具体描述
《Mathematica与大学物理计算（第2版）》以Mathematica为计算工具，研究了一系列物理问题，内容涉及物理学的基础学科，包括力学、电磁学、光学、量子物理、统计物理以及物理实验，对每个物理问题都进行了深入的计算和讨论，所得出的结论有助于加深读者对物理学的理解。书中有大量的程序，涉及各种算法和众多Mathematica函数，可供读者编程模仿。所有程序请到清华大学出版社网站《Mathematica与大学物理计算（第2版）》网页下载。
《Mathematica与大学物理计算（第2版）》可作为大学计算物理课的教材，适合于本科生、研究生、物理教师（包括中学物理教师）、研究人员以及物理爱好者阅读和参考。
作者简介
目录信息
1.1 Mathematica的窗口功能
1.2 Mathematica的变量与函数
1.3 Mathematica的程序输入、保存与运行
1.4 Mathematica的表型数据
1.5 表型数据的操作函数
1.5.1 造表函数
1.5.2 列表元素的操作函数
1.5.3 列表的整体操作函数
1.6 列表的运算
1.6.1 矢量运算
1.6.2 列表的代数运算
1.7 程序结构
1.7.1 分支结构
1.7.2 循环结构
1.7.3 模块结构
第2章 函数与算法
2.1 语法和函数
2.1.1 常数、括号和运算符
2.1.2 基本函数
2.1.3 数值函数
2.1.4 复数函数
2.1.5 整数函数
2.1.6 随机函数
2.1.7 代数运算函数
2.1.8 微积分函数
2.1.9 表达式化简函数
2.1.10 绘图函数
2.2 模式系统
2.2.1 两种赋值方式
2.2.2 延迟替换与立即替换
2.2.3 模式系统
2.2.4 模式匹配函数
2.3 分类算法
2.3.1 求解代数超越方程(组)
2.3.2 求函数的极值
2.3.3 求解线性方程组——严格解
2.3.4 求解线性方程组——近似解
2.3.5 求解常微分方程——初值问题
2.3.6 求解常微分方程——边值问题
2.3.7 求解偏微分方程
2.3.8 求解本征值问题
第3章 单摆
3.1 单摆运动方程与数值解
3.1.1 方程的推导与分析
3.1.2 单摆方程的数值解
3.1.3 振幅、周期和相位
3.1.4 角振幅与周期的关系
3.1.5 单摆振动与正弦振动的差别
3.2 阻尼摆
3.2.1 运动方程、数值解与相图
3.2.2 周期与时间的关系
3.3 计算误差
3.3.1 发现误差
3.3.2 减小误差的方法——增加有效位数
3.3.3 减小误差的方法——减小差分步长
3.3.4 在快速变动的地方误差大
3.4 傅科摆
3.4.1 地球自转与傅科摆
3.4.2 傅科摆的力学分析
3.4.3 傅科摆运动的数值模拟
3.4.4 傅科摆模拟的其他问题
本章 附录： 无阻尼单摆周期的准确表达式
第4章 振动与快速傅里叶变换
4.1 受迫振动——数值模拟
4.1.1 受迫振动实验系统
4.1.2 调试参数
4.1.3 演示共振
4.1.4 色散曲线
4.2 受迫振动——解析分析
4.3 一维振动链
4.3.1 两个质点的一维振动
4.3.2 三个质点的一维振动
4.3.3 大型微分方程组的书写
4.4 傅里叶变换与快速傅里叶变换
4.4.1 傅里叶变换
4.4.2 三个质点振动链的傅里叶变换
4.4.3 多质点振动链的傅里叶变换
4.4.4 快速傅里叶变换
4.4.5 FFT举例
第5章 电
5.1 静电场与电场线
5.1.1 静电场方程与电场线方程
5.1.2 单个点电荷电场线的直接计算
5.1.3 两个点电荷部分电场线的直接计算
5.1.4 电场线计算的“折线法”
5.1.5 电场线计算的“参数方程法”
5.2 静电场的保角变换解法
5.2.1 保角变换
5.2.2 半无限大带电金属平板周围的电场
5.2.3 两根平行金属圆直导体周围的电场
5.3 电位的差分计算
5.3.1 差分原理与迭代法
5.3.2 聚焦电极内的电场计算
5.3.3 轴线上的电场强度
5.3.4 聚焦电极内电子的运动轨迹
5.4 大型代数方程组的解法
5.4.1 代数方程组的整理
5.4.2 电极聚焦问题的严格求解
5.4.3 电极聚焦问题的迭代求解
5.5 电路计算
5.5.1 直流电桥
5.5.2 滤波器
第6章 磁
6.1 载流圆线圈的磁场
6.1.1 单个载流圆线圈的磁场分布
6.1.2 单个载流圆线圈的磁场线分布
6.1.3 亥姆霍兹线圈
6.1.4 磁阱
6.2 一些特殊磁场的计算
6.2.1 载流三相输电导线横截面上的磁场线分布
6.2.2 通电螺线管的磁场
6.2.3 均匀绕制在椭球壳上的线圈产生的磁场
