大学物理教程（上册） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王莉，朱浩，孙燕云 著

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• 物理教程
• 基础物理
• 经典力学
• 电磁学
• 力学

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302421573

版次：1

商品编码：11848585

品牌：清华大学

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-12-01

用纸：胶版纸

内容简介

本教材综合、借鉴了国内外大学物理教材的优势和特色，教材结构和教学内容更切合目前我国大学物理教育的实际情况。教材分为上、下两册，上册主要内容为经典力学、机械振动与机械波、分子动理论和热力学基础； 下册主要内容为电磁学、波动光学、狭义相对论和量子物理基础。教学内容覆盖了教育部基础物理课程教学指导分委员会制定的《理工科类大学物理课程教学基本要求》的核心内容，教学内容层次分明，可以满足不同层次、不同学时的教学需求。 本书可作为高等学校理工科非物理类专业大学物理课程的教材，也可供其他读者阅读参考。

前言/序言

《现代材料科学导论》：探寻物质世界的奥秘与未来 图书简介 《现代材料科学导论》并非一本聚焦于经典力学或电磁学基础的教材，而是将读者引向二十一世纪科学与工程前沿——材料科学的广阔天地。本书旨在为理工科本科生及相关领域的研究人员提供一个全面、深入且富有洞察力的视角，理解物质的结构、性能、制备工艺及其在尖端技术中的应用。本书摒弃了传统物理教材中对宏观现象的纯粹数学描述，转而深入探讨原子、晶格、微观结构与宏观性能之间错综复杂的内在联系。 第一部分：材料科学的基石与思维框架 本书伊始，首先确立了材料科学作为一门交叉学科的独特地位。它并非仅仅是化学、物理或工程学的简单叠加，而是一种全新的、以“结构-性能-加工-应用”循环为核心的思维模式。 第一章：材料世界的全景图 本章勾勒出材料科学的宏大蓝图。我们首先回顾了人类文明史对材料的依赖——从石器时代到信息时代的飞跃，无一不伴随着新材料的发现与应用。随后，我们将材料划分为四大基本类别：金属材料、陶瓷材料、高分子材料以及复合材料，并简要阐述了每一类材料的典型应用场景和基本局限性。重点阐述了材料的“四个基本属性”：结构、性能、加工和服役环境，强调了性能的优异性必须建立在对内部结构精确调控的基础之上。 第二章：原子结构与化学键的密码 深入理解材料性能的起点在于原子层面。本章详细解析了原子轨道的杂化理论，特别是s、p、d轨道的组合如何决定了物质的几何构型。随后，我们对主要的化学键类型进行了深入的比较分析：离子键、共价键、金属键以及范德华力。不同键合特性的差异如何直接导出演绎出材料的熔点、硬度、导电性和光学性质，例如，金属键的离域电子如何赋予金属优异的导电性，而共价晶体（如金刚石）的强键合如何带来极高的硬度。 第三章：晶体结构与衍射技术 晶体结构是理解固体材料宏观性质的关键。本章详细介绍了晶体学的基本概念，包括晶格、基矢、晶胞、密堆积结构（如面心立方FCC、体心立方BCC和六方最密堆积HCP）以及非晶态结构（玻璃态）。重点讲解了如何通过布拉维点阵和空间群来描述所有可能的晶体对称性。随后，本章深入介绍了X射线衍射（XRD）在确定材料晶体结构、晶粒尺寸和残余应力测量中的核心应用，这是材料表征的“金标准”。 第二部分：四大材料类的深度剖析 在奠定理论基础后，本书转向对四大核心材料领域的具体研究。 第四章：金属材料：强度与韧性的平衡 金属材料因其优异的强度、韧性和导电性而被广泛应用。本章的核心是位错理论。