本書分為《原理篇》和《實(shí)踐篇》兩部分:《原理篇》講授物理知識;《實(shí)踐篇》主要涉及物理知識應(yīng)用與解題方法的介紹。本書是《實(shí)踐篇》的下冊。 本書主要特點(diǎn)有:強(qiáng)調(diào)守恒原理;強(qiáng)調(diào)更早地引入系統(tǒng)的概念;推遲引入矢量的概念;適時(shí)引入物理概念;整合近代物理;采取模塊化的組織形式。
從洗衣時(shí)的靜電到智能手機(jī)定位,物理知識能幫你理解各種生活中的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象的物理機(jī)理,有的顯而易見,有的卻并不明顯。學(xué)習(xí)物理不僅需要理解基本概念,還需要將概念運(yùn)用于新的場景。這樣的過程需要深度思維的技能:判斷有關(guān)知識能否用于特定條件以及如何規(guī)劃方案解決問題。在《實(shí)踐篇》中,我們將運(yùn)用在《原理篇》中所學(xué)的知識解決問題,在這里你將學(xué)會如何通過定量假設(shè)來分析和解決問題。在學(xué)習(xí)了《原理篇》后,學(xué)習(xí)《實(shí)踐篇》中的對應(yīng)章節(jié)將有助于進(jìn)一步掌握相關(guān)內(nèi)容。
《實(shí)踐篇》各章的基本結(jié)構(gòu)如下:
首先是章節(jié)總結(jié),這一部分總結(jié)了本章主要物理量之間的聯(lián)系,可用于作業(yè)前的復(fù)習(xí)或課前預(yù)習(xí)。
接下來的復(fù)習(xí)題環(huán)節(jié)用于測試你對知識要點(diǎn)的掌握情況。在每一章的結(jié)尾處,你可以找到復(fù)習(xí)題答案。如果不能很好地解答復(fù)習(xí)題,可能需要回顧《原理篇》中的相關(guān)內(nèi)容。
如果你無法確定答案的數(shù)量級,那么就無法確定答案是否合理。在估算題部分,通過估算訓(xùn)練,你可以了解各章所學(xué)的物理量的數(shù)量級以及它們的變化范圍。
各章的例題為如何分析、解決和評價(jià)問題提供了詳細(xì)的范例。每個例題后都配有對應(yīng)的引導(dǎo)性問題,你可以借助它解決問題。引導(dǎo)性問題的答案也附在每章的結(jié)尾。
最后的習(xí)題部分可用于作業(yè)或考前復(fù)習(xí)。習(xí)題的難度各有不同,有的側(cè)重概念理解,有的側(cè)重計(jì)算。
總而言之,《原理篇》和《實(shí)踐篇》一起,作為以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)工具,通過營造準(zhǔn)確而可靠的物理場景,將提高你解決問題的能力,令你獲益終身。
埃里克·馬祖爾哈佛大學(xué)
達(dá)瑞·佩迪哥華盛頓大學(xué)
埃里克·馬祖爾是哈佛大學(xué)物理與應(yīng)用物理學(xué)“巴爾坎斯基”講席教授,應(yīng)用物理方向的負(fù)責(zé)人。他是光學(xué)和教育學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家,著作頗豐,現(xiàn)任美國光學(xué)學(xué)會主席。
在荷蘭萊頓大學(xué)獲得博士學(xué)位后,馬祖爾教授赴哈佛大學(xué)工作。2012年,他被巴黎綜合理工大學(xué)和蒙特利爾大學(xué)授予榮譽(yù)博士學(xué)位。他是荷蘭皇家科學(xué)院院士,還是中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所、北京工業(yè)大學(xué)激光工程研究院和北京師范大學(xué)的榮譽(yù)教授。
馬祖爾教授曾在卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、俄亥俄州立大學(xué)、賓夕法尼亞州立大學(xué)、普林斯頓大學(xué)、范德比爾特大學(xué)、香港大學(xué)、比利時(shí)魯汶大學(xué)和臺灣大學(xué)等多所高校擔(dān)任客座教授或杰出講師職務(wù)。
除了光學(xué)之外,馬祖爾教授還對教育、科技政策、科技應(yīng)用以及公共科學(xué)教育等領(lǐng)域甚感興趣。1990年,他提出了同伴教學(xué)法,將交互式教學(xué)運(yùn)用于大班教學(xué)中。這種教學(xué)方法在美國國內(nèi)和國際上廣為傳播,其他許多學(xué)科也將這一方法應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐之中。
馬祖爾教授的著述包括250余篇論文和專著以及20余項(xiàng)專利。他在教育學(xué)方面的著作Peer Instruction:A User’s Manual。≒earson,1997)介紹了在大班實(shí)現(xiàn)交互式教學(xué)的方法。2006年,在他的幫助下,獲獎DVD《交互教學(xué)》(Interactive Teaching)錄制完成。此外,他還是教學(xué)平臺“Learning Catalytics”的創(chuàng)始人之一,這個教學(xué)平臺能在課堂教學(xué)中通過交互式教學(xué)提高學(xué)生的解題能力。