部分。我们将介绍磁场的产生原因（如电流和永磁体），以及磁场的性质（如磁感线）。安培定律和洛伦兹力定律，将使我们理解电流在磁场中受到的作用力以及运动电荷在磁场中受到的作用力。 电磁感应现象是法拉第发现的，它揭示了变化的磁场如何产生感应电动势。楞次定律则指明了感应电流的方向。发电机和变压器的工作原理都离不开电磁感应。 麦克斯韦方程组是对电磁场最精炼的描述。虽然我们不会深入到复杂的数学推导，但会概述其核心思想，即电场和磁场是可以相互转化的，并且电磁波的存在。电磁波的传播速度等于光速，这暗示了光也是一种电磁波。 第四部分：光的追寻与物质的反射——光学 光学是研究光性质的学科。我们将首先探讨几何光学，它将光视为沿直线传播的射线。反射定律和折射定律（斯涅尔定律）是几何光学的基础，它们解释了光在不同介质界面上的行为。 透镜和镜子的成像原理，如凸透镜成像、凹透镜成像、平面镜成像和凹面镜成像，将使我们理解相机、望远镜等光学仪器的基本工作原理。光的干涉和衍射是波动光学的核心内容，它们揭示了光的波动性。杨氏双缝干涉实验和夫琅禾费衍射的分析，将展示光的叠加和路径差对干涉条纹和衍射花样的影响。 偏振是光的另一个重要性质。我们将介绍线偏振、圆偏振和椭圆偏振，以及偏振的产生和检验方法。偏振在液晶显示器、偏光太阳镜等领域有着广泛的应用。 第五部分：微观世界的奇妙景象——近代物理 进入20世纪，物理学迎来了革命性的突破，催生了近代物理。量子力学揭示了微观粒子的行为与经典物理有着本质的区别。普朗克的能量量子假说、光电效应中的光子概念，标志着量子理论的诞生。 玻尔原子模型虽然有其局限性，但成功地解释了原子光谱的离散性。德布罗意波和波粒二象性，进一步揭示了微观粒子既具有波动性，也具有粒子性。海森堡不确定性原理则限定了我们同时精确测量一个粒子位置和动量的能力。 原子核的结构和放射性现象，将使我们了解原子核的组成、衰变过程以及放射性同位素的应用。核能的产生，如核裂变和核聚变，是近代物理的重要研究成果，它为我们提供了巨大的能量来源。 相对论是爱因斯坦提出的另一项伟大成就。狭义相对论修正了我们对时间、空间和运动的经典认识，提出了质能方程 E=mc²，揭示了质量和能量的等价性。广义相对论则将引力解释为时空的弯曲，解释了水星近日点进动、光线在引力场中的弯曲等现象。 本书的最终目标是让读者在掌握了这些物理学的基本原理后，能够以一种更深刻、更广阔的视角去理解我们所处的世界，激发进一步探索未知的好奇心，培养严谨的科学思维方式。

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我个人认为，一本优秀的实验教材，其价值往往体现在它能否激发学生的好奇心和主动探索欲。《大学物理实验》在这方面无疑是成功的。它似乎刻意避免了那种“一步步照做即可”的指令式教学，而是将实验设计成了一个个有待解决的“问题”。比如，在介绍电学实验时，它会先抛出一个在特定电路中观察到的反常现象，然后引导我们通过设计一系列变量实验来探究背后的机制，而不是直接给出电路图。这种“问题驱动式学习”的方法，极大地调动了我的积极性，让我不再是被动地等待指令，而是主动去设计实验路径。书中对一些经典实验的变体和拓展讨论也非常精彩，这使得那些基础实验也能展现出新的深度和挑战性。总而言之，这本教材成功地将原本可能被视为例行公事的实验课，变成了一场充满智力挑战和发现乐趣的科学探险，极大地提升了我们对物理世界的感知和理解能力。

