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3小時讀通牛頓力學

3小時讀通牛頓力學

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訂購需時10-14天
9789869283779
小峯龍男
龔恬永
世茂
2016年6月03日
93.00  元
HK$ 79.05
省下 $13.95
 
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ISBN:9789869283779
  • 叢書系列:科學視界
  • 規格:平裝 / 192頁 / 14.8 x 21 x 1.1 cm / 普通級
    科學視界


  • 自然科普 > 物理/化學 > 物理/化學理論











      向量

      三角函數

      慣性定律

      運動方程式

      作用力與反作用力

      動量與衝量

      力矩

      能量守恆……



      學習牛頓力學,最頭痛的問題!



      從溜滑梯探討斜面運動,

      從腳踏車探討圓周運動,

      打棒球認識動量,

      拖行李了解摩擦力,

      電梯上升下降使體重忽重忽輕,

      單擺的力學能守恆

      可怕的滑輪問題……

      日常生活中的牛頓力學無所不在,

      會畫力學圖,就會解題!









    ?





    前言



    第一章?? ?力學的第一步

    1-1?? ?力學、力與運動的關係

    1-2?? ?力是使物體形狀及運動狀態的原因

    1-3?? ?慣性與質量:物體運動的傾向

    1-4?? ?決定物體重量的要素? 重量與重力

    1-5?? ?我們生活在重力與慣性之中? 重力場與慣性座標系

    1-6?? ?書桌上的書所受到的力-力的作用,作用力與反作用力

    1-7?? ?摩擦力是在物體接觸面之間產生的相對運動

    1-8?? ?描述物體的運動-質點與座標系

    1-9?? ?速率與速度? 純量與向量

    1-10?? ?測量的規定? 物理量與單位

    1-11?? ?跟孩子玩投球的秘訣? 拋球運動

    1-12?? ?向量的表示法與運用

    1-13?? ?力與力矩平衡? 施力在剛體上

    1-14?? ?作功使物體移動

    1-15?? ?能量是作功的能力? 能量的形式和能量守恆

    1-16?? ?改變物體運動狀態的動量? 動量守恆定律40

    專欄?? ?日常生活中,到處都是力學實驗室



    第二章?? ?物體的運動

    2-1?? ?賽跑運動? 基本的平面運動

    2-2?? ?速度的國際標準SI單位? 速度的單位與換算

    2-3?? ?等速度運動的範例

    2-4?? ?圖像化解題? 等速度運動

    2-5?? ?另類的解題思考? 如何活用作圖

    2-6?? ?汽車發動、行駛到停止? 加速度運動

    2-7?? ?以等加速度行駛的車子? 等加速度運動公式

    2-8?? ?等加速度運動的計算,範例(1)? 公式解題

    2-9?? ?等加速度運動的計算,範例(2)? 作圖解題

    2-10? 重力作用的垂直向下運動? 自由落體

    2-11? 鉛直下拋•鉛質上拋 ??? ?鉛直方向的加速度運動

    2-12? 鉛直拋體運動的練習? 練習運用公式

    2-13? 徒手開根號? 直式開方法

    2-14? 向上斜拋的球如何運動??? ?斜向拋射運動

    2-15? 認識三角函數 ??? ?三角函數基本介紹

    2-16? 仰角45度可拋球最遠?? ?斜向拋射範例解說

    2-17? 雲霄飛車的速度? 斜面的運動

    專欄 速度與我們的感受



    第三章?? ?力與運動

    3-1?? ?自然界的四大基本作用力? 抵抗力來自電磁力

    3-2?? ?力的各種作用? 力的種類

    3-3?? ?力的合成與分解? 向量作圖

    3-4?? ?作用於同一點之力的平衡? 合力為零

    3-5?? ?重力•重量的單位? 牛頓還是公斤?

