物理练习册

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页数:87
译者:
出版时间:2007-7
价格:7.60元
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isbn号码:9787040209983
丛书系列:
图书标签:
  • 物理
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具体描述

《物理练习册》为教育部职业教育与成人教育司推荐教材《物理》(吴青梅主编)的配套练习册,按教材的目录和章节顺序编排。《物理练习册》所选编的练习题的数量、内容及难易程度,既考虑到了物理知识的学习需要,也充分考虑了目前中职学校学生的实际情况。书中所含题目既有同层次物理学经典内容,也有结合生产、生活、科技发展的内容。《物理练习册》适合各类中等职业学校工科各专业使用。

宇宙的结构与演化:从微观粒子到宏观星系 导言:探索我们所处的实在 自古以来,人类从未停止对“世界究竟是如何构成的?”这一根本问题的追问。从亚里士多德的四元素说到道尔顿的原子模型,再到如今描述粒子及其相互作用的标准模型,物理学以其严谨的逻辑和强大的预测能力,不断揭示隐藏在日常现象背后的深层规律。本书并非旨在教授具体的解题技巧,而是致力于为读者构建一个宏大而精密的宇宙图景——一个从普朗克尺度上的量子涨落,延伸至宇宙大尺度结构形成的完整叙事。我们将聚焦于那些塑造了我们存在的基础性理论,探索物质的本质、能量的转换以及时空的几何特性。 第一部分:微观世界的基石——量子力学与粒子物理 在尺度的极小处,经典物理学的确定性法则瓦解了。本篇将带领读者深入量子世界的奇妙领域。 一、波粒二象性与不确定性原理的哲学意蕴: 我们将从德布罗意物质波的提出切入,探讨电子、光子等微观实体如何同时展现出粒子和波动的特性。重点分析海森堡不确定性原理的数学形式及其对实在观的深刻影响。这不是简单的“测量误差”,而是自然界内在的、不可逾越的限制。我们将讨论量子叠加态的概念,例如薛定谔的猫佯谬,并探讨其在信息论中的初步应用。 二、量子场论的建立与标准模型的描摹: 量子力学与狭义相对论的结合催生了量子场论(QFT)。我们将简要概述量子电动力学(QED)的成功之处,重点阐述费曼图在计算微观相互作用截面中的直观性和有效性。随后,我们将构建粒子物理学的“标准模型”的骨架。这包括描述三种基本作用力——电磁力、弱核力和强核力——的规范场理论基础。我们将详细考察夸克和轻子的分类、生成元(如$SU(3) imes SU(2) imes U(1)$群)的意义,以及希格斯机制如何赋予基本粒子质量的精巧设计。尽管标准模型取得了巨大的实验成功,但我们也必须正视其局限性,例如对引力的排斥、暗物质和暗能量的沉默。 第二部分:能量的转换与守恒——热力学与统计力学的桥梁 在微观的随机性之上,宏观世界展现出可预测的统计规律。本部分聚焦于能量的流动与宏观系统的平衡态。 三、热力学的基本公设及其历史发展: 从卡诺循环到克劳修斯对熵的定义,我们将审视热力学定律是如何从对热机效率的实际考察中提炼出来的。重点分析热力学第二定律——熵增原理——在描述时间之矢和宇宙的不可逆性方面的核心地位。我们将探讨等温、等压等热力学过程的特征,并理解吉布斯自由能如何决定化学反应的方向。 四、从微观粒子到宏观统计:玻尔兹曼的伟大综合: 统计力学是连接微观世界和宏观世界的桥梁。我们将引入微观状态数 $Omega$ 与熵 $S = k_B ln Omega$ 的关系,理解宏观热力学量(如温度、压力)是如何从大量粒子遵循概率运动的统计平均中涌现出来的。我们将讨论理想气体模型(包括麦克斯韦-玻尔兹曼分布),并扩展到更复杂的费米子和玻色子统计,如费米能级和玻色-爱因斯坦凝聚现象,这些现象是理解固体物理和低温物理的关键。 第三部分:时空的结构与引力的本质——广义相对论的几何学 爱因斯坦的广义相对论彻底改变了我们对引力的理解,将其从一种“力”转变为时空自身的几何属性。 五、狭义相对论的几何基础与时空统一: 本章将回顾狭义相对论(SR)的核心——洛伦兹变换,并强调闵可夫斯基时空是描述所有惯性系中事件的统一框架。我们将深入探讨质能等效关系 $E=mc^2$ 的物理意义,以及时间膨胀和长度收缩如何成为相对性原理的必然结果。 六、广义相对论:引力即时空弯曲: 我们将介绍爱因斯坦场方程(Einstein Field Equations)的非线性特性,并解释这些方程如何描述物质和能量如何弯曲周围的时空,而时空又如何告诉物质如何运动(测地线)。我们将分析场方程的经典解:史瓦西解(黑洞的静态解),并探讨奇点、事件视界和光锥的概念。此外,我们将讨论广义相对论在解释水星近日点进动、引力红移以及引力波的预测和首次探测中所扮演的角色。 第四部分:宇宙的尺度与演化——宇宙学原理与大爆炸模型 将物理学的基本定律应用于最大尺度的系统,我们进入现代宇宙学的范畴。 七、宇宙学的基本假设与弗里德曼方程: 我们将阐述宇宙学原理(均匀性和各向同性)及其在构建大爆炸模型中的核心作用。基于广义相对论,我们将推导出描述宇宙膨胀率的弗里德曼方程。读者将理解宇宙的尺度因子 $a(t)$ 如何随时间演化,并对应于宇宙是加速膨胀、匀速膨胀还是收缩的命运。 八、大爆炸的证据链与早期宇宙的阶段: 本章将系统梳理支持大爆炸理论的三个关键观测证据:宇宙微波背景辐射(CMB)——宇宙婴儿时期的“快照”及其偶极异向性;星系红移和哈勃定律揭示的膨胀事实;以及轻元素(氢、氦、锂)的丰度,它们精确符合太初核合成的预测。随后,我们将依次探讨暴胀时期(解决视界和平坦性问题)、夸克时代、夸克-胶子等离子体阶段,直至物质和辐射的复合,宇宙变得透明的时刻。 九、未解之谜:暗物质与暗能量的探寻: 最后,我们将聚焦于当前物理学面临的最大挑战。分析旋转曲线、引力透镜和CMB各向异性数据如何强有力地证明了标准模型之外存在约占宇宙总质能95%的“暗成分”。我们将区分冷暗物质(CDM)的候选理论(如WIMPs的搜寻)和暗能量(驱动加速膨胀的负压物质),并简要介绍五分之一宇宙密度谜题的理论尝试,如修正引力理论或标量场模型。 结语:持续的探索与统一的愿景 本书的旅程止步于当前的知识前沿,但它清晰地展示了物理学如何通过数学语言来描述自然界的运作。从量子引力可能统一的梦想,到对其他维度存在的猜想,我们所掌握的知识仍是通往终极实在的一小部分。物理学的魅力,恰恰在于其永远开放的、对更深层真理的永恒追寻。

