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页数:452

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出版时间:2009-12

价格:44.00元

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isbn号码:9787811178784

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探秘宇宙的奥秘：经典力学与热力学原理 一部深入浅出、体系严谨的物理学入门巨著 本书旨在为理工科学生及所有对自然科学抱有浓厚兴趣的读者，构建一个坚实而完整的经典物理学知识框架。我们专注于揭示驱动我们所处宇宙运行的基本规律——经典力学与热力学的核心原理。不同于侧重于繁复数学推导的纯理论著作，本书以清晰的逻辑、贴近生活的实例，带领读者领略物理学的魅力与力量。 第一部分：牛顿的遗产——经典力学的基石 经典力学是理解宏观世界运动的基础，其核心建立在艾萨克·牛顿奠定的框架之上。本书对这一领域的阐述，力求做到既忠于历史脉络，又充分体现现代物理学的视角。 一、运动学的几何描述与矢量分析： 我们从最基础的运动学概念入手，详细剖析了位移、速度与加速度的矢量特性。二维和三维空间中的运动描述，如匀变速运动、圆周运动，通过精妙的几何投影和坐标系变换得以阐释。特别地，本书引入了自然坐标系（固有系）的概念，即切向和法向加速度，这对于分析曲线运动的物理本质至关重要，远比单纯依赖笛卡尔坐标系更为直观。 二、牛顿定律：从力到运动的桥梁： 牛顿第一、第二和第三定律是整个经典力学的逻辑起点。我们不仅仅是罗列公式，而是深入探讨了每一定律背后的哲学意义。 惯性系的概念：强调了惯性参考系的重要性，并简要介绍了伽利略变换如何保持这些定律的形式不变性。 力的分类与测量：对重力、弹力（胡克定律的精确适用范围）、摩擦力（静摩擦与动摩擦的细微区别）等常见力进行了详尽的分析，并结合实例展示了力的矢量合成与分解的技巧。 作用与反作用：通过对相互作用系统的分析，阐明了动量守恒定律的深刻内涵。 三、功、能与守恒：机械能的永恒主题： 能量是物理世界中最根本的量之一。本书投入大量篇幅讲解功的定义（力与位移的点积），并由此导出动能定理。 保守力与势能：详细区分了保守力和非保守力。势能（如引力势能、弹性势能）的引入，极大地简化了复杂运动的分析。通过对势能函数的讨论，读者可以直观地理解系统在“势能地形”中的运动轨迹。 机械能守恒定律：在无摩擦、无外力（或外力做功为零）的理想情况下，机械能的守恒是解决力学问题的终极武器。本书提供了大量复杂的机械能守恒问题实例，例如斜面上的碰撞与反弹、复杂的单摆系统分析等。 四、动量与角动量：探索系统整体行为： 对于涉及碰撞、爆炸或转动的系统，动量和角动量往往比直接分析受力更为有效。 动量与冲量：从牛顿第二定律积分导出动量守恒。在处理瞬时相互作用（如碰撞）时，冲量与动量的关系是关键。 刚体转动：引入了力矩的概念，将其与角动量的变化率关联起来。转动惯量的计算方法（平行轴定理、垂直轴定理）被系统地介绍。角动量守恒在分析行星运动和陀螺进动等现象中的应用，展现了其宏伟的普适性。 五、振动与波动：周期性运动的规律： 本书的力学部分以简谐运动（SHM）作为高潮之一。 简谐振动分析：详细推导了理想弹簧振子的微分方程，分析了位移、速度、加速度与时间的关系，并引入了相位和周期的概念。 阻尼振动与受迫振动：虽然受阻尼力影响，但系统仍能振动。通过对阻尼项的引入，解释了能量耗散的过程，并着重讲解了共振现象的物理机制及其在工程中的重要意义。 --- 第二部分：热流与微观世界的宏大叙事——热力学基础 如果说力学描述的是宏观物体的位置和速度，那么热力学则探讨了能量在大量粒子系统中的宏观表现，以及这些系统从微观粒子行为中涌现出的统计规律。 一、热力学的基本概念与测量： 热力学建立在几个核心概念之上：系统、环境、边界、宏观状态（温度、压力、体积）。 温度的测量与热平衡：从宏观接触的角度引入热力学第零定律，确保了温度作为可测量物理量的合法性。随后，我们探讨了温度的微观意义。 理想气体的状态方程：玻意耳定律、查理定律以及阿伏伽德罗定律的融合，形成了理想气体状态方程 ($PV=nRT$)。本书通过对真实气体（如范德华方程的引入）的简要对比，突出了理想模型的适用范围。 二、能量的转化与流动：热力学第一定律： 热力学第一定律是能量守恒在热力学系统中的具体表述：内能的改变等于系统吸收的热量与系统对外做的功之差 ($Delta U = Q + W$)。 内能的概念：详细阐释了内能是状态函数，与路径无关。对于理想气体，内能仅是温度的函数。 功的计算：重点区分了不同过程中的功的计算，例如恒容过程、等温过程、绝热过程中的体积功。 三、过程的方向性：热力学第二定律的必然性： 第二定律是物理学中最深刻的定律之一，它规定了所有自然过程的自发方向。 热机的效率极限：以卡诺循环为例，清晰地展示了任何热机不可能达到100%的效率。卡诺定理的证明，是理解热力学效率上限的关键。 熵（Entropy）的引入：熵是衡量系统无序程度的物理量。通过克劳修斯不等式（$Delta S ge int frac{dQ}{T}$），我们揭示了孤立系统自发过程总是朝着熵增加的方向进行。熵的概念是连接微观统计与宏观热力学的桥梁。 四、热力学第三定律与微观解释的初步接触： 本书最后简要介绍了热力学第三定律——绝对零度不可达到。虽然本书不深入讲解统计物理，但我们会通过对理想气体微观模型（分子动理论）的介绍，将宏观的温度、压力与微观粒子的平均动能联系起来，为后续更深入的学习打下坚实的基础。 本书特色： 1. 强调物理图像：我们始终坚持“先理解，后计算”的原则，确保读者对每一个定律背后的物理含义有清晰的认知。 2. 精选习题：每章末尾的习题严格筛选，从基础概念巩固到复杂系统的综合应用，循序渐进。 3. 严谨的逻辑结构：力学与热力学两条主线并行发展，相互印证，构建了一个自洽的经典物理学体系。 通过研读本书，读者将能够熟练运用牛顿力学分析宏观运动，并掌握热力学基本定律来理解能量的转化与传递，为未来学习电磁学、量子力学等现代物理学打下坚不可摧的基础。

