大学物理教程(第三版) 上册 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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廖耀发，孙向阳，黄楚云 著

图书标签:

• 大学物理
• 物理学
• 大学教材
• 理工科
• 高等教育
• 第三版
• 上册
• 基础物理
• 电磁学
• 力学

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040491555

版次：3

商品编码：12310924

包装：平装

开本：16开

出版时间：2018-02-01

用纸：胶版纸

页数：316

内容简介

本书为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材，由上、下两册组成。上册包含力学和电磁学两大部分，下册包含热学、振动与波、光学、量子物理学基础、分子与固体、核物理与粒子物理、天体物理与宇宙演化等内容。本书为新形态教材，配有数字课程网站。

为了方便教学，本书精选了全书的例题、习题和阅读材料，并将部分内容（教学基本要求中的B类内容）打上了“*”号，以供物理教学课时数较多的专业选用。本书还选用了适量的文档、动画和视频等数字资源，以活跃课堂气氛，增强教学效果。

本书还配套出版《大学物理教程（第三版）学习指导书》和《大学物理教程（第三版）电子教案》，以助力于大学物理的教学。

本书既可作为高等学校理科非物理类专业和工科各专业大学物理课程的教材， 也可供相关科技工作者参考。

跨越时空的经典：现代数学思想与前沿应用 一本为心智搭建的桥梁，连接纯粹的逻辑与世界的运转。 本书并非追溯基础知识的重复，而是旨在为读者构建一个理解现代数学核心思想、洞察其在尖端科学与工程中应用的广阔视野。我们着重探讨那些深刻影响了二十世纪以来科学范式转变的数学分支，并展现它们如何成为理解复杂系统、处理海量数据以及构建下一代技术（如人工智能和量子计算）的基石。 第一部分：结构与形态的深度解析 本部分聚焦于那些重塑我们对空间、结构和连续性理解的数学工具。它超越了欧几里得几何的直观界限，深入到更抽象、更具普适性的框架之中。 一、拓扑学的非度量视角 我们首先探讨拓扑学，这门关注形状在连续形变下保持不变性质的学科。重点不在于精确的距离或角度，而在于“邻近性”和“连通性”的内在结构。 1. 点集拓扑入门： 严谨地定义开集、闭集、紧致性和连通性。我们将分析拓扑空间的基本构造，例如度量空间、均匀空间到更一般的拓扑空间的过渡，着重于理解这些概念如何允许我们讨论“趋近”的概念，而无需依赖于具体的数值度量。 2. 代数拓扑的初步接触： 介绍同伦群和同调群的概念，它们是区分高维空间结构的关键代数不变量。通过分析球面、环面等简单对象的拓扑不变量，读者将领略如何用代数语言捕捉几何的复杂性。例如，著名的布劳威尔不动点定理将从拓扑的角度得到全新的诠释，展示其在博弈论和经济学中的深远意义。 3. 微分流形基础： 探讨微分结构如何赋予空间以局部可微的性质，这是现代几何分析的基础。我们将讨论切空间、向量场和张量的概念，为理解广义相对论和现代微分几何打下坚实的基础。 二、泛函分析：无限维度的直觉 如果说线性代数是处理有限维向量空间的艺术，那么泛函分析就是将这种直觉推广到无限维空间——函数空间——的科学。 1. 巴拿赫空间与希尔伯特空间： 深入分析赋范向量空间和内积空间。重点区分完备性的重要性，理解为何完备性在求解微分方程的迭代方法中至关重要。我们将详细考察 $L^p$ 空间，理解它们在傅里叶分析和概率论中的核心地位。 2. 线性算子理论： 考察有界线性算子、紧算子以及谱理论的初步概念。谱理论是连接算子本身性质（如特征值）与其作用空间结构的核心桥梁，它不仅是量子力学（自伴随算子）的数学基础，也是偏微分方程解的存在性与稳定性分析的关键工具。 3. 测度论与勒贝格积分的精炼： 对传统黎曼积分的局限性进行剖析，并引入更强大的测度论框架。我们将严格定义 $sigma$-代数、可测函数和勒贝格积分，展示为何这一理论是概率论和现代调和分析的必要前提。 第二部分：逻辑、计算与离散的边界 本部分将视角转向离散结构、形式逻辑以及计算的本质，探讨数学如何精确地界定“可计算”与“不可判定”的范围。 三、数理逻辑与可计算性理论 这部分内容探讨了数学基础的根基，以及人类心智处理问题的能力极限。 1. 一阶逻辑与模型论： 建立谓词演算的形式系统。我们将研究完备性定理（如哥德尔完备性定理的直观意义），它保证了逻辑上的可推导性与模型上的可满足性之间的对应关系。模型论则研究数学结构（如群、域）的性质，以及如何用逻辑语言描述它们。 2. 可计算性理论的核心： 图灵机作为抽象计算模型的建立。