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出版者:

作者:Schurter, Neill; Ewen, Dale

出品人:

页数:622

译者:

出版时间:

价格:1176.00

装帧:

isbn号码:9780130406538

丛书系列:

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• 物理
• 职业教育
• 物理学
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• 教育
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《探索物理的奥秘：为你的职业生涯奠定坚实基础》 在科技飞速发展、创新层出不穷的时代，对物理学的理解已不再是少数科学家的专属领域，而是越来越多职业领域不可或缺的知识基石。无论你怀揣着成为工程师、技术专家、医疗研究员、数据分析师，还是对新兴能源、材料科学、航空航天等领域充满憧憬，扎实的物理学知识都将是你实现职业目标、应对未来挑战的强大助推器。 《探索物理的奥秘：为你的职业生涯奠定坚实基础》并非一本旨在让你成为理论物理学家的著作，而是为你精心设计的、兼具深度与广度的物理学入门指南。我们深知，对于许多非物理专业背景的读者而言，枯燥的公式和抽象的概念往往是学习路上的巨大障碍。因此，本书的编写始终围绕着一个核心目标：清晰、直观地呈现物理学的核心概念，并生动地展示它们如何在现实世界中发挥作用，以及如何成为你未来职业生涯中宝贵的资产。 本书内容概览： 第一部分：物理学的基石——从宏观到微观的视角 第一章：运动的语言——经典力学导论 我们将从牛顿三大定律出发，逐步深入理解力的概念、运动状态的变化以及物体间的相互作用。你将学习如何运用矢量分析来描述和预测物体的运动轨迹，例如行星的运行、车辆的加速、甚至是你手中抛出的球的飞行路径。此外，能量守恒定律、动量守恒定律等基本守恒原理将在这一部分得到详尽阐释，它们是理解复杂物理现象的钥匙，也是工程设计中不可或缺的考量因素。我们将通过大量实际案例，如机械臂的设计、碰撞问题的分析、桥梁结构的稳定性等，来展现经典力学在工程、交通、体育等领域的广泛应用。 第二章：能量的转化与传递——热学与流体力学 这一部分将带你领略能量的无穷魅力。从温度、热量、内能等基本概念出发，我们将探讨热力学定律如何支配能量的转化过程，以及热力学第二定律为何限制了我们能量利用的效率。你将理解制冷机、热力泵的工作原理，以及它们在建筑节能、工业生产中的重要性。流体力学部分则会聚焦于气体和液体的运动规律，从伯努利方程到纳维-斯托克斯方程的简化应用，你将学习如何理解水流的阻力、飞机的升力，以及血液在血管中的流动。这些知识对于设计管道系统、飞机机翼、甚至是医疗设备都至关重要。 第三章：电与磁的交织——电磁学基础 电与磁是现代科技的驱动力。本章将从静电学开始，讲解电荷、电场、电势等概念，并深入探讨电场的产生及其对带电粒子的影响。随后，我们将进入动态的电世界，理解电流、电阻、电压与功率之间的关系，以及欧姆定律和基尔霍夫定律在电路分析中的应用。最后，我们将揭示电与磁之间奇妙的联系——磁场如何由电流产生，变化的磁场又如何诱发电流。法拉第电磁感应定律和麦克斯韦方程组的简化思想将是这一部分的重点，它们是发电机、变压器、无线通信等现代技术的核心理论依据。你将看到电磁学在电力工程、电子通信、医学成像等领域的深远影响。 第四章：波动的世界——振动与波动现象 从我们听到的声音到看见的光，从手机信号到地震波，波动无处不在。本章将系统介绍机械波和电磁波的基本性质，包括波长、频率、振幅、传播速度等参数。你将学习如何理解波的叠加、干涉和衍射等现象，以及它们在声学、光学和工程中的应用。例如，声波的干涉原理在消除噪声和设计音响系统中有重要作用，而光的干涉和衍射则是理解显微镜、全息技术等光学仪器的基础。 