基础物理（第二版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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本书针对医护与科技相关类科之专科学校或技术学院「基础物理」、「生活物理」课程的教学需求编写，以专科学校或技术学院学生为主要对象，使之具有专业基础科目中物理学科的基本能力。

　　作者均在专技院校任教多年，对学生的需求以及任课教师选用教材遇到的问题有深刻的体会。本书对于物理学基本原理与定律的讲述力求简明易懂，搭配彩图辅助学生理解并加深印象。内容经过审慎筛选，分为九章，除了物理学基本的力与运动、热、声、光、电与磁等单元之外，也专章介绍能量、能源等议题，以及对半导体、雷射、显示器、奈米等现代科技的认识。

　　此外，书中的举例、例题等环节都融入科学发展对人类生活与环境的影响及其重要性等知识与应用，培养读者正确的科学态度与分辨正误的能力，并让内容更生活化，提高学习兴趣。

　　在教学的设计上，各章在章首提示该章学习的基本要求，并整理该章知识要点，让教与学均能提纲挈领；各章章中的例题可让教师于课堂上引导学生应用所学知识解题，章末设计了习题让读者自行演练。

　　第二版新增第九章，介绍「近代物理」，盼使读者能对目前「物理」学问如何应用于现代的生活之中有更多的了解。此外，作者也在每章章末新增练习题目，并重新绘制部分章节的图片，使本书更臻完善。

