物理與生活（第三版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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本書選用生活中常見的各種問題，以淺顯易懂的物理理論解釋說明，使讀者輕鬆明白生活上的各種疑問與相關的物理原理，非常適閤專技院校「基礎物理」或「生活物理」等通識課程教學之用。

　　全書分成物理學與物理量、力與運動、體力學、熱、聲波、光、電與磁、能量與生活等八大單元，各單元開頭以「學習地圖」呈現該單元學習要點，之後分為理論篇與應用篇，理論篇簡明扼要整理該單元的基本知識，接著應用篇則以一問一答的方式編寫，以生活實例加以靈活運用。

　　每個問題皆提供相關「物理小常識」，每個解答後麵均安排「動動腦、動動手」的小單元，其內容有的是思考性的問題，有的是實際操作的實驗，這些安排可以讓讀者更進一步認識每個單元的物理內涵。

　　本書圖文並茂，內容平易近人而不失物理內涵，從生活上的問題啓發讀者的興趣，進而引導讀者認識相關的物理原理。

　　第三版主要新增各單元的理論篇，並對應用篇的問題進行大幅更新，依最新資訊及時事，加入許多更吸引人的問題，並刪除部份第二版中的問題。此外，也對文句再加以修整潤飾，讓全書更流暢易讀。

 

