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中学物理奥赛辅导:热学·光学·近代物理学

中学物理奥赛辅导.热学·光学·近代物理学
中学物理奥赛辅导:热学·光学·近代物理学
作者:崔宏滨(编著)

图书详细信息:
ISBN:978-7-312-02996-7
定价:49.00元
版本:1
装帧:平装
出版年月:201206
丛书名称:中学物理奥赛辅导

图书简介:

  本书是为高中生参加全国中学生物理竞赛(也称“物理奥赛”)而编写的一本辅导教材,内容包括热学、光学、狭义相对论、原子物理及核物理。上述内容是物理学的重要组成部分,也是近代物理学发展和应用的主要领域。据作者粗略统计,这些内容在历年的竞赛试题中约占35%。为了便于学生自学,一方面,对每一部分内容都从实验和理论方面进行了详细的论述;另一方面,列举了大量的习题,并进行了详细的解答,特别是对历年的竞赛题目,都采用与参考答案不同的方法进行了讲解,并对部分试题加以点评。这样做的目的,是使读者学有所得,能对光学、热学和近代物理学的基础内容有较全面和正确的认识,使自己已有的物理知识进一步深化,从而使读者具备坚实的物理基础,能够处理较复杂的物理问题。
  本书采用高中阶段的数学知识处理所涉及的问题。例如,对于光的干涉、衍射,用振幅矢量法进行讲解,从而避免了复数和积分的运算;对于波粒二象性的内容,则从相关的实验总结出相应的结论,等等。
  本书既便于学生自学,也可供中学教师作为参考资料使用。

前言:

  物理学是一门实验科学,同时,物理学的各个分支都是一个完整的理论体系,都具有完备的数学逻辑。这是物理学的特征,也体现了牛顿的关于物理学是“自然哲学的数学原理”的思想。对于牛顿的上述思想,可以这样理解:物理学的研究对象是自然界中物质的运动、作用和结构的基本规律,这些规律必须从实验中得到,也必须要用数学知识加以阐述,要用数学逻辑进行推导。这样,物理学才能在各个部分之间建立起合理的关系,才能形成一个理论体系,才能较方便地进行推理、验证和推广,并作为一门学科,一种基础知识,可被越来越多的公众所理解和接受。
  事实正是如此。由于物理学的正确和严谨,物理学的知识迅速得到发展和普及,从事物理研究的人越来越多,所获得的成果也越来越多,从而对人类的进步和社会的发展产生了巨大的推动作用。第一次工业革命,就是经典的力学、热学所导致的机械和热机在生产中应用的结果。20世纪,更是相对论、量子力学的发展和应用导致了各种新技术的产生,从而推动了社会的重大进步。
  全国高中生物理竞赛自1984年开办以来,至今已举办了28届。这样的全国性物理竞赛,对提高广大中学生学习物理的兴趣、促进物理知识的普及起到了很好的作用,并使学生了解和掌握处理物理问题的方法和技巧。本书就是针对参加竞赛的学生而编写的一本辅导教材,主要讲述热学、光学、狭义相对论、原子物理与核物理的基础知识。在中学阶段,学生大多较系统地学习了力学、电磁学的基础知识,但对热学、光学以及近代物理学的知识却了解得较少,而这些知识又是物理竞赛中相当重要的部分。因此,本书对这些内容的基础知识作了系统而详细的介绍。
  这些内容虽然在物理竞赛的知识范围内,但却超出了中学的教学范围,因而多数学生只能在课余时间学习这些知识。因此,本书在构思和写作的过程中,尽量将这些内容中最基本、最核心、最重要的部分系统地加以阐述,又力求深入浅出、简明扼要。为了做到这一点,每一单元都首先介绍重要的物理模型,之后围绕核心内容进行阐述。例如,热学部分讲述在平衡态和准静态过程中的热力学定律及其应用;几何光学部分讲述建立在三大实验定律基础之上的以光线为模型的高斯成像理论;波动光学部分则讲述以光波的叠加原理为基础的高频电磁辐射的相干叠加和非相干叠加;相对论部分重点阐述以光速不变为基础的时空关联和时空变换关系;量子力学部分则从实验上讲述波粒二象性的物理基础,以及由此得到的量子态和不确定原理;原子物理部分讲述以卢瑟福核式结构模型为基础、基于量子原则的玻尔原子理论;原子核部分,一方面讲述原子核的构成和粒子的简单分类,另一方面讲述粒子之间的相互作用所遵循的守恒律。对每一部分,都兼顾实验的准确性和理论的完整性。
  为了使学生能够对这些内容有较深刻的认识并且可以灵活地运用,书中列举了大量结合实际的例题,并对部分竞赛试题用独特而巧妙的方法加以求解。例如,历来求解光束通过光楔的问题,都是采用折射定律进行推算的,这样做,既繁琐,又要在计算过程中多次采用近似方法加以处理。本书则将这一过程作为两次连续的成像过程进行处理,非常简洁地得到了答案,因为成像公式是已经作过傍轴近似的定理,故用以解决这类问题,就无需再从基本的近似做起。书中类似的例题还有许多,相信学生在阅读之后一定会有新的体会。
  最后,作者希望学生能够具有这样的认识:尽管物理学始终在不断地发展,不断地取得新成果,并将新成果转化为最新的技术,但是,物理学是整个自然科学最重要的基础,也是现代社会成员必备的基础知识。所以,不管将来学习什么专业,从事何种行业,坚实的物理基础一定会使你在成功的道路上跑得更快、走得更远。
  书中难免有不足或疏漏之处,作者诚恳地希望读者能够发现并指出书中的错误和不足,以便有机会加以改正。

 

崔宏滨
2012年5月15日于中国科学技术大学

目录:

前言

第1章 热现象及其微观机制

第2章 物态及物态变化

第3章 准静态过程与热力学第一定律

第4章 热力学循环与热力学第二定律

第5章 几何光学的物理基础

第6章 透镜与透镜组的成像

第7章 光学成像仪器

第8章 波动光学基础

第9章 光的干涉

第10章 光的衍射

第11章 狭义相对论

第12章 原子的结构与原子的能级

第13章 量子力学初步

第14章 原子核物理概论

参考文献



Copyright 2011 中国科学技术大学出版社
合肥市金寨路96号