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西尔斯当代大学物理资源 《大学物理通用教程》和《大学物(读:wù)理学》买哪本好?

2025-03-24 05:32:13Business-Operations

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《大学物理通用教程》和《大学物理学》买哪本好?

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当今中国为什么不应该降低物理基础教育的难度?

咱们先大体看一看物理学的全貌,再看一看现在高中阶段的物理知识占了这全貌的多大比重。

物理学的全貌

我承认,自己有点飘了,全貌二字怕是架御不了,不足之处还望诸位指教。

物理学的其中一个知识体系是五大力{pinyin:lì}学:

先警告一下!这部分内容有些(读:xiē)长且枯燥。

1.理lǐ 论力学

分为3大部分:牛顿力学、拉格朗日力学、哈密顿力学《繁体:學》。

牛顿力学主要就是三个牛顿运动定律(我相信大家都知道)。使用的基本数学工具是微积分,牛顿第二定律其实[繁体:實]是个常微分方程(F=ma?外行才用!)。牛顿力学的内[繁:內]容还可以加上万有引力定律。

牛顿第二定律lǜ

拉格朗日力学、哈密顿力学的主要思想是极值原理(也叫最(拼音:zuì)小作(zuò)用量原yuán 理)。使用的基本数学工具都是变分法(比微积分略难的数学)。

拉格朗日力学的主要内容是欧拉-拉格朗日方程。哈密顿力学的主要内容是哈[练:hā]密顿-雅可比方(pinyin:fāng)程。这两个方程可以用勒让德变换相互【读:hù】转换。

欧拉-拉格朗日{pinyin:rì}方程

哈密顿-雅可比方《拼音:fāng》程

2.经典电动《繁体:動》力学

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可以分为两部分:麦克斯韦方程组、洛伦澳门银河(繁体:倫)兹力方程。

麦克斯韦方程组描述场源澳门威尼斯人与电磁场的关系,常见的形式是4个偏微分方程(可能有些难懂,但这已经是最简单的形式了)。这4个方程分别描述:电场、磁场、磁生电、电生磁。使用的数学工具[练:jù]是矢量分析(可以简单理解成矢量代数和微积分的结合)。

麦克斯韦方(幸运飞艇读:fāng)程组

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洛伦兹力方程描述电磁场对场源的力的作用。使用的(pinyin:de)数学工具是矢量代数。

3.相对论力学{练:xué}

由狭(繁体:狹)义相对论、广义相对论这两个部分组成。

狭义相对论可以(读:yǐ)归到经典电动力学中,是对经典力学的《拼音:de》俢正。主要内容是洛伦兹变换。接近光速时,钟变慢、尺变(繁体:變)短、物变沉,质能转化这些结论都出自狭义相对论(这些结论都源于洛伦兹变换)。使用的数学工具:微积分、闵氏几何。(再提一句,不懂麦克斯韦方程组是没资格说自己懂狭义相对论的)

洛伦《繁体:倫》兹变换

至于广义相对论,基本思想是:时空告诉物质如何运动,物《拼音:wù》质告诉时空如何弯曲。主要内容是爱因斯坦场方程(二阶非线性偏微分张量方(pinyin:fāng)程,看不懂就对了)。使用的数学工具是黎曼几何{hé}、张量分析。

爱(繁:愛)因斯坦场方程

4.热力学和统计力学[拼音:xué]

自然是分为:热力学、统计(繁体:計)力学。

热(rè)力学描述宏观现象,是统计力学的宏观表述。主要内容{练:róng}是热力学四定律。第零定律:热平衡。第一定律:能量守恒

第二定律:熵增(可以由克劳修斯(pinyin:sī)不等式得到)。第三定律:绝对零度不可达。理想(pinyin:xiǎng)气状态方程也是其基本内容。使用的数学工【拼音:gōng】具:微积分

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开云体育劳(繁:勞)修斯不等式

统计力学描述微观粒子运动的统计规律,是热力学的微观表述。主要内容是玻尔兹曼速率分布[繁:佈]律、能量均分原理。使用的数{pinyin:shù}学工具:微积分、概率论与数理统计、……。

5.非相对论量子力{pinyin:lì}学

至少有矩阵力(pinyin:lì)学、波动力学、路径积分这三种形式。

只提一下波动力学,主要内容[练:róng]是薛定谔方程(偏微分方程)。学量子力学时【shí】不学薛定谔方程,就像学牛顿力学时不学牛顿第二定律。

至于使用的数学工具,有:微积《繁:積》分、变分《拼音:fēn》法、线性代数、矢量分析、复变函数。(不(pinyin:bù)懂希尔伯特空间,没资格说自己学过量子力学,比如我)

薛定谔方[练:fāng]程

上面这些内容仅仅只是基础知识,如【pinyin:rú】果如今的(pinyin:de)物理学大厦相当于高中数学,那上面的内容仅仅相当于加减乘除。

至于这些基础之(zhī)上有什么?

现代流体力学、现代声学、量子统计、量子电动力学{练:xué}、弹性介质力学、量子场论、量子色动力学、凝固态物(pinyin:wù)理、标准粒子模型、混沌理论、弦论、M理论、……

(路漫漫其修远兮)

目前的高中物理知识

力学和电磁学是高中物理的大头,咱们对标一下上面的内容。

高中力《拼音:lì》学-----理论力学

理论力学的三个部分,高中的力学只涉及到了牛顿力【练:lì】学(占33%左右)。

牛顿力学中有两个重要的守恒定律:动量守恒和角动量守恒,而高中力学完全不提角动量,这直接就让知识大幅缩水【读:shuǐ】(占18%左{zuǒ}右)。

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之前提到过,牛[练:niú]顿第二定律本身就是个常微分方程。而不懂微(pinyin:wēi)积分,你怎么能懂微分方程?不懂微分方程,你又怎么能懂牛顿第二定律?(占9%左右)

得到结果:高中力学只占理论力【拼音:lì】学的9%左右。

高中电磁学-----经典电[繁体:電]动力学

高中电磁学有(yǒu)洛伦兹力{练:lì}方程,这一(yī)点还不错,但是经典电动力学的大头是麦克斯韦方程组!

看看麦克斯韦方程组的四个方程:(每个方程占比10%;洛伦兹力【读:lì】方程占比10%;集齐(繁:齊)麦克斯韦方程组全【pinyin:quán】套方程,占比50%)

1.描述电场有散无旋的高斯定律。(无公式{shì},0%)

2.描述磁场有旋无散的高斯磁定律。(无公式《shì》,0%)

3.描(miáo)述磁生电的电磁感应定律。(有公式,但没有反映涡旋电场,5%)

4.描述电生磁的全电流定律。(无(拼音:wú)公式,0%)

得到结果:高中电(繁:電)磁学只占经开云体育典电动力学学的15%左右。

至于高中物理的其它内容,占高考物理卷的分值不大[拼音:dà],大部分高中生的精力《拼音:lì》也不在那上面,就不讨论了。

总结

高中力学只占理论力学的9%左右。

高中电磁学只占经典电动力学的(de)15%左右。

而理论力学、经典电动力学仅仅只现代物理的基础知[zhī]识。

大家觉得,高中物理再降低要求合适吗?初中物理再降低要求合适吗《繁体:嗎》?

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