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| 編輯推薦： |
基于声誉卓著的研究和教学工作，艾里克·马祖尔（Eric Mazur）教授所著的这套教科书物理内容通达而易懂，其独特的结构与教学理念让学生在掌握定量分析的同时，对物理概念能形成真实的理解。主要体现在：
◆全新的框架结构：本书的结构方便学生组织所学的物理知识，便于理解，易于专注。
◆突出近代物理：传统教材对近代物理的介绍在结构上相对靠后。本书通过突出近代物理思想的基础性与物理思想的一致性，让学生对物理形成更加全面深刻的理解。
◆基于教学研究：本书在编写过程中应用了许多教学研究成果，极大地提高了学习效率。
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| 內容簡介： |
《马祖尔物理学》分为《原理篇》和《实践篇》两部分： 《原理篇》讲授物理知识; 《实践篇》主要涉及对知识的应用与解题方法的介绍?
《原理篇》每章分为两个部分： *部分为基本概念, 通过定性描述与插图示意, 用浅显的语言描绘概念框架; 第二部分为定量研究, 用数学工具分析前面提及的物理思想?
本书主要特点有： 强调守恒原理; 更早强化系统的概念; 推迟引入矢量的概念; 适时引入物理概念; 整合近代物理; 采取模块化的组织形式?
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| 關於作者： |
作者简介
埃里克?马祖尔是哈佛大学物理与应用物理系“巴尔坎斯基” 讲席教授, 应用物理方向的负责人?他是光学和教育学领域的科学家, 著作颇丰, 现任美国光学学会主席?
在荷兰莱顿大学获得博士学位后, 马祖尔教授赴哈佛大学工作?2012 年, 他被巴黎综合理工大学和蒙特利尔大学授予荣誉博士学位?他是荷兰皇家科学院院士, 还是中国科学院半导体研究所?北京工业大学激光工程研究院和北京师范大学的荣誉教授?
马祖尔教授曾在卡内基梅隆大学?俄亥俄州立大学?宾夕法尼亚州立大学?普林斯顿大学?范德比尔特大学?香港大学?比利时鲁汶大学和台湾大学等多所高校担任客座教授或杰出讲师职务?
除了光学之外, 马祖尔教授还对教育?科技政策?科技应用以及公共科学教育等领域甚感兴趣?1990 年, 他提出了同伴教学法, 将交互式教学运用于大班教学中?这种教学方法在美国国内和国际上广为传播, 其他许多学科也将这一方法应用于教学实践之中?作者简介
埃里克?马祖尔是哈佛大学物理与应用物理系“巴尔坎斯基” 讲席教授, 应用物理方向的负责人?他是光学和教育学领域的科学家, 著作颇丰, 现任美国光学学会主席?
在荷兰莱顿大学获得博士学位后, 马祖尔教授赴哈佛大学工作?2012 年, 他被巴黎综合理工大学和蒙特利尔大学授予荣誉博士学位?他是荷兰皇家科学院院士, 还是中国科学院半导体研究所?北京工业大学激光工程研究院和北京师范大学的荣誉教授?
马祖尔教授曾在卡内基梅隆大学?俄亥俄州立大学?宾夕法尼亚州立大学?普林斯顿大学?范德比尔特大学?香港大学?比利时鲁汶大学和台湾大学等多所高校担任客座教授或杰出讲师职务?
除了光学之外, 马祖尔教授还对教育?科技政策?科技应用以及公共科学教育等领域甚感兴趣?1990 年, 他提出了同伴教学法, 将交互式教学运用于大班教学中?这种教学方法在美国国内和国际上广为传播, 其他许多学科也将这一方法应用于教学实践之中?
马祖尔教授的著述包括250 余篇论文和专著以及20 余项专利?他在教育学方面的著作Peer Instruction： A User’ s Manual一Pearson, 1997 介绍了在大班实现交互式教学的方法?2006 年, 在他的帮助下, 获奖DVD 《交互教学》Interactive Teaching 录制完成?此外, 他还是教学平台“Learning Catalytics” 的创始人之一, 这个教学平台能在课堂教学中通过交互式教学提高学生的解题能力?
