內容簡介
《大學物理學(上冊)》是在吳百詩先生主編、曾榮獲國傢教委優秀教材一等奬的《大學物理》基礎上,根據新製定的《理工科類大學物理課程教學基本要求》修訂而成,涵蓋瞭教學基本要求中的全部A類核心內容,並覆蓋瞭相當數量的B類擴展內容。本書在嚮學生傳授物理基礎知識的同時,重點培養學生分析問題、解決問題的能力和獨立獲取知識的能力。本書分為上、下冊。上冊包括力學和電磁學;下冊包括熱力學基礎、氣體動理論、波動光學基礎、狹義相對論基礎、量子物理基礎等。
《大學物理學(上冊)》可作為高等學校理工科專業大學物理課程的教材或參考書,也可供相關專業科技工作者和社會讀者閱讀。
內頁插圖
目錄
力學
第1章 質點運動學
1.1 質點位置的確定方法
1.2 質點的位移、速度和加速度
1.3 用直角坐標錶示位移、速度和加速度
1.4 用自然坐標錶示平麵麯綫運動中的速度和加速度
1.5 圓周運動的角量錶示 角量與綫量的關係
1.6 不同參考係中的速度和加速度變換定理簡介
習題
第2章 牛頓運動定律
2.1 牛頓運動三定律
2.2 力學中常見的幾種力
2.3 牛頓運動定律的應用
2.4 牛頓運動定律的適用範圍
習題
第3章 功和能
3.1 功
3.2 幾種常見力的功
3.3 動能定理
3.4 勢能機械能守恒定律
3.5 能量守恒定律
習題
第4章 衝量和動量
4.1 質點動量定理
4.2 質點係動量定理
4.3 質點係動量守恒定律
4.4 質心質心運動定理
4.5 變質量動力學簡介
習題
第5章 剛體運動學
5.1 剛體和自由度的概念
5.2 剛體的平動
5.3 剛體繞定軸轉動
習題
第6章 剛體動力學
6.1 力矩剛體繞定軸轉動微分方程
6.2 繞定軸轉動剛體的動能動能定理
6.3 動量矩和動量矩守恒定律
習題
第7章 機械振動
7.1 簡諧振動
7.2 諧振動的閤成
7.3 阻尼振動和受迫振動簡介
7.4 非諧振動的傅氏分解頻譜
7.5 兩個自由度係統自由振動簡介
習題
電磁學
第8章 靜電場
8.1 電荷庫侖定律
8.2 靜電場電場強度
8.3 電場強度通量高斯定理
8.4 靜電場的環路定理電勢能
8.5 電勢電勢差
……
習題答案
元素周期錶
深入探索現代生物學的基石 《生命科學前沿:從分子到生態的宏大敘事》 本書簡介 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入且與時俱進的生命科學概覽。我們摒棄瞭傳統教科書中過於側重經典實驗結果的敘述方式,轉而聚焦於當代生物學研究中最活躍、最具革命性的領域。這不是一本單純的記憶性知識匯編,而是一部引導讀者理解生命現象復雜性與統一性的思維工具書。 全書結構圍繞生命復雜性的三個核心層次展開:分子機器的精妙運作、細胞係統的集成調控,以及生物多樣性與生態平衡的宏觀尺度。 我們堅信,理解生命,必須深入到原子和分子的層麵,同時也要把握其在地球係統中的宏偉布局。 第一部分:生命的分子基礎與信息革命 本部分深入剖析瞭生命最核心的構建模塊——生物大分子及其相互作用。我們不僅迴顧瞭DNA、RNA和蛋白質的基本結構,更側重於講解驅動生命活動的動態過程和調控機製。 第一章:核酸的結構與動態學 本章詳細探討瞭遺傳信息的存儲與傳遞。重點內容包括: 錶觀遺傳學的最新進展: 遠超傳統孟德爾遺傳的DNA甲基化、組蛋白修飾(如H3K4me3和H3K27me3)如何通過染色質重塑來動態地控製基因錶達的時空特異性。我們將分析高通量測序技術(如ChIP-seq和ATAC-seq)如何揭示基因組的可及性。 RNA的功能多樣性: 聚焦於非編碼RNA(ncRNA)的調控網絡。長鏈非編碼RNA(lncRNA)如何作為分子支架或誘餌,調節轉錄因子和染色質結構;微小RNA(miRNA)介導的mRNA沉默機製,及其在疾病發生中的重要作用。 第二章:蛋白質的摺疊、功能與設計 本章超越瞭蛋白質的“鎖和鑰匙”模型,探討瞭其復雜的時空動力學。 蛋白質組學與構象景觀: 介紹AlphaFold等人工智能預測工具如何變革蛋白質結構生物學。討論蛋白質摺疊的能量景觀理論,理解伴侶蛋白(Chaperones)在保證蛋白質正確摺疊中的關鍵作用。 酶催化的精密調控: 深入分析彆構調控、共價修飾(磷酸化、泛素化)如何作為快速響應的開關,控製信號通路。我們將具體解析關鍵代謝酶(如糖酵解中的PFK-1)如何整閤細胞內外的多種信號。 第三章:信號轉導的復雜網絡 本章剖析細胞如何感知、處理和響應環境變化。 G蛋白偶聯受體(GPCR)的藥理學: 作為最大的一類受體傢族,我們詳細解析其跨膜信號放大機製,以及受體活性調節因子(如GRKs和Arrestins)在信號“脫敏”中的重要性。 激酶與磷酸酶的動態平衡: 聚焦於MAPK通路、PI3K/AKT/mTOR通路等核心網絡的交叉對話。我們將分析拓撲學特徵(如反饋抑製和前饋調控)如何賦予這些網絡魯棒性和響應的特異性。 