【新裝版】3小時讀通牛頓力學()二版)

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小峯龍男
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具体描述

榮獲日本全國學校圖書館協議會選定圖書!

  以牛頓力學為主,徹底圖解分析「力」「能量」「功」「運動」等基本概念
  不用勉強閱讀嚴格的定義與冗長的算式,也不用生吞活剝難懂的專用術語,只要會畫圖就會解題!

  完全圖解分析力與運動,功與能量!

  力學是物理的入口,是物理的基礎,是對物體形狀或運動狀態造成改變作用的來源。
  將力學做為「道具」使用,不僅在學問上,更能應用於工作與日常生活中的方方面面!

  ●重量原來並不固定?
  ──重量指的是地球將物體往地心方向拉的力量,而非物體本身具有的量,所以大小會隨著被拉往地心的力大小而異,並非定量。

  ●速率和速度是一樣的東西嗎?
  ──不一樣。速率只有大小(每單位時間移動的量),稱為純量;速度則同時具有大小與方向(指行進路徑方向),稱為向量。

  ●該如何與孩子順利玩拋接球?
  ──拋出的球速,取決於水平方向的速度,所以向斜上方拋出會比較容易接到。

  ●除了能量守恆,動量是否也會守恆?
  ──動量=質量X速度,是一種向量,在獨力的系統裡,即使運動發生變化,動量依然會守恆。這就是動量守恆定律。

  ●既有正加速度運動,那是否也有負加速度運動?
  ──開使用動後的加速度運動稱為「正加速度運動」,而減速運動就稱為「負加速度運動」。

  ●自然界的基本作用力有幾種?
  ──重力(萬有引力)、電磁力(分子間作用力)、弱作用力(原子核內的粒子交換)、強作用力(形成原子核),共四種。

  從溜滑梯討論斜面運動、從腳踏車探討圓周運動、打棒球認識動量、拖行李了解摩擦力、電梯上升下降使體重忽重忽輕、踩煞車是在作負功……日常生活中的牛頓力學無所不在,槓桿、彈簧、滑輪、碰撞,教你畫力學圖快速解題。
好的,这是一份关于其他图书的详细简介,其中不包含您提到的那本书的内容,并力求自然流畅: --- 【深度解析:宇宙演化与时空结构】 本书是对现代宇宙学和广义相对论核心概念的深度探索,旨在为物理学爱好者和进阶学生提供一个系统而严谨的框架,用以理解宇宙的起源、结构及其演化规律。全书分为上下两册,结构严谨,论证充分,兼顾了理论的深度与物理图像的直观性。 上册:时空几何与引力场方程 上册聚焦于爱因斯坦广义相对论的数学基础与物理内涵。我们从黎曼几何的视角出发,详细阐述了度规张量、联络、黎曼曲率张量等核心概念。作者没有停留在纯粹的数学推导,而是通过大量的物理实例和思想实验,阐释了“物质决定时空弯曲,时空弯曲决定物质运动”这一核心思想如何被精确地数学化。 章节亮点包括: 1. 测地线与惯性运动: 探讨了自由落体运动在弯曲时空中的本质,强调了测地线方程的物理意义,即物体在引力场中的自然路径。 2. 场方程的构建与解析: 详尽解析了爱因斯坦场方程(Einstein Field Equations, EFE)的每一项,包括爱因斯坦张量、里奇张量和真空期望值。特别地,本书对希尔伯特作用量原理在推导 EFE 中的关键作用进行了细致的梳理。 3. 弱场近似与牛顿引力的重现: 通过线性化场方程,展示了如何在弱引力场极限下,相对论方程如何自然地退化为牛顿万有引力定律,这一过程对于建立物理直觉至关重要。 4. 静态球对称解(史瓦西解): 详细分析了不带电、不旋转的质量体周围的时空结构,深入探讨了事件视界的形成、奇点及其物理特性。作者提供了多个角度的解释,帮助读者理解视界内部的“时间反演”现象。 本书在数学处理上保持了严格性,但配有大量的附录,用于补充必要的张量分析基础知识,确保了跨学科读者的可读性。 下册:宇宙学模型与极端天体物理 下册将广义相对论的应用推向了宇宙尺度和极端物理现象,重点阐述了现代宇宙学的观测基础与理论模型。 核心内容涵盖: 1. 弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克(FLRW)度规: 这是标准宇宙学模型的基石。本书详细推导了FLRW度规,并在此基础上推导了弗里德曼方程。通过引入物质密度、辐射密度和暗能量密度(宇宙学常数),系统分析了宇宙的膨胀历史、收缩或加速膨胀的判据。 2. 宇宙学红移与哈勃定律的相对论基础: 阐明了宇宙学红移并非单纯的多普勒效应,而是时空本身的膨胀导致的。这部分内容与最新的观测数据(如CMB、Ia型超新星数据)紧密结合,讨论了宇宙的年龄和未来命运。 3. 黑洞物理进阶:克尔(Kerr)解与旋转黑洞: 相比于史瓦西解,克尔解更符合宇宙中实际存在的旋转天体。本书深入剖析了能层(Ergosphere)、静力学极限以及环形奇点(Ring Singularity)的物理特性,并讨论了彭罗斯过程在能量提取中的理论可能性。 4. 引力波:起源与探测: 从线性化引力波理论出发,介绍了引力波的四极辐射公式。结合LIGO和Virgo等地面探测器的最新成果,本书分析了双黑洞并合、中子星并合等事件发出的引力波信号,展望了引力波天文学对时空本质探索的巨大潜力。 本书特色与价值: 本书的独特之处在于其“物理图像优先,数学推导为辅,观测验证为归宿”的叙事逻辑。作者精心设计了大量的对比和类比,使得复杂的几何概念能够被物理学家直观理解。它不仅是一本理论教科书,更是一部带领读者亲历现代物理学重大突破的思想史诗。对于希望超越经典物理框架,深入理解引力如何重塑我们对宇宙认知的读者而言,本书提供了无可替代的深度和广度。本书适合具备微积分和基础线性代数知识的读者,通过系统的学习,可以独立掌握处理弯曲时空问题的基本工具。 ---