書籍簡介：現代工程材料學導論 作者： 張偉 教授，李明 副教授 齣版社： 科技創新齣版社 齣版年份： 2023年 ISBN： 978-7-5675-XXXX-X --- 捲首語：麵嚮未來的材料科學與工程 在人類文明的每一個重大進步的背後，材料的選擇與創新都扮演著核心角色。從青銅時代的冶金術到信息時代的半導體技術，我們對物質的理解和駕馭能力，直接決定瞭工程技術的邊界。進入21世紀，麵對全球氣候變化、能源短缺以及對高性能、輕量化結構的需求，材料科學與工程正以前所未有的速度發展。 本書《現代工程材料學導論》旨在為工程學、材料科學、化學工程以及相關交叉學科的本科生和初級研究生提供一個全麵、深入且緊跟前沿的知識框架。我們不滿足於傳統材料學的羅列式介紹，而是緻力於構建一個以性能-結構-加工-應用為主綫的邏輯體係，強調材料的微觀結構如何決定宏觀性能，以及如何通過工程手段來控製和優化這些結構。 本書內容涵蓋瞭經典金屬材料的深入解析，先進高分子材料的最新進展，以及陶瓷、復閤材料等功能性材料的理論基礎與工程應用，並特彆關注瞭當前熱點——智能材料和可持續材料的設計與製造。 --- 第一部分：材料科學的基石與基礎理論 (Foundation & Fundamentals) 本部分奠定瞭理解材料科學所需的物理和化學基礎，強調從原子層麵理解宏觀行為。 第一章：材料科學導論與原子結構 材料的分類與角色： 概述金屬、陶瓷、高分子、復閤材料及功能材料的定義、特點及其在現代工程中的地位。 原子鍵閤與晶體結構： 深入探討離子鍵、共價鍵、金屬鍵和範德華力對材料宏觀性質（如熔點、硬度、導電性）的決定性影響。詳細介紹晶格常數、晶麵指數（密勒指數）的計算與應用，重點分析體心立方（BCC）、麵心立方（FCC）和六方密堆積（HCP）結構的特性及其對塑性變形的影響。 晶體缺陷的物理意義： 區彆點缺陷（空位、間隙原子、置換原子）、綫缺陷（位錯）和麵缺陷（晶界）。著重分析位錯理論（刃位錯、螺型位錯）如何解釋金屬的塑性變形機製，為後續的強化理論打下基礎。 第二章：材料的熱力學與動力學 材料的熱力學基礎： 運用吉布斯自由能最小化原理解釋相變發生的驅動力。重點分析二元閤金相圖的解讀，包括固溶體、共晶、共析反應的平衡條件。以Fe-C係相圖為例，詳細解析鋼鐵材料熱處理的基礎。 材料的擴散機製： 闡述Fick定律在材料工程中的應用，包括固態擴散、晶界擴散和快速擴散通道。結閤擴散動力學，解釋滲碳、滲氮等錶麵強化工藝的原理與速率控製。 相變動力學： 引入形核與長大理論（如詹森-塞恩斯模型），分析非平衡相變過程，如冷卻速率對微觀組織形成的影響，為控製材料性能提供時間維度上的依據。 --- 第二部分：主要材料體係的結構與性能 (Core Material Systems) 本部分將三大傳統材料——金屬、陶瓷、高分子——的理論知識與工程實踐相結閤，進行係統闡述。 第三章：金屬材料的本構關係與強化 塑性變形與形變機理： 詳細分析滑移和孿晶在應力作用下的行為。介紹雙晶界效應和加工硬化現象。 金屬的強化機製： 全麵係統地介紹四種主要的強化途徑：固溶強化（偏析效應）、晶界強化（Hall-Petch關係）、第二相粒子釘紮（Orowan環機製）和析齣強化（時效硬化）。 斷裂力學導論： 引入應力強度因子（K）、斷裂韌性（$K_{Ic}$）和裂紋擴展速率（d$a$/d$N$）。重點討論Griffith裂紋形成理論與Paris-Erdogan定律，評估結構在服役中的可靠性。 疲勞與蠕變： 深入探討低周疲勞（LCF）與高周疲勞（HCF）的S-N麯綫分析。解釋蠕變過程的三個階段及其阿倫尼烏斯型加速模型，特彆關注高溫閤金的設計考量。 第四章：陶瓷與玻璃材料的特性 結構特點與化學鍵閤： 分析陶瓷材料高熔點、高硬度和脆性的根本原因——離子鍵和共價鍵的強度與方嚮性。 晶體結構與化學計量： 探討氧化物、非氧化物陶瓷（如氮化矽、碳化矽）的晶體結構對稱性及其對電學、熱學性能的影響。 陶瓷的斷裂與增韌： 闡述陶瓷的脆性斷裂特徵。重點介紹第二相增韌技術，如相變增韌（PSZ）、縴維增強增韌的微觀機理。 玻璃的非晶態特性： 介紹玻璃轉變溫度（$T_g$）的概念，粘滯流變學，以及玻璃的製造、熱處理和應力控製技術。 第五章：高分子材料的鏈結構與粘彈性 高分子化學基礎： 聚閤物的結構特徵（分子量、分子量分布、支化度）。介紹聚閤反應類型及其對拓撲結構的影響。 構象、構型與態： 詳述鏈段運動、玻璃化轉變溫度（$T_g$）與熔點（$T_m$）的測定和意義。對比無定形和半結晶高分子的性能差異。 粘彈性理論： 闡述粘滯性和彈性的耦閤效應。引入Maxwell模型、Kelvin-Voigt模型來描述高分子的時間依賴性響應（如蠕變和應力鬆弛）。 高分子材料的加工成型： 簡述擠齣、注塑等過程中的剪切速率對取嚮和結晶度的影響。 --- 第三部分：先進材料與交叉學科應用 (Advanced Topics & Interdisciplinary Fields) 本部分聚焦於21世紀工程挑戰所催生的新型材料體係及其跨學科應用。 第六章：復閤材料的界麵科學與力學 復閤材料的分類與設計原則： 重點分析縴維增強復閤材料（FRC）和顆粒增強復閤材料的微觀幾何結構。 界麵在載荷傳遞中的作用： 深入探討界麵結閤強度、界麵反應對宏觀力學性能的決定性影響。分析Mises應力在基體與增強體之間的傳遞效率。 層閤闆理論基礎： 介紹經典層閤闆理論（CLT）在分析各嚮異性材料中的應用，重點講解鋪層順序對復閤材料抗彎剛度和屈麯性能的影響。 第七章：功能與智能材料 電子與光學材料： 概述半導體材料的能帶結構理論，介紹PN結的形成與工作原理。探討壓電效應、鐵電性及其在傳感器和緻動器中的應用。 磁性材料的微觀起源： 區分抗磁性、順磁性和鐵磁性。詳細分析磁疇壁運動對磁滯迴綫的影響，介紹軟磁與硬磁材料的應用場景。 形狀記憶閤金與智能響應： 聚焦於鎳鈦閤金等材料的馬氏體相變和熱彈性滯後現象，解釋其在自適應結構和醫療器械中的獨特優勢。 第八章：可持續材料與環境工程 材料的生命周期評估（LCA）： 從“搖籃到墳墓”的角度審視材料的能耗、環境影響和廢棄物處理。 綠色加工技術： 探討低能耗閤成方法，如溶膠-凝膠法、機械閤金化等，減少傳統高溫冶金過程的環境負荷。 可迴收性與生物基材料： 分析現有材料體係的迴收挑戰，介紹生物可降解聚閤物和再生金屬的應用潛力，強調循環經濟在材料科學中的重要性。 --- 結語：材料的未來展望 《現代工程材料學導論》不僅僅是一本知識的集閤，更是一扇通往材料創新世界的窗口。我們希望讀者在掌握瞭從原子尺度到宏觀結構、從基礎理論到前沿應用的完整知識鏈條後，能夠具備批判性思維和解決復雜工程問題的能力。材料科學的未來，在於跨學科的深度融閤，在於對極端環境（如高壓、高輻照）下材料行為的精準預測，以及在於麵嚮人類社會可持續發展的材料設計。本書的完成，正是為瞭激勵下一代工程師和科學傢，去創造那些尚未被人類想象的卓越材料。 --- 附錄： 常用材料性能數據錶、工程單位換算與標準、重要實驗方法簡介（如XRD, SEM, TEM, DSC/TGA）。

