本書中，作者對物理概念的論述和物理知識的應用尤其重視。在講授重要物理概念和物理量時，作者回避了生硬地直接給出定義的方法，而是首先使學生明白為什么要引入某個物理概念或物理量，之后再給出嚴格定義。
本書用于兩學期的大學物理課程，需要學生具備代數和幾何方面的數學知識。我們寫作此書的主要目標為：
向學生介紹學習其他課程和未來工作中必須具備的基本物理概念。
強調物理學是認識真實世界的工具。
教授可使學生受益終身的、用途廣泛的解決問題的方法。
在闡述全書主題的過程之中，我們始終將上述目標銘記于心。
本版的改進之處盡管本書的基本原則一以貫之，但是使用過前三版的教師和學生們對本書提出的詳盡建議和反饋，促使我們不斷更細致地改進（講授）方法。第4版所做的一些最重要的改進如下：
為了使學生了解他們正在學習的物理與今后工作的聯系，第4版章后題目中新增加了111處涉及生物醫學方面的應用，12個生物醫學的例題，10處關于生物醫學方面應用的文字討論。
各章首頁羅列了本章所提供的物理學在生物醫學方面的應用。
在檢測題、練習題和章后題目中增加了89個排序題。
新增了一些檢測題，使學生們在讀書時有更多的機會暫停下來，檢查對于所學新概念的理解。
每章都配置了一套合作題，供學生小組合作解題之用。
擴展和加強了鏈接內容，以開闊學生視野，讓學生們發現一個新概念或許就是以前引入的某個概念的拓展、應用或特殊形式。其目的在于使學生領悟：物理學將為數不多的一系列基本概念應用于眾多不同的情景，它不是彼此間缺乏聯系的事實或方程的堆積。
以前版本中的大部分旁注現被并入正文，以便更流暢地表達思想，減少雜亂的表述。
適用于學生反饋系統的選擇題被冠以“應答器（Clicker）”標記。偶數號選擇題目沒有給出答案@，以供教師利用應答器檢測學生的學習效果之用。
各章的一些改動如下：
第1章擴展了通用解題指導部分的內容。
第2章2.1節中介紹力是物體間相互作用時，明確地指出要參考牛頓第三定律。更加突出了對于力的識別：要求學生分辨施力物體和受力物體。增加了一個鏈接，以加強牛頓運動定律中的主題，即在求合力的時候，無論什么種類的力作用于物體上，均按相同的方法相加（矢量加法）。
第3章較早地引入了運動圖，并充分使用。通過檢測題、例題、練習題和章后題目要求學生們建立或解釋運動圖。
第4、5章繼續強調運動圖。在其他描述方法（圖像或方程）之前，通過運動圖，引入勻加速運動。第4章中增加了一個鏈接，對g（引力場強度）的表面上看來不同的解釋進行了說明。
第6章增加了解題方法專欄，說明如何選用不同的解題方法（能量或牛頓運動定律）。更加簡單和直觀地解釋了“為什么引力勢能等于引力功的負值”。本章中更多地使用了能量曲線。
第7章現在包含了對投影心博計的文字討論。
第11章討論了動物怎樣通過地震波互相聯絡和感受環境。簡化了關于干涉和相位差的表述。
第12章擴展了關于各種動物可感知的聲波頻率范圍的討論。更加直接地講述了（非相對論）多普勒效應，強調j，波對于波源和觀察者的相對速度。增加了關于多普勒效應解題方法的專欄。
第16、17章增加了對水、DNA和蛋白質中氫鍵的描述。將氫鍵簡化為點電荷間的相互作用，該模型使學生可以估測其中力的大小和氫鍵的結合能。第16章中還加入了關于凝膠電泳的討論。
第18章加強了對水的電阻率及其如何強烈地依賴于離子濃度的討論。
第19章右手定則的圖示更清晰，并引入了與之等效的右手螺旋法則。關于回旋加速器工作原理的解釋更明確。
第22章通過證明電磁波的存在，說明電場和磁場是真實的，而更加清楚地解釋了麥克斯韋對于統一電和磁規律的貢獻。本章包含了對動物感知紅外以及紫外暴露引起的生物效應的討論，并改進了偏振片工作原理的講述。
第23章簡化了關于干涉相長和干涉相消相差的討論。
