耶鲁大学开放课程：基础物理力学、相对论和热力学—

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装订：平装

编辑：张金奎

开本：16(B5)

出版日期： 2017-10-26

字数：410 千字

最新版印次：1-5

最新印次时间：2023-12-11

定价：69.8

cip：2017086227

图书简介

《基础物理》共24章，包括力学、相对论、振动与波动、流体、热力学等内容，其姊妹篇《基础物理Ⅱ》（中译本将于2018年出版）涉及电磁学、光学、量子力学等。在书中，R. Shankar，的物理学家和富于感染力的热心教育家，简明扼要地讲述了物理学的基本概念。这一工作为理工科专业的大学生，为积极学习物理先修课的高中生，为对科学进展感兴趣的读者提供了理想的入门教材。本书可作为高等学校理工科专业学生的教材或参考书，也适用于的高中生及自学人员。

作者信息

R. Shankar，耶鲁大学约翰·伦道夫·霍夫曼物理学教授，美国艺术与科学院院士，2009年美国物理学会利林菲尔德奖得主，除本书外另著有《Principles of Quantum Mechanics》及《Basic Training in Mathematics》。Shankar教授主讲的《基础物理》因其幽默、诙谐的授课风格和清晰并富有逻辑的讲解受到全世界数百万师生的好评。

