六大思想构建物理学
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作者(美)托马斯 A.摩尔(Thomas A.Moore) 著
出版社机械工业出版社
ISBN9787111526247
出版时间2016-03
装帧精装
开本其他
定价136元
货号1201279942
上书时间2024-06-17
商品详情
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作者简介
托马斯 A.摩尔，1976年毕业于卡尔顿学院。由于成绩优异而获得了当年的丹佛斯奖学金，并在这笔奖学金的资助下，开始了在耶鲁大学的研究生学习，于1981年获得博士学位。毕业后，摩尔先后在卡尔顿学院和路德学院从事教学工作，并于1987年加入波莫纳学院。1991年，摩尔获得了波莫纳学院的威戈优异教学奖。1987年到1995年间，摩尔是美国大学基础物理课程项目(IuPP)指导委员会成员。本书的编纂即来源于他于1989年为该委员会所开设的一个示范课程。该委员会从所有成果中选择了四个项目来进一步发展和实验，摩尔的这个示范课程就是其中之一。
摩尔发表了很多有关引力波的天体物理源、引力波的探测、物理教学新方法等方面的论文，以及一本有关狭义相对论的书——《时空旅行指南》(麦格劳-希尔出版公司出版，1995年)。他还担任了《美国物理学杂志》的审稿人和副主编。他目前和他的妻子、两个上大学的女儿一起居住在加利福尼亚州的莱蒙特镇。除教学之外，摩尔还从事相对论天体物理方面的研究和写作。他很喜欢阅读、徒步旅行、斯库巴潜水、在成人教会学校讲授希伯来圣经、跳舞和演奏传统的爱尔兰小提琴音乐等。
目录
前言
《六大思想构建物理学》要目
作者简介
C单元
N单元
C单元守恒定律约束了相互作用
关于C单元的几点说明（中文）
学生学习指导（英文）
第C1章
相互作用概述10
本章概览10
C1.1科学的本质12
C1.2物理学的发展和结构13
C1.3本单元概览18
C1.4力学导论16
C1.5基本相互作用18
C1.6宏观相互作用20
C1.7“运动”的描述22
C1.8物理技能：专业词汇24
C1.9物理技能：单位25
亚里士多德思维测试27
两分钟测试29
习题29
习题答案31
亚里士多德测试答案31
第C2章
矢量32
本章概览32
C2.1矢量和标量34
C2.2基本矢量运算35
C2.3分量37
C2.4矢量的大小39
C2.5一维和二维矢量39
C2.6分解法矢量运算42
C2.7矢量单位45
C2.8参考系45
两分钟测试47
习题48
习题答案50
第C3章
相互作用与动量转移52
本章概览52
C3.1速度54
C3.2相互作用与动量转移56
C3.3冲量和力58
C3.4质量和重量61
C3.5动量流和运动63
C3.6物理技能：不成立的矢量方程65
两分钟测试66
习题67
习题答案69
第C4章
质点和质点系70
本章概览70
C4.1质点系72
C4.2动量守恒72
C4.3系统的质心74
C4.4质心如何运动77
C4.5惯性参考系80
C4.6与地球的相互作用82
两分钟测试84
习题84
习题答案87
第C5章
动量守恒的应用88
本章概览88
C5.1非孤立系统时的动量守恒90
C5.2孤立系统的自由度91
C5.3解决问题的框架92
C5.4构建模型图像94
C5.5求解动量守恒问题96
C5.6飞机和火箭100
两分钟测试102
习题103
习题答案105
第C6章
能量概述106
本章概览106
C6.1相互作用和能量108
C6.2动能109
C6.3势能的测量111
C6.4负能量？115
C6.5后面章节的内容116
C6.6能量问题中的参考系选择117
两分钟测试120
习题121
习题答案122
第C7章
一些势能函数124
本章概览124
C7.1电磁相互作用126
C7.2引力相互作用128
C7.3地球表面的引力129
C7.4弹性势能131
C7.5一些事例134
C7.6物理技能：有效数字138
两分钟测试139
习题140
习题答案142
第C8章
力和能量144
本章概览144
C8.1动量和动能146
C8.2点积147
C8.3相互作用对dK的贡献148
C8.4质心功的含义150
C8.5地球的动能151
C8.6力定律152
C8.7接触相互作用154
两分钟测试157
习题158
习题答案160
第C9章
转动动能162
本章概览162
C9.1转动动能概论164
C9.2角度的测量164
C9.3角速度166
C9.4转动惯量168
C9.5转动惯量的计算169
C9.6平动和转动172
C9.7无滑动转动173
两分钟测试176
习题177
习题答案181
第C10章
热能182
本章概览182
C10.1案例：消失的能量184
C10.2热是能量184
C10.3热能186
C10.4摩擦和热能187
C10.5热量和功188
C10.6比热容190
C10.7和热能相关问题192
两分钟测试196
