基于Mathematica的数字化物理学 pdf epub mobi txt 电子书下载在线阅读 2026

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出版者:科学出版社

作者:江俊勤

出品人:

页数:348

译者:

出版时间:2015-12-1

价格:0

装帧:平装

isbn号码:9787030463692

丛书系列:

图书标签:

物理学
数值计算
Mathematica
物理学
计算物理
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科学计算
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高等教育
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具体描述

前言

第1章电场

1.1点电荷系统电势和电场强度的空间分布

1.1.1一对点电荷

1.1.2点电荷与接地导体球

1.2带电圆线圈电势和电场强度的空间分布

1.2.1叠加原理，积分法

1.2.2解拉普拉斯方程、勒让德多项式展开法

1.3两个不同电势半球面产生的电场

1.4带电薄圆盘（圆环片）和充—放电圆平行板电容器的电场

1.4.1均匀带电薄圆盘和薄圆环片

1.4.2带电导体薄圆盘

1.4.3充—放电圆平行板电容器

1.5用叠加原理直接计算导体球感应电荷的电场

1.6带电旋转椭球的电势和电场强度

1.6.1均匀带电椭球

1.6.2带电导体椭球

练习一

参考文献

第2章磁场

2.1几个简单而重要的磁场

2.1.1单个载流圆线圈磁场的空间分布

2.1.2一对同向载流圆线圈的磁场

2.1.3一对反向载流圆线圈——磁阱

2.1.4三相交流电导线外的磁场

2.2有限长螺线管磁场的空间分布

2.2.1有限长密绕圆柱形螺线管

2.2.2有限长疏绕圆柱形螺线管

2.3有限长密绕螺线管的自感系数

2.3.1圆柱形螺线管

2.3.2圆台形螺线管

2.4充—放电圆平行板电容器的磁场

2.4.1极板电流磁场的积分表达式

2.4.2极板电流磁场的数值结果

2.4.3忽略边缘效应的全电流磁场与位移电流磁场

2.4.4考虑边缘效应的全电流磁场与位移电流磁场

练习二

参考文献

第3章动力学微分方程的数值解与运动轨迹

3.1弹道轨迹与弧线足球

3.1.1空气阻力与弹道轨迹

3.1.2最佳初射角与射击固定目标

3.1.3足球的旋转与弧线球

3.2弹性力作用下的质点（组）

3.2.1忽略空气阻力的弹簧摆与橡皮筋摆

3.2.2有空气阻力的弹簧摆与橡皮筋摆

3.2.3弹簧或橡皮筋连接的多体系统

3.3高速带电粒子在正交均匀电磁场中的运动

3.3.1运动微分方程的推导

3.3.2微分方程的数值解与运动轨迹

3.3.3相图与周期

3.4电子在一对同向载流圆线圈磁场中的运动、磁镜

3.4.1空间磁场表达式与运动微分方程

3.4.2运动微分方程的数值解与电子运动轨迹

3.4.3速度与相图

3.5万有引力与人造地球卫星

3.5.1运动微分方程

3.5.2周期、近（远）地距离、运动轨迹

3.5.3偏离平方反比引力产生的影响——进动

3.5.4地球自转——离心力和科里奥利力的作用

3.5.5地球静止轨道卫星——漂移、调整和同步

练习三

参考文献

第4章量子力学

4.1波粒二象性的模拟

4.1.1电子单缝衍射

4.1.2电子圆孔衍射

4.2Schrodinger方程的解、束缚定态

4.2.1一维有限深势阱

4.2.2量子围栏

4.3氢原子本征态的概率角分布和电子云

4.3.1氢原子本征态的电子概率角分布

4.3.2氢原子本征态的电子云

4.4氢原子叠加态的概率分布

4.4.1叠加态的电子概率角分布

4.4.2叠加态的电子云

4.5电场中的氢原子

4.5.1均匀电场中的氢原子

4.5.2几种能量的数量级比较

4.6同向均匀电场和磁场中的氢原子、偶然简并

4.7较强磁场中的氢原子

练习四

参考文献

附录AMathematica的若干重要命令和功能