Unit 01 物理學與物理量
理論篇
1-1 物理學
1-2 物理量
應用篇
問題1-1 蠟燭點燃過程先發生物理變化還是化學變化呢？
問題1-2 一公尺是如何定義的？
問題1-3 重量與質量的物理意義有何不同？
問題1-4 曆法中有閏年，那有沒有閏秒？
問題1-5 一滴水所含的原子數與銀河係中的恆星總數比較起來，誰比較多？

Unit 02 力與運動
理論篇
2-1 運動
2-2 力與平衡
2-3 牛頓運動定律
應用篇
問題2-1 一拱橋耐重的祕密是什麼？
問題2-2 用力握住雞蛋，雞蛋會不會被你握破？
問題2-3 不倒翁的原理是什麼？
問題2-4 平衡鳥平衡的祕密是什麼？
問題2-5 如何判斷生雞蛋還是熟雞蛋？
問題2-6 跳車要怎麼跳纔不會受傷？
問題2-7 擲球的仰角要多少纔能丟得最遠？
問題2-8 為什麼用橡皮筋發射紙彈比用手投擲更具威力？
問題2-9 火箭為什麼可以飛到外太空？
問題2-10 拔河比賽隻是比誰力氣大嗎？
問題2-11 物體在地錶的重量是不是都一樣？
問題2-12 電梯在升降的時候體重會不會改變？
問題2-13 為什麼腳踏車的輪子不設計成三個呢？
問題2-14 潮汐的成因是什麼？

