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物理学概论

物理学概论

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  • 商品货号:20180717010
  • 所属系列:高等院校计算机教育系列教材
    商品重量:0克
    作者:吴海娜
    出版社:清华大学出版社
    图书书号/ISBN:978-7-302-50239-5
    出版日期:20180701
    开本:16开
    图书页数:252
    图书装订:平装
    版次:1
    印张:15.75
    字数:383000
    所属分类:O4
  • 上架时间:2018-07-17
    商品点击数:927
  • 定价:¥39.00元
    本店售价:¥39.00元
    注册用户:¥39.00元
    vip:¥37.05元
    黄金等级:¥35.10元
    用户评价: comment rank 5
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内容简介:

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 内容简介

本书对物理学基本规律和基本结论进行了系统阐述,采用具体的概念式而不是数学的方法,重点勾勒出物理学的重大成就以及物理学在现代科技前沿中的主要应用。从提高学生的科学素养和创新能力出发,结合物理学中的科学思想、科学方法以及文化智慧,重点介绍物理学基本规律,并融物理知识和前沿应用为一体。行文力求深入浅出、通俗易懂、生动有趣,增强实践环节,采用以案例带动理论教学的创新写作模式。

 

本书既可以作为非物理专业的文科类及理工科学生的科学素养通识课教材,还可以作为广大教师和一般读者了解物理学基本规律及最新前沿应用的参考读物。

前    言

  物理学作为自然科学的一门重要基础学科,历来是人类物质文明发展的基础和动力。作为人类追求真理、探索未知世界奥秘的有力工具,物理学又是一种哲学观和方法论。由于物理学研究内容和方法的特殊性,使物理学教育成为培养大学生科学文化素质最为有效的手段。面对当代如此庞大的科学文化系统,任何人也不可能向古代圣贤那样做一个百科全书式的学者,去通识每一片知识绿叶。尽管如此,我们仍然可以从系统和整体的角度出发,领悟物理学与其他各个学科之间的关联,侧重各门交叉学科之间的基本规律和基本思想,为成长为一个新时代高素质人才培养基本科学素养。

  本书高度概括了力学、热学、电磁学、光学、相对论和量子物理等领域的基本知识及其中蕴含的科学思想、科学方法和科学精神,重视理论联系实际,注意反映新的科技进展以及相关的社会问题,介绍物理学原理在文化、经济、政治、社会网络和科技等日常生活领域中的最新前沿应用。我们尽力保持本书对每部分内容合理的篇幅,同时覆盖物理学概论书籍应包含的核心内容。要详尽了解这些概念,需要有充分的讨论和思考时间。

  本书的主要对象是非物理专业的文科类及理工科学生,通过物理学的普及教育使学生获得逻辑思维能力、解决问题的能力和接受新事物能力等的熏陶。本书还可以是一般读者了解物理学基础知识及与现代高新技术发展前沿关系的参考读物。对于许多非科学专业的学生而言,物理学课程中关于数学的内容越少越好,并不需要学习以数学运算为基础的解题技巧,而应将注意力明确地集中在物理学的意义上是非常重要的。因此,本书采用概念式的方法而不是数学的方法向读者介绍物理学,通过具体的图像来思考物理问题,而不是通过方程式、积分和数字等数学运算,就能更好地掌握物理学的基本思想。

  本书以培养学生科学素养和创新能力为目标,以案例贯穿式为主线来介绍物理学基础理论知识,结合案例讲解,注重教材内容的科学性、趣味性、实用性与科学价值观的有机结合,让学生在学习的过程中结合科学史,了解物理学家们的创造性思维,承前启后、勇于创新的精神以及对科学事业的奉献精神;结合理论和高科技应用,扩大知识面并开阔眼界。由此来了解物理现象及其变化和发展的物理概念和规律,探讨物理学基本规律与现代科技及社会发展之间的关系,以培养学生综合科学素养。

  本书配套慕课在线课程《物理与人类未来》(2017年3月上线中国大学慕课,2017年10月上线学堂在线),引进新型技术参与教材实现真正的立体化。借助二维码技术,通过“扫一扫”方式,方便学生手机学习,实现了教学中的“互联网+”碎片化概念,每章设置一个二维码,里面有本章重要内容的视频讲解。本书曾以讲义的形式于2016年至2017年在东北大学的全校素质选修课试用,许多老师和同学提出了宝贵的意见和建议。在此向他们一并表示衷心的感谢!出版过程中得到了东北大学教务处和清华大学出版社的大力协助和支持,在此致谢!

