Introduction to Physical Science, Revised Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Shipman, James/ Wilson, Jerry D./ Todd, Aaron

出品人:

页数:800

译者:

出版时间:2009-8

价格:$ 234.98

装帧:

isbn号码:9780538731874

丛书系列:

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• 物理学
• 科学
• 物理科学
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• 基础科学
• 综合科学

科学探秘：物质的结构与能量的流转 本书旨在引导读者深入探索自然界最基本的规律，揭示物质的构成、能量的转化及其在宇宙中的普遍作用。本书摒弃了传统教科书中繁复的数学推导，侧重于概念的清晰阐释、直观的物理图像构建以及对科学思想史的梳理，使初学者也能领略科学的魅力与严谨性。 --- 第一部分：物质的微观世界——原子、分子与化学键 本部分聚焦于构成我们周围万物的基本单元——原子和分子，并探讨它们如何通过相互作用形成宏观世界的多样性。 第一章：物质的形态与相变 我们将从日常可见的固态、液态和气态出发，探究物质的宏观性质是如何由其微观结构决定的。内容涵盖分子动理论的建立，解释布朗运动作为间接证明原子存在性的关键证据。详细阐述相变过程中的热力学原理，例如熔化、汽化和升华，强调相变过程中能量的吸收与释放（潜热）在自然现象中的广泛应用，如天气系统的形成和物质的加工过程。 第二章：原子结构与元素周期性 本章深入原子内部的奥秘。从卢瑟福的原子核模型到玻尔的能级概念，逐步构建现代原子理论。重点剖析电子排布的规则，解释为何电子会占据特定的轨道和能级。随后，详细解析元素周期表的结构与意义，阐明周期律的本质——原子外层电子数决定了元素的化学性质。通过对不同族元素的性质对比，读者将理解元素化学行为的内在逻辑。 第三章：化学键的形成与分子几何 化学键是连接原子形成稳定结构的基础。本章系统介绍离子键、共价键（包括极性和非极性共价键）和金属键的形成机制与特点。特别强调路易斯结构和价层电子对互斥理论（VSEPR）在预测分子几何形状中的应用，例如水分子为何是弯曲的，甲烷为何是正四面体结构。这些结构决定了物质的物理性质，如熔点、沸点和溶解性。此外，还将介绍分子间作用力（如范德华力和氢键），它们是解释宏观物质特性的关键所在，尤其在生物化学和材料科学中至关重要。 --- 第二部分：能量的转化与守恒——物理学的核心定律 本部分将视野从物质结构转向驱动宇宙运行的力量——能量。我们将探讨能量的几种主要形式及其相互转化，奠定经典物理学的基石。 第四章：力、运动与牛顿定律 经典力学的起点，也是理解宏观世界运动规律的基础。本章细致讲解牛顿第一、第二和第三定律，并辅以大量的实例，如抛体运动、斜面上的受力分析等，帮助读者建立力的概念以及力与加速度之间的定量关系。特别强调动量和冲量在理解碰撞问题中的重要性。 第五章：功、能与机械能守恒 能量的概念在物理学中具有至高无上的地位。