物理学导论（第2版）/iCourse教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张汉壮，倪牟翠 编

图书标签:

• 物理学
• 大学教材
• iCourse
• 入门
• 物理导论
• 第二版
• 理工科
• 自然科学
• 基础物理
• 大学物理

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040479683

版次：2

商品编码：12237854

包装：平装

丛书名： iCourse教材

开本：16开

出版时间：2017-08-01

用纸：胶版纸

正文语种：中文

内容简介

　　《物理学导论（第2版）/iCourse教材》是为了满足物理学类专业学生对物理学基本知识领域的了解的需要，参考国内外多部优秀教材，广泛听取专家意见，在第一版的基础上修订而成的。
　　物理学基本知识的逻辑性、历史性、实用性的有机结合是编写本教材的主线。全书由绪论和一至第七章组成。绪论部分描述了物理学大厦的轮廓，一至第七章分别概述了机械运动、热运动、电磁运动、光现象、微观结构与微观粒子的运动、相对论、宇宙与天体等领域的知识逻辑体系、发展简史及应用实例。
　　每章的正文以思维导图的形式介绍该领域的知识逻辑体系，高度概括其知识逻辑体系构建的历史进程，给出利用物理学相关原理解释人们日常生活中常见现象的实例。每章的最后以附录的方式给出相关的科学家传记，以及物理学原理应用实例视频。

作者简介

　　张汉壮，男，吉林大学物理学院教授，博士生导师，国家“万人计划教学名师”，吉林省高级专家，吉林大学特聘教授，兼任教育部物理学类专业教学指导委员会委员，教育部物理学类专业教学指导委员会东北地区工作委员会主任委员，全国普通高校力学课程研究会理事长，中国大学先修课程（CAP）试点项目物理专家委员会秘书长等职。

目录

绪论 千年堆积物理山
0．1 物理学的实用性
0．1．1 物理可以帮助我们了解自然和宇宙
0．1．2 物理可以指导人类的生活活动
0．1．3 物理是科学技术不断进步的源泉
0．1．4 物理是培养科学素质最为有效的手段
0．2 千年堆积物理山
0．3 物理学在自然科学中的地位及研究方法
0．3．1 物理学在自然科学中的地位
0．3．2 物理学的研究方法
0．4 学好物理学的建议
0．5 物理学导论框图
参考文献

第一章 无形的力量之手
1．1 机械运动规律的逻辑体系
1．2 机械运动规律的发展简史
1．2．1 天体观测规律
1．2．2 地面实验规律
1．2．3 天地合一的理论规律
1．2．4 理论规律的能动作用
1．2．5 理论规律的进一步完善和发展
1．3 牛顿力学原理应用实例
1．3．1 万有引力定律、牛顿三定律应用实例
1．3．2 非惯性系下质点动力学方程与应用实例
1．3．3 质心运动定律与应用实例
1．3．4 动量定理与应用实例
1．3．5 质点系定轴转动及刚体角动量守恒定律与对应现象解释
1．3．6 刚体角动量定理与应用实例
1．3．7 流体的连续性方程、伯努利方程与应用实例
1．3．8 系统的共振原理与应用实例
1．3．9 多普勒效应原理与应用实例
附录1-1 机械运动领域物理学家传记
附录1-2 物理学原理应用的视频演示实例
参考文献

第二章 世界冷暖的奥妙
2．1 热运动规律的逻辑体系
2．2 热运动规律的发展简史
2．2．1 宏观热力学规律
2．2．2 微观理论
2．3 热学原理应用实例
2．3．1 热力学第零定律、热力学第三定律原理与应用实例
2．3．2 热力学第一定律与应用实例
2．3．3 热力学第二定律与应用实例
2．3．4 平衡态气体分子动理论与应用实例
2．3．5 输运过程气体分子动理论与应用实例
2．3．6 物态规律与应用实例
2．3．7 相变规律与应用实例
附录2-1 热运动领域物理学家传记
附录2-2 物理学原理应用的视频演示实例
参考文献

第三章 改变世界的电磁
3．1 电磁现象规律的逻辑体系
3．2 电磁现象规律的发展简史
3．2．1 静电场与静磁场规律
3．2．2 运动的电荷产生磁场规律
3．2．3 变化的磁场产生电场规律
3．2．4 电磁现象的统一理论
3．3 电磁学原理应用实例
3．3．1 物质的电结构、静电学原理及物质的发光原理与应用实例
3．3．2 运动的电荷（电流）在磁场受力原理与应用实例
3．3．3 运动的电荷（电流）产生磁场原理与应用实例
3．3．4 变化的磁通量产生电场原理与应用实例
3．3．5 运动的电荷产生磁场与变化的磁通量产生电场的耦合作用原理与应用实例
3．3．6 变化的电场与变化的磁场互相转化形成电磁波原理与应用实例
3．3．7 欧姆定律原理与应用实例
附录3-1 电磁现象领域物理学家传记
附录3-2 物理学原理应用的视频演示实例
参考文献