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读后感

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我用过好几本不同学校出版的习题集,发现它们往往有一个通病:题目设置较为陈旧,或者说,缺乏对最新研究热点和高阶思维的引导。但这本书,**《物理练习册》**,则明显具有一种与时俱进的活力。它的中后部分,开始引入一些涉及到现代物理初步概念的习题,比如狭义相对论中的动量和能量关系,或者基础的光电效应计算。这些内容在期末考试中可能不会占大头,但对于拓展视野、激发学习兴趣有着不可替代的作用。更让我感到兴奋的是,它的解析部分不仅仅是提供最终答案,而是提供了“解题思路导航”。很多时候,一道题可能有不止一种解法,这本书会列出至少两种主流的解题路径,并比较它们各自的优劣——例如,哪种方法计算量更小,哪种方法物理意义更明确。这种对比分析,极大地丰富了我的解题策略库。我感觉自己不再是一个只能按部就班套公式的“计算机器”,而是一个能够灵活运用工具解决未知问题的“问题解决者”。对于想要在物理学领域走得更远的人来说,这本书无疑是一笔非常值得的投入,它提供的思维训练是任何死记硬背都无法替代的。

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在我看来,一本好的参考书,其价值在于其**广度**和**深度**的完美平衡。这本**《物理练习册》**在这方面做得非常出色。它的内容覆盖面极广,从经典力学到电磁学、热力学,再到初步的量子概念,都有涉及,而且确保了知识点体系的完整性。更令人称道的是,它在处理不同领域题目时,展现出的“跨学科”的思维导向。比如,在处理涉及流体力学(如伯努利原理)的题目时,它会巧妙地引入能量守恒和压强与速度的关系,而不是孤立地考察流体力学公式。这对于培养我们宏观的物理视野至关重要。我尤其欣赏其中关于“建模”的训练。很多实际问题在转化为数学模型时,简化假设的选择至关重要,本书的进阶习题往往会给出模糊的实际情境,要求读者自行设定理想化模型并说明假设的合理性。这种训练不仅提升了我的解题能力,更重要的是,它让我理解了物理学作为一门科学,其强大的抽象和近似能力是如何发挥作用的。如果你是一个追求对知识点知其然并知其所以然的学习者,这本书会为你提供一个绝佳的实践平台,让你在不断的尝试和修正中,真正掌握物理学的精髓。