著者信息

作者簡介

小峯龍男(Tatsuo Komine)


  1953年生於東京。1977年畢業於東京電機大學工學部機械工學專業。曾任職於東京電機大學高中部,為NPO法人組織科學技術立國創生推進會會員。日文著作豐富,包括:《開始吧!愉快的電子實驗》、《電子實驗基礎》、《機械工程基礎》、《流體力學基礎》、《製圖基礎》、《機構學結構與基礎》、《電子迴路結構與基礎》等。

譯者簡介

龔恬永


  2002年畢業於國立交通大學電子工程學系。JLPT N1滿分,日文藏書量達一整面牆並持續增加,喜愛透過原文書吸收第一手文字資訊、品味該語言特有語感,並學習同為資源匱乏海島型國家的世界強國日本,以及北歐高福利小國的小至日常思維大至社會構造與國家運作,作為小我價值觀與處世的指引與借鏡。欲貢獻所學所識於社會,而開始兼職譯者,包括英日、中日互譯,領域涵蓋科技翻譯、專利翻譯及一般領域。

 

图书目录

前言

第一章    力學的第一步
1-1    力學、力與運動的關係
1-2    力是使物體形狀及運動狀態的原因
1-3    慣性與質量:物體運動的傾向
1-4    決定物體重量的要素  重量與重力
1-5    我們生活在重力與慣性之中  重力場與慣性座標系
1-6    書桌上的書所受到的力-力的作用,作用力與反作用力
1-7    摩擦力是在物體接觸面之間產生的相對運動
1-8    描述物體的運動-質點與座標系
1-9    速率與速度  純量與向量
1-10    測量的規定  物理量與單位
1-11    跟孩子玩投球的秘訣  拋球運動
1-12    向量的表示法與運用
1-13    力與力矩平衡  施力在剛體上
1-14    作功使物體移動
1-15    能量是作功的能力  能量的形式和能量守恆
1-16    改變物體運動狀態的動量  動量守恆定律40
專欄    日常生活中,到處都是力學實驗室

