An Introduction to Physical Science pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Shipman, James T./ Wilson, Jerry D./ Todd, Aaron W./ Higgins, Charles A., Jr. (CON)

出品人:

页数:720

译者:

出版时间:2009-8

价格:$ 211.25

装帧:

isbn号码:9780538493628

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
• 科学
• 物理科学
• 入门
• 教材
• 教育
• 自然科学
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《宇宙的奥秘：探索物质与能量的根本规律》 这是一部关于我们所处宇宙最基本组成部分和支配它们运行的深刻法则的探索之旅。本书旨在揭示物质的本质，以及构成万事万物能量的运作方式，从微观的原子结构到宏观的宇宙星辰，提供一个全面而引人入胜的视角。我们不会止步于描述现象，而是深入探究那些驱动这些现象的根本原因，引领读者理解科学如何一步步揭开自然的神秘面纱。 第一部分：物质的基石——原子与分子 我们的旅程始于构成一切事物的微小单元：原子。我们将详细剖析原子的内部结构，介绍质子、中子和电子的舞蹈，以及它们如何通过电磁力紧密结合。你将了解不同元素的原子是如何通过其独特的质子数来定义的，以及周期表如何如同一张精密的地图，描绘出元素的家族关系和化学性质的演变。 接着，我们将进入原子的世界，探索电子的运动轨迹和能量状态。量子力学这个神奇的理论将不再是遥不可及的抽象概念，而是被转化为易于理解的图像和类比，帮助你理解电子云、轨道以及它们如何决定元素的化学反应性。本书将阐述原子是如何通过共享或转移电子来形成化学键，从而构建出数量繁多的分子。 从简单的水分子到复杂的有机化合物，我们将深入研究不同化学键的类型，如离子键、共价键和金属键，并解释它们如何赋予化合物独特的物理和化学性质。你将看到，正是这些原子间的精巧组合，构成了我们生活中形形色色的物质，从我们呼吸的空气到我们使用的塑料，从我们的身体到浩瀚的海洋。 我们将探讨物质的三种基本状态：固态、液态和气态，并深入解释它们之间转变的微观机制。温度和压力如何影响分子的运动和相互作用？相变是如何发生的？为什么有些物质在常温下是固体，有些却是气体？本书将通过生动的图示和翔实的解释，让你对这些日常现象背后的科学原理豁然开朗。 此外，我们还将触及材料科学的入门概念。不同类型的物质，如金属、陶瓷、聚合物，它们独特的原子和分子结构如何决定了它们的强度、导电性、韧性等宏观特性？我们将探讨如何通过理解物质的微观结构来设计和创造具有特定功能的材料，为未来的科技发展奠定基础。 第二部分：能量的律动——力和运动的法则 一旦我们理解了物质的构成，我们自然会转向驱动这些物质运动的力量和能量。牛顿的三大运动定律将不再是晦涩的公式，而是对我们日常生活中随处可见的现象——无论是抛出一个球，还是行星绕日运行——的精确描述。我们将深入分析惯性、加速度和作用-反作用力这些基本概念，理解它们如何塑造了我们所观察到的宏观世界的动力学。 本书将带你走进能量的奇妙世界。能量并非抽象的概念，而是事物发生变化和做功的能力。我们将介绍动能和势能，以及机械能的守恒定律，理解能量如何在不同的形式之间转换，却总量不变。从举起重物到弹簧的压缩，你将看到能量守恒在每一个物理过程中都得到体现。 我们将深入探讨功、功率和效率这些重要的概念，理解它们在工程和日常活动中的意义。为什么我们需要消耗能量来完成工作？功率又如何衡量完成工作的时间效率？本书将通过具体的例子，帮助你量化和理解这些基本概念。 摩擦力，这个看似微不足道的阻碍，在我们理解运动和能量损耗中扮演着至关重要的角色。我们将分析不同类型摩擦力的成因和影响，以及如何在实际应用中利用或克服它。 