物理（下冊）（第七版）

教學目標《物理》第七版的主要目標是David Halliday和Robert Resnick在四十年以前的第一版所建立的目標：提供教師一個工具，使他們能夠利用這個工具教導學生，如何有效閱讀科學性資料，如何辨識基本概念，如何推理科學性疑問，以及如何解答數量性問題。這個過程對學生或教師而言都不容易。的確，物理這門課是學生學所修習的課程中負擔最大的一門。然而，因為它揭露了這個世界的基本運行規則，所有科學和工程應用都是由這些規則發展出來，所以它也是讓學生最能獲得回報的一個課程。為什麼需要新版本？有些人會問：「《物理》使用得這麼廣泛，而且也被人們非常充分地接受，為什麼要寫一本新版本？」有兩個理由可以解釋為什麼要寫這本第七版：許多第六版的使用者(教員與學生)已經提出改善這本書的評論與建議。這些改進的地方也都已經加入整本書的內文敘述和習題中。我們 (現行作者Jearl Walker和出版者John Wiley & Sons) 將這本書視為不斷改進的企畫，並且鼓勵使用者給予更多輸入資料。讀者可以將建議、修正以及正面或負面評論，寄給John Wiley & Sons (http: //www.wiley.com/college/halliday) 或Jearl Walker (郵寄地址：Physics Department, Cleveland State University, Cleveland OH 44115 USA；傳真號碼：(USA) 216 687 2424；或者電子郵件地址：physics@wiley.com)。我們可能無法回答所有建議，但是我們會保留和研究所有這些建議。在Jearl Walker的全職教學生活中，獲得了學生在學習<物理>過程中的第一手經驗。在每一次授課和考試以後，他都會小心記錄什麼樣的概念和程序能夠讓學生接受，和 (對於寫書而言更重要的) 哪些項目會讓學生混淆，而且以他的記錄為基礎的改善都已經結合到本書中。其HRW課程的目標與HRW課本的目標相同：向學生證明他們能夠利用基本的物理概念，推理出令人信服的結論。內容的主要變更幾千題章末習題已經改寫，以便讓問題的描述與解答更流暢。所有令人疑惑的章首疑團 (這是經過設計的應用物理範例，能夠誘導讀者進入每一章) 都是新的，而且是直接來自許多不同領域的研究期刊。每一章的第一節都會藉由詢問和回答「物理是什麼？」這樣的問題，以便介紹該章的主題，相關解答則會放置這一章中。第六版的第九章和第十章已經結合起來，因此這一版的第九章包含動量，以及在爆炸和碰撞問題中的動量守恆的完整討論。討論關於角動量的一章(第十一章)現在已經加入陀螺儀物理。討論關於波的一章(第十六章)現在已經包含波方程式的推導。討論關於AC電路的一章(第三十一章)現在已經放置在討論關於Maxwell''s方程式和磁性材料的一章(第三十二章)之前。第三十九章(在擴充版中)現在已經加入氫原子波爾模型的推導過程。章節特色章首疑團。每一章都以一個令人好奇和困惑的實際情況揭開序幕，並且會在這一章的某處加以解說，以便誘導學生閱讀這一章。這種特色是《物理》的品質標記，所有這些疑團都是根據在科學、工程、醫學和法律期刊中發表的當前研究成果所寫成。物理是什麼？每一章的敘述現在都是以這個問題為開端，並且將答案附屬在該章的主題中。(一位管路工人有一次問Jearl Walker，「你是以什麼維生？」Walker回答，「我教物理」，管路工人想了幾分鐘，然後又問，「物理是什麼？」管路工人的職業生涯完全以物理為基礎，但是他甚至不知道物理是什麼。許多正在學習基礎物理的學生並不知道物理學是什麼，但是他們會預設這門課程與他們選擇的職業生涯是無關的。)測試站是暫時停止繼續授課的時刻，以便有效率地詢問學生，「你能夠以剛才閱讀的內文敘述或例題，利用一些推理去回答這個問題嗎？」如果不能，那麼學生應該在更深入學習該章後續課程以前，回顧先前的課程。舉例來說，請參看第62頁測試站2和第280頁測試站2。所有測試站的答案都在CD。例題都是精挑細選而來的，以便能幫助學生組織內文敘述的基本概念，並訓練解題技巧。作者選擇這些題目是為了示範說明如何利用推理的解法解答問題，而不是快速地、過份簡化地將數值代入方程式，卻不管方程式代表的意義。關鍵概念是在例題中幫助學生將注意力放在這個問題的解法根源的基本概念。就效果上而言，這些關鍵概念說的是，「我們藉由使用這個基本概念開始我們的解法，這是一個幫我們準備能解答許多其他問題的程序。我們並不想藉由捉住一個用於快速代入相關數值的方程式，來作為解題的起點，這是一個無法幫助我們準備任何往後所需事物的程序。」解題技巧包含了有用的指示，引導剛開始學習物理的學生如何解決問題，和避免常見的錯誤。重點複習是這一章內容的大綱，它包含了這一章的基本概念，但是它並不是學習這一章課程的替代途徑。問題有一點像測試站，它要求學生能推理和瞭解本章內容，但是不會涉及繁雜的計算過程。奇數題號問題的答案放置在隨書光碟中。習題是以每一節的標題進行分組，並且根據困難程度加以標示特定記號。奇數題號習題的答案放置在隨書光碟中。解題相關幫助的圖示。當對於某些奇數題號習題，我們有提供印刷媒介或電子媒介的有用解題方法的時候，這種習題的敘述會在最後部分放置相關圖示，提醒學生和授課者習題的解法放置在什麼地方。