第27章給出了其他模式的放射性衰變，例如：質子發射、雙盧發射。討論了2011年日本東北海嘯引發的福島核電站事故。
第28章簡明地敘述了宇宙膨脹和Higgs場。
綜合覆蓋學生通過本書能夠了解整體物理知識。我們將以前的版本用作學生們最初的學習資源，在自己的課程中對此進行了測試。不過，在更傳統的教室環境中應用此教材，其所具有的完整性和清晰性同樣是優勢。使用本書時，教師不必面面俱到，可以根據學生需求--這個更重要的因素確定課時講解例題，指導學生開展同伴教學及合作學習，講述應用或進行演示，以加強他們對較難概念的理解。
概念優先的教學方法大學物理課程的一些初學者錯誤地認為學習物理學就是記住一長串的方程并且具備將數字代入其中的能力。我們要幫助學生明白：為數不多的基本物理概念可以廣泛地用于多種情景。物理教育研究已經表明：學生不能自動地獲得概念性的認識，概念必須被講解，學生才有機會掌握它們。我們呈現給大家的這套教材，基于我們多年對本課程的教學工作，將概念理解與分析技巧結合在一起。這種“概念優先”的方法幫助學生建立起對于物理學的直覺；那些“公式”和解題技能不過是應用概念的工具。書中的概念例題、概念練習題，姒毆各章后面的各種排序題、瓷_冒營差芋慧概念和思考題和選擇題為學生提供了檢查和加強理解物理概念的機會。
物理量，我們借助為什么需要這個量，為什么它是有用的，為什么它需要精確的定義等問題，以一種非正式的方法引入它們。然后我們從這種非正式的、直覺性的想法過渡到它們的正式定義和物理名稱。與看上去隨意地、直接地被正式定義的概念相比，這種采用富于啟發性方法引入的概念，更容易被學生記憶和掌握。
例如：在第8章中，通過對轉動動能的討論自然地引出了轉動慣量的概念。學生可以理解旋轉的剛體具有轉動動能，因為其上的粒子在運動。我們討論為什么將剛體的動能用一個對于所有粒子均相同的量（角速率）來表達更有用，而不通過對速率這個對各粒子不同的量來求和。一旦學生明白了為什么要這樣定義轉動慣量，他們就為進入更困難的力矩和角動量部分的學習作了更好的準備。
我們回避毫無目的地給出概念和公式。如果教材中沒有對某個公式進行推導，我們至少會給出它的出處或對其合理性進行論證。例如：9.9節中引入泊肅葉定律時，通過兩根連在一起的相同管予，證明體積流量與單位長度的壓強差成正比。然后再討論為什么AV/At與半徑的4次方成正比（而不是像理想流體那樣與半徑的平方成正比）。
同樣，我們發現如果不說明目的而直接定義位移和速度矢量的話，那么這些定義對于學生來說似乎太隨意，也不直觀。因此，我們在討論運動學量前就先引入了牛頓定律，使學生明確力決定物體運動狀態如何變化。這樣，當我們定義了運動學量，給出了加速度的準確定義之后，便可定量地應用牛頓第二定律去發現力如何影響物體的運動。在介紹像速度、功這樣具備通用名稱的物理概念時，我們特別注意為概念的講解進行鋪墊。
創新的內容組織作為概念優先教學法的一部分，本套教材在內容組織方面與其他的一些教科書有所不同。最有意義的內容重組是對力與運動部分內容的處理。在本教材中，第2～4章的主題是力與牛頓運動定律。運動學被作為研究力是怎樣影響運動的工具在第3、4章引入。
第2章為引入力和牛頓定律后面的內容搭建了概念框架。牛頓第三定律所暗含的成對相互作用力的概念，從一開始就被建立起來（參見2.1節）。力被直觀地用作矢量的典型--當兩個力同時作用時，它們的作用效果與兩者的方向以及大小都相關。較早地引入力這個概念使學生有更充裕的時間來發展一些關鍵的技能，用于進行受力分析、作受力分析圖，用矢量加法求合力（可暫時只用于求解平衡問題）。這些內容不涉及變化率的概念，也不用求解二次方程。
采用這種方法的一個優點是，第2章中的公式較少，所以能夠更多地教授物理概念和必須的數學技巧。
譯者序
前言
第1章 緒論