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| 目錄：
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目录
译者的话
致学生
致教师
第1 章 绪论 1
1. 1 科学方法 2
1. 2 对称性 4
1. 3 物质和宇宙 6
1. 4 时间和变化 8
1. 5 表征 9
1. 6 物理量和单位 14
1. 7 有效数字 17
1. 8 解题 20
1. 9 估算 24
第2 章 一维运动 29
2. 1 从现实到模型 30
2. 2 位置和位移 31
2. 3 描述运动 33
2. 4 平均速率和平均速度 35
2. 5 标量和矢量 40
2. 6 位置矢量和位移矢量 42
2. 7 速度矢量 46
2. 8 匀速运动 47
2. 9 瞬时速度 49
第3 章 加速度 54
3. 1 速度的改变 55
3. 2 重力加速度 57
3. 3 抛体运动 59
3. 4 运动简图 60
3. 5 匀加速运动 64
3. 6 自由落体方程 67
3. 7 斜面 70
3. 8 瞬时加速度 71
第4 章 动量 76
4. 1 摩擦力 77
4. 2 惯性 77
4. 3 决定惯性的要素 81
4. 4 系统 82
4. 5 惯性质量标准 87
4. 6 动量 88
4. 7 孤立系统 90
4. 8 动量守恒定律 95
第5 章 能量 102
5. 1 碰撞的分类 103
5. 2 动能 104
5. 3 内能 106
5. 4 封闭系统 109
5. 5 弹性碰撞 113
5. 6 非弹性碰撞 116
5. 7 能量守恒 117
5. 8 爆破分离 119
第6 章 相对性原理 122
6. 1 运动的相对性 123
6. 2 惯性参考系 125
6. 3 相对性原理 127
6. 4 零动量参考系 131
6. 5 伽利略相对性 134
6. 6 质心 138
6. 7 可转化动能 142
6. 8 守恒定律和相对性 146
第7 章 相互作用 149
7. 1 相互作用的效果 150
7. 2 势能 153
7. 3 能量耗散 154
7. 4 源能量 157
7. 5 相互作用范围 160
7. 6 基本相互作用 162
7. 7 相互作用和加速度 166
7. 8 无耗散相互作用 167
7. 9 地面附近的势能 170
7. 10 耗散相互作用 173
第8 章 力 178
8. 1 动量和力 179
8. 2 力的相互作用 180
8. 3 力的分类 182
8. 4 平动平衡 183
8. 5 分体受力图 184
8. 6 弹簧和张力 186
8. 7 运动方程 191
8. 8 重力 194
8. 9 胡克定律 195
8. 10 冲量 197
8. 11 二体相互作用 199
8. 12 多体相互作用 201
第9 章 功 205
9. 1 力位移 206
9. 2 正功和负功 207
9. 3 能量图 209
9. 4 系统的选择 212
9. 5 对单个质点所做的功 216
9. 6 对多个质点构成的系统所做的功 219
9. 7 变力与分布力 222
9. 8 功率 226
第10 章 平面运动 229
10. 1 直线运动是一个相对概念 230
10. 2 平面矢量 231
10. 3 力的分解 234
10. 4 摩擦力 237
10. 5 功和摩擦力 238
10. 6 矢量代数 241
10. 7 二维抛物运动 243
10. 8 二维碰撞和动量 245
10. 9 功的标量积表达式 246
10. 10 摩擦系数 251
第11 章 圆周运动 257
11. 1 匀速圆周运动 258
11. 2 力与圆周运动 262
11. 3 转动惯量 264
11. 4 转动运动学 267
11. 5 角动量 272
11. 6 延伸物体的转动惯量 277
第12 章 力矩 284
12. 1 力矩和角动量 285