6.3 带电粒子在磁场中的运动
6.3.1 带电粒子的动量分析器
6.3.2 同步加速器中带电粒子轨道的磁约束
6.3.3 “磁镜”对带电粒子的磁约束
第7章 光
7.1 几何光学： 在连续折射率介质中进行光线追迹
7.1.1 光线方程
7.1.2 模拟光在大气中的折射
7.1.3 在光纤内传播的光
7.2 几何光学： 在折射率跃变介质中进行光线追迹
7.2.1 光线追迹基本方程
7.2.2 球面凸透镜
7.2.3 三棱镜的偏向角
7.2.4 模拟白光的色散与色光的合成
7.2.5 消色差透镜
7.3 波动光学： 光衍射的计算
7.3.1 单个圆孔的衍射
7.3.2 单个矩形孔的衍射
7.3.3 三角形孔的衍射
7.3.4 多个矩形孔的衍射
7.3.5 由随机分布的孔形成的衍射
第8章 量子
8.1 束缚态
8.1.1 一维有限深方势阱
8.1.2 量子态的叠加与新能级的形成
8.1.3 量子围栏
8.2 散射
8.2.1 一维量子散射数值计算的理论
8.2.2 方势阱散射模型
8.2.3 方势阱散射模型的进一步研究
8.2.4 共振隧道穿透
8.3 束缚态的边值计算法
8.3.1 薛定谔方程总有解
8.3.2 计算谐振子的本征态
8.4 一维定态薛定谔方程的初值解法
8.4.1 Sturm定理
8.4.2 两个引理
8.4.3 推论（1）对方势阱的应用——E-(x2)曲线
8.4.4 推论（1）对氢原子的应用
8.5 周期性势函数与能带的形成
第9章 概率与随机运动
9.1 概率统计基础
9.1.1 概率的公理化定义
9.1.2 重要的概率公式
9.1.3 概率计算的例子
9.1.4 随机变量
9.1.5 平均值与方差
9.1.6 二项分布及其特殊情况
9.1.7 概率用于物理计算
9.2 在概率指导下
9.3 模拟理想气体分子的热运动
9.3.1 引言
9.3.2 同种分子碰撞的理论
9.3.3 器壁的作用
9.3.4 模拟方案
9.3.5 一些模拟结果
9.3.6 小结
9.4 模拟布朗运动
9.4.1 爱因斯坦关系
9.4.2 模拟布朗运动
9.5 布朗运动的统计特性——热平衡
9.5.1 模拟计算爱因斯坦关系
9.5.2 布朗粒子的能量统计特性
9.6 布朗运动的统计特性——过渡状态
9.7 模拟树叶的布朗运动
第10章 实验
10.1 模拟机械波的干涉
10.2 测量波导管中微波的波长
10.3 数据拟合与实验误差
10.3.1 测量灵敏电流计内电阻和电流常数
10.3.2 测量音叉振动曲线
10.3.3 密立根油滴实验
附录A 编程与调试
附录B Mathematica的补充介绍
B.1 若干函数介绍
B.1.1 绘图函数
B.1.2 数值积分函数
B.1.3 求微分方程数值解的函数
B.2 若干菜单功能
B.2.1 File菜单
B.2.2 Edit菜单
B.2.3 Insert菜单
B.2.4 Format菜单
B.2.5 Cell菜单
B.2.6 Graphics菜单
B.2.7 Evaluation菜单
B.2.8 Palettes菜单
B.2.9 Window菜单
B.2.10 Help菜单
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读后感
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用户评价
**评价三** 我曾是一名物理系的研究生，虽然毕业多年，但对Mathematica的应用一直保持着浓厚的兴趣。最近偶然翻阅到《Mathematica与大学物理计算（第2版）》，我被书中对Mathematica在大学物理计算领域的系统性梳理所吸引。本书的叙事风格非常吸引人，它不是那种枯燥乏味的教科书式讲解，而是充满了探索的乐趣。作者似乎是一位非常有经验的物理学家，他能够精准地把握住Mathematica在解决物理问题时的核心价值，并将其巧妙地融入到各个物理分支的讲解中。我尤其欣赏书中对物理模型建立和分析的详尽阐述，例如在处理多体问题时，作者展示了如何利用Mathematica构建复杂的受力模型，并进行参数化分析，这对于培养学生的物理思维和建模能力大有裨益。书中对数据可视化和结果呈现的重视，也让我看到了Mathematica作为一种科学交流工具的潜力。通过书中精美的图表和动画，复杂的数据信息能够被清晰直观地传达，这对于学术报告和论文撰写都非常有帮助。即使我已非在校学生，阅读这本书仍然让我受益匪浅，它让我对Mathematica在物理学研究中的应用有了更深层次的认识。