章节目录

中文版序
译者的话
前　言
第１章　力学的体系１
　１. １　绪论以及有益的建议１
　１. ２　运动学与动力学２
　１. ３　平均量与瞬时量３
　１. ４　匀加速运动５
　１. ５　例题７
　１. ６　运用微积分推导ｖ２＝ｖ２０
＋２ａ（ｘ－ｘ０）９
第２章　高维空间中的运动１１
　２. １　回顾１１
　２. ２　二维空间中的矢量１１
　２. ３　单位矢量１４
　２. ４　坐标轴的选择与基矢１５
　２. ５　位置矢量ｒ的导数１８
　２. ６　在圆周运动中的应用２０
　２. ７　抛体运动２２
第３章　牛顿运动定律Ⅰ ２６
　３. １　牛顿运动定律概述２６
　３. ２　牛顿第二定律２７
　３. ３　第二定律的两个部分３０
　３. ４　牛顿第三定律３３
　３. ５　重量与失重３５
第４章　牛顿运动定律Ⅱ ３８
　４. １　一道解过的例题３８
　４. ２　故事绝未就此结束４０
　４. ３　二维空间（ｄ＝２）中的运动４０
　４. ４　静摩擦力与动摩擦力４１
　
　４. ５　斜面４２
　４. ６　连接体４５
　４. ７　圆周运动　转圈４７
第５章　能量守恒定律５１
　５. １　能量概论５１
　５. ２　动能定理与功率５２
　５. ３　能量守恒定律：Ｋ２＋Ｕ２＝Ｋ１＋Ｕ１５４
　５. ４　摩擦与动能定理５７
第６章　二维空间（ｄ＝２）的能量守恒５９
　６. １　微积分复习５９
　６. ２　二维空间（ｄ＝２）的功６０
　６. ３　二维空间（ｄ＝２）的功与点积６２
　６. ４　保守力与非保守力６５
　６. ５　保守力６７
　６. ６　引力势能的应用６９
第７章　开普勒问题７２
　７. １　开普勒定律７２
　７. ２　万有引力定律７４
　７. ３　轨道７７
　７. ４　远离地球条件下能量守恒定律的应用８０
　７. ５　Ｕ中的常数８２
第８章　多粒子体系动力学８５
　８. １　两体问题８５
　８. ２　质心８６
　８. ３　动量守恒定律９２
　８. ４　火箭学９６
　８. ５　弹性碰撞和非弹性碰撞９７
　８. ６　更高维度的散射１００
第９章　转动动力学Ⅰ １０３
　９. １　刚体简介１０３
　９. ２　转角　弧度１０４
　９. ３　匀角加速转动１０５
　９. ４　转动惯量、动量和能量１０６
　９. ５　力矩与动能定理１１０
　９. ６　转动惯量的计算１１１
第１０章　转动动力学Ⅱ １１４
Ⅹ　
　１０. １　平行轴定理１１４
　１０. ２　由Ｎ个物体组成的一般系统的动能１１７
　１０. ３　同时做平动和转动１１８
　１０. ４　能量守恒１１９
　１０. ５　τ＝ｄＬ
ｄｔ的动力学应用１２０
　１０. ６　复杂转动１２１
　１０. ７　角动量守恒１２２
　１０. ８　花样滑冰运动员的角动量１２３
第１１章　转动动力学Ⅲ １２５
　１１. １　静平衡１２５
　１１. ２　跷跷板１２５
　１１. ３　悬挂指示牌１２７
　１１. ４　靠墙的梯子１２８
　１１. ５　三维刚体动力学１２９
　１１. ６　回转仪１３５
第１２章　狭义相对论Ⅰ：洛伦兹变换１３８
　１２. １　伽利略和牛顿的相对性１３８
　１２. ２　伽利略相对性原理的证明１４０
　１２. ３　爱因斯坦登场１４３
　１２. ４　假设１４４
　１２. ５　洛伦兹变换１４５
第１３章　狭义相对论Ⅱ：一些推论１４９
　１３. １　洛伦兹变换总结１４９
　１３. ２　速度变换定律１５１
　１３. ３　同时的相对性１５３
　１３. ４　时间膨胀１５４
　　１３. ４. １　双生子佯谬１５７
　　１３. ４. ２　长度收缩１５７
　１３. ５　更多佯谬１５９
　　１３. ５. １　太长了无法下落１５９
　　１３. ５. ２　飞行的μ 介子１６２
第１４章　狭义相对论Ⅲ：过去、现在和未来１６３
　１４. １　相对论中的过去、现在和未来１６３
　１４. ２　时空几何１６６
　１４. ３　迅度１６８
Ⅺ　
　１４. ４　四维矢量１７１
　１４. ５　原时１７１
第１５章　四维动量１７３
　１５. １　相对论散射１７８
　　１５. １. １　康普顿效应１７９
　　１５. １. ２　对生１８０
　　１５. １. ３　光子吸收１８１
第１６章　数学方法１８４
　１６. １　函数的泰勒级数１８４
　１６. ２　关于泰勒级数的举例说明１８８
　１６. ３　一些常用函数的泰勒级数１８９
　１６. ４　三角函数和指数函数１９１
　１６. ５　复数的性质１９２
　１６. ６　复数的极坐标表示１９５
第１７章　简谐运动１９７
　１７. １　更多振动的例子２００
　１７. ２　解的叠加２０２
　１７. ３　简谐振子解的条件２０５
　１７. ４　用指数函数作为通解２０６
　１７. ５　阻尼振动：分类２０７
　　１７. ５. １　过阻尼振动２０７
　　１７. ５. ２　欠阻尼振动２０８
　　１７. ５. ３　临界阻尼振动２０９
　１７. ６　受迫振动２０９
第１８章　波Ⅰ ２１６
　１８. １　波动方程２１８
　１８. ２　波动方程的解２２１
　１８. ３　频率与周期２２３
第１９章　波Ⅱ ２２６
　１９. １　波的能量与能流２２６
　１９. ２　多普勒效应２２８
　１９. ３　波的叠加２３１
　１９. ４　干涉：双缝实验２３３
　１９. ５　驻波与乐器２３６
第２０章　流体２４０
　２０. １　流体动力学和流体静力学简介２４０
Ⅻ　
　　２０. １. １　密度和压强２４０
　　２０. １. ２　压强与深度的函数关系２４１
　２０. ２　液压机２４４
　２０. ３　阿基米德原理２４５
　２０. ４　伯努利方程２４７
　　２０. ４. １　连续性方程２４７
　２０. ５　伯努利方程的应用２４９
第２１章　热学２５２
　２１. １　热平衡和第零定律：温度２５２
　２１. ２　温度的标定２５３
　２１. ３　绝对零度与开尔文温标２５７
　２１. ４　热和比热２５８
　２１. ５　相变２６１
　２１. ６　辐射、对流和传导２６３
　２１. ７　热是分子动能的体现２６５
第２２章　热力学Ⅰ ２６７
　２２. １　简要回顾２６７
　２２. ２　玻尔兹曼常量和阿伏伽德罗常量２６８
　２２. ３　绝对温度的微观定义２６９
　２２. ４　物质与辐射的统计特性２７２
　２２. ５　热力学过程２７３
　２２. ６　准静态过程２７４
　２２. ７　热力学第一定律２７５
　２２. ８　摩尔热容：ｃｖ和ｃｐ２７８
第２３章　热力学Ⅱ ２８０
　２３. １　循环和状态参量２８０
　２３. ２　绝热过程２８１
　２３. ３　热力学第二定律２８３
　２３. ４　卡诺热机２８６
　　２３. ４. １　运用卡诺热机定义温度２９１
第２４章　熵与不可逆性２９２
　２４. １　熵２９２
　２４. ２　第二定律：熵增加原理２９７
　２４. ３　统计力学和熵３００
　２４. ４　理想气体的熵：纯微观分析３０５
　２４. ５　熵最大原理的说明３０７
　２４. ６　吉布斯形式３０９
　２４. ７　热力学第三定律３１２