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我接触过好几本不同版本的大学物理教材，但这本书在概念的阐述深度上，简直是教科书级别的典范。它并没有停留在简单地罗列公式和例题上，而是花费了大量篇幅去追溯这些物理定律背后的思想源流和哲学基础。比如在讨论牛顿第二定律时，作者没有急于给出$F=ma$这个形式，而是先花了两章的篇幅，将“力”这个抽象概念，从伽利略的惯性思想，一步步严谨地推导出来，让人对“力”的本质有了更深刻的理解，而不是机械地记忆一个等式。这种层层递进的叙事结构，仿佛一位耐心的导师，引导你走过思考的每一步，而非简单地抛给你一堆知识点。它培养的不仅仅是解题的能力，更重要的是物理学的思维方式，那种对自然现象刨根问底的探究精神，是任何速成班都无法替代的宝贵财富。

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这本书的难度设置恰到好处，兼顾了基础知识的夯实与前沿概念的引入，成功在“浅显易懂”和“深度足够”之间找到了一个绝妙的平衡点。对于初次接触物理学的学生来说，开篇的经典力学部分讲解得极为细致，即便是高中物理基础薄弱的读者也能快速跟上节奏，不会产生畏难情绪。然而，当进入到电磁学和光学章节后，难度梯度明显提升，开始引入微积分和向量分析等高等数学工具，而且运用得非常自然流畅，完全没有那种“硬塞”高等数学工具的不适感。更妙的是，书后的习题设计非常巧妙，从基础的计算题到需要结合多个章节知识点进行综合分析的挑战题，覆盖面极广。我个人特别喜欢那些需要进行物理图像构建和模型选择的开放式问题，它们真正考验了我们对知识的灵活运用能力，而不是死记硬背。

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这本书的印刷质量实在让人眼前一亮，纸张的质感厚实且光滑，即便是长时间阅读也不会感觉眼睛疲劳。装帧设计简洁大气，黑白灰的主色调透露出一种严谨的学术气息，这对于一本严肃的物理教材来说至关重要。内页的排版布局也看得出设计者的用心，公式的印刷清晰锐利，复杂的矢量图和示意图线条流畅，没有丝毫模糊不清的地方。我特别欣赏它对图表的处理方式，那些三维空间的几何结构，通过精妙的透视和阴影处理，即使用文字描述难以理解的部分，也能通过图形直观地把握。翻阅起来，书页的装订也非常牢固，感觉能经受住反复翻阅的考验，这对于一本需要经常查阅的工具书来说，是份额外的加分项。这种对细节的极致追求，让整个阅读体验从感官上就提升了一个层次，让人愿意沉下心来，细细品味书中的每一个知识点。

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我非常欣赏作者在全书结构安排上展现出的宏大视野和清晰脉络。这本书不仅仅是各个物理分支的简单堆叠，它更像是一部由浅入深、层层递进的物理学史诗。每一章节之间的过渡都处理得极为平滑，能清晰地看到，比如从经典力学到热力学的推进，是基于对能量守恒这一核心思想的拓展和深化；而从电磁学到相对论的过渡，又是对经典框架局限性的深刻反思。这种结构安排，让读者能够清晰地把握住整个物理学知识体系的内在逻辑和发展路线，避免了知识点的碎片化。读完这本书，我感觉自己不仅仅是掌握了一堆知识，更像是站在了一个制高点上，对整个经典物理学的版图有了全面而系统的认识，这对于未来深入学习理论物理或其他交叉学科，无疑打下了最为坚实的基础。

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这本书最大的亮点，我认为在于它对“物理图像”的强调和构建。很多教材在处理像电场、磁场这样的抽象概念时，往往只停留于数学表达式，导致学生“会算不会想”。但在这本书里，作者似乎拥有一种魔力，总能用最简洁的语言，勾勒出一个生动可感的物理场景。例如，在讲解磁通量的概念时，作者没有直接给出积分公式，而是引导我们想象无数条“磁感线”穿过一个假想的曲面，用这种可视化的方式来理解“穿过多少”的含义。这种“可视化教学法”贯穿全书，让原本冰冷抽象的定律，变得触手可及。每当遇到一个复杂的公式，我都会尝试在脑海中重现书中所描绘的那个物理情景，这极大地帮助了我记忆和理解，让学习过程充满了探索的乐趣，而不是枯燥的符号堆砌。

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