Unit 03 流體力學
理論篇
3-1 壓力
3-2 大氣壓力
3-3 波以耳定律
3-4 查理定律
3-5 靜止流體的壓力
3-6 連通管原理與帕斯卡原理
3-7 浮力
3-8 柏努力原理
應用篇
問題3-1 鐵達尼號為什麼會撞上冰山？
問題3-2 為什麼冰山融化會造成海平麵上升？
問題3-3 聽說在人在死海中就算不會遊泳也會浮起來，這是真的嗎？
問題3-4 天燈是如何飛上天的呢？
問題3-5 潛水艇浮潛的原理是什麼？
問題3-6 為何人不會被大氣壓力壓垮？
問題3-7 吸盤是靠吸力吸住牆壁嗎？
問題3-8 馬桶能沖水的祕密是什麼？
問題3-9 空氣槍的原理是什麼？
問題3-10 降落傘緩慢下降的原理是什麼？
問題3-11 為什麼沸騰的油中加入水，會産生油爆現象？ . 80
問題3-12 風箏是如何飛上天的呢？
問題3-13 變化球的祕密是什麼？

Unit 04 熱
理論篇
4-1 溫度與熱量
4-2 熱的傳播
4-3 熱與物態變化
應用篇
問題4-1 熱水瓶的保溫原理是什麼？
問題4-2 栗子為什麼要和沙子一起炒，纔容易炒熟呢？
問題4-3 白天在海邊的風會從哪邊吹過來？
問題4-4 聖誕燈泡為何會一閃一閃的？
問題4-5 高速公路上為何每隔一段距離就會留一條縫隙？
問題4-6 紙鍋子可以用來煮開水嗎？
問題4-7 乒乓球不小心踩扁瞭，該怎麼辦？
問題4-8 為什麼滾熱的砂鍋要避免放在很冷的地方？
問題4-9 鼕天沖開水時，要使用厚的玻璃杯還是薄的玻璃杯裝？
問題4-10 施放乾冰所産生的白色煙霧是二氧化碳嗎？
問題4-11 高山上煮食物，使用壓力鍋還是燜燒鍋比較好？

Unit 05 聲波
理論篇
5-1 波的意義與傳播
5-2 聲音的形成
5-3 聲波的反射與摺射
5-4 多變的聲音
5-5 都蔔勒效應
應用篇
問題5-1 為什麼每個人講話的聲音都不一樣呢？
問題5-2 為什麼聲音在晚上可以傳得較遠？
問題5-3 為什麼蚊子會發齣嗡嗡的聲音，蝴蝶就不會？
問題5-4 排笛的發聲原理是什麼？
問題5-5 大船進港鳴汽笛，岸上的你聽到汽笛聲的音調會由低變高，這是為什麼？
問題5-6 倒車雷達運用原理與蝙蝠抓獵物有什麼關聯呢？

Unit 06 光
理論篇
6-1 光的性質
6-2 光的反射與摺射
6-3 光的色散
6-4 光的乾涉
6-5 光的繞射
6-6 光的頻率、波長與光速
應用篇
問題6-1 萬花筒有著美麗圖案的祕密是什麼？
問題6-2 單嚮玻璃為什麼隻能單邊看得見？
問題6-3 為什麼天空是藍色的？
問題6-4 月全食的月亮是什麼顔色？
問題6-5 虹與霓的成因是什麼？
問題6-6 星星為何會一閃一閃的？
問題6-7 肥皂膜的彩色是怎樣形成的？
問題6-8 天上的星星為什麼有不同的顔色？
問題6-9 夜市常見會發光的光縴玩具，其原理是什麼？
問題6-10 為什麼戴上立體眼鏡纔能看齣立體電影的立體感？
問題6-11 為什麼有人說遠紅外光是一種生育光綫？
問題6-12 宇宙是靜止的嗎？

Unit 07 電與磁
理論篇
7-1 電的認識
7-2 電路與電器
7-3 電流
7-4 電阻與歐姆定律
7-5 電場、電位能、電位
7-6 電磁感應與冷次定律
應用篇
問題7-1 人體的神經傳導方式跟電綫中的電流傳導是一樣的嗎？
問題7-2 為什麼同一個插座不要接太多電器？
問題7-3 鳥站在高壓電綫上為什麼不會觸電？
問題7-4 怎樣測量體內脂肪有多少？
問題7-5 雷電是如何形成的？
問題7-6 避雷針的原理是什麼？
問題7-7 汽車被閃電打到，車子裏的人會不會也被電到？
問題7-8 廣播的AM 與FM 有何不同？
問題7-9 大賣場的防盜門原理為何？

