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出版者:

作者:钟山 编

出品人:

页数:270

译者:

出版时间:2010-4

价格:16.80元

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isbn号码:9787801966551

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专题小课本：力学基础与探究——聚焦经典力学模型与实验方法 本书涵盖内容： 本书作为一套深入探讨高中物理核心概念的专题学习资料，旨在帮助学生构建扎实、系统的经典力学知识体系，并掌握相关的实验探究方法与思维模式。本书内容聚焦于力学领域中那些最基础、最核心、但又常常成为学生理解难点的部分，通过精炼的讲解、大量的例题与变式训练，实现对知识的深度消化与灵活运用。 第一章 运动学的精确描述与相对性原理 本章是理解所有动力学问题的基石。我们首先从矢量分析的角度，严谨地定义了位移、速度和加速度。重点讲解了如何使用数学工具（如函数图像、微积分思想的初步应用）来精确描述匀变速直线运动，并深入剖析了加速度的物理意义——它是描述物体运动状态变化快慢的量度，而非简单地与速度大小相关。 随后，本章引入了相对运动的核心概念。通过对不同参考系的选择，阐述了速度的合成与分解在实际问题中的应用。尤其强调了如何在多物体相遇、追及问题中正确建立参考系，并处理瞬时速度与平均速度的区分。本章的练习题组会引导学生从简单的二维运动（如平抛运动的分解）过渡到更复杂的、涉及多参考系切换的问题，确保学生能够熟练地在不同视角间进行转换，这是解决复杂力学问题的关键一步。 第二章 相互作用的本质：牛顿运动定律的微观与宏观诠释 牛顿运动定律是经典力学的两大支柱之一。本章不仅重复讲解了三大定律的内容，更侧重于定律的应用条件、适用范围以及它们之间的内在联系。 第一定律（惯性）： 深入讨论了惯性概念的哲学内涵，并结合实验澄清了“力是维持物体运动状态的原因”这一常见误解。通过对非惯性系中引入“惯性力”的讨论（虽然不作为正式内容，但作为思维拓展），加深对惯性参考系概念的理解。 第二定律（$F=ma$）： 这是本章的核心。我们着重讲解了受力分析的系统方法，强调“画受力图”的规范性。内容覆盖了重力、弹力、摩擦力（静摩擦力与滑动摩擦力的临界条件）、支持力等常见力的精确计算。大量的例题将围绕连接体、绳索、斜面上的物体展开，特别是如何进行“隔离法”与“整体法”的灵活切换。 第三定律（作用力与反作用力）： 重点区分了作用力与反作用力、平衡力的区别。通过探讨人推墙、地面对人的支持力等情境，确保学生能够准确识别成对出现的相互作用力，从而避免在运用第二定律时将相互作用力错误地代入到单个物体的平衡或运动方程中。 第三章 动量、冲量与碰撞动力学 本章将力学研究的视角从“力与加速度”转向“力与时间”的累积效应。 动量与冲量： 详细定义了动量（$p=mv$）和冲量（$I=Ft$），并深入阐述了动量定理（合外力冲量等于物体动量的变化）。冲量在处理大质量、短时间相互作用（如碰撞、爆炸）中的优越性被充分展示。 动量守恒定律： 这是本章的重中之重。系统地讲解了动量守恒的条件——系统所受的合外力为零或系统所受的合外力远小于系统内力（即短时间相互作用）。针对一维和二维的弹性碰撞、非弹性碰撞，提供了完整的解题步骤和技巧，特别是如何利用动量守恒来简化复杂的、多阶段的相互作用过程。 第四章 功、能与机械能守恒：能量的转化与守恒 能量是描述物理过程的另一种基本量。本章致力于构建完整的能量概念体系。 功与功率： 精确定义了恒力和变力的功（通过图形法理解），并引入了功率的概念，强调功率反映了做功的快慢，与总功量无关。 动能与动能定理： 建立了功与动能变化之间的联系——动能定理。此定理常用于分析一个物体在变力作用下的速度变化问题，是动量定理之外的又一个强大工具。 势能与保守力： 重点分析重力做功与重力势能、弹力做功与弹性势能的转化关系。明确了保守力的概念及其判据。 机械能守恒定律： 在系统仅受重力和弹力作用时，机械能守恒条件的判断是核心难点。本章会通过大量的斜面、圆周运动结合点来巩固该定律的运用，并引导学生区分机械能守恒与动量守恒的应用情境。同时，也会讨论在有摩擦力或非保守力做功时，系统机械能如何变化，引入功能原理。 第五章 实验探究：验证与测量 本章回归实验操作与数据处理，旨在培养学生的科学素养。 验证牛顿第二定律的实验： 强调如何通过控制变量法消除实验误差（如打点计时器、滑轮组的平衡性），并重点解析如何利用纸带分析处理数据，通过图像法（$a-F$图或$a-1/m$图）来验证定律的比例关系。 探究加速度与力的关系（$v-t$图像处理）： 结合实验数据，学习如何从匀加速直线运动的$v-t$图像中提取加速度信息，并与受力分析的结果进行交叉验证。 验证机械能守恒的实验： 详细分析了落体实验中系统误差的来源（如纸带与限速器摩擦、重力加速度的选取），并学习如何通过测量初末状态的动能和势能变化量，量化验证守恒程度。 本书特色： 本书的编排侧重于思维构建而非知识罗列。每一章节都设计了“概念辨析与易错点澄清”模块，专门针对高中物理中常见的逻辑误区进行深度剖析。通过大量的“模型应用与迁移”案例，学生将学会如何将抽象的物理定律映射到具体的实际情境中，真正掌握经典力学的分析框架。本书旨在帮助学生从“会做题”提升到“懂原理”的层次。

