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内容简介

目前，国内外有关物理学的优秀教材不胜枚举，但是专门为AP 量身定做的中文版物理学教材还不多。英文版的物理学教材和相关的AP培训书籍比较丰富，但是对中国学生而言，语言障碍会降低学生学习的预期效果。因此，在本学科的学习中，我们完全可以在一定程度上“屏蔽”语言因素，而只关注学科的内容本身，待物理基础打扎实后，再补足相关的专业语言表达。
基于以上考虑，《AP物理C基础教程》在编写时，最为关注的就是突出物理学的本质内容，中文讲解，英文练习。实际上，多数习题中的英文表达非常简练，完全构不成阅读障碍。当然，在本书的讲解过程中，所有重要的概念和定理，都会给出其相应的英文表述，以便同学们在学习重要概念、定理的过程中及时熟悉这些英文词汇。同时，本书在重要概念之后安排了丰富的中、英文例题，以便学生掌握和复习相关内容。对于英文例题，请同学们注意总结和模仿解题格式。每章最后都会给出AP 风格的英文习题，以便大家检测对本章内容的掌握程度。

作者简介

陈兵 申庆徽

目录

章节目录
Part 1 AP Physics C—Mechanics 第1篇 AP物理学C——力学
Chapter 1　Particle Kinematics 第1章 质点运动学
1．1 基本概念
1．2 质点运动的描述
1．3 描述质点运动的坐标系
1．4 两类运动学问题
1．5 用图像表示物体的运动
1．6 相对运动
1．7 圆周运动
1．8 习题自测
1．9 本章词汇小结
Chapter 2　Newton’s Laws of Motion 第2章 牛顿运动定律
2．1 力的叠加原理
2．2 牛顿力学定律
2．3 力学中常见力
2．4 牛顿定律的应用
2．5 万有引力
2．6 力学单位制与量纲
2．7 惯性系与非惯性系
2．8 习题自测
2．9 本章词汇小结
Chapter 3　Momentum and Angular Momentum 第3章 动量和角动量
3．1 动量定理
3．2 质点系动量定理和质心运动定理
3．3 动量守恒定律
3．4 碰撞
3．5 质点的角动量和角动量守恒定律
3．6 质点系的角动量和角动量守恒定律
3．7 习题自测
3．8 本章词汇小结
Chapter 4　Work and Energy 第4章 功和能
4．1 功及功率
4．2 动能和动能定理
4．3 保守力
4．4 势能
4．5 功能原理 机械能守恒定律
4．6 习题自测
4．7 本章词汇小结
Chapter 5　Geostatics 第5章 刚体力学
5．1 刚体的运动
5．2 刚体动力学
5．3 定轴转动刚体的角动量守恒
5．4 定轴转动刚体的能量
5．5 刚体的自由度
5．6 习题自测
5．7 本章词汇小结
Chapter 6　Mechanical Vibration 第6章 机械振动
6．1 简谐振动
6．2 描述简谐振动的特征量
6．3 常见的简谐振动系统
6．4 简谐振动的能量
6．5 阻尼振动、受迫振动、共振
6．6 习题自测
6．7 本章词汇小结

Part 2 AP Physics C—Electromagnetism 第2篇 AP 物理学C——电磁学
Chapter 1　Electrostatic Fields 第1章 静电场
1．1 库仑定律
1．2 电场强度
1．3 静电场的高斯定理
1．4 静电场力的功 电势
1．5 习题自测
1．6 本章词汇小结
Chapter 2　Conductors in Electrostatic Field 第2章 静电场中的的导体
2．1 静电平衡
2．2 电容 电容器
2．3 静电场的能量
2．4 习题自测
2．5 本章词汇小结
Chapter 3　Steady Current 第3章 稳恒电流
3．1 稳恒电流
3．2 欧姆定律
3．3 电动势及其非静电力
3．4 基尔霍夫定律
3．5 功和焦耳热
3．6 习题自测
3．7 本章词汇小结
Chapter 4　Static Magnetic Field 第4章 稳恒磁场
4．1 基本磁现象 安培假说
4．2 磁场 磁感应强度 磁感应线 磁通
4．3 毕奥—萨伐尔定律
4．4 磁场的安培环路定理
4．5 磁场对载流导线的作用
4．6 磁场对运动电荷的作用
4．7 磁场对载流线圈的作用
4．8 习题自测
4．9 本章词汇小结
Chapter 5　Electromagnetic Induction 第5章 电磁感应
5．1 电磁感应定律
5．2 动生电动势
5．3 感生电动势
5．4 自感和互感
5．5 电感和电容电路的一阶暂态过程
5．6 磁场的能量
5．7 麦克斯韦方程组
5．8 习题自测
5．9 本章词汇小结

Appendix 附录
Appendix 1 Simulation Test and Its Answer 附录1 AP物理学C全真模拟试题及详解
Appendix 2 Basic Formulas of Integration 附录2 基本积分公式
Appendix 3 Basic Formulas of Differentiation 附录3 基本微分公式
Appendix 4 Physical Constants 附录4 常用物理常数
Appendix 5 Vocabulary of AP Physics 附录5 AP物理单词
Appendix 6 AP Physics—Formulas of Mechanics 附录6 AP物理C——力学基本公式
Appendix 7 AP Physics—Formulas of Electromagnetism 附录7 AP物理C——电磁学基本公式