Unit 08 能量與生活
理論篇
8-1 功與能
8-2 功率
8-3 能量的轉換與守恆
8-4 光電效應
8-5 質能互換
應用篇
問題8-1 我們能不能由植物取得能源？
問題8-2 我們為什麼要付電費？
問題8-3 如何利用風力來發電？
問題8-4 如何利用水力來發電？
問題8-5 遊樂場的海盜船設施運用什麼物理定律？
問題8-6 如何利用太陽能來發電？
問題8-7 如何利用核能來發電？

動動腦、動動手 謎底
索引

 

三版序

　　如果您想瞭解物理但又怕物理太難懂，那麼這本書就非常適閤您。全書配閤教育部課程綱要之教學架構，循序編撰，非常適閤專技院校「基礎物理」或「生活物理」等通識課程教學之用。

　　本書編寫方式著重平實、平易而不失物理內涵。一般人大多覺得物理的理論艱澀難懂，所以本書試圖以生活上的問題啓發讀者的興趣，再以物理的理論解釋此一現象，希望能達到讓讀者既明白生活上的物理問題，又懂得相關的物理原理。

　　本書每個問題的最後皆安排「動動腦、動動手」的小單元，其內容有的是思考性的問題，有的是實際操作的實驗，這些安排可以讓讀者更進一步認識每個單元的物理內涵。

　　本次改版新增「理論篇」，先瞭解理論知識再進入「應用篇」，以生活實例加以靈活運用，因此加入許多最新、最吸引人的問題，以及全麵檢視修正錯漏字與適度潤飾文句，使內容更臻完善且流暢易懂。

　　在此要特彆感謝新文京開發齣版股份有限公司編輯部與相關同仁的配閤，纔能使得本書順利再版。本書經再三斟酌詳校，若有疏漏不全之處，尚祈各界不吝指正。
　
 

评分☆☆☆☆☆

我是一位對藝術和人文有著深厚情感的讀者，一直覺得科學和藝術之間存在著一種微妙的聯係，但始終難以捕捉。當我看到《物理與生活（第三版）》的描述中，提到瞭“物理學的視角如何豐富我們對自然美的理解”時，我感到非常好奇。我一直認為，很多令人驚嘆的自然現象，如星空的浩瀚、光影的變幻、甚至物質的微觀結構，都蘊含著深刻的美學價值。我希望這本書能從物理學的角度，為我解讀這些美。例如，書中是否會探討光波的乾涉和衍射現象，從而解釋色彩的豐富多彩，以及藝術傢們是如何運用光影來創作的？在描述宇宙的起源和演化時，是否會展現齣一種宏大的史詩感，如同宇宙本身就是一首壯麗的詩篇？我期待這本書能夠 bridging 科學與藝術之間的鴻溝，讓我能夠以一種全新的、更加理性的方式去欣賞和理解我們所處的這個世界。我希望它能教會我如何在科學的理性光輝中，發現那份源於物理規律的獨特美學。

评分☆☆☆☆☆

我是一位務實的讀者，對那些能夠切實解決生活中的問題，或者提高生活品質的知識格外感興趣。《物理與生活（第三版）》這本書，從書名來看，就給瞭我這樣的感覺。我希望它不是一本隻停留在理論層麵，而是能夠將抽象的物理概念轉化為實際應用的指導。比如，在講解熱力學時，它是否會提供一些關於如何更有效地利用能源，節約傢庭開支的建議？在涉及材料科學的部分，是否會解釋為什麼某些材料比其他材料更適閤用於製造特定物品，從而幫助我更好地理解産品的選擇和使用？我特彆關注書中是否會涉及一些與健康、安全相關的物理學知識，例如關於輻射的防護，或者聲波對人體的影響等等。我希望通過閱讀這本書，能夠提升我在日常生活中做齣更明智選擇的能力，能夠更好地理解和利用身邊的科技産品，甚至在遇到一些小問題時，能夠運用所學的物理知識找到解決方案。這本書對我來說，更像是一本“生活指南”，一本能夠讓我的生活變得更科學、更便捷、更安全的工具書。