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在机械能部分，我特别想看到一些关于“能量的测量与估算”的实际方法。课本上通常会给出能量的公式，但如何将这些公式应用到现实世界中，去测量或估算物体的动能、势能，以及能量的转化效率，才是真正的挑战。例如，要测量一个弹簧振子的振动能量，我们除了知道弹簧的劲度系数和振幅，还需要了解哪些信息？书中是否会介绍一些简单的实验装置，比如如何利用位移传感器和力传感器来测量弹簧振子的能量？对于重力势能，虽然公式简单，但在一些不规则形状的物体或者非均匀重力场中，如何准确地计算其势能？书中是否会提及一些数值计算方法，或者一些近似的估算技巧？我还对能量的“可见性”和“不可见性”很感兴趣。例如，我们能直接看到物体的动能，也能理解重力势能，但摩擦产生的内能，或者声波、光波中的能量，它们是如何产生和传递的，我们又该如何去量化它们？书中如果能提供一些关于能量“转换”和“传递”的测量方法，那将是非常实用的。

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这本书的书名是《专题小课本高中物理*曲线运动与机械能》，但我想谈谈一些我希望在这本书里能找到，但可能没有涉及到的内容，或许是作者疏忽了，或者是因为篇幅限制。首先，关于曲线运动，我非常希望能看到更多关于实际应用场景的深入剖析。例如，抛体运动不仅仅是课本上的公式推导，它在现实生活中有太多有趣的例子了。我特别想知道，在某些特定的体育项目中，比如篮球的投篮弧线设计，足球的任意球踢法，或者棒球的投球轨迹，物理原理是如何被巧妙运用的？书中是否会详细解析这些运动的分解与合成，以及空气阻力对运动轨迹的实际影响？我期待能看到一些具体的案例分析，通过图文并茂的方式，展示如何利用物理知识去预测和优化这些运动的表现。另外，对于某些复杂的曲线运动，比如飞机起飞时的离地轨迹，或者过山车在轨道上的运动，我希望书中能提供一些简化的模型和相应的计算方法，让我们能够理解这些工程学上的奇迹是如何与物理定律紧密相连的。例如，关于飞机起飞，是否会讲解升力是如何产生的，以及如何通过控制飞行姿态来实现平稳的爬升？过山车的运动，除了基本的能量守恒，是否会涉及到离心力、向心力在不同阶段的作用，以及如何设计轨道才能保证乘客的安全和刺激感？我渴望书中能提供一些“看懂”这些现象的钥匙，而不仅仅是抽象的数学公式。