本章定义功、动能和势能（引力势能和弹性势能），并建立功-能定理。核心内容是机械能守恒定律，阐述在没有非保守力做功的情况下，机械能如何保持不变。通过分析过山车、摆锤和行星绕日运动等经典案例，展现守恒定律的强大解释力。 第六章：热力学——能量的宏观描述 本章将微观的分子运动与宏观的热现象联系起来。介绍温度、热量和内能的概念，并详细阐述热力学第一定律（能量守恒在热过程中的表达）。重点探讨热力学第二定律——熵增原理，理解为什么能量的转化总是伴随着“不可用性”的增加，以及这对时间方向和宇宙命运的深远影响。 --- 第三部分：电磁的交织与光的本性 本部分探讨支配现代技术和几乎所有日常现象的电磁力，以及光作为电磁波的本质。 第七章：电荷、电流与电路基础 从库仑定律出发，介绍电荷的基本性质和静电力。随后过渡到电场和电势的概念，理解电荷如何在空间中分布并施加影响。本章的核心是稳恒电流的分析，讲解欧姆定律、电阻的串并联组合，以及焦耳定律描述的电能转化为热能的过程。电路图的阅读与基本分析方法将是本章实践的重点。 第八章：磁场与电磁感应 讨论电流如何产生磁场（奥斯特实验和安培定律），以及磁场如何对运动电荷和载流导线施加作用力。本章的重头戏是法拉第电磁感应定律，解释磁通量的变化如何产生电动势，这是发电机和变压器工作的物理基础。最后，介绍麦克斯韦方程组的精髓——即变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，这一统一的概念预示着光的本质。 第九章：光的本质与光学现象 本章将光视为一种特殊的电磁波。首先回顾几何光学，讲解光的直线传播、反射和折射定律，以及透镜成像的基本原理。随后，转向物理光学，解释光的波动性，深入探讨干涉和衍射现象，这些现象是波动理论相对于粒子理论的决定性证据。最后，简要介绍光与物质相互作用的量子特性，为量子物理学的引入埋下伏笔。 --- 第四部分：现代视角的延伸——相对性与量子化初探 本部分作为桥梁，将读者从经典物理学的框架中引向二十世纪的科学革命，触及现代物理学的基本概念。 第十章：时空的革命——狭义相对论 介绍爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设：光速不变原理和相对性原理。基于此，推导出时间膨胀、长度收缩等反直觉的结论。最重要的是，阐述质能等效原理 ($E=mc^2$)，揭示了质量与能量之间深刻的内在联系，这是理解核物理和天体物理的基础。 第十一章：物质的粒子性与波粒二象性 本章简要介绍黑体辐射和光电效应，说明经典物理学在微观层面的失效。引出普朗克常数和光子的概念，确立光的粒子性。随后，探讨德布罗意提出的物质波假说，理解电子等粒子也具有波动性。本章旨在培养读者接受“波粒二象性”这一核心现代物理概念的思维模式，尽管不进行复杂的量子力学计算，但清晰勾勒出原子和亚原子世界的奇特面貌。 --- 总结： 本书结构旨在确保知识的连贯性和逻辑性，从物质的基本构成（原子）出发，过渡到支配其相互作用的宏观规律（能量与力），再到驱动现代技术和揭示宇宙深层结构的基础理论（电磁学与相对论）。通过对这些核心概念的阐释，读者将建立起对物理科学整体图景的坚实理解。

