Physics for Scientists and Engineers 7th Edition Volume I pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Thomson Brooks/Cole

作者:Raymon Serway and John Jewett

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2008

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780495434955

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
• 科学
• 工程
• 大学教材
• 物理学与工程
• 第七版
• Physics
• 科学家
• 工程师
• 大学物理

《物理学：为科学家与工程师（第七版，卷一）》内容导览 这本书精心编撰，旨在为广大科学与工程领域的学生和从业者提供坚实而全面的物理学基础。作为第七版的卷一，它聚焦于力学、热学以及相关的基础概念，为后续更深入的物理学学习和应用奠定不可动摇的基石。本书在内容编排上力求逻辑清晰、层层递进，将抽象的物理原理与生动的实际应用紧密结合，旨在激发读者的学习兴趣，培养其解决实际问题的能力。 第一部分：运动学——描绘运动的语言 本书的开篇，我们便进入了“运动学”的世界。在这里，我们将学习如何精确地描述物体的运动状态，而无需探究导致运动的原因。 一维运动： 我们将从最简单的一维直线运动入手，引入位移、速度和加速度等基本概念。通过对匀速直线运动和匀变速直线运动的深入分析，我们将掌握如何运用数学工具来描述和预测物体的运动轨迹。例如，我们会学习如何计算抛射体在重力作用下的竖直运动，理解不同初速度和高度对运动时间与距离的影响。 二维与三维运动： 随后，我们将视角扩展到二维和三维空间。学习如何将复杂的运动分解为独立的垂直和水平方向上的运动，并利用矢量代数来处理位移、速度和加速度。在这里，抛体运动将成为一个核心课题，我们将分析其运动轨迹的抛物线特性，计算射程、最大高度和飞行时间，并探讨如何通过改变初速度和发射角度来优化射程。 圆周运动： 接下来，我们将研究物体沿圆形轨迹的运动，即圆周运动。引入线速度、角速度、角加速度等概念，并深入理解向心力在维持物体圆周运动中的关键作用。我们会探讨不同半径和角速度下的向心力大小，并将其应用于天体运行、车辆转弯等实际场景。 相对运动： 最后，我们将触及相对运动的概念。理解在不同参照系下观察到的运动状态可能有所不同，并学习如何进行参照系之间的变换。这对于理解复杂系统的运动，如飞机在风中的飞行、船只在河流中的航行等至关重要。 第二部分：动力学——探究运动的原因 在掌握了描述运动的语言后，我们自然而然地转向“动力学”，即研究产生运动的原因——力。 牛顿运动定律： 本部分的核心是经典力学的三大基石——牛顿运动定律。我们将详细阐述惯性定律（第一定律），理解物体维持其静止或匀速直线运动状态的趋势。接着，我们将深入研究力与加速度之间的定量关系（第二定律），学习如何利用 $vec{F} = mvec{a}$ 公式来计算物体的加速度，并分析不同力的合力对物体运动的影响。最后，我们将理解作用力与反作用力（第三定律）的普遍性，认识到力的相互性。 力的种类： 我们将系统性地介绍各种常见的力，包括： 重力与引力： 深入理解地球表面及太空中的重力作用，以及万有引力定律在天体运动中的应用。 摩擦力： 分别探讨静摩擦力和滑动摩擦力，理解其产生机制、大小与性质，并分析其在日常生活中（如行走、车辆制动）和工程设计中的重要性。 弹力： 研究物体在受外力发生形变后产生的恢复力，重点分析胡克定律，并将其应用于弹簧振子、悬挂系统等。 张力： 分析绳索、链条等受拉伸时的力，理解其作用方向和大小。 力的合成与分解： 学习如何将多个力合成为一个合力，以及如何将一个力分解为沿特定方向的两个分力。这对于分析复杂受力情况下的物体平衡和运动至关重要。 应用： 通过大量的例题和习题，我们将把动力学定律应用于各种实际问题，例如： 斜面上的物体运动： 分析物体在斜面上的受力情况，计算其运动状态。 圆周运动中的动力学： 将牛顿第二定律应用于圆周运动，推导出向心力的表达式，分析车辆过弯、过山车运动等。 连接体问题： 分析由多个物体通过绳索或其他方式连接在一起时的受力情况和运动规律。 第三部分：功、能与功率——衡量能量的转化与守恒 在掌握了力的概念后，本书将进一步引入“功”、“能”和“功率”等概念，深入探讨能量的转化与守恒定律。 功： 我们将定义功的概念，理解力在物体位移方向上所做的量度。学习恒力做功的计算方法，以及变力做功（通过积分）的处理。 