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坦白说,我拿到这本**《物理练习册》**的时候,并没有抱太高的期望,毕竟我们专业课的教材和辅导材料质量参差不齐,很多都是草草了事,甚至印刷错误都时有发生。然而,这本书的装帧和内容质量给我留下了非常深刻的印象。首先是它的印刷质量,纸张厚实,排版清晰,图示的绘制极其精美且准确,这一点在处理几何光学和力学问题时尤为重要,一个模糊不清的示意图能让人多走很多弯路。更重要的是,它的习题设计体现了出题人极高的专业素养。它没有盲目追求题目的“偏”、“怪”,而是紧密围绕核心物理概念展开。我特别喜欢它对实验物理部分的处理,那些设计精巧的开放性问题,要求我们不仅仅要会计算,还要考虑误差分析和数据处理。例如,在处理“测量重力加速度”的实验题时,它不仅考查了基本的公式运用,还要求分析不同传感器在特定环境下的系统误差来源,这对于我们未来做科研或者进入工业领域都是非常宝贵的训练。我用这本书复习了两次期末考试,感觉对知识点的掌握从“会做”提升到了“能解释”。每当我感觉对某个概念理解得不够透彻时,翻开这本书对应的练习部分,总能找到那种能穿透表象直达本质的例题,让人不得不佩服作者构建知识体系的能力。

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这本**《物理练习册》**简直是大学物理学习路上的“及时雨”!我刚开始接触这门课程的时候,感觉就像是面对着一座高耸的知识迷宫,理论知识堆砌得很高,但具体到解题上就完全抓瞎了。市面上很多参考书,要么是内容太偏学术,公式推导冗长得让人头晕,要么就是习题过于简单,做完一套感觉对理解定律没什么实质性的帮助。直到我接触到这本练习册,情况才有了显著的改观。它的编排思路非常清晰,从最基础的公式应用开始,循序渐进地引入复杂的综合题。尤其赞赏它在每一章节后面设置的“易错点辨析”环节,作者没有简单地指出错误答案,而是深入剖析了学生们在思维定势中容易陷入的误区,比如对矢量方向的判断失误,或者在能量守恒问题中忽略了非保守力的功。这不仅仅是提供了一个解题模板,更是在培养我们对物理图像的构建能力和严谨的逻辑推理。我记得有一次我在处理一个关于电磁感应的难题时卡住了很久,就是因为总是混淆法拉第电磁感应定律和楞次定律的应用场景,翻阅了这本书里关于这部分的解析后,那种豁然开朗的感觉,真不是盖的。它让我明白了,物理不是靠死记硬背公式堆砌起来的,而是靠对现象的深刻理解和清晰的物理图像来解决问题的。这本书的价值远超一本普通的习题集,它更像是一位经验丰富的导师,在每一个关键的知识点上都为你设置了“陷阱”并提供了绕开的方法。

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对于像我这种文科背景转到理工科的学生来说,物理简直是一道难以逾越的天堑。最初的学习过程充满了挫败感,看到那些复杂的数学工具被应用于描述宏观世界,简直感觉自己像个门外汉。我尝试过好几种学习方法,但效果都不理想,直到我偶然间听学长推荐了这本**《物理练习册》**。这本书最让我感到惊喜的一点是,它完全没有高高在上地俯视初学者,而是采取了一种非常接地气的“对话式”引导。它的很多基础题旁边,都有简短的“小贴士”或者“背景知识回顾”,这些信息不是教科书上那种大段的叙述,而是提炼出来的、最有助于你理解当前题目的核心概念。比如,在解决关于动量守恒的碰撞问题时,它会提醒你:“记住,在内力远大于外力的情况下,系统动量近似守恒,这才是我们敢于忽略摩擦力的物理基础。”这种即时反馈机制极大地缓解了我的焦虑感。通过这本书的练习,我开始建立起物理思维的框架,不再惧怕那些复杂的公式,而是能把它们视为描述自然规律的简洁语言。经过一段时间的系统训练,我现在做物理题时,第一反应不再是“我该用哪个公式”,而是“这个过程到底发生了什么物理变化”,这种思维上的转变,是这本练习册带给我最宝贵的财富。

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