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对于一个追求严谨治学的学生来说，学术的深度和广度是衡量一本教材价值的关键标准。《大学物理实验》在这方面做得尤为出色。它涵盖的实验内容非常全面，从基础的力学测量到相对复杂的电磁学和近代物理初步实验，基本覆盖了大学物理教学的大纲要求，而且很多实验的设置都超越了一般的标准要求，提供了进阶的探究方向。我特别喜欢它在数据处理部分提供的详细指导，书中不仅讲解了基本的最小二乘法拟合，还讨论了如何进行更高级的误差传播计算，甚至提到了用计算机软件进行数据分析的初步思路。这对于我们这些未来可能要进行科研工作的学生来说，是非常宝贵的知识储备。这种“授人以渔”的教学理念，让实验不再只是验证书本知识的工具，而成为了培养独立科学研究能力的重要环节。阅读这本书，我感觉自己不仅仅是在完成学业任务，更是在为未来的学术生涯打下坚实的基础。

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这本《大学物理实验》的教材真是让人眼前一亮，尤其是对于像我这种刚刚接触实验课程的新手来说，它的详尽程度简直是救命稻草。记得第一次拿起实验手册时，面对那些陌生的仪器和复杂的步骤，心里直犯嘀咕，生怕操作失误。然而，这本书的讲解方式非常直观，它不仅仅是罗列公式和步骤，而是深入浅出地解释了每个实验背后的物理原理。比如，在测量精度的部分，作者花了大量的篇幅来讲解误差的来源和处理方法，而不是简单地给出“取平均值”这种敷衍的指导。我尤其欣赏它对实验器材的介绍，每一个关键部件的功能和使用注意事项都配有清晰的图示，这大大减少了我初次接触实验时的迷茫感。做完一个实验后，书中的讨论部分总能引导我思考“为什么是这样”，而不是仅仅满足于得到一个貌似正确的数字。这种注重思维训练而非死记硬背的教学方式，让我在整个学期中都保持着高度的学习兴趣和动手能力，感觉自己真的在“做”物理，而不是在“模仿”物理。

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这本书的语言风格非常接地气，完全没有那种高高在上的学术腔调，读起来非常舒服流畅。作者似乎深谙大学生的学习心理，总能用最简洁、最精确的语言来描述复杂的物理现象。尤其值得称赞的是，书中对实验报告的书写规范也做了详尽的指导，包括摘要的撰写技巧、结果讨论的逻辑框架，甚至连图表的标注要求都细致入微。在过去，我们总是为写报告而头疼，因为不知道重点在哪里，但这本书提供了一个清晰的模板和思维导图。我注意到，作者在描述实验现象时，会反复强调“观察”的重要性，提醒我们不要被预期的理论值所蒙蔽，要学会描述实际观察到的、即使是“不完美”的结果。这种鼓励批判性思维和实事求是的态度，在当前的教育环境中显得尤为可贵。它教会我的不仅仅是物理，更是一种严谨的科学态度和清晰的表达能力。

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说实话，我对很多传统实验教材的印象都是枯燥乏味，充斥着生硬的理论推导和程式化的操作流程，但《大学物理实验》完全打破了我的固有印象。这本书的排版设计非常现代化，色彩搭配和图文的结合处理得恰到好处，即便是那些看起来很复杂的电路图或光学装置图，也能被清晰地结构化，让人一目了然。更让我感到惊喜的是，它在每个章节的开头都设置了“生活中的物理”或“前沿应用”的引言，这巧妙地将抽象的实验与我们日常能接触到的现象联系起来，极大地提升了学习的代入感。例如，在介绍振动与波的实验时，作者引用了音乐厅的声学设计案例，让我瞬间明白了这些参数测量的实际意义。此外，书中的“故障排除”小贴士也非常实用，当我遇到读数异常或仪器不稳时，翻阅这些小贴士往往能迅速找到问题所在，避免了浪费大量时间在无效的调试上。这感觉不像是在读一本教材，更像是在一位经验丰富、善于引导的导师的陪伴下进行探索。

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