編輯推薦
專傢科普,學海引路,通俗嚴謹,深入淺齣。
帶你走進科學的大門——探索宇宙的奧秘,
體味生命的神奇,認識物質的規律,欣賞科學的魅力。
撩動你的好奇,燃起你的創意!
內容簡介
在中學物理學習的過程中,經常會遇到“以後我們會進行更進一步的學習”或“更深入的研究錶明”這樣的說法。對於喜歡物理的學生來說,在研究問題的過程中,由於這些內容超齣瞭中學物理的要求,因而影響瞭他們對整個物理過程的理解,這不失是一種遺憾。《走進科學大門叢書:管窺物理》就是管靖教授針對與中學物理相關的一些知識和教學熱點問題撰寫的物理科普與教學參考書。作者沒有涉及高等數學而深入淺齣地介紹瞭力矩、質心運動定理、滾動摩擦等概念,並以此為基礎對拔河中的力學、摩擦、汽車的牽引力等中學階段較難解釋清楚的問題進行瞭透徹的分析。另一方麵,《走進科學大門叢書:管窺物理》還對熱力學定律、相對論、量子論等在中學隻是簡單介紹的理論進行瞭較為深入的解釋,並把物理學知識與物理學史適度結閤,使讀者既能加深對物理學的理解,又能瞭解科學傢探索物質世界的過程。《走進科學大門叢書:管窺物理》可作為中學生的課外讀物,也可供教師在教學中參考。
作者簡介
管靖,男,1944年生。曾多年從事理論物理、大學物理教學研究等工作及教學管理工作,獲得國傢教學成果一等奬、二等奬各一次,省部級教學成果一等奬三次。也曾緻力於物理教材建設,主編《基礎物理學》《普通物理學》《理論力學》等大學物理教材十餘部。曾被學生評選為“北京師範大學*受本科生歡迎的十佳教師”。還曾長期在高中理科實驗班教學。在物理教學領域享有較高聲譽。
內頁插圖
目錄
第一章什麼是物理學
1.人一天最少吃多少飯?
2.探索自然
3.驅動技術
4.拯救生命
5.迴眸中國近代科學發展的若乾瞬間
6.“外星人”和“世界末日鍾”
第二章 力和力矩
1.地球的公轉和自轉的“轉”是一個意思嗎?
2.由打開窗子總結齣的學問
3.如何安全地搬起重物?
4.拔河比賽中的力學
5.學學伽利略
6.可能有“輕功”嗎?
7.力要不要增加一個要素?
8.摩擦力怎麼瞭?
9.牛頓第一定律是牛頓第二定律的特例嗎?
10.智者韆慮必有一失
11.物理學中力的定義
第三章 摩擦對物體(係統)的影響
1.從亞裏士多德錯在何處說起
2.重船和輕船哪個漂流得更快?
3.自行車行駛時所受地麵施與的摩擦力做功嗎?
4.重心和質心
5.如何計算汽車發動機扭矩做的功?
6.什麼是汽車的牽引力?
7.再說伽利略
8.什麼是滾動摩擦?
9.從“摩擦生熱”說起
10.再說滾動摩擦
第四章 關於萬有引力的一些問題
1.為什麼勢能是係統所共有的?
2.什麼是勢能零點?
3.牛頓、蘋果樹與萬有引力定律
4.卡文迪許是怎麼測量萬有引力常量的?
5.慣性質量與引力質量
6.由地心隧道引起的聯想
7.三個宇宙速度
8.由“地轉偏嚮力”引起的思考
9.失重
10.重力與萬有引力
11.放在下落籃球上的網球能跳多高?
12.氣功還是雜技?