12. 2 自由转动 288
12. 3 扩展性分体受力图 289
12. 4 转动的矢量性质 291
12. 5 角动量守恒 296
12. 6 滚动 300
12. 7 力矩和能量 305
12. 8 矢积 307
第13 章 引力 311
13. 1 万有引力 312
13. 2 引力和角动量 317
13. 3 重量 320
13. 4 等效原理 323
13. 5 引力常量 328
13. 6 引力势能 329
13. 7 天体力学 332
13. 8 球体产生的万有引力 337
第14 章 狭义相对论 340
14. 1 时间的测量 341
14. 2 同时的相对性 344
14. 3 时空间隔 348
14. 4 物质与能量 353
14. 5 钟慢效应 358
14. 6 尺缩效应 363
14. 7 动量守恒 367
14. 8 能量守恒 371
第15 章 周期性运动 377
15. 1 周期性运动和能量 378
15. 2 简谐运动 380
15. 3 傅里叶定理 382
15. 4 简谐运动的回复力 383
15. 5 简谐振子的能量 388
15. 6 简谐运动和弹簧 392
15. 7 回复力矩 396
15. 8 阻尼振动 399
第16 章 一维波 403
16. 1 波的图形表示 404
16. 2 波的传播 407
16. 3 波的叠加 412
16. 4 边界效应 414
16. 5 波函数 419
16. 6 驻波 424
16. 7 波速 427
16. 8 波的能量传递 429
16. 9 波动方程 432
第17 章 二维波和三维波 436
17. 1 波阵面 437
17. 2 声波 439
17. 3 干涉 442
17. 4 衍射 448
17. 5 波的强度 451
17. 6 拍 454
17. 7 多普勒效应 457
17. 8 冲击波 462
第18 章 流体 466
18. 1 流体中的力 467
18. 2 浮力 472
18. 3 流 474
18. 4 表面效应 477
18. 5 压强与重力 485
18. 6 流体中的压强 490
18. 7 伯努利方程 494
18. 8 黏度与表面张力 497
第19 章 熵 504
19. 1 态 505
19. 2 能量均分 508
19. 3 空间均分 510
19. 4 向最概然态演化 512
19. 5 熵与体积的关系 517
19. 6 熵与能量的关系 522
19. 7 单原子分子理想气体的性质 526
19. 8 单原子分子理想气体的熵 529
第20 章 热能的传输 532
20. 1 热交换 533
20. 2 温度的测量 537
20. 3 热容 540
20. 4 PV 图与热力学过程 545
20. 5 功与能 550
20. 6 理想气体的等体过程与绝热
过程 5
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| 內容試閱：
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为什么要写一本新的物理教材
1993年五月，我应邀参加罗伯特· 内斯尼克的荣休会议。在驱车前往纽约州特洛伊市的路上，我的朋友，马萨诸塞大学教授，阿尔伯特·艾特曼问我是否熟悉马赫讲授物理的方式。我回应并不了解。马赫在运动定律之前讲授动量守恒，他的力学体系对爱因斯坦产生了重大影响。
通过实验观察而不是牛顿定律以及力的概念介绍动量守恒，这样的讲法立刻使我产生了兴趣。毕竟由于力只用于力学而不出现在量子物理中，多数物理学家并不使用力这个概念。守恒定律贯穿于整个物理，比牛顿定律显得更加基础。此外，守恒定律只涉及代数，而学习牛顿定律需要掌握微分方程。
在我看来，马赫的作法还可以进一步探讨。是否可以在讲授动量守恒和能量守恒之后讲授力的概念？毕竟物理教学研究表明在学习力的概念时，学生很容易犯错。此外使用运动学和动力学知识费劲推导出公式，往往通过守恒定律只需要几步就可以推导出结果。何不尝试一番新的思路？