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总而言之，这份《Introduction to Physical Science, Revised Edition》散发着一种强烈的、源自特定时代背景的学术气息，它的价值或许更多地体现在其对特定领域知识体系的完整记录上，而非其作为一本现代入门教材的有效性上。对于那些已经拥有坚实物理学基础，仅仅需要一本结构化的参考书来查阅基础公式或定理的学者而言，它可能勉强可以胜任。然而，对于广大的、寻求清晰、生动、与时俱进的物理科学入门体验的读者来说，这本书无疑是令人失望的。它未能成功地将复杂的科学概念以一种平易近人和富有启发性的方式传递出来，反而用一种略显生硬和脱离实际的方式堆砌了知识点。在我看来，这次“修订”更像是一次文献整理，而非真正意义上的教学革新。它缺乏对读者学习心理的洞察，没有在结构、设计和内容更新上做出足以让它在竞争激烈的科学读物市场中脱颖而出的努力。它是一本“在场”的教材，却“缺失”了引导的力量。

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这本书的书名让人联想到经典的物理科学入门读物，但是当我翻开它的时候，发现它在某些方面似乎走上了一条与传统教材截然不同的道路。首先，从排版和设计上看，它显得相当朴实，甚至可以说是有些过时了。封面设计平淡无奇，内页的字体和插图也缺乏现代教材应有的活力和吸引力。这本“修订版”给我的第一印象是，它更像是一份年代久远的讲义，而非一本精心打磨的现代科学读物。我期待的“引言”应该是充满启发性和引导性的，能够迅速抓住读者的兴趣，但这本书的开篇却显得有些沉闷和晦涩，仿佛直接跳入了细枝末节的讨论，缺乏对宏大科学图景的宏观勾勒。尤其是在介绍基础概念时，作者的叙述方式显得过于冗长，没有有效地利用图表或示意图来辅助理解。对于初次接触物理科学的读者来说，这种处理方式无疑会增加学习的门槛和挫败感。它似乎更倾向于面向已经有一定基础，或者更喜欢纯文本、不依赖视觉辅助的学习者。这种处理方式使得它在面对需要直观理解的抽象概念时，显得力不从心，亟需更新其教学方法论以适应当前读者的阅读习惯和认知特点。

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这本书的叙述风格给我带来了一种非常强烈的“学术会议报告”的感受，而不是一本面向大众或初学者的“导论”。作者在构建逻辑链条时，似乎完全假定了读者已经对某些前置知识了如指掌，这种自信和跳跃性思维在某些专业领域或许是高效的，但在试图构建一个坚实的基础认知体系时，却显得非常危险。例如，在处理力学和热力学交界部分时，过渡极其突然，缺乏必要的铺垫和类比来帮助读者建立起不同物理分支之间的联系。我注意到，很多关键的数学推导被简化或直接省略，这本应是修订版改进的重点，但结果却是，读者需要在页边空白处自己“脑补”出中间步骤，这对于非数学背景的读者来说是巨大的负担。更让我感到困惑的是，书中对实验现象的描述往往是结果导向的，很少深入探讨实验设计的初衷、仪器限制以及数据分析的常见误区。科学的魅力往往在于探究的过程，而这本书似乎将过程略过，只留下了结论，这无疑削弱了科学教育中至关重要的批判性思维和实证精神的培养。整体而言，它更像是对既有知识体系的机械罗列和重申，而非一次真正意义上的“引入”。

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如果说这是一本试图涵盖“物理科学”全貌的导论，那么它在内容广度上的尝试值得肯定，但深度上的分配却显得极度不均衡。它花了大量的篇幅在经典物理的某些特定分支上进行深入挖掘，然而对于现代物理学，特别是量子力学和相对论的介绍，却显得如同蜻蜓点水，仅仅触及了最表层的概念，甚至有些概念的提法已经略显过时，没有充分反映近几十年来的学术共识或新的发现。例如，在讨论宇宙学时，对暗物质和暗能量的阐述停留在相对基础的理论框架内，缺乏对当前前沿观测证据的讨论，这使得这本书的“修订”效果大打折扣，让人觉得它只是在旧的知识框架上做了小修小补，而没有真正跟上科学发展的步伐。这种时间的滞后性在快速发展的理科领域是致命的。此外，书中引用的参考文献和案例似乎也多停留在上个世纪中叶，缺乏当代科学界正在使用的鲜活案例来佐证理论，使得学习内容显得陈旧和缺乏现实关联性，很难激发学生去探索当代科学的活力。

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从阅读体验的角度来看，这本书在用户体验设计上存在明显的缺陷，这与其说是“修订版”，不如说是“重印版”。章节之间的衔接性差，段落之间的逻辑跳跃，使得阅读过程充满了断裂感。它很少使用现实世界中的类比来解释复杂的物理定律，例如，解释流体力学或电磁感应时，如果能结合日常生活中司空见惯的现象（比如家用电器的工作原理或自然现象），读者的接受度会高得多。然而，这本书似乎固执地保持着一种超脱于日常经验的纯粹理论视角，这让那些期望通过直观方式入门的学习者感到非常受挫。更令人遗憾的是，习题设置的质量参差不齐。一部分习题仅仅是公式的简单代入，缺乏对概念理解深度的考察；而另一部分难题则对解题技巧要求过高，超出了一个“导论”应有的范畴，仿佛是从一本进阶的专业习题集中随意摘录的。这种不一致性使得读者难以根据练习来检验自己对核心概念的掌握程度，最终导致学习效果大打折扣，让人感觉作者并未真正从初学者的角度去审视和优化这份教材的整体学习路径。

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