我们将分析停机问题的不可能性证明，明确计算的理论界限。随后引入递归函数、图灵可约性等概念，为理解复杂性理论（如P/NP问题）提供必要的逻辑背景。 3. 哥德尔不完备性定理的哲学冲击： 对两个不完备性定理进行深入浅出的剖析，探讨它们对数学绝对确定性的挑战，以及对人工智能哲学意义的启示——机器是否能证明所有数学真理？ 四、代数结构与编码理论 从抽象的群、环、域到其实际应用，代数提供了描述对称性和构造信息系统的语言。 1. 抽象代数的高级主题： 深入探讨伽罗瓦理论的核心思想，理解其如何将域扩张的代数问题转化为群论问题，从而证明五次及以上方程不存在一般代数解的本质原因。我们将强调域的构造在数论和密码学中的作用。 2. 有限域与编码理论： 研究有限域（Galois Fields）的构造及其在现代数字通信中的不可替代性。重点阐述如何利用有限域上的多项式代数来构建强大的纠错码，如BCH码和Reed-Solomon码，确保信息在噪声信道中的可靠传输。 3. 群论在晶体学与物理中的应用： 探讨离散群和李群（连续群）在描述物质对称性中的作用。从晶体点群到空间群，再到粒子物理中的规范群，展示对称性分析如何直接导出物理定律。 第三部分：概率、信息与复杂性的交汇 最后一部分将目光投向随机性、信息量的量化，以及如何用数学工具处理现实世界中固有的不确定性和复杂性。 五、随机过程与随机微分方程 超越确定性，我们进入到描述随时间演化的随机现象的领域。 1. 马尔可夫过程与鞅论： 建立离散时间和连续时间马尔可夫链的严谨框架。重点介绍鞅（Martingale）的概念，它是金融数学和优化理论中的关键工具，用于表示“无后效”的公平博弈。 2. 布朗运动与随机微积分： 介绍维纳过程（布朗运动）的特性。不同于普通微积分，随机微分方程（SDEs）需要用到伊藤积分。我们将详细阐述伊藤引理的推导和应用，展示如何利用SDEs来精确模拟股票价格波动、粒子扩散等现象。 3. 随机微分方程的应用： 深入探讨SDEs在化学反应动力学、生物种群模型以及金融衍生品定价（如Black-Scholes模型）中的实际构建过程。 六、信息论与复杂性度量 信息论为我们提供了量化不确定性和信息存储效率的数学框架。 1. 香农信息论的深度拓展： 不仅复习熵和互信息的定义，更深入探讨信源编码定理和信道编码定理的数学证明，理解它们在理论上为数据压缩和可靠通信设定的极限。 2. 柯氏复杂度和算法信息论： 引入描述一个对象复杂性的客观标准——柯氏复杂性。探讨其与不可判定性、随机性之间的深刻联系。我们将比较Kolmogorov复杂度和热力学中的熵，揭示信息与物理实在之间的潜在张力。 3. 网络科学中的数学工具： 结合图论和概率论，分析复杂网络（如社交网络、互联网）的结构特性。重点讨论幂律分布、小世界现象，以及PageRank算法背后的线性代数和随机过程原理。 本书结构紧凑，逻辑严密，力求在严谨性与直观性之间取得完美的平衡。它面向的读者是那些已经掌握微积分和基础线性代数的学习者，渴望通过掌握这些现代数学工具，来理解和驱动当今最尖端的科学研究与技术创新。阅读完本书，读者将获得的不仅是知识的积累，更是一种用抽象结构来审视和解决现实世界复杂问题的思维模式。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最深刻的印象是其对现代物理视角的兼顾与融合。虽然核心内容依然是经典物理学的基石，但作者在恰当的时机，会巧妙地引入现代科学的前沿进展作为引子或佐证。例如，在讨论牛顿力学达到其极限时，作者并非简单地停留在伽利略相对性原理，而是迅速且优雅地过渡到狭义相对论的必要性，即便这部分内容在特定教学大纲中可能属于选修，但它的存在极大地拓展了我们的视野，让我们明白经典物理是如何被拓展和超越的。这种“立足经典，展望前沿”的处理方式，让人感受到物理学是一门充满活力的、不断发展的学科，而不是一堆尘封已久的历史结论。这种处理方法让我在学习时始终保持着一种面向未来的好奇心，这对于培养真正的科学素养至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格着实让人耳目一新，它带着一种恰到好处的“学术的温度”。它不是那种冷冰冰的学术报告体，也没有过度煽情的励志口吻，而是保持了一种平实、精准的叙述节奏。当我第一次读到关于热力学第二定律的讨论时，作者并没有用晦涩的语言去定义熵增，而是通过一个生动的“房间变乱”的类比来阐释其统计学本质，这个比喻极其形象且富有启发性，瞬间打破了我对熵这个概念的固有恐惧。这种叙事策略贯穿全书，使得原本可能枯燥的定律和定理，都拥有了鲜活的生命力。此外，书中在引入新概念时，总是会回顾前面学过的知识点，形成知识的网状结构，这种巧妙的知识点呼应，使得学习过程更像是一次连贯的探索，而不是零散的知识点收集，极大地增强了学习的连贯性和记忆的持久性。