第二部分：现代物理的视野——拓展你的认知边界 第五章：微观粒子的奥秘——量子力学入门 在微观尺度上，经典的物理定律不再适用，量子力学应运而生。本章将以直观的方式介绍量子力学的核心思想，例如量子化、波粒二象性、不确定性原理等。你将了解到原子和亚原子粒子的奇特行为，以及量子力学如何解释物质的结构和性质。例如，半导体的量子效应是现代电子产业的基石，而量子力学在激光、核能、生物化学等领域的研究中也扮演着至关重要的角色。 第六章：时空的相对性——狭义与广义相对论 爱因斯坦的相对论彻底改变了我们对时间、空间、质量和能量的认知。本章将以通俗易懂的语言，阐述狭义相对论中的光速不变原理、时间膨胀和长度收缩等概念，以及质能方程 E=mc² 的深远意义。随后，我们将初步探讨广义相对论中引力如何被理解为时空的弯曲，以及它在天体物理学、宇宙学等前沿领域的重要性。虽然相对论的概念较为抽象，但它深刻地影响了我们对宇宙的理解，并为GPS定位系统等实际应用提供了理论基础。 第七章：物质的构成与相互作用——原子物理与核物理 本章将深入探究物质的基本构成单元——原子，以及原子核的结构和性质。你将了解不同原子的电子排布如何决定了元素的化学性质，以及核反应（如裂变与聚变）所蕴含的巨大能量。我们将讨论核能的利用及其在发电、医学诊断（如放射性同位素示踪）和军事领域的应用，同时也审视核安全和核废料处理等重要议题。 第三部分：物理学的应用与职业前景——连接理论与实践 第八章：物理学在工程领域——从设计到实现 本章将重点展示物理学原理在各类工程学科中的具体应用。从机械工程中的材料力学、结构分析，到电气工程中的电路设计、信号处理，再到土木工程中的结构稳定性、流体力学分析，以及航空航天工程中的空气动力学、轨道力学，物理学是所有这些领域的基石。我们将通过具体的工程案例，如智能材料的应用、新型交通工具的设计、可再生能源系统的构建等，来展现物理学如何驱动创新和解决实际工程问题。 第九章：物理学在医疗健康领域——诊断与治疗的利器 医疗健康领域是物理学应用的另一重要战场。本章将介绍X射线、CT、MRI等医学影像技术的成像原理，以及超声波、激光在诊断和治疗中的应用。你将了解放射治疗的物理学基础，以及物理学在生物力学、医学传感器设计等方面的贡献。掌握这些物理学知识，将有助于你理解现代医疗设备的运作方式，并为未来在生物医学工程、医学物理等领域的发展打下基础。 第十章：物理学在信息技术与新兴领域——驱动未来 信息技术、材料科学、能源科学以及人工智能等新兴领域，都与物理学有着密不可分的联系。本章将探讨半导体物理学如何支撑起信息时代的硬件基础，量子计算的物理原理及其未来潜力，以及新能源技术（如太阳能电池、燃料电池）的物理学挑战。此外，我们将简要介绍物理学在数据科学、金融建模等跨学科领域中的应用。 本书特色： 强调概念理解而非死记硬背： 我们通过丰富的类比、生动的图示和贴近生活的实例，帮助读者深刻理解物理学概念的本质，而非仅仅记忆公式。 注重实际应用与职业关联： 每一章节都将物理学知识与具体的职业领域紧密联系，让你清晰地看到所学知识的价值所在。 循序渐进的学习路径： 内容从基础概念逐步深入，逻辑清晰，即使是初学者也能轻松上手。 精炼的数学工具： 我们将只介绍必要的核心数学工具，并提供简明的解释，让你能够专注于物理概念的学习。 学习本书，你将能够： 建立对物理世界的清晰认知： 理解自然界的基本规律，并能够运用物理学思维去分析和解决问题。 为你的职业发展奠定坚实基础： 掌握跨越多个领域的通用科学知识，提升你的就业竞争力。 激发你对科学的兴趣： 发现物理学的奇妙与美妙，并可能开启你新的学术或职业探索之路。 提升你的批判性思维和解决问题的能力： 学习如何运用科学方法进行推理和判断。 《探索物理的奥秘：为你的职业生涯奠定坚实基础》是一本为你量身打造的物理学启蒙读物。它将为你打开一扇通往科学殿堂的大门，让你在掌握核心物理知识的同时，也能看到这些知识如何成为你职业生涯腾飞的强大翅膀。现在，就让我们一起踏上这场激动人心的探索之旅吧！

