前言



我為什么要寫(xiě)這本書(shū)
面對(duì)巨大的挑戰(zhàn)很有樂(lè)趣。這是我對(duì)學(xué)物理的看法。這想法來(lái)自那一天，我曾教的一位名叫莎倫的學(xué)生（現(xiàn)已畢業(yè)）突然問(wèn)我：在我的生活中，這些東西有什么用呢？當(dāng)然我立即回答說(shuō)：莎倫，在你的生活中每件事都和這有關(guān)這就是物理學(xué)。
她要我舉一個(gè)例子，我想來(lái)想去就是想不出一個(gè)合適的。那個(gè)晚上我就開(kāi)始寫(xiě)《物理學(xué)的飛行馬戲團(tuán)》（John Wiley & Sons公司，1975）。這本書(shū)是為莎倫而寫(xiě)，也是為我自己而寫(xiě)，因?yàn)槲抑�道她的疑�?wèn)也是我的疑問(wèn)。我花了六年時(shí)間認(rèn)真鉆研了幾十本物理學(xué)教科書(shū)，這些書(shū)都是根據(jù)好的教學(xué)計(jì)劃認(rèn)真地編寫(xiě)出來(lái)的，但都缺少了某些東西。物理學(xué)是有趣的學(xué)科之一，因?yàn)樗�是關(guān)于自然界是怎樣運(yùn)行的，但這些教科書(shū)完全沒(méi)有談到和真實(shí)自然界的任何關(guān)系，有趣的東西也都一點(diǎn)沒(méi)有了。
我已經(jīng)在《物理學(xué)原理》這本書(shū)中采納了從新版的《物理學(xué)的飛行馬戲團(tuán)》中挑選出來(lái)的許多真實(shí)世界物理學(xué)的例子。許多材料來(lái)自我教的物理學(xué)導(dǎo)論課程。在這些課上，我可以從學(xué)生的面部表情和直率的評(píng)論判斷哪些材料和展示有好的效果，而哪些卻沒(méi)有。我的成功和失敗記錄是形成這本書(shū)的基礎(chǔ)。這里我要傳達(dá)的信息和多年前遇到莎倫以來(lái)我給我遇到過(guò)的每一位學(xué)生傳達(dá)的都同樣是：你們從基本的物理概念終究可以推導(dǎo)出有關(guān)真實(shí)世界的合理的結(jié)論，這種對(duì)真實(shí)世界的認(rèn)識(shí)就是樂(lè)趣之所在。
我寫(xiě)這本書(shū)有好幾個(gè)目標(biāo)，但首要的目標(biāo)是給教師提供一些工具，他們據(jù)此可以教學(xué)生如何有效地閱讀科學(xué)資料，懂得基本概念，思考科學(xué)問(wèn)題，并且能夠定量地解題。無(wú)論對(duì)學(xué)生還是教師來(lái)說(shuō)，這個(gè)過(guò)程并不容易。確實(shí)，使用這本書(shū)的課程或許是學(xué)生學(xué)過(guò)的所有課程中挑戰(zhàn)性的一門(mén)課。然而，它也可能是值得做的一件事，因?yàn)樗�揭示了所有科學(xué)和工程應(yīng)用賴(lài)以實(shí)現(xiàn)的自然界的基本機(jī)理。
本書(shū)第9版的許多使用者（包括教師和學(xué)生）給我提出了改進(jìn)本書(shū)的批評(píng)意見(jiàn)和建議。這些改進(jìn)都體現(xiàn)在全書(shū)的敘述和習(xí)題中。出版商John Wiley & Sons公司和我把這本書(shū)看作不斷發(fā)展的項(xiàng)目并鼓勵(lì)使用者提出更多的意見(jiàn)。你們可以把建議、修改意見(jiàn)以及正面或負(fù)面的意見(jiàn)送交John Wiley & Sons或吉爾·沃克（通信地址：克利夫蘭州立大學(xué)物理系，Cleveland,OH 44115 USA）；或博客地址：www�眆lying circus of physics�眂om）。我們可能無(wú)法對(duì)所有的建議都做出回應(yīng)，但我們會(huì)盡量保留并研究每一條建議。
哪些是新的東西？
