大学物理

引用

Young, H. D., Freedman, R. A., & Ford, A. L. (2019). University Physics with Modern Physics (15th ed.). Pearson.

章节概要

第十五版共44章，分为六个部分：力学、波/声学、热力学、电磁学、光学和近代物理。每章以学习目标和需要回顾的先前小节清单开头，章末是“Guided Practice”（引导练习）部分，随后是习题集。

力学，第1–5章：单位、物理量与矢量；沿直线的运动；二维或三维运动；牛顿运动定律；牛顿定律的应用

单位与矢量，然后是一维、二维或三维的运动学，再是运动定律，以及专讲其应用的一整章（摩擦、阻力、圆周运动等类型的问题）。

力学，第6–8章：功与动能；势能与能量守恒；动量、冲量与碰撞

功、功率和动能引向势能与能量守恒，再引向动量、冲量与碰撞。

力学，第9–11章：刚体的转动；转动动力学；平衡与弹性

转动运动学，然后是力矩、转动惯量、滚动和角动量，最后是静平衡和固体的应力–应变行为。

力学，第12–14章：流体力学；引力；周期运动

流体（压强、浮力、伯努利原理）、牛顿万有引力定律以及卫星运动和开普勒定律，还有振动系统的力学：谐振子、单摆、阻尼与共振。

波/声学与热力学，第15–20章：机械波；声与听觉；温度与热；物质的热学性质；热力学第一定律；热力学第二定律

波单独成为一个部分：波的性质与能量传输，然后是声音、多普勒效应与共振。随后是热力学：温度与热、比热与相变、第一定律，以及第二定律连同熵、热机和不可逆性。

电磁学，第21–26章：电荷与电场；高斯定律；电势；电容与电介质；电流、电阻与电动势；直流电路

从静电学到电路：库仑定律与电场、对称分布的高斯定律、电势、电容器与电介质、电流与电阻，以及基尔霍夫定则和RC电路。

电磁学，第27–32章：磁场与磁力；磁场的来源；电磁感应；电感；交流电；电磁波

磁场对电荷和电流的作用、毕奥–萨伐尔定律与安培定律、法拉第定律与楞次定律、自感与互感、含电抗与共振的交流电路，以及通向电磁波和电磁波谱的麦克斯韦方程组。

光学，第33–36章：光的本性与传播；几何光学；干涉；衍射

光作为电磁波及其传播，镜、透镜与仪器中的反射和折射，然后是双缝干涉、薄膜与相干性，以及衍射图样、光栅与分辨率。

近代物理，第37章：相对论

爱因斯坦的基本假设、洛伦兹变换与相对论力学。

近代物理，第38–44章：光子：表现为粒子的光波；表现为波的粒子；量子力学I：波函数；量子力学II：原子结构；分子与凝聚态物质；核物理；粒子物理与宇宙学

光子与物质波，然后是波函数、原子结构、分子与固体、原子核，最后一章讲粒子与宇宙学。第37–44章合起来构成近代物理部分。

核心概念

第1–14章：力学

• 识别、建立、执行、评估（Identify, Set Up, Execute, Evaluate）：书中每个例题所用的四步解题方法。
• 功–能定理与动量守恒：第6–8章中不必逐个分析力就能解决运动问题的两条途径。
• 力矩与角动量：第10章的转动动力学。
• 周期运动：第14章的振子模型。

第15–20章：波与热力学

• 机械波与声音：波速、强度、共振、多普勒效应。
• 第一与第二定律：热的能量核算和自然过程的方向。

第21–36章：电磁学与光学

• 高斯定律与电势：静电学的场描述与能量描述。
• 法拉第定律与电感：从电路通向电磁波的桥梁。
• 干涉与衍射：第35–36章的波动光学。

第37–44章：近代物理

• 相对论：第37章。
• 波函数与原子结构：第40–41章，光子与物质波在第38–39章。
• 核物理与粒子物理：第43–44章。

评析

优点

• 一致的解题方法。 Pearson介绍说，书中有一种基于研究的方法（识别、建立、执行、评估），用于每个例题、解题策略，以及教师手册和学习指南。新增的例题“要点”（Key Concept）陈述概括了每个解答所用的思想。
• 例题与作业之间的过渡支持。 每章末尾的“引导练习”包含“关键例题变式题”（改变情境，或把已知与未知对调）和“桥接题”（从单一概念的例题过渡到多概念的作业）。
• 着眼于误解的设计。 “Caution”（注意）段落标出典型错误，大多数小节末尾的“检验你的理解”问题采用选择题或排序题形式，答案紧随问题给出，带注释的公式把符号与其含义联系起来。
• 题型范围广。 本版扩充了挑战题（常需用微积分、多步骤），增加了要求自己判断需估计哪些数据的估算题，以及需要运用前面各章内容的累积题。

局限

• 篇幅。 全书44章，内容超过一学年所能涵盖，教师需要选择略去哪些章。
• 微积分有帮助。 挑战题常用到微积分，所以学生需要熟练掌握它。
• 在线资源另行提供。 Pearson宣传的许多学习工具（Mastering Physics习题集、课前视频、动态学习模块、Physics Primer）属于在线平台而不是纸质书。
• 版本和形式的变体。 同一内容有完整的含近代物理版本、分卷版本和国际单位制版本；请确认你拿到的分册包含你需要的章节。

在课程中的定位

University Physics是本书单中四部完整的、基于微积分的普通物理教材之一，另三本是Fundamentals of Physics、Physics for Scientists and Engineers和Principles of Physics。它的特色是四步解题框架、每章后的引导练习部分，以及“含近代物理”的结尾。OpenStax也出版免费的、基于微积分的University Physics，共三卷，可以作为零成本的替代品，或对同样内容的另一种讲解。

若想先轻松地过一遍，Hewitt的Conceptual Physics几乎不用数学就讲清观念，OpenStax的College Physics是免费的代数基础课程。想要更深入，Kleppner与Kolenkow的An Introduction to Mechanics是要求较高的、基于微积分的力学教材，200 Puzzling Physics Problems提供附提示和完整解答的习题，The Feynman Lectures on Physics则以概念为主线提供另一种叙述。

如何使用本书

本书适合修读基于微积分的普通物理序列的理工科学生。书中假定读者具备代数、三角学和微积分入门知识。

一个可行的阅读方案：

• **力学：**按顺序学第1–14章。第1–8章是其余一切的基础。
• **波与热力学：**第15–20章。
• **电磁学与光学：**第21–36章。先学电场（21–24），再学电路（25–26），然后是磁学与感应（27–30），以及讲电磁波的第32章。
• **近代物理：**第37–44章，涉及相对论、量子力学、原子、原子核和粒子。

对每一章，先读学习目标，复习它指回的各节，边读边回答“检验你的理解”问题。先用关键例题变式题和桥接题练习方法，再尝试章末习题。把估算题和挑战题当作完成标准习题之后的拓展练习。