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这本书的封面设计和整体排版给我留下了深刻的印象，那种简洁又不失专业感的设计，仿佛预示着内容的高质量。我尤其欣赏它在章节过渡和图表展示上的用心。每当进入新的知识模块，总能看到一个清晰的导览，帮助读者快速定位重点。比如，在介绍光学原理的那部分，作者没有直接抛出复杂的公式，而是先用生活中的现象来引入概念，这种“由浅入深”的教学方法，极大地降低了我这个非专业人士的畏难情绪。书中穿插的案例分析也十分接地气，不仅仅是纯粹的理论堆砌，而是将物理定律巧妙地融入到工程、技术和日常职业场景中。我记得有一个关于材料强度的讨论，通过分析一座虚拟桥梁的设计缺陷，生动地展示了应力与形变之间的关系，这比死记硬背定义要有效得多。当然，作为一本面向职业教育的书籍，它在数学工具的使用上保持了恰到好处的平衡，既没有过度依赖高等微积分，也确保了必要的定量分析能力得以培养。整体来说，这本书的视觉呈现和内容组织，构成了一种非常流畅和有吸引力的阅读体验，让人愿意沉浸其中，主动去探索那些曾经觉得晦涩的物理概念。

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从内容编排的深度和广度来看，这本书的覆盖面令人印象深刻，它成功地在基础原理和专业领域之间架起了一座坚实的桥梁。我发现它对经典力学的讲解已经相当扎实，但真正出彩的是它对现代工程技术相关物理现象的覆盖。比如，对半导体物理的基本概念的引入，虽然没有深入到量子力学的复杂层面，但已经足以解释传感器和基础电子元件的工作原理，这对于从事自动化或电子维护工作的读者来说，是至关重要的背景知识。更值得称赞的是，它对“测量与误差分析”给予了足够的重视。书中专门开辟的章节详细讲解了如何评估实验数据的可靠性，以及如何系统性地减少系统误差和随机误差，这体现了作者对科学严谨性的深刻理解和对实际操作的关怀。这种对“不确定性”的坦诚讨论，比那些只谈理想化模型的书籍要真实得多，它帮助读者建立起一种健康、科学的批判性思维，认识到任何工程实践都存在一个可接受的误差范围。

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我最想强调的是这本书在“实用性”方面的构建，它真正做到了将物理学作为一种解决实际问题的工具来教授。很多教科书往往停留在“是什么”的层面，但这本书更侧重于“如何用”。举例来说，在讲解电磁感应时，它没有过多纠缠于麦克斯韦方程组的推导细节，而是立刻转向了发电机和变压器的工作原理，并配有非常详尽的分解图，让我清晰地看到了电能是如何被高效捕获和传输的。这种聚焦于应用领域的处理方式，对我这种希望将知识快速转化为工作技能的学习者来说，简直是福音。书中大量的“职业挑战”小节，更是设置得巧妙，它们模拟了真实工作环境中可能遇到的物理难题，并引导读者运用书中学到的知识去构建解决方案。我尝试解开其中一个关于流体力学在管道系统优化中的应用题，发现它提供的解题思路逻辑严密，每一步的物理依据都标注得非常清楚。这本书没有浪费笔墨在那些对职业发展帮助不大的纯理论推导上，而是把篇幅集中在了那些能直接提升读者“动手能力”和“分析判断力”的核心知识点上，这一点值得高度赞扬。

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这本书在辅助学习资源的配置上做得非常出色，这对于自学者尤其友好。我注意到随书附带或可在线获取的补充材料（如果存在的话），其质量完全跟得上主体的要求。例如，那些用于在线练习的互动模块，我试用了一下，它们能根据我的实时反馈调整难度，这一点非常智能。如果我在某一个关于动量守恒的题目上连续出错，系统会立刻推送一段简短的动画解释，清晰地演示动量转移的过程，直到我点选了正确的选项。此外，章节末尾的复习题设置也体现了极高的设计水准：它不是简单地重复概念，而是包含了解释性问题、计算题和简答论述题，覆盖了从记忆到分析的多个认知层面。最让我满意的是，对于那些计算题，它提供了详细的逐步解题过程，不仅仅是给出最终答案，而是展示了每一步逻辑推导的完整轨迹。这种全方位的支持系统，使得学习过程中的“卡壳”现象大大减少，极大地增强了学习的连贯性和自信心，让人感觉自己不是孤军奋战。

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这本书的语言风格着实让人耳目一新，它摆脱了传统教科书那种刻板、疏远的腔调，读起来更像是一位经验丰富的行业专家在耐心指导门外汉。行文之间充满了对读者的尊重和鼓励，语气非常积极向上。例如，在介绍热力学第二定律时，作者并没有用冰冷的语气陈述“熵增是不可逆的自然趋势”，而是用一种略带哲理的口吻，提醒我们理解这种限制性对于设计高效能源系统的重要性，这种引导性的措辞，更容易让人产生情感连接和记忆深度。我在阅读过程中，很少需要频繁地查阅字典，因为作者对专业术语的解释都非常直观，常常借助类比或日常经验来加以阐释。这种清晰、亲切的叙事方式，极大地提升了阅读的愉悦感和效率。它不像是在啃一本教材，更像是在参加一场精心准备的研讨会，讲者既博学又风趣。这种人文化的处理，使得原本可能枯燥乏味的物理概念变得鲜活起来，让人愿意主动去深入理解其背后的机制，而不是被动地接受知识点。

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