大學物理教程(第三版) 上冊 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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廖耀發，孫嚮陽，黃楚雲 著

圖書標籤:

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• 高等教育
• 第三版
• 上冊
• 基礎物理
• 電磁學
• 力學

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040491555

版次：3

商品編碼：12310924

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2018-02-01

用紙：膠版紙

頁數：316

內容簡介

本書為“十二五”普通高等教育本科國傢級規劃教材，由上、下兩冊組成。上冊包含力學和電磁學兩大部分，下冊包含熱學、振動與波、光學、量子物理學基礎、分子與固體、核物理與粒子物理、天體物理與宇宙演化等內容。本書為新形態教材，配有數字課程網站。

為瞭方便教學，本書精選瞭全書的例題、習題和閱讀材料，並將部分內容（教學基本要求中的B類內容）打上瞭“*”號，以供物理教學課時數較多的專業選用。本書還選用瞭適量的文檔、動畫和視頻等數字資源，以活躍課堂氣氛，增強教學效果。

本書還配套齣版《大學物理教程（第三版）學習指導書》和《大學物理教程（第三版）電子教案》，以助力於大學物理的教學。

本書既可作為高等學校理科非物理類專業和工科各專業大學物理課程的教材， 也可供相關科技工作者參考。

跨越時空的經典：現代數學思想與前沿應用 一本為心智搭建的橋梁，連接純粹的邏輯與世界的運轉。 本書並非追溯基礎知識的重復，而是旨在為讀者構建一個理解現代數學核心思想、洞察其在尖端科學與工程中應用的廣闊視野。我們著重探討那些深刻影響瞭二十世紀以來科學範式轉變的數學分支，並展現它們如何成為理解復雜係統、處理海量數據以及構建下一代技術（如人工智能和量子計算）的基石。 第一部分：結構與形態的深度解析 本部分聚焦於那些重塑我們對空間、結構和連續性理解的數學工具。它超越瞭歐幾裏得幾何的直觀界限，深入到更抽象、更具普適性的框架之中。 一、拓撲學的非度量視角 我們首先探討拓撲學，這門關注形狀在連續形變下保持不變性質的學科。重點不在於精確的距離或角度，而在於“鄰近性”和“連通性”的內在結構。 1. 點集拓撲入門： 嚴謹地定義開集、閉集、緊緻性和連通性。我們將分析拓撲空間的基本構造，例如度量空間、均勻空間到更一般的拓撲空間的過渡，著重於理解這些概念如何允許我們討論“趨近”的概念，而無需依賴於具體的數值度量。 2. 代數拓撲的初步接觸： 介紹同倫群和同調群的概念，它們是區分高維空間結構的關鍵代數不變量。通過分析球麵、環麵等簡單對象的拓撲不變量，讀者將領略如何用代數語言捕捉幾何的復雜性。例如，著名的布勞威爾不動點定理將從拓撲的角度得到全新的詮釋，展示其在博弈論和經濟學中的深遠意義。 3. 微分流形基礎： 探討微分結構如何賦予空間以局部可微的性質，這是現代幾何分析的基礎。我們將討論切空間、嚮量場和張量的概念，為理解廣義相對論和現代微分幾何打下堅實的基礎。 二、泛函分析：無限維度的直覺 如果說綫性代數是處理有限維嚮量空間的藝術，那麼泛函分析就是將這種直覺推廣到無限維空間——函數空間——的科學。 1. 巴拿赫空間與希爾伯特空間： 深入分析賦範嚮量空間和內積空間。重點區分完備性的重要性，理解為何完備性在求解微分方程的迭代方法中至關重要。我們將詳細考察 $L^p$ 空間，理解它們在傅裏葉分析和概率論中的核心地位。 2. 綫性算子理論： 考察有界綫性算子、緊算子以及譜理論的初步概念。譜理論是連接算子本身性質（如特徵值）與其作用空間結構的核心橋梁，它不僅是量子力學（自伴隨算子）的數學基礎，也是偏微分方程解的存在性與穩定性分析的關鍵工具。 3. 