习题197
习题答案199
第C11章
化学键能200
本章概览200
C11.1势能图像202
C11.2化学键205
C11.3潜热206
C11.4化学能和核能209
C11.5能量储存的其他形式213
两分钟测试213
习题214
习题答案217
第C12章
功率、碰撞和冲击218
本章概览218
C12.1功率220
C12.2碰撞的种类223
C12.3弹性碰撞224
C12.4弹弓效应229
C12.5非弹性碰撞230
C12.6小行星的冲击232
两分钟测试235
习题236
习题答案238
第C13章
角动量240
本章概览240
C13.1人体转动问题242
C13.2叉积243
C13.3粒子的角动量246
C13.4刚体的角动量247
C13.5运动物体角动量249
C13.6角冲量和转矩250
两分钟测试253
习题255
习题答案256
第C14章
角动量守恒258
本章概览258
C14.1陀螺的进动260
C14.2一些应用262
C14.3角动量守恒263
C14.4解题范例265
C14.5应用：中子星271
两分钟测试273
习题274
习题答案277
专业术语279
符号及其含义289
N单元物理学规律是普适的
关于N单元的几点说明（中文）
学生学习指导（英文）
第N1章
牛顿定律298
本章概览298
N1.1牛顿定律综述300
N1.2牛顿第一定律302
N1.3牛顿第三定律303
N1.4牛顿第二定律304
N1.5力的分类307
N1.6自由落体图像309
两分钟测试310
习题312
习题答案313
第N2章
矢量微积分314
本章概览314
N2.1矢量的时间导数316
N2.2速度的定义317
N2.3加速度的定义320
N2.4运动图像322
N2.5运动图像的数值解326
N2.6匀速圆周运动327
两分钟测试330
测试答案333
第N3章
由运动量求力334
本章概览334
N3.1运动链336
N3.2受力图336
N3.3定性的实例337
N3.4第三定律和第二定律对儿342
N3.5作用力与反作用力343
N3.6一维运动图像344
N3.7定量的实例347
两分钟测试348
测试答案352
第N4章
由力求运动量354
本章概览354
N4.1逆向运动链356
N4.2图像化的不定积分356
N4.3一维运动积分358
N4.4一维自由落体运动362
N4.5三维运动积分363
N4.6建立轨迹图像365
N4.7牛顿程序367
两分钟测试369
习题370
习题答案372
第N5章
静力学374
本章概览374
N5.1运动中的力：概览376
N5.2静力学概论376
N5.3涉及转矩的静力学问题377
N5.4运动中的力问题求解380
N5.5静力学问题求解382
两分钟测试386
习题387
习题答案389
第N6章
直线运动390
本章概览390
N6.1自由粒子图像392
N6.2匀速运动393
N6.3静摩擦力和动摩擦力394
N6.4阻力399
N6.5直线加速运动400
N6.6约束运动求解步骤401
两分钟测试404
习题405
习题答案407
第N7章
物体的耦合408
本章概览408
N7.1耦合力的标记410
N7.2推动连接的块体412
N7.3弦，真实情况和理想情况414
N7.4滑轮418
N7.5解题步骤应用418
两分钟测试420
习题421
习题答案424
第N8章
圆周运动426
本章概览426
N8.1匀速圆周运动428
N8.2方向430
N8.3变速圆周运动431
N8.4弯道与倾斜433
N8.5实例436
两分钟测试439
习题441
习题答案443
第N9章
非惯性参考系444
本章概览444
N9.1虚拟力446
N9.2伽利略变换446
N9.3惯性参考系450
N9.4直线加速参考系452
N9.5转动加速参考系454
N9.6虚拟力的应用455
N9.7自由落体参考系和重力457
两分钟测试459
习题460
习题答案462
第N10章
抛体运动464
本章概览464
N10.1重力和抛体运动466
N10.2简单抛体运动467
N10.3一些基本特性469
N10.4抛体运动解题框架470
N10.5阻力和极限速度474
两分钟测试476
习题477
习题答案480
第N11章
振动482
本章概览482
N11.1弹簧振子系统484
N11.2求解运动方程485
N11.3谐振子模型488
N11.4弹簧悬挂系统489
N11.5与圆周运动类比491
N11.6单摆493
两分钟测试495
习题496
习题答案498
第N12章
轨道概论500
本章概览500
N12.1开普勒定律502
N12.2绕大质量主星的轨道503
N12.3开普勒第二定律505
N12.4圆轨道和开普勒第三定律506
N12.5圆轨道问题508
N12.6黑洞和暗物质513
两分钟测试515
习题515
习题答案517
第N13章
行星运动518
本章概览518
N13.1椭圆和双曲线520
N13.2轨道的轨迹图像523