第二章    物體的運動
2-1    賽跑運動  基本的平面運動
2-2    速度的國際標準SI單位  速度的單位與換算
2-3    等速度運動的範例
2-4    圖像化解題  等速度運動
2-5    另類的解題思考  如何活用作圖
2-6    汽車發動、行駛到停止  加速度運動
2-7    以等加速度行駛的車子  等加速度運動公式
2-8    等加速度運動的計算,範例(1)  公式解題
2-9    等加速度運動的計算,範例(2)  作圖解題
2-10  重力作用的垂直向下運動  自由落體
2-11  鉛直下拋‧鉛質上拋      鉛直方向的加速度運動
2-12  鉛直拋體運動的練習  練習運用公式
2-13  徒手開根號  直式開方法
2-14  向上斜拋的球如何運動?    斜向拋射運動
2-15  認識三角函數      三角函數基本介紹
2-16  仰角45度可拋球最遠    斜向拋射範例解說
2-17  雲霄飛車的速度  斜面的運動
專欄 速度與我們的感受

第三章    力與運動
3-1    自然界的四大基本作用力  抵抗力來自電磁力
3-2    力的各種作用  力的種類
3-3    力的合成與分解  向量作圖
3-4    作用於同一點之力的平衡  合力為零
3-5    重力‧重量的單位  牛頓還是公斤?
3-6    靜者恆靜,動者恆動  牛頓第一運動定律
3-7    質量與加速度  牛頓第二運動定律
3-8    作用力與反作用力,非慣性系統的運動  牛頓第三運動定律
3-9    探討電梯的運動  慣性力與運動方程式
3-10  力與運動:電梯與重物  電梯的力學問題
3-11  接觸面上阻礙運動的力  摩擦力
3-12  推車的運動  非慣性座標系的摩擦力
3-13  斜面上物體的運動  斜面與摩擦
3-14  拔河的勝負關鍵在於摩擦力  摩擦力的探討
3-15  探討圓形軌道上的運動  等速圓周運動
3-16  圓周運動的作用力  向心力
3-17  轉彎時身體感受到的力  離心力
3-18  使物體旋轉的能力  力矩
3-19  尋找我們身邊的力矩    簡單的計算範例
3-20  物體受力的力平衡  力的平衡與重心
3-21  推動箱子,但不可倒下  重點在箱子的底面積
3-22  力矩的作用    力偶與力矩
專欄    力矩與 Torque

第四章    功與能量
4-1    實際體驗功的定義  力學的功
4-2    功的廚房實驗  力與功
4-3    作功不輕鬆  動滑輪與組合滑輪
4-4    利用三角形作功的智慧  斜面的作功
4-5    功與能量的關係
4-6    古典力學的物體能量    力學能
4-7    彈簧的功與能  彈性能
4-8    重力為保存能量的力    力學守恆定律
4-9    雲霄飛車的運動    運用能量守恆定律
4-10  鞦韆的擺動    單擺的能量守恆定律
4-11  摩擦力消耗能量  非保存力
4-12  力學能與熱能  作功與熱
4-14  熱量守恆  熱力學第一定律
4-15  能量轉換與腳踏車煞車  熱與作功
4-16  能量大小與作功速率  功率
4-17  差動滑車的作功  功率的計算
專欄    地下鐵軌道的節能對策

第五章    動量與衝量
5-1    動量顯示物體運動的慣性  動量守恆定律
5-2    動量與動能  功式的變形
5-3    能量的作功與衝量  計算範例
5-4    物體的碰撞與反彈  恢復係數
5-5    自由落體的反彈高度  自由落體的恢復係數
5-6    碰撞是重心接近再遠離的運動    碰撞後的速度
5-7    求碰撞後的速度  碰撞的驗證
5-8    斜向彈性碰撞  平面的碰撞
5-9    打棒球與飛機的行進  動量的思考
5-10  水與空氣的運動  流體力學
5-11  水管的水與噴射引擎  流體的動量
5-12  水道的衝擊及衝擊式水車  流體的衝擊力
5-13  流體力學的運用  上升力與下壓力

索引189

图书序言

  • ISBN:9789865408855
  • 叢書系列:科學視界
  • 規格:平裝 / 192頁 / 14.78 x 21 x 1.05 cm / 普通級 / 全彩印刷 / 二版
  • 出版地:台灣