1.1 為什么學習物理
1.2 談談物理
1.3 科學計數法和有效數字
1.4 單位
1.5 量綱分析
1.6 解決問題的技能
1.7 估算
第一篇 力學
第2章 力
2.1 相互作用與力
2.2 慣性與平衡：牛頓第一定律
2.3 相互作用對：牛頓第三定律
2.4 引力
2.5 接觸力
2.6 張力
2.7 基本作用力
第3章 加速度與牛頓第二定律
3.1 位置與位移
3.2 速度
3.3 加速度與牛頓第二定律
3.4 牛頓定律的應用
3.5 速度的相對性；參考系
第4章 加速度為常量的運動
4.1 加速度恒定的直線運動
4.2 自由落體運動
4.3 拋體運動
4.4 表觀重量
第5章 圓周運動
5.1 勻速圓周運動的描述
5.2 徑向加速度
5.3 水平彎道與傾斜彎道
5.4 衛星和行星的圓軌道運動
5.5 變速圓周運動
5.6 角加速度
5.7 表觀重量與人造引力
綜合復習：第1～5章
第6章 能量守恒
6.1 能量守恒定律概述
6.2 恒力的功
6.3 動能
6.4 引力勢能（1）
6.5 引力勢能（2）
6.6 變力的功
6.7 彈性勢能
6.8 功率
第7章 動量
7.1 矢量的守恒定律
7.2 動量
7.3 沖量-動量定理
7.4 動量守恒
7.5 質心
7.6 質心運動
7.7 一維碰撞
7.8 二維碰撞
第8章 力矩與角動量
8.1 轉動動能和轉動慣量
8.2 力矩
8.3 力矩的功
8.4 轉動平衡
8.5 應用：人類身體的平衡
8.6 轉動形式的牛頓第二定律
8.7 滾動物體的運動
8.8 角動量
8.9 角動量的矢量性
綜合復習：第6～8章
第9章 流體
9.1 物態
9.2 壓強
9.3 帕斯卡原理
9.4 重力對流體壓強的影響
9.5 壓強的測量
9.6 浮力
9.7 流體的流動
9.8 伯努利方程
9.9 黏度
9.1 0黏性阻力
9.1 1表面張力
第10章 彈性體與振動
10.1 固體的彈性變形
10.2 胡克定律
10.3 胡克定律之外
10.4 剪切變形和體積變形
10.5 簡諧運動
10.6 簡諧運動的周期與頻率
10.7 簡諧運動的圖形分析
10.8 擺
10.9 阻尼振蕩
10.1 0受迫振動和共振
第11章 波動
11.1 波與能量的傳播
11.2 橫波與縱波
11.3 弦上橫波的波速
11.4 周期波
11.5 波的數學描述
11.6 波的圖像
11.7 疊加原理
11.8 反射與折射
11.9 干涉與衍射
11.10 駐波
第12章 聲波
12.1 聲波
12.2 聲波的速度
12.3 聲波的振幅與強度
12.4 聲駐波
12.5 音色
12.6 人耳
12.7 拍
12.8 多普勒效應
12.9 回聲定位與醫學成像
綜合復習：第9～12章
第二篇 熱學
第13章 溫度與理想氣體
13.1 溫度與熱平衡
13.2 溫標
13.3 固體和液體的熱膨脹
13.4 氣體的分子圖像
13.5 絕對溫度與理想氣體定律
13.6 理想氣體動理論
13.7 溫度與反應率
13.8 擴散
第14章 熱量
14.1 內能
14.2 熱量
14.3 熱容與比熱容
14.4 理想氣體的熱容
14.5 相變
14.6 熱傳導
14.7 熱對流
14.8 熱輻射
第15章 熱力學
15.1 熱力學第一定律
15.2 熱力學過程
15.3 理想氣體的熱力學過程
15.4 可逆過程和不可逆過程
15.5 熱機
15.6 冰箱與熱泵
15.7 可逆熱機和可逆熱泵
15.8 熵
15.9 熱力學第三定律
綜合復習：第13～15章
附錄A 數學知識
附錄B 部分核素表
答案
圖文出處
致謝
教師反饋表
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