我们详细讨论了线缺陷（位错）的类型（刃型、螺旋型、混合型）及其运动机制——滑移和攀移，解释了金属塑性变形的微观根源。随后，章节深入探讨了合金化对性能的强化作用，包括固溶强化、沉淀强化、晶界强化（Hall-Petch关系）。重点介绍了铁碳合金相图的解读，特别是奥氏体、铁素体、渗碳体等相的形成及其对钢材性能的影响，以及热处理工艺（如淬火、回火、正火）对微观组织和最终机械性能的决定性作用。 第五章：陶瓷材料：高温与耐磨的挑战 陶瓷材料以其优异的耐高温性、化学稳定性和绝缘性著称，但其固有的脆性是主要的挑战。本章剖析了陶瓷的离子/共价键合特点，解释了其高杨氏模量和低断裂韧性的原因。重点讨论了点缺陷（空位、间隙原子）在离子晶体导电性和扩散机制中的关键作用。在结构方面，我们对比了氧化物（如氧化铝、氧化锆）、碳化物和氮化物陶瓷的结构特征。本章还探讨了先进陶瓷的增韧技术，如第二相强化和相变增韧（以部分稳定化氧化锆PSZ为例）。 第六章：高分子材料：柔性与可设计性的艺术 高分子材料（聚合物）是当代材料科学中发展最快的领域之一。本章首先解释了单体、聚合反应（加聚、缩聚）以及聚合物的分子量分布对材料性能的控制。我们深入探讨了聚合物的微观结构，包括线型、支化、交联、热塑性与热固性聚合物的区别。关键部分在于研究聚合物的粘弹性行为——如何通过动态机械分析（DMA）等手段，将宏观的蠕变、松弛现象与分子链段的运动联系起来。此外，还涵盖了导电聚合物和生物可降解聚合物的前沿研究。 第七章：复合材料：超越组分的协同效应 复合材料是通过两种或多种不同材料的组合，实现单一材料无法达到的综合性能。本章系统地分类了复合材料：颗粒增强、纤维增强（如碳纤维、玻璃纤维）和结构复合材料。重点分析了界面（Interphase）的重要性，界面剪切强度如何决定了纤维增强复合材料的载荷传递效率。我们详细介绍了层合板的力学理论基础，以及用于航空航天和汽车工业的先进复合材料的制造工艺。 第三部分：性能调控与前沿应用 本书的后半部分聚焦于如何通过先进的加工技术和新的物理原理来设计具有特定功能的材料。 第八章：材料的加工与成形：从熔炼到烧结 本章探讨了材料从原材料到可用部件的转化过程。对于金属，我们分析了铸造、塑性加工（轧制、锻造）对晶粒尺寸和形变组织的影响。对于陶瓷和粉末冶金，烧结过程中的致密化机理、液相烧结与固相烧结的区别至关重要。对于聚合物，则涉及注塑、挤出和反应注射成型等技术。重点强调了过程控制（Process Control）在确保材料性能稳定性和一致性中的核心地位。 第九章：材料的电学与磁学性能 本章跳出传统材料的范畴，进入功能材料领域。详细阐述了固体的能带理论——导带、价带、禁带宽度如何区分导体、半导体和绝缘体。在半导体部分，我们解析了本征与杂质半导体的载流子输运机制，以及PN结的形成。在磁学方面，本章区分了抗磁性、顺磁性和铁磁性，并深入分析了磁畴理论、磁滞回线（硬磁与软磁材料的区分），以及磁记录技术对高矫顽力材料的需求。 第十章：功能材料与纳米尺度工程 本章作为展望，聚焦于当前材料科学的最热门领域。我们探讨了光学材料（如光纤、激光晶体）的设计原理。随后，重点介绍了如何利用量子尺寸效应，在纳米尺度上调控材料性能，包括量子点、纳米线和石墨烯等二维材料。这部分内容强调了尺寸效应如何颠覆宏观材料的传统规律，为开发下一代电子器件、高效催化剂和生物医学材料开辟了全新的途径。 总结与展望 《现代材料科学导论》旨在培养读者一种“材料思维”——即认识到任何工程问题的解决都离不开对材料微观结构和性能关系的深刻理解。本书内容贯穿原子尺度到宏观应用，为有志于从事新材料研发、器件设计与制造领域的学生奠定了坚实的理论和实践基础。阅读本书后，读者将能以更深刻的视角审视工程实践中的挑战，并有能力参与到下一代高性能材料的创新设计中去。

