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出版者:山东大学出版社

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出版时间:2002-09-01

价格:28.8

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isbn号码:9787560724959

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奥林匹克物理竞赛辅导教程 内容简介 本书旨在为有志于参加奥林匹克物理竞赛的同学们提供一套全面、深入的辅导。它不仅仅是一本知识的罗列，更是一份思维的启迪、方法的传授与能力的培养。我们力求打破传统教学模式的束缚，从竞赛的本质出发，引领读者进入物理世界的奇妙殿堂，并学会如何用严谨的逻辑、敏锐的洞察和创造性的思维去解决那些看似棘手的难题。 一、 竞赛导论与思维训练 在正式深入具体物理知识之前，本书将首先为大家揭开奥林匹克物理竞赛的神秘面纱。我们将详细解读竞赛的考察方向、题型特点、评分标准以及历年试题的演变趋势，帮助同学们建立对竞赛的清晰认知，明确学习目标。更重要的是，我们将重点强调竞赛所需的非凡思维能力，包括： 物理直觉与模型建构： 如何在复杂现象中快速捕捉核心物理规律，并将其抽象为简洁有效的物理模型。这包括了对理想化处理的理解与应用，例如点粒子、刚体、理想气体、理想弹簧等的运用时机与局限性。 多角度分析与解题策略： 面对同一问题，如何从能量、动量、对称性、微扰等不同角度进行分析，找到最优雅、最快捷的解题路径。本书将通过大量实例，演示如何灵活切换分析工具，避免“一条道走到黑”的思维定势。 批判性思维与误差分析： 竞赛题目往往带有一定的迷惑性，需要同学们具备识别陷阱、质疑假设的能力。同时，对于实验题，误差的估计与分析更是必不可少，我们将引导大家理解系统误差与随机误差的区别，以及如何对其进行量化评估。 创新性解题与“另辟蹊径”： 在某些情况下，传统的解法可能并不适用于解决问题。本书将鼓励大家敢于突破常规，尝试新的思路和方法，甚至在解题过程中创造出属于自己的独到见解。 二、 核心物理概念的深度解析 奥赛物理的考察深度远超普通教学，因此，本书将对高中物理中的核心概念进行更深层次的挖掘与拓展。我们不仅会介绍概念的定义和基本应用，更会深入探讨其物理本质、发展历史、与其他概念的内在联系，以及在更广泛的物理领域中的延伸。 力学： 牛顿运动定律的精髓： 不仅仅是F=ma，更要理解惯性、力和加速度之间的矢量关系，以及力的叠加原理、超重与失重现象的本质。 能量与动量守恒的普适性： 深入理解功、能、动量、角动量的概念，并掌握在各种复杂系统（包括非保守力作用下）中应用守恒定律的技巧。我们将重点讲解虚拟位移法、达朗伯原理等高级方法。 刚体转动： 惯性矩的计算与意义，角动量守恒，以及进动、章动等现象的初步介绍。 振动与波动： 简谐振动的多维度描述，耦合振动，驻波的形成与性质，以及声波、光波的干涉与衍射的深入分析。 热学： 热力学第一、第二定律的深刻理解： 不仅仅是公式，更要理解其微观基础，包括内能、熵、自由能等概念的意义，以及其在不可逆过程中的应用。 统计物理的初步接触： 了解麦克斯韦-玻尔兹曼分布、费米-狄拉克分布、玻色-爱因斯坦分布，并理解其在理想气体、固体的热学性质中的体现。 相变与临界现象： 深入探讨相图、临界点、相变潜热等概念，并初步了解其微观解释。 