第五章 關於熱學的一些問題
第六章 關於電磁和光的一些問題
第七章 什麼是相對論
第八章 什麼是量子物理
前言/序言
希望這本書能夠對中學的物理教學有益,我沒有什麼中學物理課程的直接教學經驗,所以很難把這件事做好,請讀者見諒。
這本書不是科普書,講述過於嚴肅;也不是科幻書,討論的都是物理學中成熟的、與中學物理課程相關的問題。這本書更不是教學參考書,因為基本上和考試沒有太多的直接聯係。我盡量關注物理學的思維方式,和讀者探討物理學中的思想方法,並注意那些本來應該屬於中學物理課程範圍,卻被考試導嚮所忽視的問題,盡量少使用數學,力求簡單,還希望讀者讀起來有一點點趣味,不過這也僅是我的願望而已。
我希望本書討論的問題靠近中學物理教材而又不同於教材,在寫作之前努力地收集瞭一些讀者提齣的問題,希望討論的內容具有較好的針對性。但是,收集到的問題有限,這使我想道:“學學問,先學問,隻會答,非學問。”我國現在的教育製度培養齣來的人經常非常會“答”,而不善於“問”,這是個需要認真對待的問題。書中討論的另外一部分問題,是我估計在教學中可能存在而杜撰齣來的,不知是否適當。如果讀者看瞭本書能解決一些疑問就很好。當然,若本書能引發讀者提齣更多的問題就更好瞭,
如果說教育能夠引發學生思考,我寫這本書也是想引起讀者的思考和討論,若能引發些爭論就更有益處瞭。本來就是“無錯不成書”,盡管我和齣版社都很努力,錯誤也一定會存在。如果中學生讀者知道書裏寫的不一定都對,老師也不是什麼事情都知道,老師講的就更不一定都對(因為講課是來不及更正和校對的哦!),是很有好處的。同學們能保持“懷疑態度和獨立性”最為重要。我也是老師,深知“師不必賢於弟子,弟子未必不如師。”正因如此,本書不求無錯,而是直截瞭當地說齣我的看法,有些內容憑記憶寫齣,未能一一查證,因此不當之處斷然不少,敬候讀者指正。這也是本書取名為《管窺物理》的原因之一。
書中對現行的教材提齣瞭一些看法,實在並無惡意。我寫這本書的時候就經常在嚴謹和通俗間掙紮,在準確與簡單間徘徊,在達意與易讀間糾結,另外我寫作時還沒有課程標準的限製呢!所以更能理解編寫中學物理教材之艱難,對教材編寫者深懷敬意,隻是希望大傢共同把這個非常重要的工作做得更好一點而已。
有個學生說:“我是理科生,但喜歡聽聽曆史課,問題是我學瞭牛頓第二定律又有什麼用呢?”聽聽曆史課有好處,以史為鑒嘛i“學瞭牛頓第二定律有什麼用?”這個問題問得挺好的,毫無疑問,將來能直接用牛頓第二定律解決工作中問題的人會很少很少,但是學習物理學的意義並不在此,學習物理學最重要的價值是使學生學習並建立一種思維方式——理性的思維方式。這一點對中國學生尤為重要。希望這位同學看看這本書,可能會有所收獲。
《寰宇奇妙:探索宇宙的奧秘》 在這浩瀚無垠的宇宙中,隱藏著無數令人驚嘆的奧秘,等待著勇敢求知者的探索。從微觀粒子到宏觀星係的運轉,從時間和空間的本質到生命存在的可能性,我們所居住的這個宇宙充滿瞭令人著迷的謎團。而《寰宇奇妙:探索宇宙的奧秘》正是這樣一本旨在點亮你心中好奇火花的指南,它將帶你踏上一段激動人心的科學之旅,讓你以全新的視角去理解我們所處的這個世界。 本書並非冰冷枯燥的學術論文集,而是以通俗易懂、引人入勝的語言,將最前沿的宇宙學、天體物理學、粒子物理學以及生命科學中的核心概念呈現給讀者。我們相信,科學的魅力在於其對未知世界的解答能力,更在於其激發我們對一切事物産生疑問和思考的內在力量。 第一章:宇宙的誕生與演化——從奇點到星辰大海 我們從哪裏來?宇宙又是如何誕生的?《寰宇奇妙》將帶領你穿越迴宇宙最古老的時刻。你將瞭解“大爆炸”理論的精髓,理解宇宙早期那段極度熾熱、稠密的階段,以及它是如何隨著時間的推移不斷膨脹、冷卻,最終孕育齣我們今天所見的星係、恒星和行星。我們將深入探討宇宙微波背景輻射這一“宇宙嬰兒照片”,它是大爆炸留下的最直接證據,如同凝固的曆史,訴說著宇宙的起源故事。 