N13.3守恒定律和轨道527
N13.4求解轨道问题529
两分钟测试532
习题533
习题答案535
附录NA
微分537
NA.1导数537
NA.2一些有用的规则537
NA.3导数和斜率539
NA.4链式法则539
NA.5其他函数的导数540
习题541
习题答案541
附录NB
积分542
NB.1不定积分542
NB.2定积分542
NB.3基本定理543
NB.4不定积分544
NB.5变量替换法545
习题546
习题答案546
专业术语547
元素周期表553
符号及其含义554
内容摘要
本书是对大学物理是课程重新设置的一个尝试，它突破了基础物理课程以“编年史”介绍的教学模式，采用了一个全新的教学理念来讲授物理学，即按照物理学发展过程中不可替代的六个重大物理思想来介绍物理学，突出了物理学的骨架，这种做法适应目前物理学科的发展，可以解决由于物理学学科的发展引起的知识量剧增和物理教育在选择教学内容时无从下手的困难。毫无疑问，这种突出物理学理论“骨架”的物理教学方法，无疑是以后物理课程教学改革的一个方向，用这种方法来处理物理学的教学内容，可以服学生对入学后感到自己所学习的物理学都是过去二三百年的物理知识，没有新鲜感的问题。如本书介绍了各种各样的能量和守恒定律，虽然讲的都是牛顿力学为主的内容，但给人一种耳目一新的感觉，让人感到牛顿力学不单单是处理简单的运动问题，学生的视野一下子扩展到了多个领域，把传统的热学、化学等方面的问题拿到一块讲，做到了很好的融合。
精彩内容
前 言 引言本书为《六大思想构建物理学》三卷本中的第1卷，是全套教材六个单元中的前两个单元，其内容是对两到三个学期的基于微积分的基础物理学课程的一种全新探讨。
《六大思想构建物理学》（以下简称本套教材）是配合大学基础物理课程项目（IUPP）对课程体系改革的成果，它随后又推动了大学基础物理课程项目的发展。本套教材目前的版本代表了全美国一些高等学校十几年来在物理课程教学领域的发展、测试和评价的最新进展。
本套教材内容设计基于这样一个前提：对课程内容和课堂教学活动加以创新，以使学生更加有效地学习。基于这样的认识，教材的每一个教学内容都经过了本人从头到尾的重新思考，并尽可能地利用物理教育研究取得的成果。之所以这样做，只是基于“这样做对”的简单想法。意识到物理教学研究所不断强调的主动学习的重要性，本套教材还提供了相应的材料，以创造更多的机会来支持学生课堂内外的主动学习。本套教材特别强调建立和评判物理模型的过程以及在实际场景中的应用，并强调完全用现代物理的观点来审视经典物理的每一个问题。
我没想通过“降低课程难度”来使本套教材更容易被学生接受。实际上，我的目标是帮助学生使他们变得更加聪明。教材中特意设置了高于通常水平的物理思考题，接着，通过使用一些课堂创新的教学方法和课堂结构设置来帮助甚至是平均水平的学生达到这一标准。我不认为本套教材所要求的数学水平高于普通的大学物理教材，但我确实要求学生能够摆脱死记硬背的学习模式，取而代之的是建立灵活的、较强的逻辑推理能力和创建模型的技巧。以大多数使用过本套教材的教师的经验来看，绝大多数学生经过一些有效的帮助和学习后，都可以达到这个目标。
《六大思想构建物理学》六个单元的内容C单元（守恒定律）： 守恒定律约束了相互作用N单元（牛顿力学）： 物理学规律是普适的R单元（相对论）： 物理学规律是协变的（不依赖参考系）E单元（电学和磁学）： 电场和磁场是统一的Q单元（量子物理）： 粒子行为是类似波的T单元（热学）： 一些过程是不可逆的这些内容我推荐按照教学顺序来排列，当然，其他的排序方式也是可以的。在波莫纳学院，作为一门为期一年的课程，我们第一学期讲授前三个单元，第二学期讲授后三个单元。当然，如果想放慢节奏，那么安排三个学期会更容易完成这六个单元的教学内容。若想以最快的进度教学，本套教材中的每一章都能在50min的一节课中完成。因此，一个合理的教学计划平均说来是在50min的课时内不能安排超过一章的内容。
有关本套教材教学目标更多的信息，比如组织结构（以及隐藏在结构后面的理由）、成功的范例，如何减少或者重排教学材料的建议，以及对教师和学生提供的一些其他资源等，请访问本套教材的网站（网址见下文）。
重要资源我已经在每个单元的第一章前面的“学生学习指导”（Introduction for Students）中总结和介绍了如何阅读和使用本套教材的重要信息。请仔细地阅读这一部分，特别是在你还没看到本套教材的其他单元时。
本套教材的网站包含了很多我认为教师和学生都会觉得非常有用的最新信息。网址为：
www.physics.pomona.edu/sixideas/网站上最重要的资源之一是一些计算机程序，用来阐述重要的概念和帮助进行复杂运算。以往的经验指出，当利用这些程序时，无论是课堂学习还是完成家庭作业，学生都能够做到更加有效地学习。所有这些程序软件都是免费的，兼容Mac和Windows系统。
托马斯 A. 摩尔加利福尼亚，克莱蒙特
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