电磁学： 静电场与静磁场： 高斯定理、安培环路定理、法拉第电磁感应定律等基本定律的深刻理解与应用，包括对称性分析、积分形式与微分形式的转换。 电势与磁矢势： 掌握计算复杂电磁场分布的方法。 电路分析： 超出电阻定律，学习戴维宁定理、诺顿定理，以及RLC电路的瞬态与稳态分析，了解阻抗的概念。 电磁波： 麦克斯韦方程组的物理意义，电磁波的产生、传播与能量。 光学： 几何光学与波动光学： 深入理解光路的可逆性，薄透镜成像的严格推导，以及干涉、衍射、偏振等现象的定量分析。 光子概念： 引入光子的概念，为后续量子力学打下基础。 近代物理： 狭义相对论： 时间膨胀、长度收缩、质能方程的推导与应用。 量子力学入门： 光电效应、康普顿散射，玻尔模型，德布罗意波，以及薛定谔方程的初步认识。 三、 解题技巧与方法论 本书的精髓在于其解题方法的传授。我们不满足于给出答案，更致力于剖析得出答案的过程，让读者真正掌握“如何思考”。 建模与简化： 如何在复杂的物理情境中提取关键物理量，忽略次要因素，建立起易于分析的数学模型。 守恒定律的应用： 系统地讲解能量守恒、动量守恒、角动量守恒、电荷守恒等在解决不同类型问题中的应用技巧，并演示如何综合运用多种守恒定律。 对称性分析： 如何利用物理系统的对称性简化问题，例如利用高斯定理分析电场，利用安培环路定理分析磁场。 微扰法与近似处理： 在某些复杂系统中，微扰法和近似处理是求解的关键。本书将引导读者理解何时何地可以使用这些方法，以及如何进行合理的近似。 图象法与矢量分析： 利用运动轨迹图、速度-时间图、受力图等直观的图象来分析问题，并熟练运用矢量叠加、分解、叉乘、点乘等运算。 实验题的解法： 针对实验题，我们将讲解如何设计实验方案，如何处理测量数据，如何估算误差，以及如何根据实验结果推断物理规律。 代数与微积分工具： 深入讲解在物理竞赛中常用的代数技巧、三角函数、指数函数、对数函数的应用，以及微积分（导数、积分）在描述变化率、累积量方面的作用。 四、 综合训练与模拟演练 理论学习离不开大量的实践。本书精心设计了一系列具有代表性的例题和习题，覆盖了奥赛物理的各个分支和难度梯度。 例题精析： 每一个例题都将详细解析其解题思路、步骤、关键点以及可能存在的误区，帮助读者举一反三。 分章节练习： 在每个章节结束后，都配有适量的练习题，巩固所学知识。 综合性题目： 包含将多个物理概念和方法融为一体的综合性题目，旨在培养读者融会贯通的能力。 模拟试题： 按照真实竞赛的题型和难度，提供模拟试题，帮助读者熟悉考试节奏，检验学习效果，并找出薄弱环节。 五、 学习方法与备赛指导 除了知识和技巧，本书还将提供有效的学习方法和备赛指导。 如何有效阅读和理解物理概念。 如何从题目中提取关键信息。 如何构建清晰的解题框架。 如何进行时间管理和心态调整。 本书的特色： 深度与广度并重： 既深入探讨基础概念的本质，又广泛覆盖奥赛可能涉及的各个领域。 方法论导向： 强调解题思路和思维方法的培养，而非死记硬背公式。 循序渐进： 从基础概念到复杂问题，由易到难，逐步引导读者提升能力。 实战性强： 大量贴近竞赛实际的例题和习题，帮助读者学以致用。 激发兴趣： 通过生动有趣的讲解和引人入胜的物理现象，激发读者对物理学的探索热情。 目标读者： 所有对奥林匹克物理竞赛感兴趣，并希望系统提升物理学习能力和竞赛水平的中学生。 通过对本书的学习，我们希望每一位读者都能在物理的世界里获得深刻的理解、敏锐的洞察力和非凡的创造力，从而在奥林匹克物理竞赛中取得优异的成绩，更重要的是，在这个过程中，收获对科学探索的乐趣和成就感。

