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圖解物理學更新版

圖解物理學更新版

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9789864800988
山田弘
顏誠廷
易博士出版社
2019年12月19日
107.00  元
HK$ 90.95
省下 $16.05
 
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ISBN:9789864800988
  • 叢書系列:Knowledge Base
  • 規格:平裝 / 176頁 / 21 x 14.8 x 1.06 cm / 普通級 / 雙色印刷
  • 出版地:台灣
  • 適讀年齡:15歲~99歲
    Knowledge Base


  • 自然科普 > 科普叢書











    人類因無窮的想像而發現物理,物理則使人們更了解這世界的真實。


    解答身旁的種種「為什麼」即為物理的精隨。



    • 為何天空會被晚霞染紅?

    • 為什麼救護車接近時的音高較為高亢,遠去時則較低而穩定?

    • 彩色電視機的原理是什麼?

    • 為何水裡加入冰塊後,不是水結凍,而是冰塊溶化?

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      物理是源自於對生活周遭的現象所產生的好奇,進而抽絲剝繭試圖解答的科學。物理學不僅解釋了自然界中許多有趣的、令人疑惑的現象,利用物理學的原理,人類也創造出許多實用工具,例如透過電阻加熱的烤箱、誘電加熱的微波爐、利用空氣比重浮起來的熱氣球等。

      ?

      世界上存在著難以計數的自然現象,都能系統地被歸納於力學、熱學、波動學、電學、量子學等五大領域,也是物理學發展的歷史順序。透過這五大領域可以掌握物理學的整體輪廓。《圖解物理學更新版》即以不同篇章介紹這五大領域的要點及各領域之間的關係,並藉由圖文並列的撰述方式,使讀者能輕鬆地建立完整且脈絡清晰的基礎物理概念。對於物理當中不可或缺的運算公式,則深入淺出地說明根據的原理和推演過程、帶出各公式間相互套用的關聯性,並透過有趣的物理知識幫助記憶,使一向被初學者視為畏途的公式也能變得易於理解。

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      本書特色

    • 具圖像式思考的學習特色


    以圖解方式輔佐內文說明,使得學理變得更為具象、容易理解應用。



    • 從根本邏輯著手


    由根本的邏輯推演公式演變,不拘泥於數學公式的應用,幫助認識原理,同時了解重要應用公式的由來。



    • 由生活實例出發


    各單元皆有日常生活中的實例說明原理,輕鬆有趣、易於理解和想像。




     