　　书末附录各章习题解答，可让读者即时检视学习成果，巩固物理学科的基本能力。
 

深入探索宇宙的奥秘：经典力学与热力学前沿 本书简介 本书旨在为物理学、工程学以及相关领域的学生和研究人员提供一套全面且深入的经典力学与热力学知识体系。我们超越了初级教材中对理想化模型的简单描述，深入探讨了这些核心物理学分支在现代科学研究中的实际应用、理论的精妙之处以及它们与更前沿物理学领域的内在联系。 第一部分：经典力学的深化——从牛顿到哈密顿 本部分着重于对牛顿力学进行系统性的提升和推广，构建一个更具普适性和数学严谨性的框架，为理解更复杂的物理系统奠定基础。 第一章：运动学的几何视角与约束 我们首先从纯粹的运动学出发，引入矢量分析的几何解释，强调位置、速度和加速度的内在联系。重点讨论了在不同坐标系（包括非惯性系）下描述运动的挑战，并详细阐述了科里奥利力和离心力在地球动力学中的作用。 随后，我们将深入探讨约束问题。从单值、多值约束到完整约束和非完整约束，我们系统地分析了如何利用拉格朗日乘子法处理复杂的几何限制。几何约束在机器人学、机械设计以及粒子物理中对运动轨迹的限定是理解物理系统自由度的关键。我们通过分析刚体运动，展示了如何将约束转化为对广义坐标的选择。 第二章：拉格朗日力学：对称性与守恒定律的桥梁 拉格朗日力学（Lagrangian Mechanics）是分析复杂多体系统的强大工具。本书将详细构建拉格朗日量 $L = T - V$ 的概念，其中 $T$ 是动能，$V$ 是势能。我们不仅推导欧拉-拉格朗日方程，还将重点放在如何利用其在广义坐标系下的形式来简化问题。 关键在于对诺特定理（Noether's Theorem）的深入探讨。我们将详细展示物理定律中每一种连续对称性（如时间平移不变性对应能量守恒，空间平移不变性对应动量守恒，空间旋转不变性对应角动量守恒）如何严格地导出对应的守恒量。这一章节不仅是力学的高潮，也是现代理论物理学的基石。我们还会讨论耗散系统中的拉格朗日量推广，引入瑞利耗散函数。 第三章：哈密顿力学：相空间与量子化的前奏 哈密顿力学（Hamiltonian Mechanics）将视角从配置空间转向相空间，是通往量子力学和统计物理的必经之路。我们从勒让德变换出发，严格推导出哈密顿量 $H = sum p_i dot{q}_i - L$。 本章的核心内容包括： 1. 泊松括号（Poisson Brackets）：定义泊松括号的结构，并展示其在描述时间演化中的核心作用：$frac{df}{dt} = {f, H} + frac{partial f}{partial t}$。泊松括号的代数结构直接预示了量子力学中对易子（Commutators）的概念。 2. 正则变换：深入研究保持哈密顿力学基本形式不变的坐标变换，包括母函数方法。理解正则变换有助于寻找系统的守恒量并简化哈密顿量本身。 3. 可积系统与混沌：介绍可积系统的定义（即拥有足够多个运动积分），并初步探讨非线性动力学中混沌现象的起源，例如KAM定理的基本思想。 第四章：刚体动力学与陀螺仪 刚体运动的分析是经典力学在工程和天体物理中的直接应用。本章细化了刚体运动的描述：欧拉角、转动惯量张量（包括其对称性对角化）以及转动惯量的主轴概念。我们将推导欧拉方程，并分析其在没有外部力矩（自由陀螺）和有外部力矩（受迫陀螺）下的解。陀螺仪的进动、章动等现象的精确解析，将展示理论分析的强大力量。 第二部分：热力学与统计物理的深入理解 本部分旨在提供对宏观热力学定律的深刻理解，并将其微观基础——统计力学——建立起来，重点关注系统在接近极限情况下的行为。 第五章：热力学的严谨基础与应用 我们从热力学第零定律（温度的定义）和第一定律（能量守恒）出发，重点探讨第二定律的多种等价表述（克劳修斯、开尔文-普朗克），并引入熵的概念。本书将严格论证熵增加原理的普适性。 随后，我们将系统推导热力学基本方程，包括麦克斯韦关系式，这些关系式揭示了宏观可测量的变量之间深刻的、非直观的联系。热力学势（内能 $U$、焓 $H$、亥姆霍兹自由能 $F$ 和吉布斯自由能 $G$）的构建及其最小化原理，将被详细应用于相平衡、化学势和化学反应的分析。 第六章：统计力学导论——从微观到宏观的桥梁 统计力学是连接微观量子行为和宏观热力学现象的桥梁。我们将首先引入系综理论（Ensemble Theory）： 1. 微正则系综 (Microcanonical Ensemble)：用于孤立系统的分析，重点讨论能壳的概念和能量的涨落。 2. 正则系综 (Canonical Ensemble)：用于与恒温热库接触的系统，重点是配分函数 $Z$ 的构建，以及如何从 $Z$ 导出所有宏观热力学量，如 $F = -k_B T ln Z$。 3. 大正则系综 (Grand Canonical Ensemble)：用于能量和粒子数都可交换的系统，用于分析化学平衡和粒子分布。 第七章：量子统计与物质性质 本章将统计力学应用于量子化的粒子系统，这是理解固体、液体和气体的关键。 1. 玻色-爱因斯坦统计 (Bose-Einstein Statistics)：应用于玻色子（如光子、氦-4原子）。详细分析黑体辐射（普朗克定律的推导）和玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）的物理图像及其在超流体中的表现。 2. 费米-狄拉克统计 (Fermi-Dirac Statistics)：应用于费米子（如电子）。深入分析电子在导体和半导体中的能带结构，费米能级的意义，以及对金属比热的修正。特别关注零温下的费米气体模型及其在白矮星失稳中的作用。 第八章：非理想系统与相变 最后，本部分探讨系统偏离理想行为时的复杂性。我们将分析范德华方程，理解真实气体偏离理想气体状态的原因，包括分子间的吸引力和分子自身的体积。 重点分析临界现象和相变理论：使用平均场理论对一阶和二阶相变进行定性描述。引入重整化群方法的初步概念，解释临界指数的普适性，这是连接宏观物理现象与微观涨落的现代物理学的核心工具之一。 本书特色 本书的叙述风格严谨而清晰，注重物理图像的建立与数学推导的完整性。每一章后均附有难度适中的习题，旨在巩固理论理解并训练解决复杂物理问题的能力。本书不仅是知识的传授，更是培养批判性思维和数学建模能力的训练手册。