动能： 引入动能的概念，即物体因运动而具有的能量，并推导出动能的表达式。 功-动能定理： 阐述功-动能定理，即合外力做的功等于物体动能的变化量。这提供了一种不直接计算加速度和时间就能确定物体末速度的方法。 势能： 介绍两种基本的势能： 重力势能： 物体因处于重力场中而具有的能量，其大小与物体的高度有关。 弹性势能： 弹簧等弹性物体发生形变而储存的能量。 机械能守恒定律： 在只有保守力做功的情况下，我们将揭示机械能守恒定律，即物体在运动过程中，动能与势能之和保持不变。我们将通过大量实例，如自由落体、斜抛运动、单摆运动等，来验证和应用这一重要定律。 非保守力与能量转化： 引入非保守力（如摩擦力）的概念，并分析它们对机械能的影响。我们将学习如何利用能量守恒定律来处理包含非保守力的情况，认识到能量在不同形式之间的转化。 功率： 定义功率为单位时间内所做的功，理解其衡量做功快慢的意义。 第四部分：动量与碰撞——探讨物体动量变化与守恒 本部分将聚焦于“动量”这一概念，并深入探讨碰撞过程中的动量守恒。 动量： 定义动量为物体的质量与速度的乘积，理解其作为物体运动状态的另一个重要度量。 冲量： 引入冲量的概念，即力在一段时间内的积累效应，并推导出冲量-动量定理，即物体所受冲量等于其动量的变化量。 动量守恒定律： 在没有外力作用或外力合力为零的系统中，我们将阐述动量守恒定律，即系统的总动量保持不变。 碰撞： 深入分析各种类型的碰撞： 弹性碰撞： 动量守恒且总动能也守恒的碰撞。 非弹性碰撞： 动量守恒但总动能不守恒的碰撞，其中完全非弹性碰撞是指碰撞后物体粘连在一起。 斜碰： 分析当碰撞物体不在同一条直线上时，动量守恒定律如何应用于垂直方向上的分量。 应用： 通过分析火箭推进、粒子碰撞、台球碰撞等实际问题，我们将熟练运用动量守恒定律来解决问题。 第五部分：转动动力学——刚体的旋转运动 本书的第五部分将视角从质点运动转向“刚体”的转动运动，这对于理解更复杂的机械系统至关重要。 角位移、角速度与角加速度： 学习描述刚体转动的基本物理量，它们与直线运动中的位移、速度和加速度有着直接的类比关系。 转动惯量： 引入转动惯量这一概念，它衡量刚体抵抗其转动状态改变的难易程度，类比于直线运动中的质量。我们将探讨不同形状和质量分布的刚体如何计算其转动惯量。 力矩： 定义力矩为引起刚体转动的“力”，它与作用在刚体上的力和力的作用点到转轴的距离有关。 转动定律： 阐述刚体的转动定律，即合外力矩等于转动惯量与角加速度的乘积（$ au = Ialpha$）。 转动动能： 定义刚体的转动动能，即由于转动而具有的能量。 角动量与角动量守恒： 引入角动量的概念，并阐述角动量守恒定律，它在没有外力矩作用的系统中成立。 应用： 将所学知识应用于旋转的轮子、行星的自转、陀螺仪的稳定性等问题。 第六部分：简谐振动——周期性运动的普遍规律 本书的第六部分将深入研究“简谐振动”，这是一种在自然界和工程中广泛存在的周期性运动。 简谐振动的特征： 定义简谐振动的特点：回复力与位移成正比且方向相反，运动是周期性的。 弹簧振子： 以弹簧振子为模型，详细推导简谐振动的运动方程，并理解振幅、周期、频率和相位等参数的物理意义。 单摆： 分析小角度摆动的单摆，理解其运动也近似为简谐振动，并推导出其周期与摆长和重力加速度的关系。 能量在简谐振动中的转化： 分析简谐振动中动能和势能的相互转化，以及总机械能的守恒。 阻尼振动与受迫振动： 简要介绍阻尼振动（由于摩擦等原因振幅逐渐减小的振动）和受迫振动（受外力驱动的振动），以及共振现象。 应用： 探讨简谐振动在声学、光学、机械振动以及电子电路中的应用。 第七部分：万有引力——宇宙的宏大规律 本书的最后一部分将目光投向宇宙，探讨“万有引力”。 牛顿万有引力定律： 详细阐述牛顿万有引力定律，理解任意两个质点之间都存在引力，其大小与质量的乘积成正比，与距离的平方成反比。 引力场： 介绍引力场的概念，理解它是物质产生的一种效应，会作用于其他物体。 天体运动： 应用万有引力定律来解释行星的轨道运动（开普勒定律的推导）、卫星的运行以及潮汐现象。 引力势能： 讨论在引力场中的引力势能，并与机械能守恒联系起来。 黑洞与宇宙学初步： 简要提及与引力相关的现代物理概念，如黑洞的形成和基本特性，为读者打开更广阔的物理学视野。 本书通过结构严谨的章节编排、清晰易懂的语言阐述、丰富多样的例题和习题，力求使读者在掌握扎实的物理学知识的同时，也能培养严谨的科学思维和解决实际问题的能力。第七版在内容上进行了更新与优化，融入了最新的教学理念和研究进展，旨在为读者提供更具时效性和深度的学习体验。

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