University Physics Vol 1 (Chapters 1-20) (12th Edition) (Chapters 1-20 v. 1) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Addison Wesley

作者:Hugh Young

出品人:

页数:760

译者:

出版时间:2006-12-18

价格:USD 133.33

装帧:Paperback

isbn号码:9780321500625

丛书系列:

图书标签:

• University Physics
• Physics
• Undergraduate
• Textbook
• College
• Science
• Engineering
• Calculus-based
• 12th Edition
• Chapters 1-20

《经典力学基础：理论与应用》 作者： 约翰·格里菲斯 (John Griffiths) 版次： 第三版 页数： 约 850 页 内容概要： 本书旨在为物理学、工程学及相关理工科专业的学生提供一套深入、全面且富有洞察力的经典力学入门教程。它超越了基础物理课中对牛顿定律的简单回顾，致力于构建一个坚实的理论框架，使读者能够理解和应用更高级的力学原理。全书结构清晰，从运动学的基本描述出发，逐步过渡到更抽象和强大的拉格朗日和哈密顿力学体系。 第一部分：运动学与牛顿力学 (Chapters 1-6) 第一章：质点运动与参考系 本章首先回顾了矢量分析在描述三维空间运动中的核心作用，包括位置、速度和加速度的定义。重点讨论了惯性参考系的概念及其在简化动力学问题中的重要性。详细介绍了各种非惯性参考系（如加速系和旋转系）中假想力的引入，特别是科里奥利力和离心力，并分析了它们在地球尺度运动中的实际表现，例如对抛体运动轨迹的微小影响。 第二章：牛顿运动定律的深入理解 本章对牛顿三大定律进行了更严格的数学表述。除了标准的力与加速度关系外，引入了冲量-动量定理和角动量定理作为解决变质量系统（如火箭推进）和旋转系统的基础工具。详细分析了守恒定律（动量守恒、角动量守恒）与特定力场对称性之间的深刻联系。 第三章：一维运动分析 专注于系统地解决一维（直线）运动问题。通过引入势能的概念，将微分方程转化为更容易处理的能量守恒问题。详尽分析了各种经典势能函数，如谐振子势、势垒和势阱，并探讨了碰撞问题在弹性与非弹性情形下的能量损失机制。 第四章：振动与波 本章是理解周期性运动的关键。从理想的简谐振子（SHM）出发，推导了其运动方程和解。随后，引入阻尼和受迫振动，详细分析了共振现象的物理机制及其工程意义。在扩展到波的传播时，阐述了一维波动的基本方程（如弦上的横波），并引入傅里叶分析的初步概念，用以描述复杂波形的分解。 第五章：刚体运动学 将系统的焦点从质点扩展到具有固定几何形状的刚体。本章细致地描述了刚体在三维空间中的运动，包括平动、转动以及平移和转动的复合运动。引入了欧拉角作为描述刚体方向的参数，并详细推导了刚体转动惯量的计算方法，以及绕任意轴转动的动能表达式。 第六章：刚体动力学 在第五章的基础上，本章将牛顿定律应用于刚体。核心是欧拉方程的推导和应用，用于分析刚体在外部力矩作用下的旋转动力学。通过实际案例，如陀螺仪的进动和章动，展示了角动量在刚体系统中的关键作用。 第二部分：场论与相对性基础 (Chapters 7-10) 第七章：万有引力与中心力场 本章深入探讨了中心力场，特别是万有引力定律。通过开普勒定律的严格推导，建立了行星运动的轨道力学基础。引入了有效势能的概念，并利用这一工具系统地分析了有心力场中粒子的轨道（如椭圆、抛物线和双曲线轨道）的分类和性质。 第八章：微扰论基础 在许多实际问题中，精确解析解难以获得。本章介绍了处理微小偏离理想情况的系统的方法——定态微扰论。详细讲解了非简并和简并情况下的能量和波函数的一阶、二阶修正计算过程，为处理如电磁场中原子能级移动等问题打下基础。 第九章：狭义相对论基础 本章开始将经典力学的框架扩展到高速情形。从伽利略变换的局限性出发，引入了洛伦兹变换，并阐述了其对时间和空间的根本性影响（如时间膨胀和长度收缩）。推导了相对论性的动量和能量关系，并得出了著名的质能等价原理 ($E=mc^2$)。 第十章：相对论性动力学 本章应用第九章的相对论性动量和能量定义，分析了在相对论框架下的碰撞和散射过程。重点研究了高能物理中的基本相互作用，并展示了经典牛顿力学是如何在低速极限下自然回归的。 第三部分：解析力学：拉格朗日形式 (Chapters 11-15) 第十一章：变分原理与达朗贝尔原理 解析力学的核心在于变分原理。本章详细介绍了最小作用量原理和欧拉-拉格朗日方程的推导。达朗贝尔原理被引入作为将约束力从动力学方程中消除的强大工具，为构建更通用的描述体系做准备。 第十二章：拉格朗日力学 本章正式构建了拉格朗日力学框架。定义了拉格朗日量 $L = T - V$，并使用约束少的广义坐标来描述复杂的系统。重点解析了保守系统和非保守系统（通过广义力）的运动方程的建立，以及如何利用拉格朗日量来处理约束问题。 第十三章：守恒定律与诺特定理 拉格朗日力学与守恒定律的联系在诺特定理中达到了顶峰。本章详细阐述了诺特定理，揭示了物理系统的时间平移对称性对应于能量守恒，空间平移对称性对应于动量守恒，空间旋转对称性对应于角动量守恒的深刻关系。 第十四章：连续系统的拉格朗日力学 将解析力学的概念推广到具有无穷自由度的系统，即连续介质（如弦、薄膜）。引入了拉格朗日密度和场方程，这是从粒子力学过渡到经典场论的关键一步。 第十五章：哈密顿力学导论 本章作为向更高级理论的桥梁，介绍了勒让德变换和哈密顿量 $H = sum p_i dot{q}_i - L$ 的构造。导出了哈密顿正则方程，这些方程是建立在相空间概念之上的，为后续的量子力学奠定了形式基础。 第四部分：进阶主题 (Chapters 16-20) 第十六章：哈密顿力学与泊松括号 对哈密顿力学进行深入挖掘。详细阐述了泊松括号的代数结构及其与正则守恒量的关系。展示了泊松括号如何提供一种不依赖于坐标表示的、更抽象的力学描述方式。 第十七章：正则变换 本章研究在保持哈密顿力学形式不变的前提下，从一组正则坐标 $(q, p)$ 变换到另一组新正则坐标 $(Q, P)$ 的方法。引入了母函数方法，这是求解复杂哈密顿系统和准备量子化过程的必要数学工具。 第十八章：微扰理论与作用量-角度变量 在哈密顿框架下，重新审视微扰理论，重点关注非线性系统的长期行为。引入了作用量-角度变量（Action-Angle Variables），这对于分析可积系统（Integrable Systems）的周期性运动和理解 KAM 定理至关重要。 第十九章：经典散射理论 本章回归到粒子相互作用的实际问题，但采用解析力学的方法。使用中心势场的框架，推导了微分截面和总截面的计算方法，重点分析了库仑散射和卢瑟福散射的解析解。 第二十章：引力场中的运动 将广义相对论的场方程（爱因斯坦场方程）的某些简化形式引入，主要关注牛顿引力场中运动的修正。分析了水星近日点的进动等经典实验证据，展示了牛顿力学在极端条件下的局限性，并以黎曼几何的初步概念作为结尾。

