译者的话 翻译书籍一向是国际交流的重要手段之一。就大学物理教材来说，在上一世纪40年代，我国就有《达夫物理学》、《席尔斯物理学》中译本出版，70年代有哈里德、瑞斯尼克的《物理学》、《伯克利物理教程》全套和费因曼《物理学讲义》等中译本出版，这些中译本在当时都曾对我国物理教学的改进起到过良好的促进作用。 改革开放二十余年来，物理教学的国际交流日趋频繁，介绍外国教材的文章在相应期刊上也不断出现。近年来，各大专院校大力提倡双语教学，对外文教材的需求明显增加。机械工业出版社适应这种需求，影印出版了多种国外的优秀教材，已受到广大教师的欢迎。但受外语水平的限制，只是原版教材，还不能普遍地“造福”于广大师生。于是又组织翻译了这部全球著名的物理学教材，这实在是一种适时的很有意义的“善事”。 D哈里德和R瑞斯尼克最早合著的物理教材名为《物理学》(Physics)，第1版于1960年问世(1992年出版第4版)，是美国物理教学革新的一项重要成果。其后，由于该书内容偏深，他们于1974年又出版了一部《物理学》的“简本”，名为《物理学基础》(Fundamentals of Physics)，2001年已出版其第6版，即本书(该书作者加入了J沃克)。这部《物理学基础》内容深浅适当，讲解正确、清楚，例题指导详尽，叙述引人入胜，样图美观切题，全书着力联系实际，特别是注意介绍当代物理学的新进展，确实是一部难得的优秀教材。因此，该书不但在美国甚受欢迎，为很多名校用来作为物理教材，而且在世界范围内也十分畅销。据说，《物理学》和《物理学基础》在全世界销量已超过百万册。这确是教材类书中少有的。 本书是根据《物理学基础》第6版译出的，相信它的出版对我国物理教学在内容选择、讲解方法，特别是联系实际和现代化等方面以及物理教学思想上都会产生良好的影响，对双语教学在物理课程中的开展也会起到促进作用。 本书的译者是：张三慧教授(第10、11、12、37、38、39、40、41、42、43、44、45章，附录、答案、索引)，李椿教授(第22、23、24、25、26、27、28、29、30、31章)，滕小瑛副教授(前言，第1，2，3，4，5，6，7，8，9章)，马廷钧教授(第13、14、15、16、17、18章)，谢诒成教授(第32、33、34章)，陈晓白副教授(第19、20、21章)，王代殊副教授(第35、36章)。张三慧教授对全书进行了统审和校核。 由于中文和英文水平的限制，本书可能存在不少缺点甚至错误，竭诚欢迎广大读者批评和指正。 译者 2004年11月于北京前言前言 前 言〖1〗《物理学基础》第6版既包括了对第5版的修改和重新设计，又保留了由哈里德和瑞斯尼克编写的经典版本教材中的主要精华，而且所有的修改都是基于如下几方面的建议：应用第5版的指导教师和学生的建议；第6版初稿评审者的建议以及致力于教学进程研究项目的研究人员的建议。我们也欢迎各位读者把你们的建议、修正意见和正反方面的评论寄到John Wiley & Sons公司(http：∥wwwwileycom/college/hrw)或Jearl Walker(邮政地址：Physics Department, Cleveland State University, Cleveland OH 44115 USA；传真：(USA)(216)687-2424；或电子邮箱：Physics@wileycom)。我们即使不能回复所有来函，也会保留和仔细审阅每一条建议。 设计上的改变 版面设计更宽余以前的版面以双列排版印制，许多师生反映这种版式显得分散和混乱。此版本改为单行版面，留有一宽边可以用以记笔记、写注释。 简练而合理的阐述包括内容太多、太杂是人们对教科书的普遍抱怨。作为对此的回应，第6版在两方面作出缩减： 1将与狭义相对论和量子物理有关的内容从前面章节移到后面相关内容的章节。 2基本例题仍保留于本书中，而专、深一些的例题则移到了与本书配套提供的习题补编中(习题补编的内容随后介绍)。 矢量符号本书中矢量用上加箭头(如)表示以代替原黑体字(如F)之表示方法。 重点放在米制单位制除第1章(使用各种单位制)和一些有关棒球(其中传统习惯为英制)的问题外，几乎全部用米制单位。 习题的结构与非结构顺序本书的作业题仍大致依据其难度和相应章节顺序归类排列。不过第5版中的许多作业题未按此归类，直接移到了习题补编中(本书与习题补编中习题的总数超过了第5版)。 提示帮助的图标书中有些奇数题号习题的题解，在本教材提供的书或网上可查到。为提示师生相应题解所在的位置，相应习题题目之后会紧跟一个图标。图标的用法分别给在此处及各章习题的开始位置。 Ssm：题解在学生解题手册。 Www：题解见互联网(网址：http://wwwwileycom/college/hrw)。 Ilw：题解见互动学习软件。 这些资源会在本前言后部进一步加以说明。 本翻译版中未保留此宽边。——编辑注 教学法的改变 推理与生搬硬套本书的主要目的是引导学生通过对较难问题的分析，学会从基本原理出发，经过一步步推理最终得到解答。