名师视点.高中物理.牛顿运动定律 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:唐雪林

出品人:

页数:128

译者:

出版时间:2002-6-1

价格:5.50

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787560230153

丛书系列:

图书标签:

• 高中物理
• 牛顿运动定律
• 物理
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• 高中
• 科学

宇宙的韵律：经典力学在现代科学中的回响 书籍信息： 本书并非《名师视点·高中物理·牛顿运动定律》的任何续篇、姊妹篇或相关读物。 书籍简介： 第一部分：超越牛顿的视野——经典力学的基石与边界 本书旨在深入探索经典力学体系的宏伟结构，并审视其在现代科学革命中所面临的挑战与拓展。我们从伽利略的深刻洞察开始，追溯至牛顿力学的辉煌成就，但我们的重点并不停留于高中物理课本中对三大定律的初级应用。相反，我们将把焦点放在这些基本原理如何构建起我们对宏观世界运动的理解，并剖析其内在的逻辑一致性和哲学基础。 第一章：运动学的精确描述与矢量分析的艺术 本章将重新审视运动的数学描述。我们不再满足于匀变速直线运动的简单公式，而是深入到曲线运动、相对运动和刚体运动的描述中。着重探讨矢量在物理分析中的不可替代性，从二维平面到三维空间的坐标变换，理解惯性系与非惯性系下的运动学描述差异。我们将引入瞬时速度和加速度的微积分定义，展示如何利用微分工具对复杂运动进行精确刻画，例如螺旋线运动、平抛运动在不同参考系下的投影分析，以及圆周运动中向心加速度的矢量分解。本章强调，精确的数学语言是理解物理规律的必要前提。 第二章：动态学的深刻内涵——力、功与能量的统一视角 牛顿第二定律 $ mathbf{F} = mmathbf{a} $ 仅仅是一个起点。本章的核心在于探索守恒定律的力量。我们将详细解析功与能的概念，不仅仅是计算 $ W=Fdcos heta $ ，而是深入探讨保守力和非保守力对系统能量的转化机制。势能的概念将被系统地引入，从重力势能到弹性势能，再到更一般的场（如静电力场）中的势能。 能量守恒定律将被提升到基础原理的高度，探讨其在系统演化中的普适性。此外，本章将详细介绍冲量与动量的关系，分析碰撞问题（完全弹性、完全非弹性）的内在机制，并从动量守恒的角度审视火箭推进原理和粒子散射问题。我们将侧重于如何利用能量和动量这两个标量、矢量守恒量，简化那些牛顿第二定律直接应用可能变得极其复杂的动力学问题。 第三章：转折与扩展——刚体动力学与振动的精微 宏观物体并非理想的质点。本章转向刚体运动，这是理解机器、建筑乃至行星系统运动的关键。我们将引入转动惯量、力矩（扭矩）的概念，并推导角动量守恒定律。转动惯量不再是一个需要记忆的表格数字，而是通过平行轴定理和斯泰纳定理，展示其与质量分布的深刻联系。耦合的平移与转动运动，如滚动摩擦下的加速，将作为分析的重点。 紧接着，我们将进入简谐振动（SHM）的理论深度。不仅仅是正弦函数描述，我们将深入探讨受迫振动、阻尼振动，以及共振现象的物理机制。通过对阻尼项（与速度成正比或平方成正比）的分析，我们揭示了耗散系统如何在时间尺度上达到稳定的动态平衡。 第二部分：经典力学的局限与走向新物理的桥梁 经典力学在描述高速、微观世界时暴露了其局限性。本部分将引导读者审视这些边界，并初步接触通向现代物理学的关键概念。 第四章：拉格朗日力学——变分原理的优雅 这是从牛顿的“力”的观念向更抽象、更具普遍性的“能量”和“作用量”观念过渡的关键一步。本章将系统介绍变分法的基础，推导出欧拉-拉格朗日方程。拉格朗日量 $L = T - V$（动能减去势能）如何简洁地描述系统的运动方程。重点展示拉格朗日力学在处理约束系统（如复摆、滑块在曲面上的运动）时的巨大优势，以及它如何自然地引出守恒量。 第五章：哈密顿力学——相空间的几何视角 拉格朗日力学是二阶微分方程的描述，而哈密顿力学则将其提升为一阶微分方程组，并在数学上赋予了空间更深刻的意义——相空间。我们将定义广义动量和哈密顿函数 $H = T + V$（在保守系统中等于总能量）。本章将探讨泊松括号，以及如何利用哈密顿方程组预测系统的演化。这一框架不仅是经典力学的终极形式，更是量子力学（通过正则量子化）和统计力学的基础。 第六章：相对论的冲击——对时空概念的重构 经典力学建立在绝对时间、绝对空间和伽利略变换的基础之上。本章将探讨迈克尔逊-莫雷实验的意涵，以及爱因斯坦如何基于光速不变原理重构了时空观。我们将详细推导洛伦兹变换，并分析其对同时性、长度和时间间隔的颠覆性影响。 重点内容包括：相对论性的动量和能量定义，速度叠加原理的修正，以及著名质能方程 $E=mc^2$ 的物理推导。本章清晰地界定了牛顿力学适用的速度范围（远低于光速），并展示了它如何作为狭义相对论在低速极限下的一个精确近似。 第七章：混沌的边缘——对长期预测能力的审视 即使在完全确定的经典力学框架内，复杂系统的行为也可能展现出惊人的不可预测性。本章将引入非线性动力学的初步概念，探讨对初始条件的极端敏感性——即“蝴蝶效应”。我们将分析简单的非线性振子模型，介绍相图、吸引子等概念，认识到在许多宏观系统中，虽然基本定律是确定的，但长期预测在实践中几乎是不可能的。这并非物理定律的失败，而是系统复杂性的必然结果。 总结： 本书并非对牛顿运动定律的简单重复训练，而是将其置于整个物理学史和理论体系的宏大背景下进行审视。我们强调从几何、能量和作用量（变分原理）的角度理解力学，并探讨了经典理论如何被更深层次的物理学（狭义相对论和量子力学的前身）所包容和超越。它为有志于深入探索物理学更深层奥秘的读者，搭建了一座从高中知识到高等物理的坚实桥梁。

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