作者简介

林炜富

　　学历：
　　国立成功大学 物理学系 博士

卓达雄

　　学历：
　　国立中正大学 物理学系 博士

林旺德

　　学历：
　　静宜大学 应用化学系 博士
 

第一章 绪论
1-1 物理学的范畴
1-2 物理学的演进
1-3 物理量及公制单位
1-4 有效位数与科学记号

第二章 运动与力
2-1 运动学
2-2 力与牛顿运动定律
2-3 生活中的力

第三章 热
3-1 温度与热量
3-2 热与物态变化
3-3 热与生活

第四章 声音
4-1 波的现象
4-2 声音的发生与传播
4-3 乐音与噪音

第五章 光
5-1 光的本质
5-2 光的反射与面镜成像
5-3 光的折射
5-4 透镜的成像
5-5 色散现象
5-6 眼睛

第六章 电与磁
6-1 静电
6-2 库仑定律
6-3 电流
6-4 电阻与欧姆定律
6-5 电流热效应
6-6 电流的磁效应
6-7 电磁感应
6-8 变压器与电力输送
6-9 家庭用电与安全

第七章 能量与生活
7-1 能量的形式与转换
7-2 核能与核能发电
7-3 替代能源与其发电方式
7-4 能量的有效利用与节约

第八章 现代科技简介
8-1 半导体、发光二极体与太阳能电池
8-2 雷射
8-3 平面显示器
8-4 奈米科技

第九章 近代物理
9-1 电子的发现
9-2 原子结构与核力
9-3 同位素与放射线
9-4 X射线
9-5 辐射线伤害与防护
9-6 放射线在医学上的应用

习题解答
参考书目
 

评分☆☆☆☆☆

这本书就像是打开了通往宇宙奥秘的一扇大门，让我这个曾经对物理感到望而生畏的普通人，也能窥见那些宏伟的自然规律。还记得我第一次翻开它的时候，内心是忐忑不安的，毕竟“基础物理”听起来就带着一种高深莫测的距离感。然而，作者用一种极其平易近人、甚至可以说是娓娓道来的方式，将那些抽象的概念具象化。比如，讲到牛顿运动定律的时候，他并没有直接丢出一堆公式，而是从我们日常生活中随处可见的推箱子、踢足球这些场景入手，用生动的比喻和清晰的逻辑，一点点剥开定律的本质。我尤其喜欢书中对惯性定律的解释，作者通过类比一辆在光滑冰面上滑行的冰球，以及宇宙中漂浮的卫星，让我们深刻理解了“物体在不受外力作用时，会保持静止或匀速直线运动”这句话背后蕴含的深刻意义。甚至连那个看似枯燥的动量守恒定律，也被作者描绘成了一场精彩的“宇宙舞蹈”，分析了在两次粒子碰撞中，能量和动量是如何巧妙地转移和守恒的。每当我读到这些地方，都会有一种豁然开朗的感觉，仿佛脑海中那些模糊的物理概念瞬间变得清晰起来，就像阴霾被阳光驱散一样。这本书的魅力就在于，它不仅仅是知识的堆砌，更是一种思想的启迪，它教会我如何用物理的视角去观察世界，去理解那些看似平凡现象背后的不平凡。

评分☆☆☆☆☆

这本书的优点实在太多，让我很难在一两句话里概括。我最欣赏的是它在讲述每一个物理概念时，都力求让读者“知其然，更知其所以然”。例如，在讲解电路原理的时候，作者并没有仅仅停留在欧姆定律的公式层面，而是通过类比水流在管道中的流动，生动地解释了电压、电流和电阻之间的关系。这种生活化的比喻，极大地降低了理解门槛，也让学习过程充满了乐趣。我记得读到关于光学衍射的部分时，作者用了非常形象的语言来描述光波绕过障碍物时发生的“扩散”现象，并且通过一个简单的双缝实验，清晰地展示了干涉条纹的形成。这些细致入微的讲解，让我感觉自己不是在被动地接受知识，而是在主动地探索和发现。这本书的叙述逻辑清晰，节奏明快，即使是复杂的物理概念，在作者的笔下也变得条理分明，引人入胜。

