Physics for Scientists and Engineers, Volume 1A. Mechanics (Physics for Scientists and Engineers) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:W. H. Freeman

作者:Paul A. Tipler

出品人:

页数:424

译者:

出版时间:2003-07-10

价格:$ 61.87

装帧:Paperback

isbn号码:9780716709008

丛书系列:

图书标签:

• 学习
• 物理学
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• 工程
• 力学
• 大学物理
• 本科教材
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• 经典力学
• 牛顿力学
• 物理

《物理学：科学家与工程师卷一A·力学》 本书是为有志于深入探索物理世界奥秘的科学家和工程师们量身打造的入门级教材。第一卷A册着重讲解宏观世界的基石——力学，它以严谨的逻辑、清晰的阐释和丰富的实例，为读者构建起理解物质运动及其相互作用的坚实框架。 核心内容概览： 本书的编写旨在帮助读者建立扎实的物理学基础，培养严密的逻辑思维能力和解决实际问题的物理学方法。我们摒弃了过于抽象和冗余的表述，力求以最直接、最有效的方式传达知识。 运动学（Kinematics）：描述运动的语言 本部分是力学的起点，聚焦于如何准确、客观地描述物体的运动状态，而不涉及引起运动的原因。我们将从最基本的概念入手，如位移（displacement）、速度（velocity）和加速度（acceleration），理解它们之间的相互关系。 我们将深入探讨直线运动（motion in a straight line），分析匀速直线运动（uniform velocity motion）和匀变速直线运动（uniformly accelerated linear motion）的特征和数学规律。 随后，我们将拓展到二维和三维空间中的运动，例如抛体运动（projectile motion）和圆周运动（circular motion）。通过矢量（vectors）这一强大的数学工具，我们将学会如何处理多维度的运动。 重点在于理解运动的相对性（relativity of motion），以及如何选择合适的参考系来简化问题。 牛顿运动定律（Newton's Laws of Motion）：解释运动的原因 一旦我们掌握了描述运动的语言，本部分将揭示引起运动变化的原因——力（force）。我们将系统地学习牛顿的三大运动定律，这是经典力学的核心。 第一定律（惯性定律）： 阐述物体保持静止或匀速直线运动状态的性质，引入惯性（inertia）和惯性参考系（inertial frames of reference）的概念。 第二定律： 揭示力和加速度之间的定量关系，即$mathbf{F} = mmathbf{a}$。我们将学习如何计算合外力（net external force），并将其与物体的质量（mass）和加速度联系起来。 第三定律： 阐述作用力与反作用力（action and reaction）的相互性，强调力总是成对出现，且方向相反，作用在不同的物体上。 我们将通过大量的实例，包括摩擦力（friction）、弹簧力（spring force）、张力（tension）等，来应用牛顿定律解决各种复杂的动力学问题。 功与能（Work and Energy）：运动的另一种视角 本部分将引入能量（energy）这一更抽象但极其重要的概念，为我们提供一种全新的分析运动和相互作用的方式。 我们将学习功（work）的定义，以及如何计算恒力（constant force）和变力（variable force）所做的功。 能量守恒定律（law of conservation of energy）是本部分的核心。我们将介绍动能（kinetic energy）和势能（potential energy，包括重力势能和弹性势能），并理解在保守力（conservative forces）作用下，系统的总机械能（mechanical energy）保持不变。 我们将探讨非保守力（non-conservative forces），如摩擦力，它们会引起能量的转化和损耗。 通过功-能定理（work-energy theorem）以及能量守恒，我们可以更简洁地解决许多力学问题，尤其是那些涉及初末状态的场景。 动量与冲量（Momentum and Impulse）：理解碰撞与相互作用 本部分将引入动量（momentum）的概念，它是物体质量和速度的乘积（$mathbf{p} = mmathbf{v}$），描述了物体的运动状态。 我们将学习动量守恒定律（law of conservation of momentum），这是处理相互作用物体（如碰撞）问题的强大工具。在不受外力作用的系统或相互作用时间极短的系统中，总动量保持不变。 冲量（impulse）则联系了力和作用时间，它是力对时间的积累效应，等于物体动量的变化量。 本部分将详细分析各种类型的碰撞，包括弹性碰撞（elastic collision）和非弹性碰撞（inelastic collision），以及如何利用动量守恒和能量（在弹性碰撞中）来求解。 转动（Rotation）：刚体的运动 在前面学习了质点的平动之后，本部分将把目光投向更复杂的刚体（rigid body）的转动。 我们将引入角位移（angular displacement）、角速度（angular velocity）和角加速度（angular acceleration）等概念，并建立它们与线量之间的对应关系。 转动惯量（moment of inertia）是刚体转动中的关键概念，它类比于平动中的质量，描述了物体抵抗转动状态改变的能力。 扭矩（torque）是引起转动的原因，它与力和力臂（lever arm）相关。 我们将学习与牛顿第二定律相对应的转动方程：$mathbf{ au} = Ioldsymbol{alpha}$。 角动量（angular momentum）及其守恒定律（law of conservation of angular momentum）将是分析复杂转动系统的核心。 本书特色： 强调概念理解： 我们不满足于仅仅罗列公式，而是深入剖析每个物理概念的内涵和外延，确保读者真正理解其物理意义。 循序渐进的难度： 内容设计由浅入深，从最基本的概念出发，逐步引入更复杂的现象和分析方法。 丰富的例题解析： 大量精心设计的例题，涵盖了各种典型的力学问题，并提供详细的解题步骤和思路，帮助读者掌握解题技巧。 结构清晰，逻辑严谨： 各章节之间联系紧密，逻辑链条清晰，有助于读者构建完整的知识体系。 注重物理直觉培养： 通过对物理过程的直观描述和类比，帮助读者培养良好的物理直觉，从而更有效地分析和解决问题。 本书是物理学入门的坚实基石，无论您是即将踏入大学课堂的学生，还是希望系统回顾和巩固物理知识的工程师，本书都将是您不可或缺的学习伙伴。它将为您打开认识宏观世界运行规律的大门，为您未来的科学研究和工程实践奠定坚实的基础。

