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内容简介

　　本英文改编教材的原书——《西尔斯物理学》是几代编著者长达半个多世纪物理教育探索与创新的产物，其许多可圈可点的特色在美国乃至世界其他国家，影响了一代又一代的大学师生，是当今世界发行量大的主流教材之一。
　　《西尔斯当代大学物理（上册 英文改编版 原书第11版）/双语教学专用教材·21世纪普通高等教育基础课规划教材》是上册，主要内容有力学、热学、电磁学等。
　　《西尔斯当代大学物理（上册 英文改编版 原书第11版）/双语教学专用教材·21世纪普通高等教育基础课规划教材》既充分体现了原书的特色，又在适合我国国情方面有了新的特点，主要表现在：对原书取舍得当，篇幅适当，教材内容覆盖了教育部新教学基本要求建议的75个A类知识点和部分B类知识点；教材95％以上是原书的文字，体现了原书教学理念的精华，整个教材体系具有更好的系统性和完整性；内容生动、丰富，图文并茂，举例鲜活，趣味性强，联系实际密切，强调概念理解，注重能力培养；每章的问题引入法、正文探索式的叙述法以及每节的思考题检测法等多种教学方法并用，将有效调动学生学习的积极性，提高学生学习的效能；所有例题都采用四步解题法：审题（Identify）、破题（Setup）、求解（Excute）和讨论（Evaluate），这种规范、科学的解题方式十分有利于学生形成思维清晰、表述准确、方法明确的解题习惯，并能逐步获得较强的解决实际问题的能力；英语行文规范、流畅，原汁原味，代表了当前科技英语文献的风格，是我国学生学习英文科技写作的极好范本。
　　本教材为高等学校理工科各专业学生的大学物理双语教学专用教材。由于与国内教材有很强的相关对应性，故对于希望了解物理知识英文表述的非双语教学的师生及其他科技工作者，《西尔斯当代大学物理（上册 英文改编版 原书第11版）/双语教学专用教材·21世纪普通高等教育基础课规划教材》也是一本十分有益的参考书。

内页插图

目录

Preface
1 PHYSICAL QUANTITIES AND
VECTORS
1．1 The Nature of Physics
1．2 Idealized Models
1．3 Standards and Units
1．4 Uncertainty and Significant Figures
1．5 Vectors and Scalars
1．6 Vector Algebra
1．7 Unit Vectors and Component Expression
Answer to Chapter Opening Question
Exercises

2 KINEMATICS
2．1 Particle Kinematics
2．2 Position Vector and Displacement
2．3 Velocity and Acceleration
2．4 Rectilinear Motion
2．5 Two Fundamental Problems in Kinematics
2．6 Relative Motion
Answer to Chapter Opening Question
Exercises

3 DYNAMICS
3．1 Particle Dynamics
3．2 Newton' s Laws
3．3 Understanding Forces
3．4 Dynamics of Circular Motion
3．5 Non-inertial Frame and Inertial Forces
Answer to Chapter Opening Question
Exercises

4 WORK AND ENERGY
4．1 Kiic Energy and Work
4．2 Calculating the Work
4．3 Path Independence of Conservative Forces
4．4 Potential Energy
4．5 Conservation of Mechanical Energy
4．6 Find the Conservative Force from Potential Energy
Answer to Chapter Opening Question
Exercises

5 MOMENTUM AND IMPULSE
5．1 Definition of Momentum
5．2 Conservation of Momentum
5．3 Impulse
5．4 Collisions
5．5 Center of Mass
5．6 Rocket Propulsion
5．7 Problem-Solving Strategy ISEE
Answer to Chapter Opening Question
Exercises