重力，这个将我们牢牢固定在地面的无形之手，也是塑造宇宙结构的力量。我们将从伽利略的自由落体实验到牛顿的万有引力定律，一步步揭示重力是如何作用于宇宙中的每一个有质量的物体，以及它如何决定了行星的轨道、潮汐的涨落，甚至星系的形成。 本书还将探讨热力学这门古老而重要的学科。热是什么？它如何传递？温度和热量之间有着怎样的区别？我们将深入研究热传导、对热对流和热辐射这三种主要的能量传递方式，并理解它们在自然界和工程技术中的广泛应用。 热力学第一定律——能量守恒的另一种表述——将与我们之前讨论的能量守恒定律相呼应，强调能量在任何过程中都不会凭空产生或消失。而热力学第二定律，则揭示了宇宙的一个深刻的趋势：熵（无序度）总是倾向于增加。我们将探讨这个定律的含义，以及它对生命、宇宙演化乃至时间箭头的影响。 第三部分：光、电与磁——统一的力场 我们的探索将进一步深入到电与磁的迷人领域。电荷，这个物质的基本属性，是许多物理现象的根源。我们将了解静电学，分析电荷的相互作用，以及电场如何影响周围的空间。库仑定律将清晰地解释电荷之间的吸引与排斥力。 电流，即电荷的定向流动，是现代社会不可或缺的能量载体。我们将探讨欧姆定律，理解电压、电流和电阻之间的关系，以及它们如何决定电路的运行。从简单的电池到复杂的电子设备，你将看到电学原理如何驱动着我们的技术进步。 磁场，这个与电场紧密相连的神秘力量，在自然界中无处不在。我们将研究永磁体和电磁铁，理解磁场是如何产生的，以及它如何与运动的电荷相互作用。磁场的概念不仅解释了指南针的指向，也为发电机和电动机的设计提供了理论基础。 法拉第的电磁感应定律将揭示电与磁之间的深刻联系：变化的磁场可以产生电流，而运动的导体在磁场中也能产生感应电动势。这个发现是发电机和变压器工作原理的核心，也是我们能够利用电能的关键。 本书还将引导你进入光学的世界。光，作为一种电磁波，具有波粒二象性。我们将探讨光的直线传播、反射和折射，理解透镜和镜子如何形成图像，以及棱镜如何将白光分解成彩虹的色彩。 光的干涉和衍射现象将展示光的波动性质，让你看到光是如何像水波一样相互作用，产生令人惊叹的图案。偏振现象则揭示了光波的横向特性。 最后，我们将触及麦克斯韦方程组的精髓，这个由一组优美的方程组成的数学框架，统一了电、磁和光。它们不仅解释了电磁波的存在，更预言了它们的速度——光速，从而将电磁学和光学融为一体，展现了自然界惊人的和谐与统一。 第四部分：宇宙的宏伟——天体与动力学 在掌握了物质和能量的基本规律后，我们将目光投向浩瀚的宇宙。从我们熟悉的太阳系到遥远的星系，我们将运用之前学到的物理原理来解释宇宙的运行。 我们将审视地球的运动，包括自转和公转，以及它们如何导致昼夜更替和四季变化。月球的引力如何引发地球上的潮汐？行星的轨道为何如此精确地遵循着开普勒定律？这些问题都将在本书的物理框架下得到解答。 恒星，这些宇宙中的巨大能量源，是如何发光发热的？我们将简要介绍核聚变的过程，理解恒星能量的来源，以及它们短暂而辉煌的生命周期。太阳的运动和它对地球的影响，将是理解天体物理学的一个绝佳切入点。 星系，这些由数千亿颗恒星组成的巨大集合，是如何形成和演化的？我们将了解不同类型的星系，以及暗物质和暗能量在宇宙结构形成中的作用。 黑洞，这些宇宙中最神秘的天体，将以其强大的引力和令人费解的特性引发你的好奇心。我们将介绍黑洞的形成，以及它对周围时空的影响。 宇宙学，这门研究宇宙整体起源、结构和演化的学科，将为我们提供一个更宏大的视角。我们将探讨宇宙的膨胀，以及大爆炸理论的证据。我们所能观测到的宇宙，只是一个更大、更神秘的整体的一部分。 本书旨在激发你对科学探索的热情，让你看到物理科学并非枯燥的理论堆砌，而是对我们所处世界的深刻理解和对未知的不懈追求。通过这本书，你将能够以一种全新的、更具洞察力的方式去观察和理解你周围的一切，从手中握着的手机，到夜空中闪烁的星辰，它们都遵循着相同的、优雅的自然法则。这趟科学之旅，将为你打开一扇通往智慧与启迪的大门。

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