  由于本书涉及面广,作者水平有限,书中难免存在这样或那样的错误或缺点,恳请广大读者批评指正。

  

 

  编  者  

目    录

 
第一章  导论 1
第一节 什么是科学 2
一、科学及科学方法 2
二、科学与伪科学、文化、艺术
及宗教 5
第二节 什么是物理学 7
一、物理学的概念 7
二、物理学的分支 8
第三节 物理学中的科学思想及人文精神 9
一、物理学中的科学思想 9
二、物理学中的人文精神 11
第四节 物理学决定人类的未来 12
一、什么是人类 12
二、科技文明中人类的未来 13
复习思考题 15
第二章  如何描述运动 17
第一节 亚里士多德论运动 18
一、对运动常识性的看法 18
二、亚里士多德物理学的局限性 19
第二节 惯性定律 20
一、中世纪的认识 20
二、笛卡儿的认识 20
三、惯性定律的概述 21
第三节 描述运动的物理量 22
一、位置 22
二、速度 25
三、加速度 28
第四节 落体运动和抛体运动 30
一、落体运动 30
二、抛体运动 33
复习思考题 35
第三章  如何解释运动 37
第一节 力使物体产生加速度 38
一、什么是力 38
二、常见的力 39
三、力产生加速度 47
第二节 牛顿第二定律 49
一、合力的作用 49
二、牛顿第二定律概述 51
第三节 牛顿第三定律 51
一、作用力与反作用力 51
二、牛顿第三定律概述 52
第四节 牛顿定律的应用 54
一、在现代科技中的应用 54
二、牛顿定律中的人文思想 57
复习思考题 59
第四章  牛顿世界观 61
第一节 牛顿统一论 62
一、苹果和月亮的思考 62
二、牛顿统一论概述 64
第二节 引力:宇宙的起源 65
一、引力:太阳系演化的驱动力 65
二、引力:质量更大的恒星死亡的
诱因 67
第三节 牛顿的机械宇宙观 69
一、牛顿世界观 69
二、机械世界观 69
第四节 牛顿物理学的局限性 70
一、适用范围的局限性 70
二、时空观的局限性 71
复习思考题 75
第五章  动量和能量 76
第一节 动量和角动量 77
一、动量和动量守恒 77
二、角动量和角动量守恒 81
第二节 功 84
一、做功 85
二、功率 86
第三节 能量 86
一、能量概述 86
二、能量守恒 89
第四节 未来的能量选择 91
一、能量效率 91
二、能量的来源 92
三、未来的能量选择概述 93
复习思考题 97
第六章  热现象及热力学基本定律 99
第一节 温度和热量 100
一、温度 100
二、热量 103
三、热传递 105
第二节 热力学第一定律 108
一、内能 108
二、热力学第一定律概述 109
第三节 热力学第二定律 113
一、热机 113
二、热力学第二定律概述 117
第四节 熵 120
一、熵的物理定义 120
二、熵的人文启示 124
复习思考题 125
第七章  光和电磁学 127
第一节 波 128
一、波的产生 128
二、波的特征量 129
三、多普勒效应 130
第二节 光 132
一、光的波动性 132
二、光的偏振 134
三、光的本性 135
第三节 电学 138
一、电荷 138
二、电流 140
三、电场 142
第四节 磁学 143
一、磁场 143
二、电磁感应 144
三、麦克斯韦的电磁场理论 145
四、电磁波谱 147
第五节 原子和原子核 149
一、原子模型 149
二、原子核与放射性 151
复习思考题 154
第八章  相对论和现代时空观 156
第一节 狭义相对论 157
一、运动的相对性 157
二、狭义相对论的基本假设 159
三、狭义相对论的时空观 160
四、质能等价 165
第二节 广义相对论 166
一、等效原理 167
二、引力和时空 169
三、相对论与政治及艺术 174
第三节 窥视宇宙 178
一、宇宙的起源 178
二、宇宙暴胀 180
三、暗物质 180
四、暗能量 181
第四节 探寻地外生命 182
一、地球上生命出现的条件 182
二、其他行星出现生命的可能性 183
复习思考题 185
第九章  量子观念 187
第一节 早期量子论 188
一、普朗克能量子假设 188
二、光的量子化 191
三、光的波粒二象性 193
第二节 物质的量子奥秘 194
一、德布罗意波:实物的波动性 194
二、物质波的实验验证 196
三、物质波的统计解释 196
第三节 量子力学 198
一、量子力学概述 198
二、不确定关系 203
三、量子非局域性 205
四、量子世界观 207
第四节 量子场 209
一、量子场论 209
二、量子电动力学 210
三、反物质 212
复习思考题 214
第十章  物理与人类未来 216
第一节 计算机的未来 217
一、摩尔定律的结束 217
二、虚拟现实 217
三、心力控制计算机 219
第二节 人工智能的未来 221
一、无处不在的机器人 221
二、人工智能与工业4.0 223
三、人工智能的未来概述 224
第三节 大数据与社会的未来 228
一、大数据规划城市 228
二、大数据帮助公共健康 229
三、大数据与私人数据安全 230
第四节 地球的未来 231
一、核武器 231
二、时空旅行 233
三、地球的危险 235
第五节 人类的未来 236
一、医学的未来 236
二、财富的未来 238
三、人类的未来概述 239
复习思考题 242
参考文献 244
 

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