精彩书摘

精彩片段
第1 章　质点运动学
在开始研讨经典力学时,很自然地应该先思考各种可能的运动样式,而暂时不将任何造成运动的因素纳入考量.这初步探寻的知识就是运动学的学术领域.
——埃德蒙?维特克
物理学是研究物质运动中最普遍、最基本运动形式的基本规律的一门学科,这些运动形式包括机械运动(mechanical motion)、分子热运动(thermal motion)、电磁(electromagnet)运动、原子(atom)和原子核(nucleus)运动以及其他微观粒子(microparticle)运动等.机械运动是这些运动中最简单、最常见的运动形式,其基本形式有平动(translation motion)和转动(rotary motion).物体在平动过程中,若物体内各点的位置没有发生相对变化,那么各点所移动的路径完全相同,可用物体上任一点的运动来代表整个物体的运动,从而可研究物体随时间而改变的情况.在力学(mechanics)中,这部分内容称为质点运动学(kinematics of particle).
Kinematics is a branch of classical mechanics devoted to the study of motion, but not the cause of the motion. As such it is concerned with the various types of motions.
Two classes of motion covered by kinematics are uniform motion and non-uniform motion. A body is said to be in uniform motion when it travels equal distances in equal intervals of time(
i. e. at a constant speed). For example, a body travels 5 km in1 hour and another 5 km in the next hour, and so on continuously. Uniform motion is closely associated with inertia as described in Newton’s first law of motion. However, most familiar types of motion would be non-uniform motion, as most bodies are constantly being acted upon by many different force simultaneously, as such they do not travel equal distances in equal intervals of time.
1.1 基本概念
Like all other sciences, physics is based on experimental observations and quantitative measurements. The main objective of physics is to find the limited number of fundamental laws that govern natural phenomena and to use the laws to develop theories that can predict the results of future experiments. The fundamental laws used in developing theories are expressed in the language of mathematics, the tool that provides a bridge between theory and experiment.
一些物理量(physical quantities)的数学关系式称为物理定律(physical law).大多数物理量为导出量(derived quantities),即它们可以由少数基本量(basic quantities)的组合来表示.
力学中基本量有三个:长度(length)、质量(mass)和时间(time).
1960年,国际组织为基本物理量建立了一组标准,称为SI(国际单位制,International System of Units),其中长度、质量和时间的单位分别为米(meter)、千克(kilogram)和秒(second).
1.1.1 长度
直到1960年,人们一直将保存在法国的铂铱合金棒在0℃时两条刻线间的距离定义为1米.1983年,1米定义为光在真空中1/299792458秒的时间间隔内运行路程的长度(The meter is the length of the path traveled by light in vacuum during a time interval of 1/299792458second).
…… …….
【课外知识】 国际单位制的长度单位“米”(meter, metre)起源于法国.1790年5月由法国科学家组成的特别委员会,建议以通过巴黎的地球子午线全长的四千万分之一作为长度单位———米,1791年获法国国会批准.为了制造出表征米的量值的基准器,在法国天文学家捷梁布尔和密伸的领导下,于1792—1799年,对法国敦克尔克至西班牙的巴塞罗那进行了测量.1799年根据测量结果制成一根3.5毫米×25毫米短形截面的铂杆(platinum metrebar),把此杆两端之间的距离定为1米,并交法国档案局保管,所以也称为“档案米”.这就是最早的米定义.由于档案米的变形情况严重,于是,1872年放弃了“档案米”的米定义,而以铂铱合金(90%的铂和10%的铱)制造的米原器作为长度的单位.米原器是根据“档案米”的长度制造的,当时共制出了31只,截面近似呈X形,把档案米的长度以两条宽度为6~8微米的刻线刻在尺子的凹槽(中性面)上(图1.1).1889年在第一次国际计量大会上,把经国际计量局鉴定的第6号米原器(31只米原器中在0℃时最接近档案米的长度的一只)选作国际米原器,并作为世界上最有权威的长度基准器保存在巴黎国际计量局的地下室中,其余的尺子作为副尺分发给与会各国.规定在周围空气温度为0℃时,米原器两端中间刻线之间的距离为1米.1927年第七届国际计量大会又对米定义作了严格的规定,除温度要求外,还提出了米原器须保存在1标准大气压下,并对其放置方法作出了具体规定.
但是使用米原器作为米的客观标准也存在很多缺点,如材料变形,测量精度不高(只能达0.1μm),很难满足计量学和其他精密测量的需要.另外,万一米原器损坏,复制将无依据,特别是复制品很难保证与原器完全一致,给各国使用带来了困难.因此,采用自然量值作为单位基准器的设想一直为人们所向往.20世纪50年代,随着同位素光谱光源的发展, 发现了宽度很窄的氪—86同位素谱线,加上干涉技术的成功,人们终于找到了一种不易毁坏的自然标准,即以光波波长作为长度单位的自然基准.1960年第十一届国际计量大会对米的定义作了如下更改:“米的长度等于氪—86原子的2P10和5d1能级之间跃迁的辐射在真空中波长的1650763.73倍”.这一自然基准,性能稳定,没有变形问题,容易复现,而且具有很高的复现精度.我国于1963年也建立了氪—86同位素长度基准.米的定义更改后,国际米原器仍按原规定保存在国际计量局.
随着科学技术的进步,70年代以来,对时间和光速的测定,都达到了很高的精确度.因此,1983年10月在巴黎召开的第十七届国际计量大会上又通过了米的新定义:“米是1/299792458秒的时间间隔内光在真空中行程的长度”.这样,基于光谱线波长的米的定义就被新的米定义所替代了.

前言/序言

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