Essential University Physics Volume 1 with MasteringPhysics for Essential University Physics (v. 1) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Addison Wesley

作者:Richard Wolfson

出品人:

页数:457

译者:

出版时间:2006-07-27

价格:USD 97.40

装帧:Paperback

isbn号码:9780805339789

丛书系列:

图书标签:

• 122121112
• 物理学
• 大学物理
• Essential University Physics
• 力学
• 热学
• 振动与波
• 流体
• 统计物理
• 大学教材
• 物理学教材
• MasteringPhysics

经典力学与热力学基础：探索宇宙运作的基石 本书旨在为理工科学生构建坚实、直观且严谨的物理学基础。我们深入探讨经典力学的核心原理、能量的转化与守恒，以及热力学的基本定律，引导读者理解从宏观世界到微观粒子尺度上支配物质和能量行为的普适规律。 第一部分：运动的描述与牛顿定律 本部分从运动学的基本概念入手，建立描述物体运动状态的数学框架。我们详细讲解了位移、速度和加速度的矢量性质，区分了瞬时量与平均量，并引入了均匀加速直线运动的分析工具。二维和三维运动的分析被系统化，重点解析了抛体运动和相对运动的概念。 随后，我们将焦点转向导致运动变化的根本原因——力。牛顿运动定律被视为经典力学的核心支柱。牛顿第一定律（惯性定律）的哲学意义和实验基础被细致阐述。牛顿第二定律 ($mathbf{F} = mmathbf{a}$) 作为连接力与运动的桥梁，通过大量的实例分析（包括自由落体、斜面上的摩擦力、弹簧系统等），帮助读者掌握如何建立正确的受力分析图并应用矢量求和。牛顿第三定律（作用与反作用）的正确理解和辨析是本部分的难点，我们通过生活中的具体场景（如行走、火箭发射）澄清了作用力与反作用力的配对原则。 第二部分：能量、功与动量 本部分引入了物理学中最强大、最普适的概念之一：能量。我们将功定义为力和位移的点积，并探讨了变力做功的计算方法（如积分法）。动能的概念随之引入，并导出著名的动能定理，阐明了合外力对物体所做的功等于其动能的变化量。 随后，我们引入了保守力与非保守力的概念。重力、弹力等保守力使得机械能守恒定律得以建立，该定律是解决众多力学问题的利器。势能（重力势能和弹性势能）的引入，使得我们能够用标量而非矢量来处理复杂的能量转换问题。能量守恒定律，作为比机械能守恒更一般的原理，被推广到包含非保守力做功的情况。 动量和冲量的概念构成了本部分的核心。动量定理（冲量等于动量变化）被用于分析短时间内相互作用的物理过程。在没有外力作用或合外力为零的情况下，动量守恒定律被确立，并应用于碰撞问题（包括完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞）和火箭推进原理的分析。系统质心和质心运动方程的推导，展示了系统整体行为的简化描述方式。 第三部分：旋转运动、振动与波 经典力学从直线运动拓展到围绕轴线的运动。本部分详细介绍了转动的描述量：角位移、角速度和角加速度。转动惯量作为刚体转动的“质量”的对应物，其计算方法（包括平行轴定理和垂直轴定理）是重点内容。转动力矩被定义为旋转的“力”，并导出牛顿第二定律的转动形式 ($ au = Ialpha$)。角动量和角动量守恒定律被引入，用于分析花样滑冰运动员收紧手臂或行星绕日运行等现象。 本部分还深入研究了简谐运动（SHM）——周期性振动的基本模型。我们从对回复力的分析出发，建立了描述SHM的微分方程，并得到了位移、速度和加速度随时间变化的解析解。单摆和复摆的周期计算，以及包含阻尼和驱动力的受迫振动与共振现象，提供了对系统能量耗散与维持的深刻洞察。 最后，我们将概念延伸至波的传播。机械波的产生条件、横波与纵波的区别，以及波的描述量（波长、频率、波数、角频率）被系统阐述。波的叠加原理和驻波的形成机制，为后续学习声学和光学打下了基础。 第四部分：热力学基础 物理学的视角转向了能量的另一种宏大表现形式——热能。本部分首先建立起温度的概念及其与宏观物质特性的关系，介绍了理想气体模型，并详细推导了理想气体状态方程 ($PV=nRT$)。分子动理论将微观粒子的随机运动与宏观热现象联系起来，推导出了气体平均动能与温度的关系，以及气体压力的微观解释。 热力学的第一定律——能量守恒定律在热过程中的应用，被定义为内能的变化等于吸收的热量减去系统对外做的功 ($Delta U = Q - W$)。我们仔细区分了准静态过程和不可逆过程，并计算了等温、等容、等压和绝热过程中的功和内能变化。 热力学第二定律是本部分的精髓。我们从不同的表述（卡诺定理、热效率、克劳修斯表述）来理解“熵”这一无法逆转的物理量。熵被定义为系统混乱度的量度，并导出其在微观统计（玻尔兹曼公式）和宏观热力学过程中的变化计算。第二定律强调了自发过程的方向性，并对热机的最大效率——卡诺效率进行了严格的限定。 学习辅助工具：MasteringPhysics 本书配套的数字学习环境MasteringPhysics提供了动态、交互式的学习体验。学生可以通过大量的在线作业、即时反馈和概念诊断工具，将书本知识转化为实际解决问题的能力。平台内嵌的详细解题步骤和概念性问题，能够针对性地弥补课堂教学中难以覆盖的知识盲点，确保对每一个物理概念的理解都是精确和深入的。

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