图书试读

前言

  本書以物理學的入門「牛頓力學」為主題,希望讀者能先將全文從頭到尾快速讀過一遍,為此特別繪製了容易閱讀的插圖。

  力學涵蓋各種不同的領域。在本書中,將以小學至高中的理科或物理課程中所涵蓋的「力」、「能量」、「運動」等基本觀念為主。也就是稱為牛頓力學、古典力學的範疇。

  日常生活與力學之間有著密不可分的關係。在學校裡學習力學的時間並不充足,大多都以解題結束課程。因此,想必對於一些人來說,力學就維持在似懂非懂的狀態,留下的只是艱深的印象。

  我想要計畫寫這本書的契機,是因為我認識了一個小學四年級的女孩。編輯人員向我說明此書企劃的大約兩週前,有一個曾經閱讀同一家出版社發行之「流體力學」相關書籍的學生,打電話到我家。

  女孩對我說,「由於春假的功課,我正在查詢『浮力』相關資料,有些問題想向您請教。」聽說女孩的住址,原來就在我過去生活圈附近,於是隔天我跟她約在她家附近的公立圖書館,在大廳角落的座位區,就這樣聊了約一個小時。

  女孩熱衷地查詢了許多資料,事先準備的幾個問題,都很切中核心,我也盡可能地以簡單的詞句回答。

  如果今天是在教高中生,可以列出算式,向學生說明「因為這樣,所以會浮起來」、「因為這樣,所以會沉下去」就結束了,但當時我一邊說明一邊思考,不知道是否究竟能讓小學生理解多少的情況下,對方還能完全理解我的說明,著實令我欣慰。而拿到本書的企劃案,正是我剛剛經歷過這樣的體驗沒多久的事情。

  因此在這本書中,我會盡量避開嚴格的定義及冗長的算式,希望對於力學有困難印象的人,都能夠理解的方式,去說明與呈現。抱著這樣的期待,我提筆寫下第一章。相信各位讀者經過略讀,就可以概略性地了解本書所涵蓋的內容。

  然而,從第二章開始,我不得不利用相當篇幅列出許多算式。這是因為力學的說明,最少篇幅的必要算式與例題,還是無法避免的。在這些算式中,我並未使用數學高程度的計算,而僅僅使用一般算術來解答問題。

  所以,我在說明文中特別注意避開一些數學專用術語,如「把…微分、把…積分…、把…內插」等。

  但如果實在沒有其他更好的說明方式,我還是會使用三角函數。思考三角函數讓許多人剛起步就跌倒,是令人討厭力學的元兇,因此本書於三角函數的篇幅中,特別設立了「懂了就會」的簡易部份。

  力學中重要的向量,我不會使用向量記號F箭頭標示。不嚴格要求向量符號箭頭方向,因此使用插畫代之,不致於產生太大的困擾。

  關於文中的名詞,參考編輯的建議,也使用讀者較易閱讀的標示方式。

  此外,我將搬運腳踏車、搬運行李等日常生活中常接觸的現象簡化,作為力學的模型。

  這種種的用心,都是為了能讓讀者順利從頭讀到最後,也是本書的出發期望。各位讀者讀完本書,若能感到「力學其實也不是這麼困難!」我將感到非常榮幸。

  文末,再次感謝給我此次執筆機會,並提供諸多建言及鼓勵的科學編輯部中右文德先生,還有為了支援讀者的理解而繪製示意圖,將算式細心排版的製作人員。在此表達我由衷的感謝。
 

用户评价

评分

這本書的封面設計,老實說,蠻樸實的,有點像教科書的風格,但內頁的編排卻出乎意料地清晰易懂。作者在處理物理學這個對很多人來說像天書一樣的主題時,展現了驚人的耐心。他沒有一開始就丟一堆艱澀的公式,而是透過許多生活化的例子來引導讀者進入牛頓力學的世界。像是解釋慣性定律時,會用搭公車突然煞車的經驗來比喻,那種親切感,讓我覺得好像身邊有個很會教書的學長在旁邊一步步帶我領悟。而且,書裡對各種物理概念的定義都非常精確,但同時又不會讓人覺得死板。對於想要紮實建立物理基礎的人來說,這本書的結構性很強,從最基礎的向量、運動學,一路推進到後面的功與能、動量守恆,每一步都銜接得很自然,讀起來幾乎沒有窒礙感。特別是關於力學三大定律的闡述,真的是教科書級別的精華,把那些看似抽象的定律,用清晰的邏輯鏈條串聯起來,讓我對這些概念的理解深度提升了好幾個層次。