測度論與勒貝格積分的精煉： 對傳統黎曼積分的局限性進行剖析，並引入更強大的測度論框架。我們將嚴格定義 $sigma$-代數、可測函數和勒貝格積分，展示為何這一理論是概率論和現代調和分析的必要前提。 第二部分：邏輯、計算與離散的邊界 本部分將視角轉嚮離散結構、形式邏輯以及計算的本質，探討數學如何精確地界定“可計算”與“不可判定”的範圍。 三、數理邏輯與可計算性理論 這部分內容探討瞭數學基礎的根基，以及人類心智處理問題的能力極限。 1. 一階邏輯與模型論： 建立謂詞演算的形式係統。我們將研究完備性定理（如哥德爾完備性定理的直觀意義），它保證瞭邏輯上的可推導性與模型上的可滿足性之間的對應關係。模型論則研究數學結構（如群、域）的性質，以及如何用邏輯語言描述它們。 2. 可計算性理論的核心： 圖靈機作為抽象計算模型的建立。我們將分析停機問題的不可能性證明，明確計算的理論界限。隨後引入遞歸函數、圖靈可約性等概念，為理解復雜性理論（如P/NP問題）提供必要的邏輯背景。 3. 哥德爾不完備性定理的哲學衝擊： 對兩個不完備性定理進行深入淺齣的剖析，探討它們對數學絕對確定性的挑戰，以及對人工智能哲學意義的啓示——機器是否能證明所有數學真理？ 四、代數結構與編碼理論 從抽象的群、環、域到其實際應用，代數提供瞭描述對稱性和構造信息係統的語言。 1. 抽象代數的高級主題： 深入探討伽羅瓦理論的核心思想，理解其如何將域擴張的代數問題轉化為群論問題，從而證明五次及以上方程不存在一般代數解的本質原因。我們將強調域的構造在數論和密碼學中的作用。 2. 有限域與編碼理論： 研究有限域（Galois Fields）的構造及其在現代數字通信中的不可替代性。重點闡述如何利用有限域上的多項式代數來構建強大的糾錯碼，如BCH碼和Reed-Solomon碼，確保信息在噪聲信道中的可靠傳輸。 3. 群論在晶體學與物理中的應用： 探討離散群和李群（連續群）在描述物質對稱性中的作用。從晶體點群到空間群，再到粒子物理中的規範群，展示對稱性分析如何直接導齣物理定律。 第三部分：概率、信息與復雜性的交匯 最後一部分將目光投嚮隨機性、信息量的量化，以及如何用數學工具處理現實世界中固有的不確定性和復雜性。 五、隨機過程與隨機微分方程 超越確定性，我們進入到描述隨時間演化的隨機現象的領域。 1. 馬爾可夫過程與鞅論： 建立離散時間和連續時間馬爾可夫鏈的嚴謹框架。重點介紹鞅（Martingale）的概念，它是金融數學和優化理論中的關鍵工具，用於錶示“無後效”的公平博弈。 2. 布朗運動與隨機微積分： 介紹維納過程（布朗運動）的特性。不同於普通微積分，隨機微分方程（SDEs）需要用到伊藤積分。我們將詳細闡述伊藤引理的推導和應用，展示如何利用SDEs來精確模擬股票價格波動、粒子擴散等現象。 3. 隨機微分方程的應用： 深入探討SDEs在化學反應動力學、生物種群模型以及金融衍生品定價（如Black-Scholes模型）中的實際構建過程。 六、信息論與復雜性度量 信息論為我們提供瞭量化不確定性和信息存儲效率的數學框架。 1. 香農信息論的深度拓展： 不僅復習熵和互信息的定義，更深入探討信源編碼定理和信道編碼定理的數學證明，理解它們在理論上為數據壓縮和可靠通信設定的極限。 2. 柯氏復雜度和算法信息論： 引入描述一個對象復雜性的客觀標準——柯氏復雜性。探討其與不可判定性、隨機性之間的深刻聯係。我們將比較Kolmogorov復雜度和熱力學中的熵，揭示信息與物理實在之間的潛在張力。 3. 網絡科學中的數學工具： 結閤圖論和概率論，分析復雜網絡（如社交網絡、互聯網）的結構特性。重點討論冪律分布、小世界現象，以及PageRank算法背後的綫性代數和隨機過程原理。 本書結構緊湊，邏輯嚴密，力求在嚴謹性與直觀性之間取得完美的平衡。它麵嚮的讀者是那些已經掌握微積分和基礎綫性代數的學習者，渴望通過掌握這些現代數學工具，來理解和驅動當今最尖端的科學研究與技術創新。閱讀完本書，讀者將獲得的不僅是知識的積纍，更是一種用抽象結構來審視和解決現實世界復雜問題的思維模式。

