數學女孩物理筆記:牛頓力學

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★★★臺灣大學物理系教授朱士維、師大附中物理科代理教師李荐軒審訂★★★ 暢銷科普輕小說「數學女孩」推出全新系列「物理筆記」! 由「我」和由梨、蒂蒂、米爾迦三位數學女孩,共同探討物理的奧妙。牛頓運動方程式、萬有引力定律、力學能守恆定律、動能、位能……透過人物之間的對話,可以仔細解讀在物理學中容易讓人無法理解的部分,也能對牛頓力學有著更扎實的認識,同時也能享受到一些樂趣。這就是前往物理學的第一步。 本書的主題是在高中物理中首次學習到的「牛頓力學」。講述投球和拉彈簧的物理學是具體易懂的。但是,在處理像「力量」和「能量」這樣肉眼看不見的東西時,很多學習者都會感受到似懂非懂的焦躁。另外,物理學中出現的公式也容易妨礙學習者的理解。如果無法理解清楚使用公式的理由和公式是用來表示什麼的,就會讓人留下模糊的印象,搞不清楚「到底是在做什麼」。在本書中,通過登場人物們的對話,精心闡明相關物理學的知識。另外,也好好回答了「為什麼會是這樣的概念」,以及「為什麼那個式子是成立的」這樣直接又儉樸的問題。 通過本書,一邊享受一邊好好地理解作為學習物理學第一步的牛頓力學吧!這本書除了適合給國、高中生讀,也很推薦給想從基礎開始重新學習物理學的大學生和社會人士。 在第1章中,思考投出去的球為什麼會呈抛物線飛行。從直觀的話題開始思考「觀察球的運動」是怎麼回事。學習伽利略進行的實驗及其科學意義,體驗、發現到平時我們認為理所當然的事情中,其實也有很多意想不到。 第2章中,為了詳細觀測球的運動而解測了必要的事物。在仔細確認時間、位置、速度、加速度、質量以及力等物理學的基本用語意思後,學習「牛頓的運動方程式」。另外,具體確認「積分」的計算相當於圖表的面積。 在第3章中,我們將學習牛頓發現的「萬有引力定律」,同時並一步步確認使用公式分析來自重力的質點運動。在這過程中,將討論物理學和數學的關係,以及為什麼要在物理學中使用公式。 在第4章中,學習「動能」「位能」以及「力學能」。仔細確認定律的含義之後,才能了解定律在物理學中的作用。另外,也學習在物理學中使用公式的意義和「微分」的計算。 在第5章中,將更深入理解力學能量守恒定律,然後學習很難理解的「作工」和「能量」的關係,同時進一步學習物理學中必要的數學,如「向量」和「內積」。以數學式導出「彈簧彈力產生的位能」和「萬有引力產生的位能」等。 就像薛丁格說的,這個世界複雜得讓人感到困惑,從已知事物中找出規則,就是一種奇蹟。——尤金.維格納 丟出去的球正在往上飛。飛行中的球正在往下墜。這些事看起來都理所當然。習慣後的事都是理所當然。 丟出去的球,為什麼會往上飛?飛行中的球,為什麼會往下墜?越是追問下去,越覺得不可思議。在已習慣的世界中,充滿了不可思議。 放開手之後,蘋果會下墜蘋果離手後,為什麼會下墜? 夜空中的月球,為什麼不會下墜?還是說,月球也在下墜中呢? 克卜勒、伽利略、牛頓。他們發現了什麼呢?他們問了什麼問題呢?他們說了什麼話呢? 我們看到了什麼呢?我們問了什麼呢?該用什麼樣的言語,說明隱藏在世界中的定律呢?該用什麼樣的言語——來描述一切呢?


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