经过多年的教学实践，我围绕守恒定律制定了基础物理的新框架。守恒原理贯穿全书，使得本书的结构显得更加统一和现代。
编写这本教材的另一个目的来自我的教学实践。许多教材的重点在于知识的获取以及程序性知识的介绍，而相对忽视概念的理解以及在新的情景下知识的应用。基于这一问题，我对本教材的结构作了适当调整。在编写过程中，也参考了许多物理教学研究（包括本课题组的工作）的研究成果。
本书的内容浅显易懂，方便学生自学，这样教师可以减少授课时间，将更多的课堂时间用于知识的整合，课堂讨论以及课堂练习。
设定新的标准
由于惰性和因熟悉而产生的偏好，教材的标准一直难以改变。教基础课是一项繁重的工作，一旦课程形成，改变起来就很难。不少人认为，标准课程适合于我们自己，当然也适合于我们的学生。
最新的教育研究显示上面的说法是不正确的。我们的学生和我们并不相同，他们大部分学习物理仅仅是培养计划的要求，许多学生在学习基础物理学之后不再接触任何物理课程。物理教育研究显示标准教材并不适用于这些同学的学习。
由于物理系对非物理专业物理教育的压力的增加，物理教学正在发生改变。这些变化反过来需要我们编写一本从形式到内容都符合新教育理念的教材。
关于本书内容的组织
在思考基础力学教学的最佳方案之后，我觉得传统的教学计划确实需要反思。比如，在标准的教材中，一些概念被反复定义，引起学生思维的混乱（例如标准教材中功的定义就和热力学第一定律不搭配；在近代物理部分，能量也被重新定义）。
另一个困扰我的问题是对经典物理和近代物理的人为区分。对于大多数教材，一般在前三十多章介绍二十世纪以前的物理学，将“近代物理”部分放在课程的最后。这样的区分完全没有必要，我们的目标是基于目前对物理的理解，以最适合的方式向学生讲授物理知识。所有的物理知识都是近代的。
和标准教材的内容组织相比，本书的内容具有以下特点：
强调守恒原理 正如前面谈到的，本书更早介绍守恒原理，并把它们作为知识框架的基础。这样做的优点很多。首先，避免了许多讲授力的概念时容易出现的理解错误。自然而然的得到力的二体属性和相关运动定律。其次，通过守恒原理，学生不使用微积分计算也可以解决许多问题。事实上，对于复杂系统，运用守恒原理解题往往是最直接（唯一）的方法。最后，通过实验观察得到守恒原理，更容易建立相关原理与现实的联系。
我和其他几个老师采取了这一思路授课，通过诸如力学基本题库的测试题考察，发现学生解决动量和能量的问题的能力有了显著的改善。
更早强化系统的概念 多数物理模型需要从环境中分离出系统。物理学家对于这一点十分熟悉，标准教材也就往往忽视这一步骤。本教材在守恒原理中引入系统的概念，并在后续内容中不断使用系统这一概念。
推迟引入矢量的概念多数基础物理教材都会讨论一维条件下的物理问题，并将多维问题通过矢量标记分解成若干个一维问题。在这种情况下，一维问题显得格外重要。标准教材过早的引入矢量，增加了学生学习运动学的难度。
在本书中，基于一维运动完整的构建了运动学与动力学框架。仅在介绍转动时，讨论二维运动。这样学生可以将注意力集中在对物理概念的理解上。
即时引入物理概念只要条件允许，本书仅在必要的情况下引入物理概念。这样学生可以及时将概念运用于练习之中，方便知识的融合。
整合近代物理有关教学计划的调查显示，在美国少于一半的基于微积分的物理课程涉及近代物理。本书将近代物理的内容整合在全书内容中。例如，在力学的最后，第十四章介绍了狭义相对论。在第三十二章，电子学部分，介绍了半导体与半导体器件。在第三十四章，波动光学与量子光学中，包含了有关量子化与光子的内容。
模块化 本书采取模块化的组织形式，方便不同教学大纲的使用
本书内容涉及两个较长的单元（力学与电磁学）和五个较短的单元。两个较长的单元将近代物理的基本概念嵌入物理学基本图像的教学之中，可用于支撑两个学期或三个小学期的教学。剩下的内容可以在课时更多的课程或快班教学中引入。五个较短的单元尽管和
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