评分☆☆☆☆☆

我之前一直认为物理是一门很难学的学科，充满了各种复杂的数学公式和抽象的概念，但这本书彻底颠覆了我的看法。作者的写作风格非常独特，他善于将枯燥的科学原理，转化为生动有趣的故事。比如，在讲到电磁感应的时候，他并没有直接抛出法拉第定律，而是先讲述了法拉第本人的实验过程，以及他如何通过观察和思考，最终发现了这一重要的物理现象。这种“故事化”的叙述方式，让我感觉自己不仅仅是在学习物理知识，更是在了解科学家们的探索历程。书中对狭义相对论的讲解，也让我耳目一新。作者并没有回避那些可能令人困惑的“时间膨胀”和“长度收缩”等概念，而是通过设计巧妙的思想实验，让我们身临其境地去体会这些奇特的效应。这本书让我深刻体会到，物理学并非高不可攀，它就在我们身边，也与我们人类的智慧息息相关。

评分☆☆☆☆☆

这本书不仅仅是一本物理教科书，更像是一次跨越时空的哲学对话。作者用一种充满人文关怀的笔触，描绘了物理学的发展历程，以及科学家们在探索自然规律过程中所付出的努力和智慧。我尤其喜欢他对物理学基本定律的解读，他不仅仅是给出定义和公式，更是深入探讨了这些定律的意义，以及它们如何影响着我们对宇宙的理解。例如，在讲解能量守恒定律时，作者并没有止步于机械能和热能的转化，而是将其延伸到宇宙的演化，以及能量在不同尺度上的表现。这种宏观与微观相结合的视角，让我感受到了物理学的博大精深。书中对相对论的讲解，更是让我叹为观止。作者用一种非常生动的方式，解释了狭义相对论和广义相对论的核心思想，让我们能够直观地理解时间、空间和引力是如何相互关联的。这本书让我明白，学习物理，不仅仅是记忆和计算，更是一种对世界本质的探索和思考。

评分☆☆☆☆☆

这本《基础物理（第二版）》就像一位博学而又耐心的向导，引领我穿越物理学的迷宫。作者的讲解风格十分接地气，他非常擅长使用大家都能理解的语言来解释复杂的物理现象。我尤其喜欢他对惯性、动量和能量等基本概念的阐述，他会从生活中最常见的例子入手，比如汽车的启动和刹车，或者球类运动中的碰撞，然后逐步深入到背后的物理原理。这种由浅入深的讲解方式，让我能够轻松地理解那些看似深奥的理论。书中对热力学定律的介绍，也让我受益匪浅。作者不仅仅是列出定律，更会深入分析定律的物理意义，以及它们在实际生活中的应用，比如制冷、发电等等。这种理论与实践相结合的讲解，让我对物理学有了更全面、更深刻的认识。这本书让我相信，只要方法得当，学习物理并非一件难事，甚至可以说是一种充满乐趣的智力挑战。