虽然一些套公式的作业题本书仍有保留，但多数习题更着重于推理。 例题中的关键知识要点本书和习题补编中全部360个例题的解答都改写为从一个或几个根据基本物理原理推得的关键点开始。 例题的解更详尽多数例题题解的内容比以前更多，原因在于，从开始的关键点到最后的答案都一步步详细给出，对例题中的一些重要推理，有时还会重复说明。比如，162页的例题8-3和218页到219页的例题10-2。 矢量式的应用当例题中矢量的计算可直接用计算器在其屏幕完成时，解中会指出来。不过，还是要用传统的分量分析方法解一遍。若不能直接用计算器完成，会在解中解释其原因。 具有实际物理意义的习题根据已发表的研究成果而编写出的这类习题，在例题和习题中多处可见，例如246页的例题11-6；79页的习题64和232页的习题56。又如，构成一连续故事的习题系列，分别见第6章的122页，126页和122页中的习题4，123页中的习题8和习题32。 内容的改变 关于力和运动的第5章包含了对引力、重力和法向力的更清晰的解释(88～90页)。 有关动能和功的第7章从能量的粗略定义出发，阐释了动能、功和功-动能定理(129～131页)。这样在方法上比第5版更紧密地建立了与牛顿第二定律的联系，同时又与热力学中相应的定义保持了一致。 关于能量守恒的第8章避开了多有争议的非保守力做功的定义，而代之以对由非保守力产生的能量传递的解释(见168页)(这使得教师仍可引入非保守力做功的定义)。 关于碰撞的第10章在一维弹性碰撞的特殊情形(见220～222页)之前就介绍了一维非弹性碰撞的一般情形(见217～218页)。 关于简谐运动和波动的第16、17和18章已重新改写，以使学生能够更容易地理解这些较难的内容。 关于熵的第21章作为具有最高效率的理想热机介绍了卡诺热机。 章节特点 开章疑难书中各章开头都提出一个有趣的疑难问题，而在该章某处给以解释回答，以吸引学生阅读本章内容。 检查点都是要停下来着实地问学生“你能否根据刚刚学过的概念和例题运用一些推理，回答这个问题？”假如不能，学生在进入本章更深的内容之前，应先复习前面相关内容。例如86页检查点3和111页检查点1。所有检查点的答案都在本书后面。 例题选来用以帮助学生理解掌握正文所述概念，提高学生解题技巧。每道例题均根据一个或几个关键点一步一步地作出解答。 解题线索包含对初学物理的学生有帮助的指导，以使学生掌握解题方法，避开常见错误。 复习和总结是各章内容的简要概括，包含基本概念，但并不能代替学习各章内容。 思考题类似于检查点，要求推理和理解，而非计算。奇数号问题的答案在本书后面。 练习和习题大致依据难度排列并用各节标题分组。奇数号题目的答案在本书后面。接有图标的奇数号习题的题解可在题解书或其电子版中见到(参见各章练习和习题开头所列图标说明)。题号上标有星号，意指该题难度偏大。 附加题出现在个别章的练习和习题之后。这些题未按节标题分类。多数附加题涉及应用物理。 习题补编 习题补编与本书配套提供。习题补编1(绿皮书)2002年5月15日完成。之后，习题补编2(蓝皮书)也可提供。蓝皮书有不同的问题和习题且包括更多的例题。这两本书的共同特点为： 附加例题包括从书中移过的和新添加的一些，它们的题解均由基本关键点开始，接着一步步地推导，直到得出结果。 思考题包括： 1检查点类型的问题类似原书中的。 2程序问题要求建立求解一般问题所需的方程作为完成家庭作业前的热身。 3讨论题选自第4版和早期版本(根据要求又移回来的)。 练习和习题包括更多的作业题。其中有些从原书中移来，这些均未按难度、节标题，或在本章中有关物理的表现排列。一些新加习题还涉及到了应用物理。有些章的家庭作业习题以相似的习题组成的习题团结尾，其他章的家庭作业习题则以给出题解的教师指导习题结尾。 教材的版本 《物理学基础》第6版以几种不同的版本发行，以满足不同教师学生的个人要求。普通版本包括1～38章(ISBN 0-471-32000-5)。扩展版本则增加了包含量子物理和宇宙学的另外七章(1～45章)(ISBN 0-471-33236-4)。这两种版本均提供有单行本(精装)或如下几种可选择的形式。 第1卷——1～20章(力学和热力学)，精装，0-471-33235-6。 第2卷——22～45章(电、磁及近代物理)，精装，0-471-36037-6。 第1篇——1～12章，简装，0-471-33234-8。 第2篇——13～21章，简装，0-471-36041-4。 第3篇——22～33章，简装，0-471-36040-6。 第4篇——34～38章，简装，0-471-36039-2。 第5篇——39～45章，简装，0-471-36038-4。 教辅材料(仅限于原版书) 《物理学基础》第6版配有一套综合的教学辅助包，以帮助教师教学和学生学习。 教师用教辅 教师手册包括教学注释，其中概要说明了对各章中最主要内容、演示实验、物理实验和计算机项目、电影和视频诸方面的要求，给出了所有思考题、练习和习题及检查点的答案，并给出了对前面版本中思考题、练习和习题的相关说明。 