你還會瞭解到,宇宙並非一成不變,它在不斷地演化。恒星的生死循環構成瞭宇宙中最壯麗的圖景:從塵埃雲坍縮形成耀眼的年輕恒星,到它們耗盡核燃料後的衰亡,或是化為壯麗的超新星爆發,將重元素播撒到宇宙空間,成為下一代恒星和行星的基石。本書將生動地描繪這些宏偉的天體演化過程,讓你感受到宇宙的宏偉與生命的短暫,以及它們之間深刻的聯係。 第二章:星係的舞蹈與黑洞的低語——宇宙的宏大結構 我們的太陽隻是銀河係中億萬顆恒星中的一員,而銀河係也隻是宇宙中數十億個星係中的一個。本書將帶你領略星係的壯麗之美,從螺鏇狀的銀河到橢圓形的星係,再到那些形態奇特的不規則星係,我們將探索它們的形成、演化以及它們之間引力作用下形成的宏大宇宙結構。你將理解暗物質和暗能量這些神秘的存在,它們如同宇宙的隱形骨架和驅動力,塑造著星係的分布和宇宙的膨脹。 而黑洞,作為宇宙中最神秘、最極端的物體之一,自然是本書不可或缺的一部分。你將瞭解到黑洞是如何形成的,它們的視界意味著什麼,以及那些曾經被認為是“吞噬一切”的神秘區域,如今在科學傢的研究中,展現齣更多的復雜性和重要性。從恒星級黑洞到超大質量黑洞,它們在星係中心的形成和演化中扮演著至關重要的角色。本書將以令人著迷的方式,揭示黑洞的科學真相,打破那些流傳已久的傳說。 第三章:時空的扭麯與量子世界的湧動——改變我們認知的物理學前沿 愛因斯坦的相對論徹底改變瞭我們對時間、空間和引力的理解。本書將以簡潔易懂的方式,為你闡釋狹義相對論和廣義相對論的核心思想。你將明白,時間並非恒定不變,它會隨著速度和引力場的強度而改變;空間也並非平坦的畫布,而是可以被質量所彎麯。我們將探討引力波的發現,這是愛因斯坦預言瞭近一個世紀的天體物理學重大突破,它為我們提供瞭一種全新的觀測宇宙的方式。 同時,本書也將潛入那個充滿奇異現象的量子世界。你將瞭解到量子糾纏、量子疊加等令人費解但卻是現實的物理學現象。我們會討論量子力學如何解釋微觀粒子的行為,以及它在理解物質本質、化學反應乃至生命過程中的重要作用。你還將瞭解到,量子理論不僅是解釋微觀世界的工具,它還在我們日常生活的許多方麵發揮著關鍵作用,例如激光、半導體和核能。 第四章:生命的起源與外星文明的搜尋——宇宙中的我們是誰? 在廣袤的宇宙中,我們是孤獨的嗎?這是人類自古以來就提齣的終極問題之一。本書將審視目前科學界關於生命起源的各種假說,從地球上生命的誕生,到那些可能在其他星球上孕育生命的條件。我們將探討生命所需的關鍵元素,以及存在液態水的星球對生命形成的重要性。 你還將瞭解到,科學傢們正在積極地搜尋地外生命。射電望遠鏡聆聽來自宇宙深處的信號,行星探測器在太陽係內外的星球上尋找生命的痕跡。我們會討論“宜居帶”的概念,以及“費米悖論”——如果宇宙中存在無數的生命,為何我們至今未能與它們接觸?本書將呈現科學傢們在這場宏偉搜尋中的最新進展和思考,激發你對宇宙生命存在可能性的無限遐想。 第五章:未來的展望與未解之謎——科學探索的永恒動力 科學的探索永無止境,本書的最後一部分將聚焦於當前物理學、天文學和生命科學領域仍然存在的未解之謎。例如,暗物質和暗能量的本質究竟是什麼?宇宙的最終命運將會怎樣?是否存在多重宇宙?意識的本質是什麼?我們能否實現星際旅行? 本書將以開放的姿態,呈現科學傢們正在努力攻剋的難題,以及那些可能顛覆我們現有認知的新理論和新發現。你將看到,每一個未解之謎都代錶著一個全新的探索方嚮,激勵著一代又一代的科學傢們不斷前行。 《寰宇奇妙:探索宇宙的奧秘》不僅僅是一本科普讀物,它更是一次思維的解放,一次想象力的飛躍。它將幫助你超越日常的瑣碎,去感受宇宙的宏大與奇妙,去理解科學的嚴謹與浪漫。無論你是初次接觸科學的學生,還是對宇宙充滿好奇的成年人,這本書都將為你打開一扇通往知識殿堂的大門,讓你在探索宇宙奧秘的旅程中,發現無限的可能性,點燃對未知世界永不熄滅的熱情。拿起這本書,讓我們一同踏上這場震撼心靈的宇宙探索之旅吧!