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从整体的编排来看，这本书在跨章节的知识衔接方面做得非常出色，它将力学这个看似庞大的领域，成功地碎片化并系统化了。你会明显感觉到，每一个新主题都不是凭空出现的，而是前一个主题的自然延伸或深化。比如，当你刚刚掌握了如何使用微积分处理变速运动后，下一章立刻就引入了转动惯量和角动量，巧妙地将线运动的分析工具平移到了旋转运动的框架下，这让知识点之间的关联性非常强，大大降低了知识遗忘的风险。而且，作者似乎很清楚学生在学习过程中容易在哪里“卡住”，在那些高频出错的地方，他们会特意设置“常见错误警示”的小方框，用红字或不同的背景色高亮显示，提前警告我们潜在的思维陷阱。这种前瞻性的教学设计，远比事后纠错要高效得多，它塑造了一种积极主动的学习姿态，让我感觉这本书不是被动地等待我阅读，而是在积极地引导我学习，确保我能以最坚实的基础迈向更深层次的物理学殿堂。

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我对这本书的排版布局简直要挑不出刺来，它简直是教科书设计界的典范。清晰的层次结构是理解复杂物理体系的关键，而这本书在这方面做得无懈可击。每一个概念的引入，都遵循着“定义—解释—例证—练习”的完美闭环。当一个新术语被首次提出时，它会以粗体或斜体的特殊格式立刻突出显示，保证你在扫读时不会错过任何关键信息。更值得称赞的是它对数学推导的处理方式。很多物理书在推导过程中会跳过一些关键的代数步骤，让读者在跟进时感到吃力，但这本书却非常耐心地、一步一步地展示了所有中间过程，即便是像微积分在运动学中的应用这样常见的环节，也给出了详尽的展开。这极大地增强了我的信心，因为它让我清楚地看到“为什么”和“如何”的逻辑链条，而不是被动地接受一个推导结果。这种对细节的极致关注，使得我在自学时能最大程度地减少因理解障碍而产生的挫败感，真正做到了将复杂的知识体系结构化、可消化。

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这本书在概念阐释上展现出一种罕见而可贵的“同理心”。很多作者似乎忘了，对于初学者来说，物理学不仅仅是数学，更是对自然现象的直觉理解。这本书在介绍诸如功与能、动量守恒这些核心概念时，大量使用了生活化的类比和思想实验。它不会满足于给出一个精确的数学定义，还会深入探讨这个概念背后的物理意义——例如，在解释“保守力”时，它会反复强调路径无关性在宏观世界中的直观体现，甚至会引用一些历史上的争论来佐证观点的演变。这种叙事方式极大地帮助我建立起了物理图像。当我遇到一个复杂问题时，我脑海中浮现的不再是冷冰冰的方程，而是一个基于物理直觉的预期结果，然后再用数学去精确化它。这种从直觉到精确的转化过程，是高效学习任何硬核科学的必经之路，而这本书无疑是最好的向导。

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这本书的练习题设计简直是教科书级别的艺术品，它完美地平衡了基础巩固与思维挑战。初期的习题多半是基础概念的直接应用，旨在帮你熟练掌握基本公式和计算技巧，这些题目数量适中，反馈及时，有效地帮你建立了“肌肉记忆”。但随着章节的深入，题目的难度曲线设计得非常巧妙。它不会一下子就抛出那种需要三页纸才能写完的“怪兽题”，而是通过在实际场景中巧妙地嵌入多个子问题，逐步引导你构建一个完整的解题框架。例如，一道关于碰撞的题目，可能先让你计算动量，接着要求你应用能量守恒，最后再结合二维坐标系进行矢量分析。这种循序渐进、多知识点综合考察的模式，真正考验了你对本章乃至前几章知识融会贯通的能力。我发现，相比于那些只有答案而无过程解析的习题集，这本书的价值体现在它能强迫你进行深度的思考和建模，而不是仅仅停留在公式套用的层面。

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这本书的封面设计着实抓人眼球，那种深邃的蓝色调，配上简洁有力的白色字体，一下子就让人感受到它作为一本严肃的物理教材的专业感。我拿到这本书时，第一印象就是“分量十足”。无论是纸张的质感，还是装订的牢固程度，都体现出出版商对一本核心教科书应有的重视。我特别喜欢它在章节开头的那些小引言，往往用一句看似简单却蕴含哲理的话来引入一个复杂的物理概念，瞬间就能把我从日常的琐碎中抽离出来，进入到一个纯粹的物理世界。比如，在讲到牛顿运动定律时，它没有急于抛出公式，而是先探讨了伽利略对惯性的早期思考，这种历史的铺陈让冰冷的定律变得有血有肉，让我感觉自己不只是在背诵规则，而是在参与人类智慧的探索过程。而且，这本书的插图质量极高，那些示意图清晰明了，即便是最抽象的矢量分解，通过精妙的图示也能一目了然，这对于我这种需要大量视觉辅助才能理解空间关系的工科生来说，简直是福音。阅读体验是流畅且令人振奋的，它成功地将一个看似枯燥的力学导论，变成了一场引人入胜的智力探险。

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原来其实是那么简单。。

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