评分

從一個想複習舊知識的讀者角度來看,這本書的「精煉度」讓人印象深刻。很多傳統的物理教材,為了涵蓋所有細枝末節,內容會變得非常龐雜,導致重點模糊。但這本顯然是經過高度濃縮和提煉的精華版。它直接切入牛頓力學的核心概念,對於那些次要的、進階的、或者在基礎階段不那麼關鍵的旁支,果斷地做了取捨。這種「有所不為」的編纂哲學,反而讓讀者能更快速地掌握主幹。對於已經有初級物理基礎,但想快速梳理和鞏固概念的人來說,這本書簡直是效率神器。我花費的時間,大部分都用在了思考那些「為什麼」和「如何應用」,而不是在解讀晦澀的術語上。它就像一份高品質的學習筆記,把一個學期的課程內容,用最有效率的方式打包呈現出來,讓人讀完後,有種「原來可以這麼簡單」的豁然開朗感。

评分

坦白講,我對物理的興趣一直都處於「知道很重要,但讀起來很痛苦」的尷尬狀態。市面上很多物理書,不是過於學術化,讓我覺得像在啃磚頭;不然就是為了「通俗易懂」而犧牲了嚴謹性,讀完後反而更一頭霧水。但這本,真的打破了我的刻板印象。它最厲害的地方在於它的「消化速度」。雖然標榜是「3小時讀通」,這當然是種行銷手法,不可能真的半天就成為物理大師,但它確實提供了一條高效的學習路徑。作者很懂得抓住讀者在學習新知時最容易感到挫折的節點,並提前設置了「緩衝區」。例如,在介紹微積分在物理學中應用時,他沒有直接跳到複雜的微分方程式,而是先用幾何圖形和速率的概念幫讀者建立直覺理解,再慢慢引入數學工具。這種循序漸進的引導方式,讓我這個平時對數學不太敏感的人,也能跟上節奏,不會在中途就想闔上書本。這本書的價值在於,它把複雜的知識結構拆解成了可管理的模組,讓「讀通」變成一個可以達成的目標,而不是遙不可及的夢想。

评分

閱讀體驗上,我覺得這本書的排版和字體選擇非常加分。你知道,長時間看密密麻麻的文字或公式,眼睛真的很累。這本書在圖表的運用上非常講究,不是隨意插圖,而是每一個圖形都有其明確的教學目的,能有效輔助文字的說明。比方說,當講解旋轉與角動量的關係時,書中配的那個三維旋轉示意圖,簡直是神來之筆,瞬間就把我腦中那個模糊的概念給具象化了。另外,雖然內容是硬核的力學,但作者在行文間偶爾會穿插一些物理學發展史的小故事,像是牛頓和萊布尼茲在微積分上的爭論,或是伽利略的斜面實驗,這些細節讓整本書的閱讀過程變得生動有趣,不會讓人覺得只是在背誦公式和定律。它成功地在「科學的嚴謹性」和「人文的趣味性」之間找到了一個很好的平衡點,這在理工科書籍中是相當難得的特質。

评分

這本書讓我重新審視了「學習物理」這件事情的本質。我以前總覺得物理是一種需要極高天賦才能掌握的學科,但讀完這本書後,我開始相信,大部分的困難都源於「教學方法的錯誤」或「切入點的不對」。作者似乎深知學習者的痛點,他非常注重「問題解決」的思維訓練。書中大量的例題設計,從簡單的單擺運動到複雜的碰撞問題,都巧妙地引導讀者思考如何將抽象的物理定律轉化為可計算的數學模型。它不只是教你「這是什麼」,更著重於教你「該怎麼做」。特別是關於坐標系轉換和向量分析的部分,書中的解釋非常到位,讓人明白為什麼在某些情況下選擇不同的視角(參考系)會讓解題難度天差地遠。這種實戰導向的教學,讓我感覺自己不只是在「讀」物理,而是在「做」物理,對提升解決實際問題的能力幫助極大。

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