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对于机械能部分，我非常期待能够看到更广泛的应用，尤其是那些与能源开发和利用息息相关的例子。这本书名虽然提到了机械能，但我猜想它主要聚焦于高中物理的基础概念和定理。然而，在现实世界中，机械能的转化和守恒是许多现代科技的基石。例如，水电站是如何利用水的势能转化为动能，再通过涡轮机转化为电能的？书中是否会详细讲解这个能量转化的过程，包括水轮机的效率、能量损失的环节，以及如何根据流量和落差来估算发电量？我希望书中能有更深入的案例，比如风力发电，风的动能如何被转化为叶片的旋转动能，进而驱动发电机？如何评估风能的大小，以及风力发电机在不同风速下的工作效率？另外，我也对一些传统的机械能应用感兴趣，比如蒸汽机的工作原理，虽然它涉及到热力学，但其核心仍然是机械能的转化。书中是否会提及，或者至少提供一些引申的思路，让我们了解机械能是如何在工业革命中扮演重要角色的？此外，关于能量损耗，除了简单的摩擦力，还有哪些因素会影响机械能的守恒？例如，在某些复杂的机械系统中，材料的形变、振动等是否也会导致能量的损失？我希望书中能提供一些更前沿的视角，让我们看到机械能概念的广度和深度，以及它在现代科技发展中的不朽价值。

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在机械能部分，我非常希望能看到一些关于“能量的“非经典”表现形式”的讨论，或者至少是相关的引申。例如，虽然书名提到了机械能，但对于“热能”与“机械能”之间的相互转化，例如摩擦产生的热量，或者发动机工作时产生的高温，这些能量的产生和传递，其物理机制是什么？书中是否会提及，比如内能的微观解释，以及它与宏观的机械能是如何联系起来的？我期待书中能提供一些关于“能量守恒定律”的更宏观的视角，让我们明白，能量虽然会以各种形式存在和转化，但其总量是恒定的。例如，在研究一些能量损耗的过程时，比如物体在空气中下落，最终停止，其动能和势能都去哪里了？书中是否会提及，能量可能转化为热能、声能等不可见的形式？我还对一些“能源存储”的技术很感兴趣，比如电池的原理，虽然它涉及到电化学，但其本质也是能量的存储和转化。书中如果能有一些关于“能量的形态多样性”的启示，那将是非常宝贵的。

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对于“专题小课本”这个名字，我联想到它可能包含了一些专题性的拓展内容，而不仅仅是基础概念。在曲线运动方面，我非常希望能看到关于“弹性碰撞”与“非弹性碰撞”在实际中的应用。例如，台球运动中的碰撞，速度和方向是如何在碰撞后发生变化的？书中是否会详细讲解碰撞中的动量守恒和机械能守恒（或不守恒）的情况？我期待看到一些具体的撞击角度和速度计算的案例，让我们能够预测球的运动轨迹。另外，在研究某些微观粒子相互作用时，碰撞的能量和动量变化也是至关重要的。书中是否会简单介绍一些这方面的概念，比如核反应中的能量释放？再比如，在研究材料的力学性能时，材料的断裂和形变也与能量的吸收和释放有关。书中是否会提及，比如冲击测试中，材料吸收能量的能力如何被评价？我希望这些专题能够以一种易于理解的方式呈现，即使是初次接触这些概念的学生，也能从中获得启发。

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我一直对“力学中的能量概念”在解决复杂问题中的应用感到着迷。在曲线运动和机械能这个专题下，我非常希望书中能加入一些关于“能量方法”在分析力学问题中的应用。例如，很多复杂的力学问题，如果仅仅依靠牛顿第二定律和受力分析，可能会非常繁琐。但是，如果能够巧妙地运用能量守恒或者动能定理，往往能大大简化问题的求解过程。书中是否会通过一些具体的例子，比如分析一个摆锤的运动，或者一个弹簧振子的振动，来演示如何用能量方法比用力的分析更快捷地得到结果？我还希望书中能讲解一些“功”的概念，以及功与能量变化之间的关系。例如，在进行曲线运动分析时，如果有一个非重力恒定的力在做功，那么物体的动能和势能会如何变化？书中是否会提供一些关于“变力做功”的计算方法，或者一些近似的计算技巧？我渴望书中能够展示“能量”这把“万能钥匙”，如何在复杂的物理世界中解决各种各样的问题。