6 ROTATION OF RIGID BODIES
6．1 Angular Velocity and Acceleration
6．2 Rotation with Constant Angular Acceleration
6．3 Relating Linear and Angular Kinematics
6．4 Energy in Rotational Motion
6． 5 Parallel-Axis Theorem
6． 6 Moment of Inertia Calculations
Answer to Chapter Opening Question
Answers to Test Your Understanding
Questions
Exercises
7 DYNAMICS OF ROTATIONAL
MOTION
7．1 Torque
7．2 Torque and Angular Acceleration for a Rigid Body
7． 3 Rigid-Body Rotation About a Moving Axis
7．4 Work and Power in Rotational Motion
7． 5 Angular Momentum
7． 6 Conservation of Angular Momentum
7． 7 Gyroscopes and Precession
Answer to Chapter Opening Question
Answers to Test Your Understanding
Questions
Exercises
8 PERIODIC MOTION
8． 1 Describing Oscillation
8． 2 Simple Harmonic Motion
8． 3 Energy in Simple Harmonic Motion
8． 4 Applications of Simple Harmonic Motion
8． 5 The Simple Pendulum
8．6 The Physical Pendulum
8． 7 Damped Oscillations
8． 8 Forced Oscillations and Resonance
Answer to Chapter Opening Question
Answers to Test Your Understanding Questions
Exercises
9 MECHANICAL WAVES
9． 1 Types of Mechanical Waves
9． 2 Periodic Waves
9． 3 Mathematical Description of a Wave
9．4 Energy in Wave Motion
9． 5 Wave Interference， Boundary Conditions and Superposition
9．6 Standing Waves on a String
9．7 Normal Modes of a String
9． 8 Beats
9． 9 The Doppler Effect
Answer to Chapter Opening Question
Answers to Test Your Understanding Questions
Exercises
10 TEMPERATURE AND HEAT
10． 1 Temperature and Thermal Equilibrium
10． 2 Thermometers and Temperature Scales
10． 3 Gas Thermometers and the Kelvin Scale
10． 4 Quantity of Heat
10．5 Calorimetry and Phase Changes
10． 6 Mechanisms of Heat Transfer
Answer to Chapter Opening Question
Answers to Test Your Understanding
Questions
Exercises
11 THERMAL PROPERTIES OF MATTER
……
12 THE FIRST LAW OF THERMODYNMAICS
13 THE SECOND LAW OF THERMODYNAMICS
14 ELECTRIC CHARGE AND ELECTRIC FIELD
15 GAUSS'S LAW
16 ELECTRIC POTENTIAL
17 CAPACITANCE AND DIELECTRICS
18 CURRENT， RESISTANCE AND ELECTROMOTIVE PORCE
APPENDICES

