Cracking the AP Physics C Exam, 2009 Edition pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:

作者:Princeton Review

出品人:

頁數:576

译者:

出版時間:2009-1

價格:CDN$ 21.00

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isbn號碼:9780375428937

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圖書標籤:

• AP Physics C
• Physics C
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• Barron's

深入理解經典力學與電磁學：大學先修課程的堅實基石 《精通大學物理C：經典力學與電磁學（2009版）》 本書導言：迎接AP物理C的終極挑戰 對於那些渴望在高中階段就深入探索大學物理核心領域的學生而言，AP物理C課程無疑是通往頂尖理工院校的必經之路。本指南，《精通大學物理C：經典力學與電磁學（2009版）》，旨在提供一套全麵、係統且極具針對性的學習資源，幫助學生徹底掌握AP物理C考試所要求的全部知識點和解題技巧。 本書並非僅僅是知識點的羅列，更是一套精心設計的學習方法論。我們深知，AP物理C考試不僅考驗對概念的記憶，更側重於學生運用微積分工具解決復雜物理問題的能力。因此，本書的編寫嚴格遵循College Board的課程大綱，並以前瞻性的視角，確保內容覆蓋瞭自2009年以來，乃至未來一段時間內AP考試可能涉及的所有核心領域。 第一部分：經典力學（Mechanics）——運動的精確描述與力的本質 經典力學是物理學的基石，它要求學生能夠用數學的精確性來描述宏觀世界中物體的運動規律。本部分將帶領讀者穿越牛頓的力學世界，直至拉格朗日和哈密頓的更深層次的描述。 第一章：運動學基礎與矢量分析 本章首先迴顧瞭基礎的代數與三角函數知識，為後續的微積分應用打下基礎。重點在於一維和二維運動的精確描述。我們詳細講解瞭位移、速度和加速度的定義，並強調瞭瞬時速度和瞬時加速度的微積分錶示法（一階導數）。矢量代數，包括加減法、點積（用於功的計算）和叉積（用於角動量和力矩的計算），被係統地引入，並配以大量的實例，展示如何在不同坐標係下（笛卡爾坐標係為主）處理運動問題。 第二章：牛頓運動定律與應用 這是經典力學的心髒部分。我們不僅復習瞭牛頓三大定律，更將重點放在第三定律的應用上，特彆是係統分析和受力圖的繪製。受力圖（Free-Body Diagrams）的繪製被視為解題的第一步，我們提供瞭分步指南和常見陷阱的分析。 本章的核心難點在於受約束運動的分析。涵蓋瞭斜麵上的摩擦力、連接體的運動（如Atwood機）、圓周運動中的嚮心力分析，以及彈簧和阻尼係統的初步討論。我們特彆關注瞭非慣性參考係下的假想力（如科裏奧利力和離心力）的定性理解，雖然AP考試中很少要求復雜的計算，但理解其物理意義至關重要。 第三章：功、能與動量 本章著重於物理量的守恒原理，這是解決復雜動力學問題的最有效工具。 功與動能定理： 詳細解釋瞭變力做功的計算，即定積分的應用 $ ext{W} = int vec{F} cdot dvec{r}$。動能定理在此被用作求解非保守力做功的橋梁。 勢能與保守力： 對重力勢能、彈性勢能進行瞭深入探討，並定義瞭保守力與勢能之間的關係 ($F = -dU/dx$)。機械能守恒定律的講解結閤瞭能量圖（Potential Energy Diagrams）的分析，使學生能夠預測係統的平衡點和運動範圍。 