评分☆☆☆☆☆

这本教材的排版和设计简直是一场灾难，每一个章节的过渡都显得生硬而突兀，完全没有考虑到初学者的认知曲线。那些复杂的数学公式像是被生生地堆砌在页面上，没有任何必要的解释或图示来辅助理解。我花了大量时间试图弄明白为什么某个概念会突然跳到另一个不相关的理论上去，结果往往是徒劳。特别是关于力学部分，作者似乎默认读者已经掌握了高阶微积分的全部知识，却忽略了“教程”的本质——它是用来教导入门者的。插图更是敷衍了事，黑白印刷的线条图模糊不清，很多关键的矢量方向或者受力分析图，光靠眼睛看根本无法准确判断。翻阅这本书的时候，我常常感到一种被学术界高墙拒之门外的挫败感，它更像是一本给已经熟知领域的专家准备的参考手册，而非一本真正能引领新手的“教程”。如果作者的目标是让读者在第一章就放弃物理，那么这本书无疑是极其成功的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论覆盖范围显得有些失衡和过时。虽然它涵盖了经典力学的基本内容，但在处理一些现代物理的前兆性概念，或者在引入实验验证和最新研究进展方面，显得力不从心。内容似乎停留在几十年前的教学范式中，对于当代物理学教育越来越重视的跨学科视角和计算物理方法几乎完全忽略了。例如，在讲授热力学时，对统计力学的介绍过于简略，未能充分展示微观世界如何涌现出宏观热力学定律的深刻联系。这样的教材，虽然能满足最基础的考试要求，但无法为有志于深入研究的学生打下坚实、具有前瞻性的基础，感觉像是在一本被封存的旧档案里翻找知识点，缺乏与当下科学前沿的对话。

评分☆☆☆☆☆

关于理论推导的连贯性，这本书处理得相当草率。很多关键的推导步骤被含糊地概括为“不难看出”或“通过简单的数学处理可得”，然后直接跳到了最终结果。对于那些需要花时间去“看出来”和“处理”的学生来说，这种省略无异于制造了巨大的认知障碍。我常常需要停下来，拿出笔记本，花费二三十分钟去自己补全那些被作者认为“简单”的中间步骤，这极大地打断了阅读的流畅性。如果这是一本面向研究生的专业文献，这种简洁或许可以被接受，但作为一本面向大学初学者的“教程”，这种对推导过程的不负责任的处理，使得读者无法真正理解公式背后的逻辑是如何一步步建立起来的，严重影响了对物理思想的系统性把握。

评分☆☆☆☆☆

全书的叙述风格极其干燥、刻板，缺乏任何能够激发好奇心的火花。作者似乎将物理学视为一套必须被严格、机械地遵循的规则集合，而不是对自然界运行规律的迷人探索。阅读起来就像是在啃一块没有调味的干面包，每一个句子都遵循着严谨的语法结构，但内里空洞无物。当涉及到一些概念的物理意义和现实世界中的应用时，讲解往往停留在最表层的定义，缺乏深入的剖析和生动的类比。比如，在讨论振动与波时，我期待看到一些关于声学、光学或者地震波的生动案例来加深理解，但这本书里，一切都停留在抽象的数学模型中，使得原本充满活力的物理现象变得冰冷而遥远，学习过程成了一种煎熬。

评分☆☆☆☆☆

我不得不说，这本书的习题设置是其最大的败笔，其难度跨度之大简直令人发指。前几页的例题还算中规中矩，公式代入型的题目尚能应付，但一旦进入到某一特定章节的末尾，题目难度立刻呈指数级飙升。有些题目，连我带着参考书后面的答案去推导，都得绕好几圈才能勉强摸到边。它们似乎更侧重于考察那些极其偏僻的、在正文内容中几乎被一带而过的定理的应用，而不是检验对核心概念的掌握程度。这就像是参加一场考试，考官只让你做了几道基础加减乘除，然后突然扔给你一个需要用四维几何才能解释的工程问题。这种设置极大地打击了学习的积极性，让人产生一种“我无论怎么努力都无法掌握这门学科”的无力感，对培养对物理学的兴趣毫无帮助。