第二部分:細胞組織的集成與生命周期控製 本部分從細胞這一生命活動的基本單位齣發,考察其內部結構組織的組織化和生命周期的精確控製。 第四章:細胞器的生物發生與動態組織 本章關注細胞器如何構建、維持其功能狀態並進行相互協調。 膜泡運輸的分子馬達: 深入探討囊泡形成、靶嚮和融閤的分子機製,特彆是SNARE蛋白復閤體的解耦與重組循環,以及GTPase(如Rab傢族)在確立膜區室身份中的作用。 綫粒體的質量控製: 介紹綫粒體的分裂與融閤(Fission/Fusion)如何調節其功能狀態,以及自噬(Mitophagy)如何選擇性清除受損的綫粒體,以維持細胞的整體能量穩態和氧化還原平衡。 第五章:細胞骨架的力學與驅動 本章強調細胞骨架作為“機械器官”在細胞形態維持和運動中的作用。 肌動蛋白與肌球蛋白的張力生成: 分析肌球蛋白II在細胞收縮和細胞間粘附中的作用,以及Rho GTPases如何通過調控肌動蛋白的聚閤和交聯來驅動細胞遷移和形態發生。 微管網絡的動態不穩定性: 解釋微管的“生長-收縮”機製(Dynamic Instability)如何驅動細胞內物質的快速重組,以及驅動蛋白(Kinesins和Dyneins)如何沿微管進行定嚮運輸,連接細胞內各個功能區室。 第六章:細胞周期調控與癌癥的分子機製 本章深入細胞分裂的調控機製,將其與失控的癌癥生物學聯係起來。 CDK-周期蛋白復閤物的精確調控: 詳述細胞周期檢查點(G1/S, G2/M)如何通過CDK活性的周期性變化來確保遺傳物質的準確復製和分配。重點分析p53和Rb等腫瘤抑製基因如何介導細胞周期阻滯。 有絲分裂紡錘體的構建與分離: 聚焦於動粒(Kinetochores)如何監測染色體聯結狀態,並通過“張力有絲分裂”(Tension-sensing mitosis)來確保精確的染色體分離,避免非整倍體。 第三部分:從個體到物種:進化、多樣性與環境的交響 本部分將視角提升至群體和物種層麵,探討生命在宏大時間尺度上的適應與演化。 第七章:發育生物學的可塑性與形態發生 本章探討如何從單細胞受精卵精確地構建齣復雜的多細胞生物體。 模式形成信號通路: 重點解析經典的形態發生素(Morphogens)梯度模型,如Wnt、Hedgehog和TGF-$eta$信號通路,如何通過濃度差異來指定細胞的身份和位置。 生物學可塑性與環境誘導: 討論錶型可塑性(Phenotypic Plasticity)的分子機製,例如溫度或營養如何通過錶觀遺傳或代謝通路,影響同一種生物在不同環境下的發育軌跡。 第八章:種群遺傳學與適應性進化 本章聚焦於群體水平的遺傳變異與自然選擇的互動。 分子進化速率與中性理論: 重新審視 Kimura 的分子中性進化理論,並結閤現代基因組學數據(如dN/dS比值分析),評估選擇和漂變在不同基因組區域的作用。 群體基因組學與選擇的信號: 介紹如何利用高通量測序數據識彆選擇掃過(Selective Sweeps)區域,以及如何通過分析單核苷酸多態性(SNP)頻率來推斷過去環境壓力下的適應過程。 第九章:生態係統的穩定性與生物地球化學循環 本章將生物學與地球科學相結閤,探討生命在驅動行星尺度過程中的角色。 微生物群落的碳氮循環: 詳細分析土壤和海洋微生物群落中關鍵代謝途徑(如固氮、硝化反硝化)的酶促基礎,以及它們如何維持地球上關鍵元素的流動平衡。 生物多樣性與生態係統功能: 探討物種豐富度與生態係統服務(如生産力、抵抗力)之間的關係。引入功能多樣性(Functional Diversity)的概念,理解不同物種功能層麵的冗餘與互補如何增強係統的穩定性。 總結 《生命科學前沿》旨在提供一個連貫的框架,將分子層麵的精確性與生態層麵的廣闊性統一起來。本書適閤對生命科學有一定基礎,並渴望瞭解當前研究熱點和未來趨勢的本科高年級學生、研究生以及跨學科研究人員。閱讀本書,讀者將裝備好迎接生命科學領域不斷湧現的新挑戰和新發現。
當我開始係統地學習大學物理時,這本書成為瞭我最可靠的夥伴。它的體係結構非常清晰,像是為我量身定做的一張學習地圖。從最初的經典力學,到後來的熱學和振動波,每一部分都銜接得非常自然,就像一條條河流匯入大海,最終形成一個宏偉的物理學知識體係。我尤其欣賞它在介紹新概念時,總是會先從生活中常見的現象入手,然後引齣抽象的物理原理。這種“由錶及裏”的教學方法,讓我在麵對那些一開始覺得很抽象的物理概念時,不會感到無從下手。例如,在學習動量守恒定律時,書中就用到瞭很多關於碰撞的例子,比如颱球的碰撞,還有小朋友玩滑闆車時的推搡,這些貼近生活的場景,讓我能夠很快地理解動量守恒的基本思想。而且,這本書對於公式的推導,絕不含糊,每一個變量、每一個假設都會詳細說明,這讓我能夠真正理解公式的來龍去脈,而不是死記硬背。這種深刻的理解,讓我即使在麵對復雜的物理問題時,也能遊刃有餘。