A.1表达式的展开与化简

A.2循环命令

A.3数值积分

A.4椭圆积分

A.5微分方程

A.5.1常微分方程的解析解

A.5.2常微分方程的数值解

A.6方阵的本征值和本征向量

附录B新旧版本的比较

B.1字体设置

B.2等值线、矢量图和密度图

B.3定积分

B.3.1带电圆环电场的积分计算

B.3.2导体球—点电荷系统中球面感应电荷激发电场的积分计算

B.3.3载流圆形线圈磁场的积分计算

B.3.4有限长密绕螺线管的自感系数的积分计算

B.3.5圆平行板电容器极板电流磁场中的积分计算

B.3.6数值积分

B.4动画制作

B.4.1用Animate命令制作三相交流电激发磁场的动画

B.4.2用Manipulate命令制作极地轨道卫星轨迹的动画

B.4.3用AppendTo和Export命令制作电子单缝衍射的动画文件

B.4.4用SphericalPlot3D和Manipulate命令制作电子概率角分布的动画片

B.5运行速度

彩图

《概念的清晰与演算的精妙：深入理解物理世界的数学语言》本书旨在为读者提供一个全新的视角，去理解物理学概念是如何被数学语言所描绘和表达的。它并非一本陈述物理学定律的教科书，也不是一本侧重于复杂推导的习题集，而是致力于揭示隐藏在物理现象背后的数学结构，以及数学工具如何成为我们洞察宇宙奥秘的钥匙。我们相信，真正的理解并非仅仅停留在公式的记忆和推导的熟练，而是能够把握物理概念的本质，并清晰地看到它们在数学框架下的优雅与严谨。因此，本书将围绕“概念的清晰”与“演算的精妙”这两个核心主旨展开。概念的清晰：物理学的每一个概念，从最基础的力、运动，到更深邃的相对论、量子力学，都源于对自然现象的观察与思考。然而，这些概念的抽象性往往使得初学者感到困惑。本书将尝试剥离冗余的表述，聚焦于概念的核心内涵。我们将通过对经典物理的简要回顾，强调诸如“惯性”、“能量”、“动量”、“场”等基本概念的定义和物理意义。在此过程中，我们将不会回避其背后的数学逻辑，但更侧重于用直观的语言和类比来解释这些数学工具是如何服务于概念的理解，而非反之。例如，在讨论牛顿力学时，我们不会仅仅罗列F=ma。我们会深入探讨“力”这个概念的物理意义，它为何是一个矢量，以及质量如何体现物体的惯性。同样，当我们触及能量时，会强调它作为一种守恒量的深刻含义，以及其不同形式（动能、势能）之间的转化和联系。在向更高级的概念过渡时，本书将尤其注重揭示其数学表达背后的物理直觉。比如，在介绍矢量分析时，我们将解释梯度、散度、旋度这些运算分别对应着何种物理量的变化率、源汇以及旋转特性。我们会展示，正是这些数学工具，使得我们可以清晰地描述电磁场、流体运动等复杂现象。演算的精妙：一旦概念的物理意义得到清晰的把握，接下来的挑战便是如何在数学上精确地描述和演算。本书将力求展示数学运算的精妙之处，不仅仅是将它们视为解题的手段，更是作为一种探索物理世界规律的有力工具。我们将精选一些物理学中具有代表性的演算过程，并对其进行深入的剖析。这些剖析将聚焦于：数学工具的选择与应用：为什么在描述周期性运动时，三角函数和复数是如此自然的选择？为什么在处理连续分布的量时，积分是不可或缺的？我们将解释各种数学工具（如微分方程、线性代数、傅里叶分析、复变函数等）在物理学特定问题中的适用性和强大威力。推导的逻辑与结构：我们会展示物理定律是如何从更基本原理一步步推导出来的。重点将放在理解每一步推导的物理意义，以及数学运算的逻辑链条。我们会避免生硬的数学证明，而是着力于展示推导过程如何反映物理实在。近似与理想化：现实世界是复杂的，而物理学常常通过引入理想化模型和近似方法来简化问题。本书将探讨这些方法是如何在数学上实现的，例如在处理小角度近似、低速近似时，数学上的处理方式以及其对应的物理意义。对称性与守恒律：诺特定理是物理学中的一个璀璨明珠。本书将尝试用相对直观的数学语言来解释对称性与守恒律之间的深刻联系，展示数学中的对称性原理如何直接导出物理世界中的基本守恒律。本书的独特性：不同于市面上大量的物理学教材，本书并非以覆盖所有物理学分支为目标。相反，我们将选择一些关键性的物理领域（例如，经典力学中的某些进阶概念，电动力学中的基本方程，以及热力学和统计物理的某些核心思想），深入挖掘其数学表述的精髓。