大学物理学（上册） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:300

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出版时间:2002-8

价格:24.00元

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isbn号码:9787563506323

丛书系列:

图书标签:

• 大学物理
• 物理学
• 高等教育
• 理工科
• 教材
• 大学教材
• 物理
• 力学
• 热学
• 振动与波

深入探索宇宙的宏伟蓝图：经典力学与热力学基础精粹 图书名称： 理论力学导论：牛顿体系的精细建构与应用 图书简介： 本书旨在为读者构建一个坚实而精妙的理论力学基础，它超越了传统高中物理中对运动现象的简单描述，深入探讨了物体运动背后的普适性规律和数学结构。本书侧重于从牛顿定律出发，构建一个严谨的、具有高度预测能力的物理学框架，并将其与热力学的基本原理初步结合，展现经典物理学的宏伟蓝图。 第一部分：运动的精确描述与约束系统的分析 本部分首先对三维空间中的运动学进行了细致的回顾与深化。我们不仅仅关注位移、速度和加速度的矢量性质，更引入了曲线坐标系（如柱坐标系和球坐标系）下的速度和加速度分量的精确表达，这对于处理旋转对称或球对称系统至关重要。 随后，全书的核心——动力学——被系统地展开。牛顿三大定律被提升到公理化的地位，而重点则放在了对力的本质理解上。本书投入大量篇幅讨论几种基本的相互作用力： 1. 重力与万有引力： 从地面上的自由落体到行星尺度的轨道运动，我们详细推导了开普勒定律的严格数学基础，并引入了引力场的概念，利用矢量分析工具（如散度和旋度）来描述场的性质。 2. 弹性力与简谐振动： 胡克定律的微观基础被简要提及，核心在于对简谐振动（SHM）的深入分析。我们不仅求解了无阻尼的理想SHM，还详细分析了不同阻尼情况下的响应（欠阻尼、临界阻尼和过阻尼），并引入了相平面分析的概念，以直观地理解系统的长期行为。 3. 相对运动与非惯性系： 这是区分基础物理与深入研究的关键一步。本书详细阐述了惯性参考系与非惯性参考系之间的关系，并系统地引入了惯性力——包括离心力和科里奥利力。通过对这些“虚拟力”的分析，读者能够理解地球上大气环流、洋流偏转乃至弹道计算中 Coriolis 效应的物理根源。 第二部分：能量、动量与守恒律的普适性 本部分将物理学的分析工具从微观的力矢量转向了宏观的、更具普遍性的守恒量。能量和动量是物理学的两大支柱，它们的守恒性深刻揭示了自然界的对称性。 1. 功与能： 功的定义被扩展到变力场中，利用定积分表达势能的概念。动能定理被严格证明，随后引出保守力场的势能函数，并讨论了势能曲面的拓扑结构。特别地，本书深入探讨了势能的稳定点、鞍点和极值点在系统平衡态确定中的作用。 2. 线性动量与角动量： 动量定理的积分形式——动量守恒——被应用于碰撞问题，包括弹性、非弹性乃至完全非弹性碰撞的分析。角动量的引入是处理旋转系统的关键。本书详细推导了 $mathbf{L} = mathbf{r} imes mathbf{p}$ 的矢量形式，并探讨了其在复杂刚体运动中的应用。我们分析了转动惯量的计算，特别是对任意轴的转动惯量的平行轴定理和垂直轴定理的应用，这为后续刚体动力学奠定了基础。 3. 保守系统的分析： 在引入了能量和动量守恒后，本书转向了如何利用这些守恒量来简化复杂系统的求解。我们展示了如何通过能量守恒来确定一个粒子在特定势场中的运动轨迹，避免了繁琐的微分方程求解过程。 第三部分：从宏观系统到微观统计的桥梁——热力学基础 本部分是本书区别于纯粹力学教材的关键之处，它将我们对单个粒子运动的描述，提升到对大量粒子集体行为的统计描述，为理解温度、熵和热平衡提供了坚实的基石。 1. 宏观量与状态描述： 引入了宏观物理量的概念，如温度、压力和体积，并定义了热力学平衡态。我们探讨了理想气体的宏观性质，并利用实验定律（如波义耳定律、查理定律）来构建理想气体状态方程。 2. 热力学第一定律： 功和热量的明确区分是本部分的核心。本书详细论述了热力学第一定律——能量守恒的宏观表述：$Delta U = Q + W$（采用物理学中常见的做功符号约定）。我们分析了四种基本的准静态过程（等温、等压、等容、绝热），并计算了理想气体在这些过程中的内能变化、功和热量的交换。 3. 热力学第二定律的引入： 第二定律被表述为熵（Entropy）的概念。虽然未深入统计力学的微观基础，但我们从卡诺循环和热机效率的角度，明确了热力学过程的不可逆性。我们探讨了“熵增原理”，即孤立系统倾向于最大熵状态，这为理解自然过程的方向性提供了根本性的指导。 总结与展望 本书通过对经典力学基础的系统梳理和对热力学第一、第二定律的初步介绍，为读者提供了一个连贯的、自洽的经典物理学世界观。它不仅教授了如何解决具体的力学问题，更重要的是，培养了学生运用矢量分析、守恒律以及系统平衡思想来分析复杂物理现象的能力。本书所构建的框架是深入学习电磁学、量子力学及统计物理学的必要前提。读者将掌握处理宏观世界中几乎所有非相对论、非量子现象的强大工具。

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