第四章 人类光明的使者
4．1 光现象规律的逻辑体系
4．2 光现象规律的发展简史
4．2．1 光的粒子性（几何光学）
4．2．2 光的波动性（波动光学）
4．2．3 光的波粒二象性（量子光学）
4．3 光学原理应用实例
4．3．1 光的直线传播原理与应用实例
4．3．2 光的反射定律、折射定律原理与应用实例
4．3．3 光的干涉、衍射原理与应用实例
4．3．4 光的偏振原理与应用实例
4．3．5 光的粒子性原理与应用实例
附录4-1 光现象领域物理学家传记
附录4-2 物理学原理应用的视频演示实例
参考文献

第五章 台阶主导的世界
5．1 微观领域基本规律的逻辑体系
5．2 微观领域基本规律的发展简史
5．2．1 量子理论诞生的背景
5．2．2 微观粒子发现与原子结构
5．2．3 半经典量子理论
5．2．4 量子理论
5．3 微观领域原理应用实例
5．3．1 原子结构与电子轨道
5．3．2 电子能量、能级图、电子跃迁
5．3．3 电子的波动性、隧道效应
5．3．4 电子的自旋、巨磁电阻效应
5．3．5 原子核结构
5．3．6 原子核磁矩
5．3．7 原子核衰变
5．3．8 原子核裂变
5．3．9 原子核聚变
附录5-1 微观领域物理学家传记
附录5-2 物理学原理应用的视频演示实例
参考文献

第六章 弯曲的时空世界
6．1 相对论的逻辑体系
6．2 相对论的发展简史
6．2．1 狭义相对论诞生的背景
6．2．2 依据经典时空观寻找以太
6．2．3 狭义相对论的两条基本假设
6．2．4 狭义相对论运动学和动力学
6．2．5 从狭义相对论到广义相对论
6．3 相对论基本原理及所预言的现象与实验证实
6．3．1 狭义相对论基本公式及所预言的运动学现象
6．3．2 广义相对论基本原理及所预言的现象与实验证实
6．3．3 运动时钟变慢和引力使时钟延缓实例
附录6-1 时空结构领域物理学家传记
附录6-2 黑洞视频演示
参考文献

第七章 揭秘浩瀚的宇宙
7．1 宇宙的物质结构与年龄
7．2 宇宙的统一整体性——宇宙学原理
7．3 宇宙在膨胀——哈勃定律与奥伯斯佯谬
7．4 宇宙的起源——大爆炸理论模型
7．5 暗物质与暗能量
7．5．1 暗物质
7．5．2 暗能量
7．6 恒星的演化与发光星体的观测分类
7．6．1 恒星的演化——白矮星、中子星、黑洞
7．6．2 发光星体的观测分类——星座
附录 宇宙与天体视频演示
参考文献
附录 物理学常用数据
常用物理常量表
常用天文数据