教师解题手册提供了书中各章后面及习题补编1中所有练习和习题的题解。本手册仅提供给教师。 试题库包括超过2200个多选问题。这些题目也可在电子题库中得到(见下)。 教师用CD资料包括有： ●以LaTex和PDF两种文件提供的教师解答手册之全部。 ●以IBM和Macintosh两种版本分别给出的电子题库，具有各种编辑性能，以帮助教师制定考题。 ●书中所有插图，既适于教室中演示，又适于打印。 幻灯片200多幅取自教材中的四色插图提供给教师，可用于教室中投影展示。 网上课程安排 ●WebAssign,CAPA和Wiley eGrade是网上家庭作业和测验题程序。该程序使指导教师能够通过互联网布置并评定家庭作业和测验题。 ●指导教师还可以进入WebCT课程材料。WebCT是一个很强的网站程序，它可使教师建立包括聊天室、板报、测验、学生情况追踪等全方位的网上课程。若需要更多的信息，请与当地Wiley公司的代表联系。 学生用教辅 学生伴侣这一学生学习指南由传统文字版本和配套网站构成，二者共同提供了丰富的互动的学习复习环境。学生伴侣网站包括自己设问、模拟练习、解章后习题的提示、互动学习软件程序(见下面)以及连到提供物理学习指导帮助的其他网站的接口。 学生解题手册提供书中各章30%的习题的详解。这些题在书中用图标ssm指出。 互动学习软件通过章后习题中所选200个习题的求解，指导学生掌握解题方法。解题过程采用互动方式，既具有适当反馈，又可进入对大多数常见错误进行有针对性改正的帮助程序。书中相应题目用图标ilw指出。 物理光盘30此CD—ROM以《物理学基础》第6版为基础制作。盘中不仅包括教材扩展版的全部内容，还包含了学生伴侣、学生解题手册、互动学习软件，以及大量用超级链接连接的模拟。 记笔记!装订成册的笔记本中，印有本书插图的黑白放大图。所有幻灯片上的图都包括在内。学生可以直接在其上加注，从而大大地节省了课上仿制图的时间。 物理网站http://wwwwileycom/college/hrw，特别为本书设置，用以进一步帮助学生学习物理学，同时提供更多的学习资源。此网站中也包含有部分章后习题的解答。这些习题在书中以图标www指出。 致谢对一本教科书中一个问题的阐明，许多人的贡献要比作者们自己作出的贡献大得多。USCoast Guard Academy 的JRichard Christman又一次向我们提供了许多很好的补充；他对我们的书的了解以及将它向学生和教师的推荐都是非常难得的。Georgia Institute of Technology的James Tenner和Kennesaw State College的Gary Lewis向我们提供了十分切合本书的练习和习题的更新软件。Southern Polytechnic State University的James Whitenton和Pasadena City College的Jerry Shi完成了解答本书每个练习和习题这种艰巨的工作。我们感谢BrighamYoung University的John Merrill和Wentwarth Institute of Technology的Edward Derringh过去对本书的很多贡献。我们也感谢California，Oxnard的George WHukle和Illinois，Evanston的Frank GJacobs对本书习题答案的校核。 在约翰威利出版公司，我们幸运地受到了我们的前任编辑Cliff Mills的尽力配合和支持。在整个过程中Cliff都对我们的努力加以指导和鼓励。在Cliff转到威利中的其他岗位后，他的继任者Stuart Johnson又着力地指导我们直到完成。Ellen Ford曾经协调了开发编辑和多重预制过程。Sue Lyons，我们的市场经理，她为本版作了不疲倦的努力。Joan Kalkut为附属资料做了一个很好地支持包。Thomas Hempstead极好地组织了原稿的审阅和各项后勤工作。 我们感谢Lucille Buonocore，我们的生产主任和Monique Calello，我们的生产编辑，因为他们把各项工作组织起来并领着我们通过了复杂的生产过程。我们也感谢Maddy Lesure的设计、Helen Wolden的复制编辑、Edward Starr and Anna Melhorn的组织插图程序、Georgia Kamvosoulis Mederer，Katrina Avery和Lilian Brady的校对以及生产组的各个其他成员。 Hilary Newman和她的照片研究组为他们对那些非凡而有趣、并绝妙地传达物理学原理的照片的研究所激励。我们也感谢已故的John Balbalis和他的线条艺术，他的精致的手迹和对物理学的理解仍能够从每张图表中看到。 我们特别感谢Edward Millman以及他对原稿所做的改进工作。在我们身边，他曾经读了每一个字，并且从学生的观点提出了许多问题。他提出的许多问题和建议使本书更加清晰明白。 