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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?
海外讀者好評不斷
●仔細解說了作為力學基礎的自由落下,很有趣。 不僅僅是對落下的相關法則進行一般的說明。 因為提出問題的視角很有趣,所以能興奮地學習在一般情况下會覺得很無聊的部分。在高中開始學習物理的時候就讀這本書會很好。
●將牛頓力學的推導過程,以順暢易懂,容易表達的方式表現出來,從高中物理初學者到已經修完課程的人,都能覺得有趣的一本書。最好的就是自己被登場人物們的問答吸引,自然地就下筆如有神。
●有著在專業書籍中沒有的切入點,讓人能享受物理的樂趣。 推薦給對背誦公式感到疲憊的人。
●我是數學女孩系列的粉絲。 這是第一次接觸物理講座,我讀得津津有味。 說起來,學習數學的人中,只有少數人能成為數學家。 大部分人都將數學當作工具,所以我認為應該有更多像本書這樣的搭配寫法。
- 獻給你(第iii頁)
- 序章(第ix頁)
- 第 1 章 丟球(第1頁)
- 1.1 由梨的疑問(第1頁)
- 1.2 為什麼有這個疑問?(第3頁)
- 1.3 伽利略的實驗(第4頁)
- 1.4 科學與實驗(第15頁)
- 1.5 朝水平方向丟球的實驗(第19頁)
- 1.6 水平方向與垂直方向(第26頁)
- 1.7 再次面對由梨的疑問(第32頁)
- 1.8 牛頓運動方程式(第33頁)
- ● 第 1 章的問題(第41頁)
- 第 2 章 牛頓運動方程式(第45頁)
- 2.1 力與加速度成正比(第45頁)
- 2.2 質量(第47頁)
- 2.3 力(第49頁)
- 2.4 由「速度」求出「位置」(第53頁)
- 2.5 「力」→「加速度」→「速度」→「位置」(第59頁)
- 2.6 函數(第61頁)
- 2.7 不管哪個時間點都成立(第62頁)
- 2.8 不管哪個方向都成立(第64頁)
- 2.9 丟球(第66頁)
- 2.10 列出兩條牛頓運動方程式(第81頁)
- 2.11 x 方向:「力」→「加速度」(第81頁)
- 2.12 x 方向:「加速度」→「速度」(第84頁)
- 2.13 x 方向:「速度」→「位置」(第86頁)
- 2.14 y 方向:「力」→「加速度」(第88頁)
- 2.15 y 方向:「加速度」→「速度」(第90頁)
- 2.16 y 方向:「速度」→「位置」(第93頁)
- 2.17 由梨的疑問(第99頁)
- ● 第 2 章的問題(第102頁)
- 第 3 章 萬有引力定律(第109頁)
- 3.1 在高中(第109頁)
- 3.2 萬有引力定律(第115頁)
- 3.3 人為決定的座標軸(第120頁)
- 3.4 積分(第124頁)
- 3.5 物理學與數學的界線(第126頁)
- 3.6 不只是為了標出位置(第130頁)
- 3.7 丟出去的球回到原處的時間點(第135頁)
- 3.8 丟出去的球回到原處的速度(第137頁)
- 3.9 丟出去的球可以飛到多高(第140頁)
- 3.10 求出速度的最大值(第145頁)
- ● 第 3 章的問題(第151頁)
- 第 4 章 力學能守恆定律(第153頁)
- 4.1 力學能守恆定律(第153頁)
- 4.2 動能(第154頁)
- 4.3 位能(第156頁)
- 4.4 力學能(第158頁)
- 4.5 求出速度(第162頁)
- 4.6 求出位置(第167頁)
- 4.7 這是新的物理定律嗎(第170頁)
- 4.8 米爾迦(第171頁)
- 4.9 想要證明(第173頁)
- 4.10 想要發現(第179頁)
- 4.11 想要自然地發現(第183頁)
- 4.12 想要更自然地發現(第187頁)
- ● 第 4 章的問題(第190頁)
- 第 5 章 飛出宇宙(第193頁)
- 5.1 乘上 m 的意思(第193頁)
- 5.2 把焦點放在位能(第194頁)
- 5.3 功(第199頁)
- 5.4 把焦點放在動能(第203頁)
- 5.5 功能原理(第211頁)
- 5.6 另一條路徑(第214頁)
- 5.7 力與位移方向不同時的功(第217頁)
- 5.8 力隨時間改變時的功(第221頁)
- 5.9 功(第222頁)
- 5.10 保守力作的功(第225頁)
- 5.11 所以,力學能究竟是什麼(第236頁)
- 5.12 數學是語言(第238頁)
- 5.13 衍生自彈簧彈性能力的位能(第241頁)
- 5.14 衍生自萬有引力的位能(第244頁)
- 5.15 飛出地球需要的速度(第248頁)
- ● 第 5 章的問題(第253頁)
- 尾聲(第259頁)
- 解答(第279頁)
- 給想多思考一點的你(第337頁)
- 後記(第345頁)
- 參考文獻與延伸閱讀(第349頁)
- 索引(第355頁)
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