    推薦序

    以圖像建立物理觀念 以想像力登上物理殿堂.........................2

    作者序

    愉快學習物理 體驗物理美妙之處............................................4

    第1章

    探訪物理的世界

    01 解答「為什麼」即物理的精髓........................................... 12

    02 為何物理中一定要有數學式............................................... 14

    03 支撐物理的五大支柱........................................................... 16

    04「物理入門」的第一道關卡──了解原子的構造............ 18

    05 以支配自然的四種作用力為主軸來學習「物理學」...... 20

    06 物理思考的原點──「克卜勒定律」............................... 22

    07「萬有引力定律」的推導過程............................................ 24

    08 好好地融會貫通「場」的概念........................................... 26

    Column1

    物理天才的誕生....................................................... 28

    第2章

    力學為物理之鑰

    01 物理量的單位只有四種........................................................ 30

    02 力學能藉由「向量」以圖像表現........................................ 32

    03 較重的物體會落下得比較快嗎........................................... 34

    04 力與加速度及質量的關係................................................... 36

    05 運動方程式的發現大幅地改變了物理............................... 38

    06 「慣性定律」就是「惰性定律」?................................... 40

    07 無論何時,力都是成雙成對的........................................... 42

    08 偏西風的產生是受到地球為球形的影響........................... 44

    09 有苦就有樂──能量守恆定律............................................ 46

    10 測量能量的大小................................................................... 48

    11 即使物體相撞,動量還是維持不變................................... 50

    12 向心力是萬有引力的仲介................................................... 52

    13 藉由萬有引力定律來思考圓周運動................................... 54

    Column2

    為什麼萬有引力是無所不能的?........................... 56

    第3章

    探討波與光

    01 在空間中進行傳遞的「波」............................................... 58

    02 聲音與光同樣是波卻完全不同!....................................... 60

    03 為何會發生「都卜勒效應」............................................... 62

    04 愈大型的樂器聲音愈低沉................................................... 64

    05 自然界中充滿了共鳴........................................................... 66

    06 光的特性就是「急性子」................................................... 68

    07 光的折射原理....................................................................... 70

    08 鑽石的寶貴價值來自「全反射」....................................... 72

    09 偏光濾鏡使水中之物也能清楚看見................................... 74

    10 可以通過狹縫的半圓形──波的繞射............................... 76

    11 同心協力就是一種美?波的各種干涉現象...................... 78

    Column3

    為何天空會被晚霞染紅...........................................80

    第4 章

    「熱力學」一點也不難

    01 當分子的運動愈來愈激烈,固體與液體就會變成氣體.. 82

    02 水既不容易變熱也不容易冷卻........................................... 84

    03 溫度的高低即表示分子運動的程度................................... 86

    04 溫度的最低下限──「絕對零度」................................... 88

    05 壓力可用分子的質量、速度與密度來表示...................... 90

    06 分子的動能與絕對溫度成正比........................................... 92

    07 能量可以轉變成各種形式................................................... 94

    08 熱力學第一定律即「能量守恆定律」............................... 96

    09 獲得的熱能有兩種瓜分方式............................................... 98

    10 在無火的情況下點火──絕熱變化.................................100

    11 覆水難收即「熱力學第二定律」.....................................102

    12 熵只會不斷增大.................................................................104

    Column4

    為什麼保溫瓶裡的熱水不會冷掉?.......................106

    第5 章

    到底什麼是「電」?

    01「電」是因為缺乏電子而產生..........................................108

    02 靜電作用力非常地強大.....................................................110

    03 在電的世界裡,占據高點同樣較為有利.........................112

    04 當相同的電荷互相靠近時…….........................................114

    05 原子核是儲存電能的罐頭.................................................116

    06 電也會受到來自空間的作用力.........................................118

    07 空間在肉眼不可見之下改變了.........................................120

    08 金屬會散發出光澤是因電子快速移動所致....................122

    09 在汽車裡就算打雷也很安全.............................................124

    10 電容器是儲存電的倉庫.....................................................126

    11 如何儲存大量的電.............................................................128

    12 電阻是連接寬廣水道的細小水管.....................................130

    13 電的流動──電流.............................................................132

    14 載運砂石的觀念也可以用來說明歐姆定律....................134

    15 從電能到熱能.....................................................................136

    Column5

    電在傳送時會耗損!?.........................................138

    第6章

    一窺電磁的世界

    01 磁鐵的N極與S極為何分不開?.......................................140

    02 磁力可證明移動中的物體會「縮小」.............................142

    03 利用磁鐵來產生電.............................................................144

    04 線圈會在磁場中儲存能量.................................................146

    05 即使沒有移動的電荷,電流還是存在!?....................148

    06 電磁波是由振動的電場所產生!.....................................150

    07 藉由勞倫茲力來了解馬達的作用原理.............................152

    08 磁浮列車是如何前進的.....................................................154

    09 以電容器讓磁場旋轉!.....................................................156

    Column6

    以微波爐來加熱食物............................................ 158

    附錄 基本粒子的世界充滿趣味!