    3-6?? ?靜者恆靜,動者恆動? 牛頓第一運動定律

    3-7?? ?質量與加速度? 牛頓第二運動定律

    3-8?? ?作用力與反作用力,非慣性系統的運動? 牛頓第三運動定律

    3-9?? ?探討電梯的運動? 慣性力與運動方程式

    3-10? 力與運動:電梯與重物? 電梯的力學問題

    3-11? 接觸面上阻礙運動的力? 摩擦力

    3-12? 推車的運動? 非慣性座標系的摩擦力

    3-13? 斜面上物體的運動? 斜面與摩擦

    3-14? 拔河的勝負關鍵在於摩擦力? 摩擦力的探討

    3-15? 探討圓形軌道上的運動? 等速圓周運動

    3-16? 圓周運動的作用力? 向心力

    3-17? 轉彎時身體感受到的力? 離心力

    3-18? 使物體旋轉的能力? 力矩

    3-19? 尋找我們身邊的力矩?? ?簡單的計算範例

    3-20? 物體受力的力平衡? 力的平衡與重心

    3-21? 推動箱子,但不可倒下? 重點在箱子的底面積

    3-22? 力矩的作用?? ?力偶與力矩

    專欄?? ?力矩與 Torque



    第四章?? ?功與能量

    4-1?? ?實際體驗功的定義? 力學的功

    4-2?? ?功的廚房實驗? 力與功

    4-3?? ?作功不輕鬆? 動滑輪與組合滑輪

    4-4?? ?利用三角形作功的智慧? 斜面的作功

    4-5?? ?功與能量的關係

    4-6?? ?古典力學的物體能量?? ?力學能

    4-7?? ?彈簧的功與能? 彈性能

    4-8?? ?重力為保存能量的力?? ?力學守恆定律

    4-9?? ?雲霄飛車的運動?? ?運用能量守恆定律

    4-10? 鞦韆的擺動?? ?單擺的能量守恆定律

    4-11? 摩擦力消耗能量? 非保存力

    4-12? 力學能與熱能? 作功與熱

    4-14? 熱量守恆? 熱力學第一定律

    4-15? 能量轉換與腳踏車煞車? 熱與作功

    4-16? 能量大小與作功速率? 功率

    4-17? 差動滑車的作功? 功率的計算

    專欄?? ?地下鐵軌道的節能對策



    第五章?? ?動量與衝量

    5-1?? ?動量顯示物體運動的慣性? 動量守恆定律

    5-2?? ?動量與動能? 功式的變形

    5-3?? ?能量的作功與衝量? 計算範例

    5-4?? ?物體的碰撞與反彈? 恢復係數

    5-5?? ?自由落體的反彈高度? 自由落體的恢復係數

    5-6?? ?碰撞是重心接近再遠離的運動?? ?碰撞後的速度

    5-7?? ?求碰撞後的速度? 碰撞的驗證

    5-8?? ?斜向彈性碰撞? 平面的碰撞

    5-9?? ?打棒球與飛機的行進? 動量的思考

    5-10? 水與空氣的運動? 流體力學

    5-11? 水管的水與噴射引擎? 流體的動量

    5-12? 水道的衝擊及衝擊式水車? 流體的衝擊力

    5-13? 流體力學的運用? 上升力與下壓力



    索引189

    ?





    前言



      本書以物理學的入門「牛頓力學」為主題,希望讀者能先將全文從頭到尾快速讀過一遍,為此特別繪製了容易閱讀的插圖。



      力學涵蓋各種不同的領域。在本書中,將以小學至高中的理科或物理課程中所涵蓋的「力」、「能量」、「運動」等基本觀念為主。也就是稱為牛頓力學、古典力學的範疇。



      日常生活與力學之間有著密不可分的關係。在學校裡學習力學的時間並不充足,大多都以解題結束課程。因此,想必對於一些人來說,力學就維持在似懂非懂的狀態,留下的只是艱深的印象。



      我想要計畫寫這本書的契機,是因為我認識了一個小學四年級的女孩。編輯人員向我說明此書企劃的大約兩週前,有一個曾經閱讀同一家出版社發行之「流體力學」相關書籍的學生,打電話到我家。



      女孩對我說,「由於春假的功課,我正在查詢『浮力』相關資料,有些問題想向您請教。」聽說女孩的住址,原來就在我過去生活圈附近,於是隔天我跟她約在她家附近的公立圖書館,在大廳角落的座位區,就這樣聊了約一個小時。



      女孩熱衷地查詢了許多資料,事先準備的幾個問題,都很切中核心,我也盡可能地以簡單的詞句回答。



      如果今天是在教高中生,可以列出算式,向學生說明「因為這樣,所以會浮起來」、「因為這樣,所以會沉下去」就結束了,但當時我一邊說明一邊思考,不知道是否究竟能讓小學生理解多少的情況下,對方還能完全理解我的說明,著實令我欣慰。而拿到本書的企劃案,正是我剛剛經歷過這樣的體驗沒多久的事情。



      因此在這本書中,我會盡量避開嚴格的定義及冗長的算式,希望對於力學有困難印象的人,都能夠理解的方式,去說明與呈現。抱著這樣的期待,我提筆寫下第一章。相信各位讀者經過略讀,就可以概略性地了解本書所涵蓋的內容。



      然而,從第二章開始,我不得不利用相當篇幅列出許多算式。這是因為力學的說明,最少篇幅的必要算式與例題,還是無法避免的。在這些算式中,我並未使用數學高程度的計算,而僅僅使用一般算術來解答問題。



      所以,我在說明文中特別注意避開一些數學專用術語,如「把…微分、把…積分…、把…內插」等。



      但如果實在沒有其他更好的說明方式,我還是會使用三角函數。思考三角函數讓許多人剛起步就跌倒,是令人討厭力學的元兇,因此本書於三角函數的篇幅中,特別設立了「懂了就會」的簡易部份。



      力學中重要的向量,我不會使用向量記號F箭頭標示。不嚴格要求向量符號箭頭方向,因此使用插畫代之,不致於產生太大的困擾。



      關於文中的名詞,參考編輯的建議,也使用讀者較易閱讀的標示方式。



      此外,我將搬運腳踏車、搬運行李等日常生活中常接觸的現象簡化,作為力學的模型。



      這種種的用心,都是為了能讓讀者順利從頭讀到最後,也是本書的出發期望。各位讀者讀完本書,若能感到「力學其實也不是這麼困難!」我將感到非常榮幸。



      文末,再次感謝給我此次執筆機會,並提供諸多建言及鼓勵的科學編輯部中右文德先生,還有為了支援讀者的理解而繪製示意圖,將算式細心排版的製作人員。在此表達我由衷的感謝。



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