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说实话，拿到这本《University Physics》时，我有点被它的厚度吓到了，但一旦开始阅读，那种沉浸感立刻把我拉了进去。它不像某些教材那样干巴巴地堆砌公式，而是充满了叙事的魅力。比如，书中对能量守恒定律的阐述，不是简单地给出一个 $E_k + E_p = ext{常数}$ 的表达式，而是花了很大篇幅去回顾历史上科学家们是如何一步步发现和确立这一普适原理的，这种历史的纵深感极大地增强了知识的厚度和人文关怀。在热力学部分，作者对熵的概念的解释尤其到位，我以前一直觉得熵是一个很玄乎的东西，但这本书通过统计力学的角度，结合了大量宏观现象的描述，让我对“无序度”有了更直观的认识。更值得称赞的是插图和图表的质量，那些剖面图和矢量示意图清晰到令人发指，即便是复杂的受力分析图，也能一眼看出力的方向和大小关系，极大地减轻了视觉负担。这本书的排版也十分考究，章节之间的逻辑衔接如行云流水，章节末尾的“概念回顾”和“关键术语”总结得极为精炼，对于考前复习来说简直是救命稻草。我用了它准备期中考试，感觉效率翻倍，因为它构建了一个非常坚实的知识网络，让你知道每一个知识点在整个物理体系中的位置。