    01 光也具有粒子的特性.........................................................160

    02 不接受分散能量的電子.....................................................164

    03 無論多麼巨大的物體都擁有波的特性.............................166

    04 兩者不可兼得──測不準原理.........................................168

    05 基本粒子可以向上帝借用能量.........................................169

    06 測不準原理使原子得以存在.............................................172

    索引...........................................................................................174






    由圖像建立物理觀念


    以想像力登上物理殿堂


    文◎牟中瑜(國立清華大學物理系教授)


    許多物理重大突破均源自生動的想像


    圖像式思考是想像的重要延伸


    物理學自十七世紀後即有突破性的發展,在一些領域上的進展,如牛頓力學、電磁學、相對論與量子力學的發展,不僅將人類的知識向前推進,並帶動了科技的進步。許多科技的產品來自物理學的進展,例如人造衛星的發射使用了牛頓力學與牛頓重力定律、用來接收電磁波的電視機是電磁學的最佳說明實例、全球衛星導航系統使用了相對論,而電腦的發明則來自以量子力學為基礎的半導體物理。


    雖然這些科技的產品已直接影響到人類的日常生活,然而多數的人並不清楚其背後的物理,而當提到物理時,仍然覺得那是一個距離遙遠、困難且令人生畏的學科。造成這樣的印象,部分的原因是大多數與物理有關的讀本都太嚴肅並缺乏想像的空間。實際上,物理學上許多重要的突破都來自超凡與生動的想像,而非來自機械制式的想法。


    近代最著名的例子就是愛因斯坦,當愛因斯坦在十六歲──相當於目前的高中一年級時──就已經想像騎在光束上會見到的景象,對這個問題的持續關注與執著思考,最後導致他發現了相對論。除了想像在光束上馳騁外,愛因斯坦更經常藉由思想上的實驗來檢驗他的想法,因此他聲稱想像比知識更為重要。而本書所採用的圖像式思考正是想像的重要延伸,是學習物理學的一個重要方式,但卻也是過去國內物理教育比較欠缺的。


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    數學公式非學習物理的目的而是追求圖像式思考的重要媒介


    物理學是講求精確的科學,而講求精確可說是造成物理學困難而令人生畏之印象的主要原因。然而為了精確,物理學中常需要使用數學式子來精確陳述重要的結論或結果,因此使用數學或以數學推導在學習物理中是不可避免的。不過,數學的使用卻往往成為多數人學習物理學的障礙,以為使用數學是唯一了解或說明物理的途徑。


    這樣的認知常常使許多人在學習物理時,注意力集中在數學的推導而被數學牽著走,忽視了物理圖像,因而往往在學習一些課題後,無法掌握這些課題的要點。實際上,為了精確,物理學雖然大量使用數學,但其目的在協助我們得到所謂的物理圖像,數學的推導只是輔助推導精確的結果。這些所得到的物理圖像可說是圖像式思考的基礎,指的是以生動圖像的方式理解精確的結果,因此在經過必需的數學推導之後,一定要再回顧整個推導的邏輯,並勾畫出問題或結論所獲得的圖像,才能掌握重點,比較有效地學習物理。


    *   *   *   *   *


    本書來自日本,為針對業餘的物理讀者所寫的一本高中程度的物理讀本。除了以口語式的說明取代直接的數學式,作者透過使用大量而生動的圖片,讓讀者知道每一單元的重點及其圖像。書中內容先大致說明了物理學的概要、架構以及宇宙觀,再透過之後的章節,循序漸進地介紹四大物理基礎領域。建議讀者讀完全書後,可再重讀剛開始的章節,如此可更有助於了解物理學的全貌。此外,本書主要特點是在文字說明的同時,一定配合圖片的解說,充分掌握了學習物理時需注重「圖像式思考」的要點,相信讀者在圖文合併的解說下,都能夠清楚地掌握到物理的重點。


    了解物理學是掌握現代科技的第一步,希望這本書的引用,能帶動國內物理界以更活潑生動的方式來介紹與物理相關的課題,打破物理是一門生硬學科的印象,讓更多的人能體會到物理學的奧妙。






    其 他 著 作
    1. 想當理科人套書(物理+化學+生物+醫療)
    2. 圖解物理學(修訂版)