3D理化遊樂場I+II(套書) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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圖書標籤:

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　　全國首創3D動畫教材，
　　內容連接國中理化與生活常識，透過83個3D動畫，
　　4個遊戲，讓你輕鬆玩，也能成為理化高手！

　　走進遊樂場是什麼心情？是不是既興奮又期待？如果我們不是「學」理化，而是可以「玩」理化，那該有多好？理化是物理與化學的閤稱，其實這兩門學科所要學的對象，就隱藏在日常生活中，連你在遊樂場裏看到的每一項遊樂設施，都和理化脫不瞭關係。煞車時，需要摩擦力纔能讓車子停下來，但若沒有摩擦力，車子也無法前進。為什麼雷射光可以除去臉上的斑點，讓人看起來更美麗？遊樂場的哈哈鏡使得我們的身材一會兒瘦、一會兒胖，有的部位凹、有的部位凸，哈哈鏡究竟有什麼魔力？《3D理化遊樂場》把理化與生活常識連接，還有精緻的3D動畫可以觀賞。請帶著愉快的心情，重新認識理化！

作者簡介

陳偉民

　　颱灣師範大學化學係畢業，曾任國中理化老師十五年， 高中化學老師十七年，也參與國中及高中教科書編寫， 並從事科普寫作與翻譯，著有《智多星齣擊》、《誰殺瞭大恐龍》、《3D理化遊樂場》（閤著）、《大傢來破案》等，譯有《打造化學力》。

林金昇

　　國立颱灣大學畢業，颱大環境工程研究所碩士。曾任行政院環保小組研究員，從事環境資源保育及研究多年。著有《我們隻有一個地球：談世界環境問題》、《享受呼吸是最愛：談空氣汙染》、《盼清香永久撲鼻：談惡臭公害》、《讓濁流再澄清：談水汙染防治》、《光閤菌處理高濃度有機廢水之研究》等，譯有《飲用水與健康》。

江彥雄

　　國立成功大學畢業，美國佛羅裏達大學化工博士。曾任美國喬治華盛頓大學、賓州大學客座教授。目前為中華綜閤發展研究院高級研究員兼教授。從事物理化學研究、教學工作四十餘年，著有《苯的基本性質及有害特性》、《廢能源再利用》、《有害廢棄物處理手冊》等。發錶過的學術論文達40餘篇。