前言/序言

　　1．关于原书、原作者
　　本书改编自培生教育出版公司（ Pearson Education，Inc.）于2004年推出的西尔斯大学物理第1 1版（Sears and Zemansky‘s UNIVERSITY PHYSICS with modern physics，11th edition，以下简称西书）。
　　西书是美国几代物理教育专家长达半个多世纪探索与改革的产物。初版由美国物理教育界领军人物F．W. Sears和M. W. Zemansky于1949年推出。西书作者提倡站在学生的角度探究式地展开讨论，强调讲透概念、原理与培养学生解题能力并重，在版面设计上作出有针对性的安排。这些探索成果对促进学生自主学习产生了较大反响。西书第11版的主要作者H．D．Young自1973年始成为Sears和Zemansky的合作者，参加第5版编写。前两位作者相继去世后，Young从第8版起单独署名。他继承与完善了西书的导学式理念，使西书不仅在美国，而且在其他国家影响了一代又一代的大学师生，至今仍是发行量最大的主流教材之一。另两位作者R．A．Freedman与A．L．Ford分别自第10版、第11版参加编写工作。
　　西书曾于20世纪50年代以《西尔斯物理学》之名被翻译成中文在中国出版。当时该书受到我国大学物理教师的关注并作为教学参考书。至今我国物理教材中的一些讲法和习题都渊源于该书。机械工业出版社2003年影印出版了西书第10版。由于特色鲜明、角度新颖、讲解详尽、讨论深入，加之行文流畅，代表了当前英语科技文献流行风格，该影印版被一些高校选作物理双语课本，获得好评。
　　西书第11版的刚体力学、振动与波、热学、电磁学、波动光学、狭义相对论与量子物理基础等6部分（覆盖大学物理课程教学内容9成以上）涵盖的知识点、调用的数学知识以及达到的难度与深度，同国内流行教材吻合度很高，适合选作非物理类尤其是工科专业的大学物理双语教材。
　　西书第11版每章由一个开篇问题（ Opening question）引导，每节由一道理解检测题（Test
　　you。understanding question）收尾、以便学生阅读时自测，引导学生深入思考、探究。其答案都列于每章之末，以供核对。在课文适当处以Caution为标志点出学生常犯的通病和易产生的误解，警醒读者规避。这些编排有助于提升学生读书的效果。
　　西书第11版另一特点是注重传授解题技巧。除配有大量例题之外，西书编者将解题的思路与步骤概括为审题（ identify）、破题（set up）、求解（execute）与评价（evaluate）四个环节。首先审定该问题涉及的物理原理、概念，确定待求的目标变量；其次列出相应的方程或方程组，明确哪些是已知量、哪些是待求的未知量；再次完成数学运算，得出结果；最后根据物理背景要求，评价结果的合理性、有效性。其亮点在于，全书将各种物理问题分门别类，以Problem-Solving Strategy为标志列出某一类问题的审题思路、破题人口，求解的步骤及技巧，并在其后附以该类问题的若干示范例题，供学生揣摩、领会。课文中每则解题技巧与每道例题都按上述四个环节逐步讨论（改编版自第6章始），并借用首字母缩略词将这种解题方略称为ISEE方法o H．D．Young认为持之以恒地按ISEE训练，有利于学生养成思维清晰、条理分明、表述规范的良好解题习惯，能使学生从面对习题不知所措过渡为训练有素，按部就班解题，从而减少失误，树立信心。ISEE受到使用西书师生的欢迎，得到物理教学法研究人员的好评，值得我们借鉴。
　　那么，这样优秀的教材为什么还要改编呢？
　　2．改编初衷
　　改革开放以来，尤其是在倡导双语教学的21世纪，国内引进出版的英文物理类教材可称汗牛充栋。虽然它们对我国教材建设、教学改革以及促进双语教学功不可没，但是，由于国情和教学理念的差异，探索双语教学的同仁们逐渐认识到：即使是优秀的国外一流教材，直接用作双语课本也未必是最适合的。笔者自20世纪80年代末，在合肥工业大学探索物理双语教学已历20载，深感直接选用外国优秀教材存在许多不尽人意之处。
　　首先是质点力学起点过低、展开太细、与中学重复甚多，所有英文原版物理教材概莫能外。以西书11版为例，洋洋洒洒8章326页，仍明显未达国内现行大学物理质点力学的深度与难度。教育部最新颁布的《理工科大学物理课程教学基本要求》（以下简称“基本要求”）指出，力学中除角动量、刚体外，“绝大多数概念学生在中学阶段已有接触，故教学中展开应适度，以避免重复感”。显然，目前的任何一本原版物理教材都与此精神不符。虽然“基本要求”对质点力学的建议学时仅8～10学时，不到课程总学时的10%，但由于该部分排在大学物理教材之首，位居学生接受双语教学和接触原版教材之初，低水平的重复容易破坏学生的学习兴趣，成为教学中的拦路虎。笔者每轮教学至此都颇费周章，相信业内同仁亦有同感。20世纪80年代中后期国内从事物理双语教学的许多学校就曾直接删去力学，从热学甚至电磁学开讲，笔者也曾试过，这当然是无奈之举。后来在探索中，笔者用几十页自撰讲义取代原书相应部分，化解了这一难题。
　　按“基本要求”精神，质点力学起点应定位于我国高中毕业生已达之水平。突出矢量运算与微积分思想方法的应用，提纲挈领地回顾运动学、动力学、功与能、动量与冲量、机械能与动量守恒定律等知识，并让学生通过解答涉及变加速度、变力等非用微积分不可的问题，深化认识。这一教案不难移植到双语教学中，难的是无法在原教材中挑出适用的章节甚至段落来呼应。作为替代，笔者将全英文的教案写得尽可能详细，以多媒体方式在讲课中展示，同时印发给学生作为讲义。这一教法能达到与国内教材持平的深度。自撰讲义虽列为5章，篇幅只几十页，但与建议学时相适应，体现了“展开应适度”的精神。讲义维持了体系的完整，实现了与后续内容的衔接，使大刀阔斧地删减前8章成为可能。由于采用这一教法，合肥工业大学物理双语教学近5年效果良好。这便是我们提出“有删有补”改编方案的缘起。
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