200 Puzzling Physics Problems: With Hints and Solutions（200道物理难题：附提示与解答）

引用

Gnädig, P., Honyek, G., & Riley, K. F. (2001). 200 Puzzling Physics Problems: With Hints and Solutions. Cambridge University Press.

章节概要

本书是习题集而非教科书，没有讲解性的章节。前言、使用说明、按主题编排的题目索引和物理常数表之后，是三个部分：题目（从第1页开始）、提示（第50页）和解答（第69页）。题目编号为P1至P200，据作者说，大致按难度排列，或把需要相似方法的题放在一起，而不是按主题排列。

前言与使用说明

作者解释说，这些题目希望通过选好变量、别出心裁的思路或巧妙的类比来解决，而不是靠冗长的计算。题目几乎全部选自经典（非量子）物理，用通俗、不涉及专业术语的语言提出，因此读者必须自己判断牵涉到物理学的哪些分支。使用方式说得很明确：先独立尝试每道题，卡住时再看提示，然后核对完整解答。需要特别困难的推理或繁复数学的题目标有一个或两个星号。

题目的主题索引

一份清单把题目归入十九个标题之下，有些题目出现在不止一个标题下。这些标题是：运动学、动力学、引力、机械能、碰撞、刚体力学、静力学、绳与链、液体与气体、表面张力、热力学、相变、光学、静电学、静磁学、电流、电磁学、原子与粒子，以及量纲分析、标度与估算。动力学的清单最长，其后是静电学与电磁学；相变最短。

题目（P1–P200）

开头几道题可以让人感受到本书的风格：三只蜗牛各自追赶下一只、在等边三角形上爬行；船夫以最短路程渡河；被向后翻折拉回自身之上的地毯；在水中上下振荡的冰山；一只轮子上了人行道的汽车；由两个不同半球合成的球放在斜面上。后面的题目从行星轨道和火箭发射，到漏水的摆动水桶、缓慢放电的球形电容器和脉动的带电球。

提示

一个约二十页的简短部分给出提示，指出方向但不完成解答。作者说大多数情况下提示就足以帮上忙，并且提示和解答中附有对相关题目的交叉引用。

解答

最后一部分给出完整解答。有些解答末尾提出值得进一步思考的问题，但这些问题超出了本书范围，没有给出答案。

核心概念

前言与主题索引

• 洞察胜过蛮力：这些题目奖励的是选好变量、坐标或类比，而不是冗长的计算。
• 经典物理：题目几乎全部取自非量子物理，从力学、热力学到电磁学和光学。
• 量纲分析、标度与估算：主题清单中单独的一个标题，包含关于大小与比例的题目。

题目、提示与解答

• 分级的帮助：先是题目，然后是提示，最后是解答，由读者自己决定接受多少帮助。
• 难度标记：一个或两个星号标出需要特别难的推理或复杂数学的题目。
• 交叉引用：相关的题目在提示和解答中互相关联。

评析

优点

• 设计思想明确。 前言说明了本书的理念：选择可以靠直观洞察和巧妙想法解决的题目，数学要求不超过初等微积分。
• 主题范围广。 主题清单涵盖力学、流体、表面张力、热力学、光学、电磁学、原子与粒子以及标度，读者可以练习跨分支思考；作者把这视为任务的一部分。
• 摆脱卡壳的内置办法。 提示集中在单独的部分，读者可以只获得部分帮助而不看到解答，星号则提醒哪些题最难。
• 来源多样。 除作者自己设计的题目外，还取自匈牙利的中学期刊、国际物理竞赛以及剑桥各学院的入学考试；作者的经历包括带领匈牙利队参加国际物理奥林匹克。

局限

• 不是教学用的教科书。 书中没有系统的讲解。作者说，不鼓励任何人在没有对这门学科作过较深入学习之前就去做这些题。
• 排列顺序混合。 题目大致按难度或方法排列，而不是按主题，想集中练习某一主题的读者需要用主题索引来查找。
• 仅限经典物理。 题目几乎都不涉及量子，因此量子、原子或统计方面的话题几乎没有涉及；主题清单中关于原子与粒子只有一个标题。
• 难度不均。 作者说多数题目并不容易，有些确实很难；预期的水平从出色的中学生到称职的研究生不等。

在课程中的定位

本书是入门物理课程的补充，不能取代它。本课程书单中的通用入门教材，如 College Physics 2e、Hewitt 的 Conceptual Physics、Halliday 的 Fundamentals of Physics、Tipler 与 Mosca 的 Physics for Scientists and Engineers、Serway 与 Jewett 的 Principles of Physics 以及 Young 的 University Physics，提供讲解和常规习题。Kleppner 与 Kolenkow 的 An Introduction to Mechanics 是一本要求较高的力学教材，其习题不是简单代入公式就能解决的，因此在精神上与本书最接近，不过它只涉及力学。费曼物理学讲义则提供另一种类型的物理论证和直觉。

可以在读完一本通用教材之后或接近读完时使用本书：当普通的章末习题开始让人觉得例行公事，而目标是练习识别该用哪条定律的时候。

如何使用本书

据作者说，大多数题目所需的水平是出色的中学生、优秀的本科生或称职的研究生的水平，数学只限于初等微积分。本书适合学有余力的大一、大二学生，准备综合物理考试的学生，以及作者希望其中较难题目能给他们带来挑战的物理教师。

一种实用的做法：

• 按主题挑选。 用主题清单选出刚学过的主题的一组题目，带星号的留到后面。
• 遵循作者设定的顺序。 先独立思考，给每道题足够的时间；只有卡住时才看提示；得出答案之后，即使答对了，也读一读完整解答，因为解答可能给出更简短的路径。
• 混合主题。 熟练之后，按书中的顺序做题——题目在那里是按方法而不是主题归类的——练习判断这是哪一类问题。
• 留意后续问题。 有些解答以值得进一步思考的问题结尾，这些可以作为讨论或小型课题的起点。

组成学习小组效果很好，因为价值在于比较看待同一问题的不同方式。