理论物理学的宏伟殿堂：构建理解宇宙的基石 图书名称： 理论物理学导论 目标读者： 具有一定微积分和线性代数基础的理工科学生、物理学爱好者以及希望深入理解现代物理学基本原理的研究人员。 核心内容概述： 本书旨在为读者提供一个全面而深入的理论物理学导框架，重点关注经典力学、电磁学、量子力学以及统计力学这四大支柱的数学表述和物理内涵。我们力求在保持严谨性的同时，注重概念的清晰阐述与物理图像的构建，引导读者从宏观现象过渡到微观世界的深刻规律。 第一部分：经典力学的再审视与深化 第一章：变分原理与拉格朗日力学 本章从对牛顿力学的局限性进行反思开始，引入变分原理这一物理学中最优美的数学工具之一。我们将详细阐述最小作用量原理（Hamilton's Principle），并推导出著名的欧拉-拉格朗日方程。拉格朗日量 $L=T-V$ 的构造方法及其在保守系统和非保守系统中的应用将作为重点。我们随后将引入正则坐标和动量，为下一章的哈密顿力学奠定基础。对中心力问题（如开普勒问题）的拉格朗日分析将作为具体的应用案例。 第二章：哈密顿力学与泊松括号 哈密顿力学是理解统计力学和量子力学过渡的关键桥梁。本章将聚焦于哈密顿量 $H=Tp+V$ 的构建及其运动方程——汉密尔顿方程。泊松括号的引入不仅提供了一种描述时间演化的简洁代数结构，更重要的是，它揭示了经典力学与量子力学中对易关系之间的深刻联系。本章还将探讨正则变换，特别是生成函数的作用，以及相空间的几何意义，包括李维尔定理（Liouville's Theorem）在相空间密度守恒中的重要性。 第三章：刚体运动与欧拉角 刚体运动是经典力学中一个重要的应用领域，它涉及到多自由度系统的耦合。本章将详细分析刚体转动的惯性张量，并推导欧拉方程（Euler's Equations）。欧拉角作为描述空间取向的标准参数，其变换关系和随时间的变化率的物理意义将被深入剖析。本章还将涉及陀螺仪的运动，包括其进动和章动的现象，用以展示理论工具在复杂物理系统中的强大解释力。 第二部分：电磁学的统一与规范场论的萌芽 第四章：静电场与边界值问题 本章回归基础，但侧重于问题的数学求解技巧。在静电学部分，除了库仑定律和高斯定律外，我们将重点讨论电势的概念，并系统地介绍求解泊松方程和拉普拉斯方程的方法。狄利克雷问题和诺依曼问题的求解将通过格林函数方法和分离变量法展开，尤其会强调电像法在处理复杂边界条件时的有效性。 第五章：电磁场的麦克斯韦方程组 麦克斯韦方程组是电磁学的核心。本章将从微分形式和积分形式对四个基本方程进行详尽的阐述，强调位移电流在揭示电磁波本质中的关键作用。随后，我们将研究场方程在真空中的传播解，推导出波动方程，并讨论平面电磁波的性质，包括坡印廷矢量（Poynting Vector）及其物理意义。 第六章：电磁场的势描述与规范不变性 为了便于处理时变场，本章引入电磁四维势（标量势 $phi$ 和矢量势 $mathbf{A}$）。重点在于阐述规范不变性（Gauge Invariance）的概念——即场的物理量不随规范选择而改变。我们将详细讨论洛伦兹规范（Lorentz Gauge）和库仑规范（Coulomb Gauge），并展示如何利用它们来简化麦克斯韦方程组的求解，为后续的量子电动力学（QED）的规范原理思想埋下伏笔。 第三部分：量子力学的基本原理与应用 第七章：波动力学的建立 本章标志着从经典物理向现代物理的深刻转折。我们将从德布罗意物质波的假设出发，引入波函数 $Psi$ 及其概率解释（玻恩准则）。薛定谔方程（时变与非时变）的推导和物理意义是本章的核心。我们将通过自由粒子、势阱问题（无限深方势阱和有限深势阱）以及一维谐振子，演示量子化现象的数学来源。 第八章：算符、本征值与测量的诠释 量子力学的核心在于将其物理概念转化为可操作的数学算符。本章将系统介绍线性算符、厄米算符、本征值方程及其物理意义（如能量、动量）。对算符对易关系（Commutation Relations）的深入探讨，特别是位置算符 $hat{x}$ 和动量算符 $hat{p}$ 之间的关系，是海森堡不确定性原理的直接数学表达。本章还将讨论算符的演化（Heisenberg绘景）与波函数（Schrödinger绘景）的切换。 第九章：角动量理论与氢原子 角动量是量子力学中另一个重要的守恒量。本章将导出角动量算符 $mathbf{hat{L}}$ 的对易关系，并利用球坐标下的薛定谔方程，求解球谐函数。这是对三维势能问题，尤其是库仑势（即氢原子）进行分析的必要准备。对于氢原子，我们将详细推导出其能级公式 $E_n$ 和相应的量子数 $n, l, m$，并讨论电子的轨道角动量和自旋角动量的耦合。 第四部分：统计物理学的热力学基础 第十章：经典统计力学的基本假设与系综 本章将统计力学的基石——系综理论——作为核心。我们将讨论微正则系综、正则系综和宏正则系综的构建，并清晰阐述它们各自对应的基本假设，特别是“等概率假设”。通过配分函数（Partition Function）的构建，我们将展示如何从微观状态的概率分布，过渡到宏观可观测的物理量，如内能、熵和自由能。 第十一章：理想气体与热力学量 以理想气体为例，本章将应用正则系综计算其配分函数，并推导出其热力学方程。重点将放在玻尔兹曼熵公式 $S=k_B ln W$ 的精确理解上，并讨论熵的不可逆性。此外，还将讨论理想气体在不同系综下的行为差异，以及它在物理学中的基础地位。 第十二章：量子统计：玻色子与费米子 本章将介绍量子统计的基础，即玻色-爱因斯坦统计和费米-狄拉克统计。关键在于理解费米子（满足泡利不相容原理）和玻色子（不受该原理限制）的粒子分布函数。我们将探讨它们在低温下的特性，例如费米子简并压力以及绝对零度下玻色子的玻色-爱因斯坦凝聚现象的初步概念介绍。 结语：连接不同的物理世界 本书的结构旨在体现物理学各分支之间的内在联系。从变分原理在经典力学中的优化表达，到泊松括号对量子对易关系的暗示；从电磁场方程的规范不变性，到量子力学中算符的代数结构，理论物理学提供了一套统一的数学语言，用于描述从行星轨道到原子内部的万千世界。本书的完成，标志着读者已经掌握了理解现代物理前沿研究的必要数学工具和核心物理概念。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计相当吸引人，采用了一种简洁而富有科技感的蓝白配色，正中间是醒目的书名“物理学导论（第2版）”，字体清晰，排版大方。书的厚度适中，拿在手里感觉很有分量，预示着内容的深度和广度。我特别喜欢它采用的纸张，触感细腻，印刷质量也非常高，文字清晰锐利，图片和图表都色彩鲜明，细节丰富，这对于阅读物理学这样需要大量图示的学科来说至关重要。翻开书页，一股淡淡的油墨香扑鼻而来，这种老派的图书质感总能让人沉浸其中，远离电子屏幕的冰冷。书本的装订也很牢固，即使经常翻阅，也不担心会散架。总的来说，从第一印象来看，这本书在外观和触感上都给人一种专业、可靠、值得信赖的感觉，非常符合一本入门级教材应有的品质，让人对接下来的阅读充满期待。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样对物理学充满好奇但又缺乏系统学习基础的读者来说，这本书的价值在于它提供了一个扎实而全面的起点。它不仅仅是知识的堆砌，更是一种思维方式的引导。通过学习这本书，我开始能够用物理学的视角去观察和理解周围的世界，例如，理解为什么物体会向下落，为什么光会传播，甚至更复杂的现象，都开始有了初步的认识。这本书的优点在于它的系统性，它从最基础的力学、热学，一步步过渡到电磁学、光学，再到现代物理的初步介绍，为构建一个完整的物理学知识体系打下了坚实的基础。虽然有些地方可能需要反复阅读和琢磨，但正是这种挑战性，让学习过程更加充实和有成就感。