评分☆☆☆☆☆

这本教材的排版和插图设计，简直是一场视觉的享受。色彩的运用恰到好处，既保持了科学的严谨性，又不失活泼感，这对初次接触物理学的学生来说，无疑降低了学习的心理门槛。尤其是那些复杂的概念图，用三维透视和巧妙的标注，让抽象的力学原理变得触手可及。我记得有一次在学习电磁场部分时，被书中的一个等效电路图深深吸引，作者似乎深谙如何用图形语言弥补文字描述的不足，每一个箭头、每一个符号的选择都透露出编者对教学艺术的精妙把握。再说说习题的编排，它并非简单地堆砌计算题，而是融入了大量贴近现代工程和日常生活的实例，比如分析无人机悬停时的空气动力学平衡，或是探讨新型储能设备的效率问题，这些都极大地激发了我去思考“物理究竟能做什么”的兴趣，而不是仅仅为了应付考试而做题。总的来说，这不仅仅是一本教我们知识的书，更像是一位经验丰富的导师，用最直观、最美观的方式，引导我们进入物理学的殿堂，让人愿意沉下心去细细品味每一个章节。

评分☆☆☆☆☆

从一个需要大量练习来巩固知识的实践派学习者的角度来看，这本书的配套资源和练习题设计堪称教科书级别的典范。它对不同难度等级的习题进行了清晰的区分，从基础概念的辨析，到需要多步联立求解的综合应用题，再到那些需要查阅资料才能完成的探索性研究题，梯度设置得非常合理。我个人尤其钟爱它在每章末尾设置的“概念辨析与陷阱”部分，这些小节往往针对我们学习中最容易混淆的地方，比如惯性系与非惯性系下动量守恒的区别，或者介电常数与磁导率的物理意义差异，它直接点出了学生容易犯错的思维定势，让我们在自我检测时能够高效地发现盲区。这种“预判错误”的设计思路，比单纯做一百道计算题更有价值，它真正帮助我们培养了批判性思维和对物理情境的敏感度。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，在众多的物理教材中，我个人对这本书的理论推导深度感到非常满意。它没有像某些入门读物那样，为了追求“简单易懂”而牺牲了物理学的严谨性，反而在关键的数学推导环节保持了令人赞赏的完整性和逻辑性。比如在处理微积分在力学中的应用时，作者展现了扎实的数学功底，每一步的替换和变形都有详尽的注释，即便是对微积分不甚熟练的学生，也能顺着思路走下去，不至于在“证明”的环节迷失方向。这种对细节的关注，在我看来，是区分优秀教材与普通教材的关键所在。我尤其欣赏它在介绍经典力学体系时，对拉格朗日量和哈密顿量这些高级概念的引入方式，它并非生硬地抛出公式，而是通过对能量守恒的深入探讨，自然地引出这些更优美的描述方法，这让物理图像的构建层次分明，为后续学习理论物理打下了坚实的基础。