《計算化學與分子模擬：從基礎到應用》 第一章：計算化學的基石 本章將深入探討計算化學的理論基礎和核心概念。首先，我們將迴顧量子力學在描述分子體係中的基本原理，包括薛定諤方程及其在分子體係中的應用。我們將詳細介紹波恩-奧本海默近似（Born-Oppenheimer Approximation）的物理意義及其在實際計算中的重要性，以及由此衍生的電子結構理論。 接著，本書將詳細闡述各種電子結構方法。從半經驗方法（如Hückel法、CNDO/INDO）到從頭算方法（Ab Initio），如Hartree-Fock（HF）方法，我們將剖析HF理論的假設、局限性以及如何通過引入電子相關性來改進結果。相關性處理方法，如密度泛函理論（Density Functional Theory, DFT）的原理和各種泛函的比較，將是本章的重點。此外，我們還會介紹後HF方法，如Møller-Plesset微擾理論（MP2, MP3, MP4）和耦閤簇理論（Coupled Cluster, CC），這些方法在處理強相關體係中的優勢和挑戰。 在基組的選擇方麵，本章將全麵介紹不同類型的基函數集（如高斯型、斯萊特型），以及如何選擇閤適的基組來平衡計算精度和效率。此外，我們還將討論原子能級（Atomic Orbital）的數學形式、擴充基組和極化基組的應用場景。 第二章：分子結構與性質的預測 本章聚焦於如何利用計算化學方法預測分子的靜態和動態性質。首先，我們將討論如何通過能量最小化技術來確定分子在構象空間中的能量最小值，即尋找幾何優化（Geometry Optimization）的穩定結構。我們將詳細介紹優化算法的原理，如梯度下降法、牛頓法和擬牛頓法，並討論收斂判據的選擇。 在結構優化之後，下一步是驗證所獲結構的真實性。本章將深入講解振動分析（Vibrational Analysis）在頻率計算中的應用。如何通過二階導數（Hessian矩陣）來判斷一個駐點是最小值、鞍點還是極大值，以及如何解釋紅外（IR）和拉曼光譜的預測結果。 此外，本書還將詳細闡述熱力學性質的計算。通過零點能校正、熱力學能（$E_{0}$）和自由能（$G$）的計算，讀者將學會如何從電子能量齣發推導齣室溫下的熱力學數據。反應速率理論，特彆是過渡態理論（Transition State Theory）和如何通過反應路徑搜索（Reaction Path Following）來定位過渡態結構，也將被詳細討論。 第三章：分子動力學模擬：時間與溫度的維度 本章將把焦點從靜態結構轉嚮分子的動態行為。分子動力學（Molecular Dynamics, MD）模擬是研究體係隨時間演化的有力工具。我們將從牛頓運動方程（Newton's Equations of Motion）齣發，詳細介紹積分算法，如Verlet算法及其改進，以實現對原子運動軌跡的精確積分。 模擬成功的關鍵在於勢能函數（Potential Energy Surface, PES）的準確性。本章將係統介紹力場（Force Fields）的構建原理，包括範德華力、靜電相互作用和化學鍵閤項的數學形式。我們將對比經典力場（如AMBER, CHARMM, OPLS）與半經驗/量子化學力場（如ReaxFF, QM/MM耦閤）的適用範圍和精度差異。 在模擬設置方麵，我們將討論係統的熱力學集成器的選擇，包括係綜的選擇（微正則係綜 NVE、正則係綜 NVT、等溫等壓係綜 NPT）以及如何實現恒溫和恒壓控製（如Nosé-Hoover, Langevin）。 MD模擬結果的後處理是至關重要的一步。本章將介紹如何從軌跡文件中提取宏觀性質，如擴散係數、粘度、均方位移（MSD）以及如何利用徑嚮分布函數（RDF）分析局部分子排列。 第四章：高級模擬技術與應用 本章將介紹超越標準MD模擬的先進技術，以解決復雜體係的采樣和構象搜索問題。首先，我們將探討如何剋服能壘，加速構象轉換的采樣方法，如Metadynamics、Umbrella Sampling（傘式采樣）和Replica Exchange Molecular Dynamics（REMD）。 在計算體係的自由能方麵，本書將詳細講解計算自由能微擾（FEP）和熱力學積分（TI）方法的理論基礎及其在計算溶解自由能、結閤能中的應用。 此外，本章還將深入研究在溶液中進行模擬的關鍵技術。溶劑模型的選擇，包括隱式溶劑模型（如PCM, COSMO）和顯式溶劑模型（如SPC/E, TIP3P），及其對模擬結果的影響將被細緻對比。 最後，本書將展望計算化學在生物物理、材料科學和藥物設計中的交叉應用。例如，如何利用QM/MM方法模擬酶促反應，或如何通過MD模擬研究蛋白質摺疊和膜蛋白的嵌入過程。 附錄：軟件與實戰指南 附錄將提供主流計算化學和分子模擬軟件（如Gaussian, ORCA, GROMACS, LAMMPS）的入門指南，包括輸入文件的編寫規範、常用參數的設置以及結果的可視化工具介紹。通過具體的案例分析，讀者將能夠迅速將理論知識轉化為實際的計算操作。

评分☆☆☆☆☆

哇，收到這套「3D理化遊樂場I+II」真的太讓人興奮瞭！我一直對科學充滿好奇，但總覺得課本上的圖文有點枯燥，很難想像那些抽象的物理化學概念。這套書名就帶著「遊樂場」的感覺，讓人充滿期待，彷彿可以真的動手操作，在遊戲中學習。我個人非常重視學習過程的趣味性，尤其對於國中小的孩子來說，能引起他們對科學的興趣，比死記硬背更重要。我希望這套書能夠真正做到「寓教於樂」，用3D圖像和引人入勝的內容，將那些看似複雜的理化原理變得生動有趣，讓孩子們在玩樂中不知不覺地吸收知識。最怕那種隻有艱澀文字和製式圖片的書，看瞭就想睡覺。這套書的「3D」和「遊樂場」讓我看到瞭一絲曙光，期待它能成為引導孩子們探索科學世界的第一把鑰匙，激發他們的好奇心和求知欲。我認為，好的科普書就像一個引導者，能夠讓孩子們自己去發現、去思考、去實驗，而不是被動地接收資訊。希望這套書能成為這樣一個優秀的引導者。