评分☆☆☆☆☆

这本书的开篇就以一种引人入胜的方式，将我们带入了物理学的奇妙世界。作者没有直接陷入枯燥的公式推导，而是先从宏观的宇宙景象，例如星系的形成和运转，引申到微观的粒子世界，例如原子的结构和电子的行为，层层递进，巧妙地勾勒出物理学的研究范畴和核心问题。这种叙述方式非常适合初学者，它能够迅速激发读者对物理学的兴趣，让他们感受到物理学的魅力所在。在讲解基本概念时，作者运用了大量的类比和生活实例，将抽象的物理原理具象化，使得复杂的概念变得易于理解。例如，在解释惯性定律时，作者引用了汽车刹车时的“向前冲”现象，这种贴近生活的例子让原理不再是冰冷的文字，而是生动的体验。

评分☆☆☆☆☆

在深入探讨具体物理概念时，这本书展现出了其严谨而清晰的逻辑结构。每一个章节都围绕一个核心主题展开，从基础的定义、原理，到相关的数学推导，再到实际的应用案例，层层深入，条理分明。作者在讲解公式时，不仅给出了公式本身，还详细解释了每个符号的含义以及公式所描述的物理意义，并且会追溯公式的推导过程，让你知其然也知其所以然。这本书的图表也非常出色，它们不仅仅是插图，更是理解物理概念的得力助手。每一个图表都经过精心设计，清晰地展示了物理过程的动态变化、实验装置的构造，或是数据之间的关系，让读者能够直观地把握复杂的信息。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格相对比较学术化，但整体上保持了清晰和严谨。作者在解释一些深奥的概念时，会尽量使用简洁明了的语言，并辅以适当的数学工具。虽然部分章节涉及到一些较复杂的数学推导，但作者在处理这些部分时，会预先提醒读者可能需要的数学基础，并在必要时进行简要的补充说明，这一点对于初学者来说非常友好。对于一些需要深度思考的问题，作者并没有回避，而是通过设置一些引导性的问题，鼓励读者主动去探索和思考，这是一种非常有效的学习方式。整本书的排版设计也十分合理，字号大小适中，行间距舒适，使得长时间阅读也不会感到疲劳。