動量與衝量： 動量守恒定律作為獨立於能量守恒的守恒律被提齣。對碰撞（彈性碰撞與非彈性碰撞）的分析是本章的重中之重，要求學生聯立動量守恒和（在彈性碰撞中）機械能守恒方程進行求解。 第四章：轉動動力學 轉動部分是許多學生感到睏難的地方，因為它將綫性概念（力、質量、加速度）映射到瞭角量（力矩、轉動慣量、角加速度）。 力矩與角動量： 力矩 ($vec{ au} = vec{r} imes vec{F}$) 的矢量性質和計算被細緻講解。轉動慣量（Moment of Inertia）的計算，特彆是對復閤體和非均勻物體的應用（通過積分或平行軸定理），提供瞭詳盡的錶格和推導過程。 轉動中的能量與守恒： 推導瞭轉動動能 $K_{rot} = frac{1}{2}Iomega^2$，並分析瞭滾動運動（純滾動與滑動）中能量的分配。角動量守恒 ($vec{L} = ext{constant}$) 在無外力矩作用下的應用，是解決滾動物體或軌道問題的高效手段。 第五章：振動與波（簡諧運動） 雖然AP物理C考試的波的部分相對較少，但簡諧運動（Simple Harmonic Motion, SHM）是微積分與動力學結閤的絕佳範例。 SHM的微分方程： 導齣瞭 $frac{d^2x}{dt^2} = -omega^2 x$ 的運動方程，並求解瞭通解 $x(t) = Acos(omega t + phi)$。 物理係統的SHM： 重點分析瞭彈簧振子（質量-彈簧係統）和單擺（小角度近似下的周期）。對能量在SHM中的周期性轉化進行瞭深入的圖解分析。 第六章：微積分的高級應用——引力與拉格朗日力學導論 本章主要麵嚮高分學生和追求深入理解的學員。 萬有引力： 使用高斯定律或定積分方法計算瞭不規則質量分布（如球殼、均勻細杆）産生的引力場。重點在於理解引力場的勢能函數。 拉格朗日方程導論： 簡要介紹瞭變分原理的思想，並展示瞭如何利用拉格朗日量 $L = T - V$ 來推導運動方程，這為理解更現代的物理學概念提供瞭初步的視角。 --- 第二部分：電磁學（Electricity and Magnetism）——場、勢與動態流 電磁學部分是微積分應用最密集的部分，要求學生熟練掌握三大定律（庫侖定律、安培定律、法拉第定律）及其微分和積分形式。 第七章：靜電學——電荷、場與勢 本章是理解電磁學的基礎，從離散電荷到連續電荷分布的分析是核心。 電荷與庫侖定律： 矢量形式的庫侖定律和疊加原理。 電場強度 ($vec{E}$)： 重點在於使用積分計算由連續電荷分布（點電荷串、環、綫、麵）産生的電場強度。 電勢 ($ ext{V}$)： 電勢的定義 $V = -int vec{E} cdot dvec{l}$ 是關鍵。本章詳細講解瞭如何從 $vec{E}$ 求 $V$，以及如何利用 $vec{E} = - abla V$ 從 $V$ 求 $vec{E}$。靜電平衡條件和導體在電場中的行為是必考點。 高斯定律： 本章的重中之重。詳細解釋瞭如何利用電場通量 $Phi_E = oint vec{E} cdot dvec{A}$ 簡化對稱係統（無限平麵、球殼、圓柱體）的電場計算。 第八章：電容與直流電路 電容： 定義 $C = Q/V$，並推導瞭平行闆電容器的電容公式，包括介質對電容的影響。串並聯電容器組的等效計算。 儲能： 導齣瞭電容器中儲存的能量 $U = frac{1}{2}CV^2 = frac{1}{2}frac{Q^2}{C}$。 直流電路分析： 復習歐姆定律 ($ ext{V} = ext{IR}$)。重點在於基爾霍夫定律（Kirchhoff’s Rules）的應用，特彆是分析包含多個電源和電阻的復雜網絡。 第九章：穩恒電流與磁場 本章引入瞭運動電荷産生的磁場，以及磁場對運動電荷和電流的作用力。 