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出版者:Addison-Wesley

作者:Wolfson, Richard

出品人:

页数:340

译者:

出版时间:2006-7

价格:$ 105.54

装帧:Pap

isbn号码:9780805338386

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
• 大学物理
• 本科生
• 教材
• 力学
• 电磁学
• 光学
• 热力学
• 量子力学
• 现代物理

深入探究物质世界的奥秘：《经典力学与热力学导论》 作者： 物理学系资深教授团队 出版社： 环球学术出版社 页数： 约 1200 页 装帧： 精装 --- 内容简介： 《经典力学与热力学导论》是一本为大学理工科一年级和二年级学生量身定制的权威教材。本书旨在为读者构建一个坚实而全面的物理学基础，特别聚焦于宏观世界中物体运动的规律（经典力学）以及能量和物质形态变化的根本原理（热力学）。本书超越了初级物理学的简单描述，深入探讨了核心概念背后的数学结构和物理图像，确保学生不仅知道“是什么”，更能理解“为什么”。 第一部分：经典力学的宏伟架构 (Classical Mechanics) 本部分涵盖了牛顿力学体系的全面阐述，并逐步过渡到更抽象、更强大的拉格朗日和哈密顿力学框架，为学生未来的高等物理学习奠定基石。 第一章：运动学的精确描述 本章从最基础的粒子运动入手，详细介绍了位移、速度和加速度的矢量性质。我们引入了二维和三维空间中的运动方程，并重点讲解了圆周运动和简谐振动（SHM）的数学模型。通过大量的实例分析，如抛体运动和系绳摆，学生将掌握如何利用微积分工具精确描述任何复杂运动。 第二章：牛顿定律与力的分类 核心内容围绕牛顿三大定律展开。我们不仅复习了惯性、质量和动量的定义，更深入分析了力的本质——力的相互作用性。本章细致分类了保守力与非保守力，详细推导了重力、弹簧力（胡克定律）、摩擦力（静摩擦与动摩擦）的适用条件和计算方法。系统地展示了如何将这些定律应用于解复杂的受力分析问题，包括多体系统和非惯性参考系下的表观力（如离心力和科里奥利力）。 第三章：功、能与守恒定律 能量的概念是贯穿整个物理学的核心线索。本章将功定义为力的矢量积分，并严格推导出动能定理。随后，我们深入探讨了保守力场中的势能概念，重点分析了引力势能和弹性势能。能量守恒定律作为物理学中最基本、最强大的工具之一被详细阐述。此外，本章还引入了动量守恒定律，并将其应用于弹性碰撞、非弹性碰撞以及火箭推进等瞬时作用问题。 第四章：刚体运动学与动力学 本书将讨论从点粒子扩展到具有空间尺寸和形状的刚体。本章引入了角位移、角速度和角加速度，并推导出刚体的转动基本方程。关键概念是转动惯量，我们提供了计算常见物体转动惯量的表格和推导方法（如平行轴定理和垂直轴定理）。随后，通过引入转动角动量及其守恒定律，我们分析了陀螺仪的进动和章动现象，展示了角动量在宇宙尺度上的重要性。 第五章：万有引力与轨道力学 基于牛顿的万有引力定律，本章全面解析了引力场的性质。我们应用高斯定理的力学类比，导出了引力场线和引力势能的数学形式。重点分析了中心力场的运动，通过开普勒定律及其与能量守恒的联系，详细讨论了行星和卫星的稳定轨道、逃逸速度以及卫星发射的能量要求。 第六章：从牛顿力学到解析力学 本章是连接基础与高等物理的桥梁。我们引入了广义坐标的概念，并详细推导了达朗贝尔原理。随后，拉格朗日方程（欧拉-拉格朗日方程）被系统地建立起来，展示了如何使用标量函数（拉格朗日量 $L=T-V$）来简化复杂系统的运动方程。本章还简要介绍了哈密顿力学对相空间的描述，为量子力学做好铺垫。 --- 第二部分：热力学与统计物理的微观基础 (Thermodynamics and Statistical Physics) 第二部分将视角从宏观运动转移到物质内部的能量转换和统计规律，探讨了温度、熵和热力学过程的本质。 第七章：温度、热量与热力学第一定律 本章从经验出发定义了温度和热平衡的概念，并介绍了温标的建立（摄氏、开氏温标）。我们详细讨论了物质的三态及其相变，包括熔化、汽化和升华过程中的潜热计算。热力学的第一定律——能量守恒定律的宏观表述——被严格建立，重点区分了内能、热量和功的精确定义，并应用于定容和定压过程。 第八章：理想气体的行为与分子动理论 本章提供了对宏观热力学现象的微观解释。分子动理论（Kinetic Theory of Gases）是核心。我们推导了理想气体的压强公式，并导出了速率分布函数（玻尔兹曼分布的早期形式）。本章重点讲解了气体分子的平均平动动能与绝对温度的关系，并在此基础上推导了气体比热容的理论值。 第九章：热力学过程与热机效率 本章集中分析了实际的热力学循环过程。详细讨论了准静态过程与不可逆过程的区别。等温、绝热、等压和等容过程的P-V图分析是重点。随后，我们引入了热机、制冷机和热泵的概念，并严格推导了卡诺循环，得出了热力学第二定律的克劳修斯和开尔文表述，确立了热机效率的理论极限。 第十章：熵与热力学第二定律的深刻含义 熵是热力学中最难理解但最重要的概念之一。本章首先从宏观上定义了熵变（克劳修斯积分），然后通过统计物理的视角（玻尔兹曼熵公式 $S=k ln W$），揭示了熵作为系统无序程度或微观状态数目的本质。本章强调了“孤立系统的熵永不减少”这一不可逆性的根源，并应用熵分析了热平衡、热传导和能量耗散问题。 第十一章：热力学第三定律与自由能 本章探讨了热力学过程的自发性。我们引入了吉布斯自由能 ($G$) 和亥姆霍兹自由能 ($F$) 的概念，解释了它们如何成为判断化学反应和物理过程是否自发的判据。热力学第三定律（绝对零度下晶体熵为零）被提出来，并讨论了其在低温物理研究中的意义。 第十二章：输运现象与扩散 作为热力学的应用延伸，本章讨论了宏观系统达到平衡前的动态过程。重点分析了热传导（傅里叶定律）、动量扩散（粘滞性）和质量扩散（菲克定律）。本章使用连续介质模型，将扩散过程与浓度梯度、温度梯度或速度梯度联系起来，为工程应用中的传热传质问题打下基础。 --- 本书特色： 1. 严谨的数学基础： 贯穿全书，大量使用矢量分析、偏微分方程和变分法（拉格朗日力学中），确保物理图像建立在坚实的数学框架之上。 2. 丰富的例题与习题： 包含数百道精心设计的例题，每章末尾附有难度分级的习题，帮助学生巩固理论并培养解决实际问题的能力。 3. 强调概念统一性： 通过统一的能量概念（动能、势能、内能）和守恒定律，展示了力学和热力学在物理学统一体系中的内在联系。 4. 现代视角导入： 在经典框架内，适当地引入了诸如哈密顿系统、相空间和统计涨落等概念，为后续学习统计物理和量子力学做好了无缝衔接的准备。 《经典力学与热力学导论》不仅是课堂教学的有力工具，更是有志于深造物理学、工程学或相关量化科学领域的学生不可或缺的案头参考书。它承诺带给读者清晰、深刻且令人信服的物理世界观。

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