單元和學(xué)習(xí)目標(biāo)我要從這一節(jié)學(xué)習(xí)到什么？幾十年來(lái)好的學(xué)生和差的學(xué)生都問(wèn)過(guò)我這個(gè)問(wèn)題。問(wèn)題在于，即使是一個(gè)善于思考的學(xué)生在閱讀一個(gè)小節(jié)時(shí)，對(duì)是否抓住了要點(diǎn)也可能會(huì)感到?jīng)]有信心�；叵肫鹞以谟玫�1版哈里德和瑞斯尼克合著的《物理學(xué)》教學(xué)年的物理學(xué)課程時(shí)也有同樣的感受。
在這一版中為使這個(gè)問(wèn)題緩解一些，我在原來(lái)題目的基礎(chǔ)上把各章重組成概念的單元，并將各單元的學(xué)習(xí)目標(biāo)列出作為每個(gè)單元的開(kāi)始。這些列出的項(xiàng)目是對(duì)閱讀這一單元應(yīng)當(dāng)學(xué)到的要點(diǎn)和技巧的簡(jiǎn)明表述。緊接著每一組列項(xiàng)是對(duì)應(yīng)當(dāng)學(xué)到的關(guān)鍵概念的簡(jiǎn)明小結(jié)。例如，看一看第16章單元，學(xué)生在這一單元中要面臨一大堆的概念和名詞。我現(xiàn)在提供了明晰的檢索清單，學(xué)生可以靠自己的能力把這些概念收集和分類(lèi)，它的作用就好像飛行員起飛前在跑道上滑行時(shí)要通盤(pán)核對(duì)一遍程序表格一樣。
課外作業(yè)習(xí)題和學(xué)習(xí)目標(biāo)之間的關(guān)系在WileyPLUS中，每一章后面的每一個(gè)問(wèn)題和習(xí)題都聯(lián)系著學(xué)習(xí)目標(biāo)，要回答（通常不用說(shuō)出來(lái)）這樣的問(wèn)題：我為什么要做這個(gè)習(xí)題？我應(yīng)該從它學(xué)到什么？通過(guò)明確一個(gè)習(xí)題的目的，我相信學(xué)生會(huì)用不同的語(yǔ)言但卻相同的關(guān)鍵概念把學(xué)習(xí)目標(biāo)更好地轉(zhuǎn)移到其他的習(xí)題上。這種轉(zhuǎn)移有助于克服常常遇到的困難，就是學(xué)生學(xué)會(huì)了解某一特殊的習(xí)題，但卻不會(huì)把它的關(guān)鍵概念用于另一種條件下的問(wèn)題。



重寫(xiě)某幾章我的學(xué)生對(duì)關(guān)鍵的幾章和另外幾章中的一些方面不斷地提出建議，所以在這一版中我重寫(xiě)了許多內(nèi)容。例如，我重新構(gòu)思了關(guān)于高斯定律和電勢(shì)這兩章，因?yàn)樵�先的這兩章被證明對(duì)我的學(xué)生來(lái)說(shuō)太困難了。現(xiàn)在的表述更加流暢，并且關(guān)鍵的要點(diǎn)表述更加直截了當(dāng)。在有關(guān)量子物理的幾章里，我擴(kuò)展了薛定諤方程的范圍，包括物質(zhì)波在階躍勢(shì)上的反射。遵照一些教師的要求，我將玻爾原子的討論和氫原子的薛定諤解分開(kāi)，這樣就可以繞過(guò)對(duì)玻爾工作的歷史說(shuō)明。還有，現(xiàn)在有了關(guān)于普朗克的黑體輻射的單元。
新的例題16個(gè)新的例題已經(jīng)被增加到各章中，這是為了突出我的學(xué)生們感到困難的一些領(lǐng)域。
可視圖解在WileyPLUS中可以得到這本教材的電子版，這是羅格斯大學(xué)（Rutgers University）的戴維·梅洛（David Maiullo）制作的教材中大約30幅照片和插圖的視頻。物理學(xué)中大部分是研究運(yùn)動(dòng)的事物，視頻常�？梢员褥o態(tài)的照片和圖片提供更佳的描述。
在線輔助WileyPLUS不僅僅是在線評(píng)分的程序，實(shí)際上它還是生動(dòng)的學(xué)習(xí)中心，配有許多不同的學(xué)習(xí)輔助材料，包括實(shí)時(shí)的解題指導(dǎo)、鼓勵(lì)學(xué)生的嵌入式閱讀測(cè)驗(yàn)、動(dòng)畫(huà)、幾百道例題、大量的模擬和演示以及1500個(gè)以上的視頻，內(nèi)容從數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)到與例題有關(guān)的微型課程。每學(xué)