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这本书简直是物理学界的瑞士军刀，内容详实得让人咋舌。我从头到尾啃下来，感觉对经典力学的理解达到了一个新的高度。特别是关于牛顿运动定律那几章，作者的讲解深入浅出，即便是像我这种物理基础不算特别扎实的读者，也能很快抓住核心概念。书里穿插的大量实际生活中的例子，比如过山车的设计原理、行星的轨道计算，都让抽象的物理公式变得鲜活起来。我特别欣赏作者在处理向量和微积分应用时的细致程度，很多教科书往往一笔带过，但这本书却用了很多篇幅来构建完整的数学框架，这对于后续学习更高级的物理分支至关重要。而且，书中附带的习题设计也极其巧妙，不仅有基础的计算题，更有许多需要深入思考的定性分析题，逼着你去真正理解“为什么”而不是仅仅记住“是什么”。唯一让我感觉有点吃力的地方，可能是初期对绝对坐标系和惯性参考系的讨论，需要反复琢磨才能完全建立起清晰的物理图像，但这也许正是严谨性的体现吧。总的来说，对于任何想系统学习大学物理入门课程的人来说，这本教材的深度和广度都是无可挑剔的，它不仅仅是知识的堆砌，更像是一套完整的思维训练手册，让人在不知不觉中提升了逻辑推理和问题解决的能力。

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阅读体验上，这本教材的设计简直是教科书级别的典范，完全没有一般学术著作那种拒人千里的冰冷感。作者似乎深知学生在面对抽象理论时的困惑，因此在描述过程中，大量采用了类比和直观解释。举个例子，在讲述角动量守恒时，作者用了一个非常生动的例子——花样滑冰运动员收紧手臂后加速旋转，这个瞬间的画面感比任何公式推导都来得直接有力。书中对实验的描述也十分详尽，那些经典的物理实验，比如用扭秤测量万有引力常数，书里不仅给出了理论步骤，连实验器材的构成和误差分析都有涉及，让我仿佛身临其境。在章节内容的组织上，它遵循着由浅入深、循序渐进的原则，基础概念的引入非常扎实，确保读者在接触复杂课题前已经完全掌握了前置知识。唯一一个小小的遗憾是，部分章节的印刷图例的对比度可以再高一点，在强光下看久了眼睛会略微疲劳，但这可能是我个人对纸质书的苛求了。但瑕不掩瑜，它成功地将复杂的物理世界分解成了可理解的小块，让学习过程充满探索的乐趣。

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我对这套书最深刻的印象在于其无与伦比的题库质量和解决问题的范例。很多时候，教材的范例只是简单地代入数字得出答案，但这本书的例题解析过程简直就是一场小型公开课。它会详细展示如何“分解”一个复杂问题——首先确定物理场景，选择合适的定律，然后精确地画出受力图或能量图，最后才是代数运算。尤其是处理振动与波的部分，对简谐运动的解析式推导和阻尼振动的分析，清晰到令人拍案叫绝。我特别喜欢作者在某些关键概念后设置的“深入探讨”小栏目，比如关于“有效数字”的讨论，这在实际的物理实验和工程计算中至关重要，但常被普通教材忽视。此外，这本书对初学者的友好度设计得非常好，每章开始前都会有一个“本章目标”，让你明确学习的方向；结束后则有“常见误区警示”，能有效避免我这种新手常犯的逻辑错误。我感觉这本书更像是为那些立志从事科学研究或工程技术的人准备的“入门砖”，它教会的不仅仅是物理知识，更是一种严谨、系统、追求精确的科学方法论。

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要说这本巨著的精髓所在，我认为在于它对物理图像构建的极致追求。它不是一本“公式速查手册”，而是一部“概念构建指南”。在讲解电磁学基础时，作者花了大量时间去阐述电场和磁场作为“场”的本质，而不是仅仅把它们当作计算工具。通过对法拉第笼、高斯定律在不同几何构型下的应用分析，我开始真正理解“对称性”在物理问题解决中的强大威力。书中的章节跨度很大，从基本的运动学一直延伸到初级的电磁感应，这个广度要求作者必须在有限的篇幅内做到逻辑的紧凑和高效。这本书在这方面做得极为出色，它在保证严谨性的前提下，极大地压缩了冗余信息。我曾尝试用其他资源来辅助学习，但发现那些资源往往在核心概念的衔接上存在断层，只有这本书，像一条完美的脉络，将所有知识点有机地串联起来，形成了一个自洽的体系。对于任何想在物理领域走得更远的人来说，这本书提供的基础框架是无价的，它教会你如何像一个物理学家那样去思考和建模世界。

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