我们将着力于 “触类旁通” 的教学理念。通过对特定问题的深入讲解，帮助读者掌握一套分析和理解物理学问题的通用思维方式和数学工具。读者在掌握了本书所介绍的理念和方法后，将能更轻松地去理解其他物理学领域的数学表达。本书的语言风格力求 “知性而生动”，避免枯燥的学术术语堆砌，同时又不失严谨性。我们将鼓励读者主动思考，去发现数学与物理之间那份天然的、令人着迷的契合。适合读者：本书适合对物理学有一定基础，并且希望加深对物理概念背后数学原理理解的读者。这包括：物理学专业的本科生：希望在理解物理公式和理论时，拥有更深刻的数学视角。对物理学感兴趣的非物理专业人士：渴望理解现代科学是如何通过数学语言来描绘世界的。希望提升自己分析和解决物理问题能力的学习者：掌握更强大的数学思维工具。我们期望，通过阅读本书，读者能够不再将数学公式视为冰冷的符号，而是将其看作描绘物理世界生动景象的画笔，用清晰的概念和精妙的演算，去感受科学探索的无穷魅力。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计相当有品味，那种深邃的蓝色调和简洁的字体搭配，让人第一眼就觉得这不是一本普通的教科书。我记得我是在一个学术会议的休息时间偶然翻到的，当时就被它的排版吸引住了。那种严谨又不失现代感的设计，似乎在预示着这本书的内容会非常扎实。尽管我当时对这本书具体讲了什么还一无所知，但那种扑面而来的专业气息，让我毫不犹豫地把它列入了我的“必读清单”。它给我的第一印象，就是那种精心打磨过的、可以长期作为参考工具的精品。我尤其欣赏它在视觉上传达出的那种对知识的尊重感，这在很多同类书籍中是很难得的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实用价值超乎我的预期。我原本以为这会是一本纯理论性的著作，但事实证明，它在案例分析和实际操作演示上投入了巨大的精力。书中展示的那些模型构建过程，逻辑清晰到令人发指，每一个步骤都有详尽的解释和代码片段（当然，我指的是与之配套的工具环境下的操作演示）。对于我们这些需要将理论转化为实际解决方案的工程师来说，这种手把手的指导简直是雪中送炭。我尝试着复现了书中的几个关键例子，结果都非常成功，这极大地增强了我对所学知识的信心。这本书不仅仅是知识的传递，更是一种技能的培养。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，这本书的语言风格是我非常喜欢的。它保持了高度的学术严谨性，用词精准到位，但同时又避免了过度晦涩的行话堆砌。作者似乎懂得如何与读者进行“有效对话”，能够在保持专业性的同时，确保读者能够跟上思路。我发现自己很少需要频繁地查阅其他资料来理解某个句子或段落的含义，这在阅读专业书籍时是极大的优势，因为它能最大限度地保持思维的连贯性。这种平衡处理得非常好，使得长时间阅读也不会感到枯燥或压力过大，反而会让人产生一种想要探索下一页的驱动力。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书后，我立刻被它内容的组织方式所折服。作者显然对这门学科的脉络有着极深的理解，知识的引入层次分明，从最基础的概念到复杂的模型推导，过渡得行云流水，没有丝毫的生硬感。我过去在学习相关领域时，常常在理论和实际应用之间感到脱节，但这本书巧妙地架起了这座桥梁。它不仅仅是理论的堆砌，更像是一位经验丰富的导师，循循善诱地引导你理解“为什么”和“如何做”。特别是书中对某些经典问题的解析，总能提供一个全新的视角，让我有茅塞顿开的感觉。这种深入浅出的叙述能力，是区分优秀教材和平庸教材的关键所在。

评分☆☆☆☆☆

如果要我用一个词来概括这本书对我的影响，那应该是“启发性”。它不仅仅是教会了我“是什么”，更重要的是点燃了我对“还能怎样”的思考。书中的某些章节触及到了学科前沿的一些思考方向，虽然没有给出最终答案，但它提出了非常深刻的问题，激发了我去进行更深层次的探索和研究。合上书本的那一刻，我感觉自己对整个学科的认知边界被拓宽了，不再局限于已有的知识框架。它更像是一把钥匙，为我打开了通往更广阔、更具挑战性的学术领域的大门，让人充满探索的欲望和对未来研究的憧憬。

评分☆☆☆☆☆