評分☆☆☆☆☆

從一個需要大量練習來鞏固知識的實踐派學習者的角度來看，這本書的配套資源和練習題設計堪稱教科書級彆的典範。它對不同難度等級的習題進行瞭清晰的區分，從基礎概念的辨析，到需要多步聯立求解的綜閤應用題，再到那些需要查閱資料纔能完成的探索性研究題，梯度設置得非常閤理。我個人尤其鍾愛它在每章末尾設置的“概念辨析與陷阱”部分，這些小節往往針對我們學習中最容易混淆的地方，比如慣性係與非慣性係下動量守恒的區彆，或者介電常數與磁導率的物理意義差異，它直接點齣瞭學生容易犯錯的思維定勢，讓我們在自我檢測時能夠高效地發現盲區。這種“預判錯誤”的設計思路，比單純做一百道計算題更有價值，它真正幫助我們培養瞭批判性思維和對物理情境的敏感度。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最深刻的印象是其對現代物理視角的兼顧與融閤。雖然核心內容依然是經典物理學的基石，但作者在恰當的時機，會巧妙地引入現代科學的前沿進展作為引子或佐證。例如，在討論牛頓力學達到其極限時，作者並非簡單地停留在伽利略相對性原理，而是迅速且優雅地過渡到狹義相對論的必要性，即便這部分內容在特定教學大綱中可能屬於選修，但它的存在極大地拓展瞭我們的視野，讓我們明白經典物理是如何被拓展和超越的。這種“立足經典，展望前沿”的處理方式，讓人感受到物理學是一門充滿活力的、不斷發展的學科，而不是一堆塵封已久的曆史結論。這種處理方法讓我在學習時始終保持著一種麵嚮未來的好奇心，這對於培養真正的科學素養至關重要。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格著實讓人耳目一新，它帶著一種恰到好處的“學術的溫度”。它不是那種冷冰冰的學術報告體，也沒有過度煽情的勵誌口吻，而是保持瞭一種平實、精準的敘述節奏。當我第一次讀到關於熱力學第二定律的討論時，作者並沒有用晦澀的語言去定義熵增，而是通過一個生動的“房間變亂”的類比來闡釋其統計學本質，這個比喻極其形象且富有啓發性，瞬間打破瞭我對熵這個概念的固有恐懼。這種敘事策略貫穿全書，使得原本可能枯燥的定律和定理，都擁有瞭鮮活的生命力。此外，書中在引入新概念時，總是會迴顧前麵學過的知識點，形成知識的網狀結構，這種巧妙的知識點呼應，使得學習過程更像是一次連貫的探索，而不是零散的知識點收集，極大地增強瞭學習的連貫性和記憶的持久性。

評分☆☆☆☆☆

我必須承認，在眾多的物理教材中，我個人對這本書的理論推導深度感到非常滿意。它沒有像某些入門讀物那樣，為瞭追求“簡單易懂”而犧牲瞭物理學的嚴謹性，反而在關鍵的數學推導環節保持瞭令人贊賞的完整性和邏輯性。比如在處理微積分在力學中的應用時，作者展現瞭紮實的數學功底，每一步的替換和變形都有詳盡的注釋，即便是對微積分不甚熟練的學生，也能順著思路走下去，不至於在“證明”的環節迷失方嚮。這種對細節的關注，在我看來，是區分優秀教材與普通教材的關鍵所在。我尤其欣賞它在介紹經典力學體係時，對拉格朗日量和哈密頓量這些高級概念的引入方式，它並非生硬地拋齣公式，而是通過對能量守恒的深入探討，自然地引齣這些更優美的描述方法，這讓物理圖像的構建層次分明，為後續學習理論物理打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本教材的排版和插圖設計，簡直是一場視覺的享受。色彩的運用恰到好處，既保持瞭科學的嚴謹性，又不失活潑感，這對初次接觸物理學的學生來說，無疑降低瞭學習的心理門檻。尤其是那些復雜的概念圖，用三維透視和巧妙的標注，讓抽象的力學原理變得觸手可及。我記得有一次在學習電磁場部分時，被書中的一個等效電路圖深深吸引，作者似乎深諳如何用圖形語言彌補文字描述的不足，每一個箭頭、每一個符號的選擇都透露齣編者對教學藝術的精妙把握。再說說習題的編排，它並非簡單地堆砌計算題，而是融入瞭大量貼近現代工程和日常生活的實例，比如分析無人機懸停時的空氣動力學平衡，或是探討新型儲能設備的效率問題，這些都極大地激發瞭我去思考“物理究竟能做什麼”的興趣，而不是僅僅為瞭應付考試而做題。總的來說，這不僅僅是一本教我們知識的書，更像是一位經驗豐富的導師，用最直觀、最美觀的方式，引導我們進入物理學的殿堂，讓人願意沉下心去細細品味每一個章節。