评分**评价二** 作为一名多年的大学物理教师，我一直在寻找一本能够真正将Mathematica的强大功能与大学物理教学深度结合的教材。过去的经验告诉我，很多介绍Mathematica的图书要么过于理论化，脱离实际应用；要么只是简单罗列一些代码，缺乏深入的物理内涵。《Mathematica与大学物理计算（第2版）》则在这方面做得非常出色。它并非简单地将Mathematica作为一个计算工具来介绍，而是将其置于大学物理的宏大框架之下，让学生在学习物理知识的同时，掌握强大的计算辅助手段。书中对经典力学、电磁学、热力学甚至部分量子力学概念的数学建模和数值模拟的讲解，都堪称典范。我特别注意到书中关于振动与波的部分，通过Mathematica的动态模拟，学生可以直观地观察不同参数对波形的影响，这比枯燥的公式推导要生动得多。此外，本书在处理一些复杂积分和微分方程时，提供的Mathematica解法，不仅节省了大量时间，更重要的是让学生能够将精力集中在物理思想的理解和模型的建立上，而不是纠结于繁杂的计算过程。第二版在第一版的基础上，想必在内容上有所更新和完善，我很期待看到它在教学实践中能带来的积极影响。
评分**评价一** 拿到这本《Mathematica与大学物理计算（第2版）》着实让人眼前一亮，封面设计简洁大气，透着一股严谨学术的气息。我是一位刚刚接触Mathematica不久的物理系本科生，之前一直被复杂的公式推导和繁琐的数值计算弄得焦头烂额。这本教材的出现，简直如同及时雨。我最欣赏的是它循序渐进的讲解方式，从最基础的Mathematica语法入手，一步步引导我们如何将其应用于各种大学物理场景。例如，在讲到牛顿力学中的动力学问题时，书中不仅给出了详细的Mathematica代码示例，还深入剖析了每一步代码的含义以及如何根据具体物理情境进行修改。这一点对于我这样的初学者来说至关重要，它让我不再是简单地复制粘贴，而是真正理解了如何运用工具解决问题。书中对图示化描绘的重视也让我印象深刻，通过Mathematica绘制的物理过程示意图，那些抽象的概念瞬间变得直观起来，极大地加深了我对物理现象的理解。我尤其期待书中关于电磁学和量子力学部分的讲解，希望能看到Mathematica如何帮助我们更有效地处理那些令人头疼的积分和微分方程。总而言之，这本书为我打开了大学物理计算的一扇新大门，让我对未来的学习充满信心。
评分**评价五** 我在大学时学习物理，对Mathematica的应用仅停留在皮毛阶段，很多时候还是依靠手算或者一些简单的编程语言。拿到《Mathematica与大学物理计算（第2版）》后，我感觉自己打开了一个全新的世界。这本书的讲解方式非常接地气，它没有故弄玄虚，而是用清晰易懂的语言，把我从一个Mathematica的“门外汉”变成了一个能够运用它解决实际物理问题的“内行人”。书中对不同物理主题的案例分析，涵盖了从经典力学中的能量守恒到量子力学中的粒子行为，让我看到了Mathematica的强大适应性。我特别喜欢其中关于物理量单位的自动化处理和物理方程的符号推导部分，这极大地减少了计算过程中可能出现的低级错误，并且大大提高了效率。书中还提供了一些关于如何进行参数扫描和灵敏度分析的指导，这对于深入理解物理模型的行为至关重要。我尤其期待书中关于统计物理和凝聚态物理的应用部分，我一直对这些领域很感兴趣，但苦于计算复杂而难以深入。我相信这本书会成为我重拾物理学习兴趣，并且提升计算能力的得力助手。
评分**评价四** 作为一个数学专业背景，但对物理计算有着强烈好奇心的读者，《Mathematica与大学物理计算（第2版）》给了我一个绝佳的切入点。这本书的逻辑清晰，结构严谨，从基础的符号计算、数值计算，到更高级的图形可视化和仿真模拟，层层递进，非常符合逻辑思维的学习习惯。作者在讲解Mathematica功能时，总是紧密结合具体的大学物理问题，使得这些功能的应用不再是空中楼阁，而是有了鲜活的生命力。我尤其喜欢书中对物理概念的数学化表达和Mathematica实现之间的桥梁作用的强调。通过这本书，我能够更加深刻地理解物理学中的数学工具是如何被创造性地使用的，以及Mathematica如何帮助我们突破传统解析方法的局限。例如，在涉及一些复杂的微分方程组求解时，书中展示的Mathematica数值解法，让我看到了解决工程和科学难题的新途径。此外，本书的排版和设计也非常人性化，代码清晰易读，注释详尽，即使是非物理专业的读者也能相对容易地理解。我相信这本书不仅能帮助物理专业的学生，也能启发其他对科学计算感兴趣的读者。
评分一本倾注了心血的书。非常值得一看
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