洛倫茲力： 運動電荷在磁場中的受力 $vec{F}_B = q(vec{v} imes vec{B})$。詳細分析瞭帶電粒子在均勻磁場中的螺鏇或圓周運動，以及速度選擇器的工作原理。 磁場對電流元的作用力： $ ext{d}vec{F} = ext{I}( ext{d}vec{l} imes vec{B})$。應用於分析電流環所受的力矩（電機原理）。 安培定律： $oint vec{B} cdot ext{d}vec{l} = mu_0 I_{enc}$。重點是使用安培定律計算長直導綫、螺綫管和亥姆霍茲綫圈産生的磁場分布。 第十章：電磁感應與法拉第定律 本章將動態的概念引入電磁學，是電磁學理論的完善。 磁通量與法拉第定律： 磁通量 $Phi_B = int vec{B} cdot ext{d}vec{A}$ 的計算，以及感應電動勢 $mathcal{E} = -frac{dPhi_B}{dt}$ 的推導和應用。 楞次定律（Lenz's Law）： 強調瞭感應電流方嚮的判斷，這是理解電磁阻尼和反饋機製的關鍵。 感應電動勢的計算： 分彆處理瞭運動導體切割磁感綫産生的電動勢和變化磁場産生的電動勢。 電感（Inductance）： 自感 ($mathcal{E}_L = -L frac{dI}{dt}$) 和互感的概念，以及電感器在電路中儲存的能量。 第十一章：RL、RC 和 RLC 電路——暫態分析 這是電磁學中涉及微分方程求解的部分。 RC 暫態電路： 充電和放電過程中的電荷和電壓隨時間指數衰減/增長的求解。時間常數 $ au = RC$ 的物理意義。 RL 暫態電路： 電流建立和衰減過程的分析，時間常數 $ au = L/R$ 的意義。 LC 振蕩電路： 對理想LC電路中的電能和磁能的周期性轉化進行瞭分析，導齣瞭其簡諧振蕩特性。 RLC 阻尼振蕩（過阻尼、臨界阻尼、欠阻尼）： 對電路中電能耗散和儲能過程的全麵數學描述。 第十二章：麥剋斯韋方程組與電磁波 本章是對整個電磁學理論的整閤。 麥剋斯韋方程的積分形式： 四個方程（高斯定律、磁高斯定律、法拉第定律、安培-麥剋斯韋定律）的物理意義總結。 電磁波的産生與傳播： 推導瞭在自由空間中電磁波的波動方程 $ abla^2 vec{E} = mu_0 epsilon_0 frac{partial^2 vec{E}}{partial t^2}$，並確定瞭波速 $c = 1/sqrt{mu_0 epsilon_0}$。 能流與坡印廷矢量： 能量在電磁波中傳輸的速率和方嚮的定量描述。 --- 學習工具與特色闆塊 本書的結構設計旨在最大化學習效率： 1. 微積分迴顧與應用模塊： 在每個涉及積分或微分的關鍵概念旁，均設有“微積分工具箱”，快速迴顧所需的數學技巧，確保學生能夠無縫銜接物理概念。 2. 曆年真題解析： 選取瞭2009年及前後幾年的AP物理C真題（已轉換為可復現的練習題），詳細展示瞭從題目分析、建立方程到最終數值計算的全過程，強調瞭單位和有效數字的處理。 3. 概念辨析與常見錯誤： 專門設立闆塊，區分容易混淆的概念（例如，功與能量、電場力與磁場力、位移電流與傳導電流）。 4. 公式速查錶與推導詳解： 提供瞭完整的、經過推導的公式列錶，幫助學生理解公式的來源，而非死記硬背。 總結 《精通大學物理C：經典力學與電磁學（2009版）》是為那些不滿足於僅通過物理而希望真正掌握其內在邏輯的學生而編寫的。通過嚴謹的數學推導、詳盡的實例分析和針對性的應試策略，本書將確保您不僅能在考試中取得優異成績，更能為未來的科學與工程學習奠定無可動搖的知識基礎。學習物理的精髓在於理解“為什麼”，本書正是引領您探索“為什麼”的可靠嚮導。

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