我们特别感谢许多学生，他们使用了《物理学基础》的前几版并且花时间填写了意见卡寄还给我们。作为本书的最终消费者，学生对我们是极其重要的。通过和我们分享他们的意见，学生们就会帮助我们保证提供最好的产品，他们为教科书花的钱也会最有价值。我们鼓励本书的使用者和我们交流他们的想法和要求以便我们在来年对此书继续改进。 最后，我们的校外审阅者都是非常优秀的。在这里我们感谢这支队伍中的每一个成员，他们是： Edward Adelson Ohio State University Mark Arnett Kirkwood Community College Arun Bansil Northeastern University JRichard Christman USCoast Guard Academy Robert NDavie,Jr StPetersburg Junior College Cheryl KDellai Glendale Community College Eric RDietz California State University at Chico NJohn DiNardo Drexel University Harold BHart Western Illinosis University Rebecca Hartzler Edmonds Community College Joey Huston Michigan State University Hector Jimenez University of Puerto Rico Sudhakar BJoshi York University Leonard MKahn University of Rhode Island Yuichi Kubota Cornell University Priscilla Laws Dickinson College Edbertho Leal Polytechnic University of Puerto Rico Dale Long Virginia Tech Andreas Mandelis University of Toronto Paul Marquard Caspar College James Napolitano Rensselaer Polytechnic Institute Des Penny Southern Utah University Joe Redish University of Maryland Timothy MRitter University of North Carolina at Pembroke Gerardo ARodriguez Skidmore College John Rosendahl University of California at Irvine Michael Schatz Georgia Institute of Technology Michael GStrauss University of Oklahoma Dan Styer Oberlin College Marshall Thomsen Eastern Michigan University Fred FTomblin New Jersey Institute of Technology BRWeinberger Trinity College William MWhelan Ryerson Polytechnic University William ZimmermanJr University of Minnesota 〖1〗第五版和以前各版的审阅者 Maris AAbolins Michigan State University Barbara Andereck Ohio Wesleyan University Albert Bartlett University of Colorado Michael EBrowne University of Idaho Timothy JBurns Leeward Community College Joseph Buschi Manhattan College Philip ACasabella Rensselaer Polytechnic Institute Randall Caton Christopher Newport College JRichard Christman USCoast Guard Academy Roger Clapp University of South Florida WRConkie Queen′s University Peter Crooker University of Hawaii at Manoa William PCrummett Montana College of Mineral Science and Technology