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对于曲线运动，我期望书中能提供一些关于“运动的相对性”的深入探讨，特别是在分析曲线运动时。例如，在一个加速的列车里，一个乘客向上抛出一个小球，对于乘客来说，小球可能是做竖直上抛运动，但对于地面上的观察者来说，小球的运动轨迹会是什么样的？书中是否会通过详细的坐标系转换和受力分析，来展示不同参考系下运动轨迹的差异？我还想知道，在研究天体运动时，行星围绕恒星的轨道运动，是否也可以从相对运动的角度来理解？例如，从太阳的参考系看，行星做椭圆运动；但如果从另一个行星的参考系看，情况又会如何？我希望书中能提供一些有趣的案例，让我们体会到“运动是相对的”这一深刻的物理思想，并且学会如何巧妙地选择参考系来简化问题。

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我想，这本书在“专题”的设置上，如果能加入一些更具挑战性的专题，比如“非保守力作用下的机械能变化”在复杂系统中的应用，可能会更有启发性。例如，在研究某些精密仪器或者高科技设备时，微小的能量损失也可能对系统的性能产生显著影响。书中是否会通过一些具体的案例，比如量子机械中的一些微观能量尺度问题，或者天体物理中行星轨道能量的微小变化，来展示非保守力如何打破理想化的机械能守恒定律？我理解高中物理的范畴有限，但即便是一些概念性的介绍，也能极大地拓宽我们的视野。再比如，在工程领域，如何通过设计巧妙的结构来最大限度地减少能量损耗？书中是否会介绍一些减震、降噪的技术，以及这些技术是如何与机械能的转化和损耗联系起来的？我还想知道，对于一些非牛顿流体或者高粘度介质中的运动，机械能的概念是否还需要进行修正？例如，在研究某些生物体的运动，比如微生物的游动，或者某些流体中的粒子扩散，其运动规律可能与经典力学有很大不同。书中如果能提供一些相关的思考方向，或者介绍一些前沿的研究进展，那将是多么令人兴奋的事情。

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关于曲线运动，我非常希望书中能加入一些关于“受力分析”的更细致的指导。很多时候，理解曲线运动的关键在于正确地识别和分析作用在物体上的力。例如，在研究圆周运动时，向心力是如何产生的，它是由哪个力或者哪些力的合力提供？书中是否会通过大量的实例，比如用绳子拉着小球转动，或者汽车在弯道上行驶，来详细讲解如何一步步地找出提供向心力的那个力的来源？我还期待书中能讲解一些“看似”没有提供向心力，但却导致物体做曲线运动的特殊情况。例如，在磁场中运动的带电粒子，其受到的洛伦兹力是如何使其做圆周运动的？书中是否会用清晰的图示和简明的语言来解释洛伦兹力的方向和大小，以及它如何始终垂直于速度，从而充当向心力？另外，对于抛体运动，除了重力，是否还会考虑其他可能存在的力，比如风阻？如果考虑风阻，运动轨迹会发生怎样的变化，而我们的计算又会变得多复杂？我希望书中能给出一些“简化模型”与“真实情况”的对比，让我们明白在不同的近似条件下，我们该如何分析问题。

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关于机械能，我一直对“能源危机”和“可持续发展”背后的物理原理很感兴趣。虽然这可能超出了高中物理的范畴，但这本书的“专题”性质，或许可以提供一些相关的思考。例如，太阳能是如何被转化为电能的？书中是否会简单介绍光伏效应的原理，以及太阳能电池的效率是如何被提高的？风能、潮汐能等可再生能源，它们在能量转化过程中，有哪些与机械能相关的关键环节？我希望书中能有一些关于“能量转化效率”的讨论，让我们明白为什么有些能源转化技术更受青睐，而有些则面临瓶颈。另外，我也想了解，在一些“能量收集”的领域，比如从振动、温差中提取能量，这些技术是否也与机械能的原理有关？书中如果能提供一些关于“新能源”或者“能源效率”的科普性介绍，那将是非常有意义的。

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