评分☆☆☆☆☆

读这本书的过程，与其说是学习，不如说是一场思维的深度探索。作者的叙事方式非常巧妙，他善于将看似独立的物理概念，用一条清晰的逻辑线串联起来，展现出它们之间千丝万缕的联系。比如说，在讲解电磁学部分，他并没有孤立地介绍电荷、电流、磁场这些概念，而是循序渐进地，从静电相互作用引出电场，从运动电荷产生磁场，再到法拉第电磁感应定律，最终汇聚到麦克斯韦方程组的宏伟蓝图。在分析每一个环节的时候，他都会回顾前面已经学过的知识，然后巧妙地引入新的内容，形成一种层层递进、环环相扣的学习体验。我特别佩服他对理论推导过程的梳理，很多我曾经觉得难以理解的公式，在这本书里都变得清晰明了。他会详细解释每一个变量的含义，每一个步骤的逻辑依据，甚至会探讨一些关键概念的起源和发展。这种“追根溯源”的学习方式，让我不仅仅是“知道”了这些物理定律，更是“理解”了它们是如何被发现和建立起来的，这对于建立牢固的物理知识体系至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格简直就是一股清流，在浩瀚的书海中独树一帜。我一直觉得物理学是科学的皇冠，但很多时候，那些所谓的“科普”读物，要么过于晦涩难懂，要么就流于表面，抓不住重点。而这本《基础物理（第二版）》恰恰找到了一个绝妙的平衡点。作者在阐述科学原理的时候，没有使用任何矫揉造作的辞藻，也没有故弄玄虚的术语堆砌，而是用一种非常朴实、真诚的语言，就像一位经验丰富的老师在耐心解答你的疑问。我尤其欣赏他在解释量子力学的一些基本概念时，那种严谨又不失趣味的表达方式。比如，当他介绍波粒二象性的时候，他并没有直接给出一个拗口的定义，而是通过设想一个实验，让我们直观地感受到电子既像粒子一样有确定的位置，又像波一样可以干涉衍射。这种“身临其境”的感受，远比枯燥的理论讲解来得深刻。书中的插图和图示也起到了画龙点睛的作用，它们不是简单的装饰，而是真正帮助我们理解复杂概念的“催化剂”。那些精心设计的示意图，将抽象的物理过程可视化，让原本抽象的公式和理论变得触手可及。每一次翻阅，我都能从中汲取新的养分，感受到作者对物理学的热爱和对读者的尊重。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本书，就像踏入了一个由逻辑和规律构筑的奇妙世界。作者在处理那些可能让人生畏的数学公式时，展现了惊人的技巧。他并非直接丢出复杂的方程，而是先用文字清晰地阐述物理概念，然后引导读者一步步地理解公式的由来和意义。我尤其喜欢他对动量守恒和能量守恒的结合分析，这在碰撞问题中尤为重要。他会通过分解运动，分析能量在不同形式之间的转化，以及动量在系统中的传递，让我们看到这些基本定律是如何在复杂的物理现象中发挥作用的。书中对万有引力定律的讲解，更是让我眼前一亮。他不仅介绍了牛顿的伟大发现，还引入了爱因斯坦的相对论，用一种非常直观的方式解释了引力是如何弯曲时空的。这种跨越时空的对比和融合，让我对物理学的认识有了更深层次的理解。更重要的是，这本书让我认识到，物理学并非冷冰冰的科学，它蕴含着对宇宙运行规律的深刻洞察，也充满了人类智慧的光辉。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一个对抽象概念常常感到困惑的人来说，这本书绝对是物理学习过程中的“救星”。作者的写作风格，仿佛是在为我量身定制一样，他似乎能预知我可能会在哪里遇到障碍，然后提前用最通俗易懂的方式来解释。我记得在学习热力学的时候，熵这个概念一直让我头疼不已，感觉它飘忽不定，难以捉摸。但是，这本书里对熵的解释，运用了大量生活化的例子，比如房间变得越来越乱，或者一杯热水慢慢变凉，这些都直观地说明了系统倾向于向无序状态发展。作者并没有止步于此，他还深入浅出地讲解了熵增定律在宇宙演化中的意义，这让我第一次感受到，原来一个看似微小的概念，也能承载着如此宏大的哲学思考。书中对能量守恒的阐述，也让我印象深刻，他不仅仅是强调能量不会凭空产生或消失，更是延伸到能量形式的转化，以及在各种物理过程中能量传递的效率问题。这种既有深度又不失广度的讲解，让我对物理学的认识，从点状的知识，扩展到了一个相互关联的知识网络。

评分☆☆☆☆☆

这本书的魅力在于它能够将宏大的物理理论，分解成一个个易于理解的模块，并且将它们巧妙地编织在一起。作者在处理那些可能令人生畏的数学推导时，显得格外谨慎和细致。他不会直接给出结果，而是会一步步地引导读者去思考，去理解公式背后的逻辑。我记得在学习电磁学部分，作者花了相当大的篇幅来讲解电场和磁场之间的关系，他通过描述电荷的运动如何产生磁场，以及变化的磁场如何产生电场，最终引出了麦克斯韦方程组。这种层层递进的讲解方式，让我对这些复杂的概念有了非常清晰的认识。此外，书中对量子力学的一些基础概念的介绍，虽然非常简练，但却抓住了核心要点，让我对微观世界的奇妙有了初步的了解。总而言之，这本书为我打开了一扇通往物理学世界的大门，让我对科学产生了浓厚的兴趣。