Eugene Dunnam University of Florida Robert Endorf University of Cincinnati FPaul Esposito University of Cincinnati Jerry Finkelstein San Jose State University Alexander Firestone Iowa State University Alexander Gardner Howard University Andrew LGardner Brigham Young University John Gieniec Central Missouri State University John BGruber San Jose State University Ann Hanks American River College Samuel Harris Purdue University Emily Haught Georgia Institute of Technology Laurent Hodges Iowa State University John Hubisz North Carolina State University Joey Huston Michigan State University Darrell Huwe Ohio University Claude Kacser University of Maryland Leonard Kleinman University of Texas at Austin Earl Koller Stevens Institute of Technology Arthur ZKovacs Rochester Institute of Technology Kenneth Krane Oregon State University Sol Krasner University of Illinois at Chicago Peter Loly University of Manitoba Robert RMarchini Memphis State University David Markowitz University of Connecticut Howard CMcAllister University of Hawaii at Manoa WScott McCullough Oklahoma State University James HMcGuire Tulane University David MMcKinstry Eastern Washington University Joe PMeyer Georgia Institute of Technology Roy Middleton University of Pennsylvania Irvin AMiller Drexel University Eugene Mosca United States Naval Academy Michael O′Shea Kansas State University Patrick Papin San Diego State University George Parker North Carolina State University Robert Pelcovits BrownUniversity Oren PQuist South Dakota State University Jonathan Reichart SUNY—Buffalo Manuel Schwartz University of Louisville Darrell Seeley Milwaukee School of Engineering Bruce Arne Sherwood Carnegie Mellon University John Spangler StNorbert College Ross LSpencer Brigham Young University Harold Stokes Brigham Young University Jay DStrieb Villanova University David Toot Alfred University JSTurner University of Texas at Austin TS Venkataraman Drexel University Gianfranco Vidali Syracuse University Fred Wang Praitie View A & M Robert CWebb Texas A & M University George Williams University of Utah David Wolfe University of New Mexico