评分☆☆☆☆☆

我對這套「3D理化遊樂場I+II」抱持著高度的期待，因為它聽起來就是一套能夠顛覆傳統理化學習方式的書籍。過去我們在學習物理化學時，常常麵臨著概念抽象、難以想像的睏境。但「3D」這個詞，讓我看到瞭突破的可能。我希望這套書能夠運用先進的3D技術，將那些抽象的科學原理，例如原子結構、化學反應、力學定律等，以立體、直觀的方式呈現齣來，讓讀者能夠從不同的角度去觀察、去理解，甚至是可以進行虛擬的操作。而「遊樂場」則象徵著學習的趣味性與互動性，我期望這套書能夠設計一些巧妙的遊戲關卡、有趣的實驗模擬，甚至是一些互動式的問答，讓學習過程充滿瞭挑戰與樂趣，讓讀者在玩樂中不知不覺地吸收知識，而不是枯燥乏味地記憶。如果這套書能夠真正做到，讓理化學習變得生動有趣、引人入勝，那絕對是市麵上難得一見的優秀科普讀物，我非常期待它能為孩子們帶來全新的學習體驗。

评分☆☆☆☆☆

身為一個在教育領域稍微接觸過一些教材的傢長，看到「3D理化遊樂場I+II」這樣的書名，讓我聯想到的是一種全新的學習模式。傳統的理化教學，往往受限於黑闆、課本和圖片，很多時候學生隻能透過文字描述來想像，像是看不見的分子在運動，或是抽象的能量轉換。這套書名中的「3D」絕對是亮點，我認為它有潛力突破這樣的限製，透過立體化的呈現，讓這些原本抽象的概念變得具體可感。想像一下，可以從各個角度觀察一個原子模型，或是模擬一個簡單的化學反應過程，這種視覺化的學習方式，我相信對於提升學習的效率和深度都有非常大的幫助。而「遊樂場」則暗示瞭學習的過程中，會充滿瞭趣味性和互動性，而不是單純的知識灌輸。我期待它能夠設計一些小遊戲、小謎題，甚至是一些虛擬實驗的引導，讓孩子們在解決問題的過程中，自然而然地學到理化的知識。這種寓教於樂的設計，我相信能讓孩子們對理化產生濃厚的興趣。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，我對這套「3D理化遊樂場I+II」的期望值有點高，但又帶點審慎。我曾經買過不少號稱「互動」、「趣味」的科學繪本，結果發現內容其實還是偏嚮傳統的知識傳遞，3D效果也隻是流於形式，沒有真正解決孩子們對理化概念的理解障礙。這次看到「3D理化遊樂場」這個書名，我第一個想法就是：「這次會不會又是一場空？」但是，仔細想想，如果真的能做到「3D」和「遊樂場」的結閤，那將會是多麼強大的學習工具啊！我希望它能夠利用3D視覺效果，真實地呈現例如分子結構、力學原理、電學迴路等等，讓孩子們能夠從不同的角度、甚至是在虛擬空間中「觸摸」到這些概念。而「遊樂場」則意味著遊戲化的學習，可能會有小挑戰、小實驗，甚至是虛擬實驗室的設計，讓學習過程充滿瞭樂趣和成就感。我期望這套書能夠真正做到「看得見、摸得著、玩得轉」的理化學習體驗，讓孩子們不再對理化感到畏懼，而是愛上探索科學的樂趣。

评分☆☆☆☆☆

我對這套「3D理化遊樂場I+II」充滿瞭好奇，尤其是「3D」這個詞，讓我想像著書中可能會齣現立體模型、動畫模擬，甚至是可以「操作」的虛擬實驗。我過去在學習理化時，常常覺得有些概念很難理解，像是電磁感應、光的摺射等等，如果當時有這樣的書，我想會更容易上手。想像一下，透過3D的圖像，能夠清晰地看到電場和磁場如何相互作用，或是光線如何在不同介質中彎麯，這種視覺化的學習方式，無疑會大大加深理解。而「遊樂場」這個詞，則讓我聯想到遊戲化的學習體驗，我希望這套書能夠設計一些引人入勝的互動環節，讓學習過程變得像玩遊戲一樣有趣，能夠激發孩子們的探索慾望。如果這套書能做到，讓孩子們在不知不覺中，就對理化產生濃厚興趣，那絕對是一本成功的科普書。我非常期待它能提供這樣一種新穎、有趣的學習方式，讓理化不再是枯燥乏味的學科。