前言/序言展开 + 收缩 —

在我的职业生涯中，我发现教科书的篇幅几乎已经增大为原来的３倍，然而学生们的脑袋却没有按照这个比例增大。我和别处的同行们始终认为必须要做一件事，这就是精选基础内容，形成从篇幅上来说易读的教材。我在耶鲁大学讲授“基础物理” 这门课程时，实现了这个目标，本书具备这一特点。它包括牛顿力学、相对论、流体、波动、振动以及热力学的基础理论，这些都是不能被删减掉的。阅读本书只需具备最基本的微分与积分概念，这些我还经常会在讲授中进行复习。本书面向物理学、化学及工程专业的大学生，也适用于优秀的高中生以及各行各业、各个年龄段的自学人员。本书的章节或多或少地源于我的２４讲课程，有些小的修改，不过延续着我的课堂风格。我经常会引入一些学生们问过的问题，或是给出学生们对一些问题的答案，我相信这对读者是有益的。书中采用了简单的插图，用于表达要点，也不会增加书的价格。方程式均为精心编排，学起来比看视频容易得多。配套的练习题和测试题，对于学习物理和确认自己是否学好了物理是不可或缺的，连同其解答可以在耶鲁大学网站（ｈｔｔｐ：／／ｏｙｃ．ｙａｌｅ．ｅｄｕ／ｐｈｙｓｉｃｓ）上找到，向所有人免费开放。也可以在线观看我的讲课，比如ＹｏｕＴｕｂｅ，ｉＴｕｎｅｓ（ｈｔｔｐｓ：／／ｉｔｕｎｅｓ．ａｐｐｌｅ．ｃｏｍ／ｕｓ／ｉｔｕｎｅｓｕ／ｐｈｙｓｉｃｓ－ｖｉｄｅｏ／ｉｄ３４１６５１８４８？ｍｔ＝１０），以及ＡｃａｄｅｍｉｃＥａｒｔｈ等。一本书连同耶鲁网站上配备的相应资料，可独立地作为一门课程的或者是自学者的资源，当然有些教师也将之作为授课的补充，以提供更多的习题和解题案例。我想对在线观看我课程的人说： “你们已经观看了视频，现在来读一读这本书吧！” 拥有纸质教材的好处是，即使在飞机起飞和降落时，你依然能够阅读。我在讲课时常提及我所著的《基础数学训练》这本书，该书由斯普林格（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ）出版，受众是那些希望掌握物理学中所必需的大学数学知识的人。本书的问世要感谢很多人。最开始时，时任耶鲁学院院长、现任耶鲁大学校长的彼得·沙洛维（ＰｅｔｅｒＳａｌｏｖｅｙ）问我是否介意在我物理２００二课程的教室内放置摄像机，使这门课程成为第一批由惠留特基金会（ＨｅｗｌｅｔｔＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ）资助的耶鲁公Ⅶ　开课。我的回答是：我还尚未遇到过不喜欢的摄像机。于是录制开始进行了。这之后的关键人物是ＤｉａｎａＥ.. Ｅ.. Ｋｌｅｉｎｅｒ，Ｄｕｎｈａｍ教授，主讲艺术与经典史。她在许多方面鼓励并指导我，而且力促我编写这本书。尽管最初并不情愿，但我很快就发现，在以这种新形式传授我所最爱的学科时，自己充满了享受。在耶鲁大学出版社，ＪｏｅＣａｌａｍｉａ是我的朋友、智者以及向导，ＬｉｚＣａｓｅｙ进行了专业的编辑，他不仅仅纠正了我文中的文法错误（例如在一段很长的句子中，以第一人称过去时开始却以第三人称将来时结束）、语法和标点错误（我随意地加了不少标点符号），还确保每个句子的含义都是清晰的。还有两位研究生ＢａｒｒｙＢｒａｄｌｙｎ和ＡｌｅｘｅｙＳｈｋａｒｉｎ以及两位本科生ＱｉｗｅｉＣｌａｉｒｅＸｕｅ和ＤｅｎｎｉｓＭｏｕ对书稿进行了校对。我的家人，从我的妻子Ｕｍａ，到我孙辈的小Ｓｔｅｌｌａ，都一直以各种方式鼓励着我。值此本书付梓之际，谨向耶鲁大学的同学们聊表谢忱。近４０年来，我每个星期都有那么两三天就是为他们而从床上爬起来的。我感谢他们的友谊以及好奇心。近年来的学生，经常是非物理专业的，但是他们乐于接受我的观点，即物理学是充满魅力的学科。为了这个学科和我的学生，我这样做着，从未感到疲倦。Ｒ. Ｓｈａｎｋａｒ

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