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这本《奥林匹克物理竞赛辅导教程》绝对是为那些志在攀登物理学高峰的学子们量身打造的宝典。初翻开它的时候，我就被其结构之严谨、内容之详尽所震撼。它不像市面上那些泛泛而谈的参考书，而是真正深入到竞赛核心的每一个微观细节。比如，在处理狭义相对论中的洛伦兹变换时，作者不仅给出了标准的推导过程，还巧妙地引入了图解法，让那些抽象的几何关系变得一目了然。更值得称赞的是，它对经典力学中那些常考的、但难度极高的“非标准”问题，比如刚体转动与能量守恒的结合应用，提供了多种解题思路，从拉格朗日力学的基础概念渗透到更高等的分析方法，让读者可以根据自身理解程度选择切入点。对于光学部分，它对波动光学和几何光学的边界处理得非常到位，尤其是在分析复杂透镜组系统时，提供的矩阵光学方法简洁而强大，避免了繁琐的几何作图，极大地提升了计算效率。这本书的价值不在于知识的堆砌，而在于它教授了如何“思考”物理问题，如何构建严密的逻辑链条去攻克那些看似无解的难题。每完成一个章节的学习，我都能明显感觉到自己在解决复杂物理情境时的信心和能力得到了质的飞跃。

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这本书的阅读体验，用“酣畅淋漓”来形容毫不为过。它最大的优点在于对物理图像的构建能力培养。比如，在处理天体物理或流体力学（虽然不是主项，但有涉及）中的宏观问题时，作者总是提醒我们要回归到能量、动量和角动量守恒这三大基本支柱上，避免过度依赖复杂的微分方程。在机械振动与波一章，作者对阻尼振动和受迫振动的相频特性分析得极为透彻，特别是对于共振现象的深入探讨，不仅停留在数学公式层面，还结合了实际工程中的衰减和稳定性问题进行了讨论，使得物理知识的生命力得以体现。这本书的语言风格介于严谨的学术论述和亲切的导师指导之间，既保证了科学的精确性，又避免了枯燥乏味。对于那些已经有一定基础，希望冲击省级甚至更高层次竞赛的选手，这本书是不可或缺的“提纯剂”——它能把所有模糊的、半懂不懂的概念，彻底锤炼成清晰、坚固的知识结构。它不仅仅是一本解题手册，更是一本建立稳固物理世界观的指南。

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坦率地说，这本书的深度和广度已经超出了我预期的“辅导教程”范畴，更像是一部精炼的高年级本科教材。我特别欣赏作者在引入新概念时所采取的循序渐进的策略。例如，在电磁学章节，作者没有急于抛出麦克斯韦方程组的微分形式，而是先用向量分析和积分形式的法拉第定律、安培定律进行铺垫，确保读者对场和通量的物理意义有扎实的直觉理解。然后，当引入“位移电流”这个关键概念时，那种“豁然开朗”的感觉是其他教材难以给予的。此外，热力学与统计物理的部分，处理得也极其精妙。它不仅涵盖了卡诺循环、熵的统计解释，还对玻尔兹曼分布和敏感涨落现象进行了深入浅出的讲解，这对于冲击高水平竞赛至关重要，因为近年的比赛越来越偏爱考察对统计物理本质的理解。这本书的习题设计也是一绝，它们并非孤立的计算题，而是环环相扣，往往需要综合运用前几章的知识点才能解出，这种复合型的训练，极大地锻炼了我们的综合应用能力，让我们在真正的考场上能够从容应对跨章节的综合大题。

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阅读这本书的过程，与其说是学习，不如说是一种智力上的“磨砺”。它对数学工具的依赖程度较高，这对于基础薄弱的同学来说可能是一个挑战，但反过来看，这也正是它能够将物理竞赛难度拉升至顶尖水平的原因。我尤其想提一下关于量子物理入门的部分。作者没有将量子力学复杂化，而是巧妙地通过对黑体辐射、光电效应和玻尔模型失败之处的深入剖析，自然而然地引出了波粒二象性和薛定谔方程的必要性。这种“发现式”的教学路径，让知识的引入不再是突兀的口号，而是历史发展的必然。书中对实验现象的描述细致入微，比如对密立根油滴实验的误差分析，教会了我们科学研究中实事求是的态度。这本书的排版和插图质量也值得称赞，物理概念图清晰有力，公式推导过程逻辑流畅，几乎没有出现理解上的歧义。对于那些不满足于做题得分，而是真心想理解物理世界深层规律的求知者来说，这本教程无疑是打开了一扇通往更深层次物理认知的大门。

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我记得自己曾经为一道关于电磁场中能量流动的题目焦头烂额，所有的常规方法似乎都陷入了死循环。后来翻阅到这本书的电磁学高级应用章节，作者专门用 Poynting 矢量来阐述能量的传输路径和守恒定律，那种瞬间被点亮的感觉至今难忘。这本书对于“如何处理边界条件”这一竞赛中的经典难点，提供了系统化的处理框架。无论是静电场中的导体边界问题，还是波动光学中的菲涅耳衍射，作者都总结出了一套可复用的解题范式。这套范式极大地降低了复杂问题的入门难度，使得我们能够专注于物理本质的分析，而不是被冗杂的数学运算所困扰。此外，本书还很贴心地收录了若干历史上的经典竞赛原题的解题精要，这些“名题解析”不仅展示了最优解法，更重要的是剖析了出题者的思维逻辑，帮助我们建立起一种“竞赛导向”的解题直觉。这本书的份量很足，我用了将近一年的时间才算真正吃透了其中七八成的内容，但投入的时间是绝对值得的，它带来的能力提升是全方位的。

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