评分☆☆☆☆☆

我是一位對科技發展和社會變遷有著濃厚興趣的讀者，一直關注著新技術如何影響我們的生活。所以，當我看到《物理與生活（第三版）》的簡介時，立刻被它所提及的“現代物理學的最新進展”以及“科技如何塑造我們的未來”所吸引。我理解這本書不僅僅是關於基礎物理的科普，更重要的是它會將物理學原理與當下的科技前沿緊密結閤。想象一下，能夠理解我們每天使用的智能手機、高速互聯網、甚至是新能源汽車背後的物理基礎，這該是多麼令人興奮的事情。我很好奇書中是如何解釋這些復雜技術的，是會像其他科普書一樣，簡單帶過，還是會深入淺齣地揭示其核心原理。我尤其關注書中對人工智能、量子計算、生物技術等新興領域的介紹，想知道這些聽起來“高大上”的科學分支，到底是如何建立在物理學的堅實基礎之上的，以及它們將如何改變我們的社會結構和日常生活。希望這本書能為我打開一扇新的窗口，讓我不再隻是一個技術的被動使用者，而能成為一個更具洞察力的觀察者，甚至為未來的發展方嚮提供一些獨立的思考。

评分☆☆☆☆☆

作為一名喜歡探索事物本質的讀者，我總是不滿足於錶麵的解釋，渴望深入理解事物的內在規律。《物理與生活（第三版）》在這一點上恰好契閤瞭我的需求。它並非僅僅停留在現象的描述，而是試圖挖掘現象背後的根本原因。我期待這本書能夠幫助我建立起一個完整的科學思維框架，讓我能夠以一種更加係統和嚴謹的方式去觀察和分析周圍的世界。比如，書中在解釋能量的轉換和守恒定律時，是否會聯係到我們生活中隨處可見的能源消耗問題？在講述力學原理時，是否會分析體育運動中的技巧和效率？我希望它能引導我從“是什麼”上升到“為什麼”，從而培養齣一種主動探究的精神。而且，這本書的“第三版”字樣也暗示著它包含瞭最新的科學發現和修正，這對於我這樣一個追求知識準確性的人來說至關重要。我希望能通過閱讀，提升自己的邏輯思維能力和分析能力，不再被一些似是而非的說法所迷惑，而是能夠基於科學的證據去做齣判斷。

评分☆☆☆☆☆

剛拿到這本《物理與生活（第三版）》，還沒深入閱讀，但光看目錄和一些章節的引言，就足以讓我對它充滿期待。我是一名對生活中的各種現象充滿好奇的普通讀者，一直以來都覺得科學離我們很遙遠，是實驗室裏的專有名詞和復雜的公式。然而，這本書似乎打破瞭這種隔閡。它沒有上來就堆砌晦澀的理論，而是用一種極其貼近生活的方式來引入物理學。比如，它會從我們每天都會經曆的現象講起，像早上醒來聽到鬧鍾的聲音，看到窗外透進的光綫，齣門坐交通工具，到晚上迴傢煮飯等等，這些看似平凡的日常，書中都試圖用物理學的原理去解釋。這種“從生活齣發，迴歸生活”的敘事方式，對我來說非常有吸引力。我尤其期待它能夠解答我的一些睏惑，比如為什麼天會是藍色的？為什麼鼕天會感覺比夏天更冷？彩虹到底是怎麼形成的？我希望能通過這本書，不再隻是機械地接受這些自然現象，而是能理解其背後的科學邏輯，從而獲得一種更深刻的認知和體驗。這本書的排版也很舒服，插圖豐富，希望能幫助我這個物理“小白”也能輕鬆理解那些“大咖”們纔能懂的知識。