我們在這裡和每一章習題開始的地方，提供這些圖示的導覽：SSM解答置放在學生解答手冊WWW 解答置放在http://www.wiley.com/college/hallidayILW 互動學習題解答置放在http://www.wiley.com/college/halliday附加習題(CD)這些習題並沒有根據任何方式加以分類或排序，因此學生必須自行判斷要應用這一章的哪些部分，去求解任何給定的習題。線上模擬習題幾乎每一章都有能夠模擬該章所討論的物理的線上習題。對於這些具有模擬習題的各章，在其家庭作業習題非常後面的地方，都會出現能夠提醒我們注意的圖示。額外特色推理相對於代入計算這本書的一個主要目標是教導學生能夠完成具有挑戰性的情況，從基本原理推理出解答方法。雖然這本書目前還保留一些代入計算的課後習題(有用意地)，但是大部分習題都強調推理能力。篇幅合理的章節為了避免使這本書厚到足以擋下子彈(因此也擋下學生)，我們將各章節限制在合理篇幅內。我們的解釋仔細到足以讓學生進入情況，但是不會多到使學生不再需要分析和融合觀念。畢竟，在學生讀完這本書和完成這個課程很久以後，他們將會需要分析觀念和融合觀念的技能。運用具有向量處理能力的計算器當例題中的向量計算可以利用具有向量處理能力的計算器，直接在螢幕上執行的時候，例題的解答過程將指出這項事實，但是解答過程仍然會完成傳統的分量分析。當向量計算無法直接在螢幕上執行的時候，解答過程將解釋為何會這樣。以圖形作為向學生提問的中介這樣的習題會提供學生相關圖形，而且這種習題所要求的結果，需要的不僅僅只是從圖形讀取數據點，而是需要對於習題有更深入的瞭解。在這種情形下，解題過程需要瞭解習題中的實體配置，以及在相關方程式背後的原理。因為學生必須判斷哪些數據是重要的，所以這些習題更像是福爾摩斯偵探遭遇的懸疑案情。例如請參看第四章習題的第38題，第五章習題的第8題，以及第九章習題的第21題。有關應用物理的問題是取材自發表的研究報告，它們出現在這本書的許多地方，例如出現每一章的章首疑團，例題或者是家庭作業習題。例如請參看第九章的章首疑團，例題2-8，以及第九章的家庭作業習題的第30題。有關以連續性故事來進行的家庭作業習題，請參看第六章的習題第5，35和53題。有關小說情節的問題這裡舉出數百個這種問題其中一個：第五章習題第57題與一個真實故事有關，它敘述加拿大航空公司143號班機，如何因為飛機組員和機場工作人員沒有考慮到飛機燃料的單位，因而使飛機在7.9 km高度飛行時耗盡燃料的過程(對於常常會「甩開」單位的學生而言，這是很重要的教訓與警惕)。eGrade Plus (powered by EduGen)eGrade Plus是一個功能強大、以網路為基礎的課程管理工具，它允許授課者替學生提供動態互動式學習環境。eGrade Plus使家庭作業、隨堂小考和考試的指派與計分自動化。它替授課者和學生提供了許多好處，其中包括具有讓學生持續被分派到作業的能力，和提供學生對自己的努力立即反饋和計分的能力，而且授課者不需要為此每星期投諸數小時，對家庭作業和隨堂小考進行評分的工作。每一題家庭作業習題都能夠連結到線上的教科書版本，提供學生立即而結構化的訊息，以便利他們解答習題。這種能夠隨著問題連結到內文的援助方式，提供了學生能迅速使用一套經過整理的解題輔助。對教師的提醒：管理員(Administration)工具可以讓教師在線上管理自己班級的名冊。「課程準備和呈現」("Prepare and Present")工具包含了各種不同、由Wiley所提供的資源，可以幫助教師，讓教師的課程準備時間更有效率。這些資源包括以LaTex、MSWord和pdf格式呈現的所有<教師解答手冊> (Instructor''s Solutions Manual) 的內容，以及能同時適用於課堂投影和列印，以電子格式儲存的所有教科書內文顯示。我們可以很容易地對這些內容改寫、定做和增添，以符合自己課程的需要。「作業指派」("Assignment")工具可以讓教師建立學生的家庭作業和隨堂小考。教師可以運用<物理>這套課程所提供的章末習題動態版本，或者也可以編寫自己的動態問題。教師也可以指派讀物、課程活動以及其它他要的學生完成的功課。eGrade Plus最強的功能其中一個是，指派給學生的作業會自動評分，並且記錄在分數簿上。這個功能不僅能節省教師的時間，也能夠對學生的功課給予立即的反饋，使他們能立刻知道自己瞭解課程題材的程度。分數簿(Gradebook)工具讓教師能持續追蹤自己學生的學習進程，並且使教師能分析個別學生和整個班級的學習成果，以便判斷他們瞭解的進度和程度。對學生的提醒：「研讀和練習」區域直接連結到<物理>的多媒體版本，可以讓學生在研讀和完成家庭作業的同時，能夠複習相關內文。除了複習內文之外，學生也可以使用<學生解題手冊>，<學生研讀導引>，互動式模擬，以及<互動式學習軟體程式>。「作業指派」區域存放著教師要學生在一個指定區域內完成的所有功課，使得學生要保持在完成功課的狀態變得容易。學生將可以使用各種不同的互動式解題工具，以及其他用來建立他們的自信和瞭解課程的資源。除此之外，家庭作業習題還含有對多媒體課本相關章節的連結，它提供學生隨著問題連結到相關章節的援助，當解題障礙出現的時候，學生可以藉此克服這些障礙。私人分數簿是針對每一個學生各自設置的，學生可以利用它檢查過去任何時刻的作業成績。教師補充資料<教師手冊>是由U.S. Coast Guard Academy的Richard Christman編寫。這個手冊包含了勾勒出每一章最重要主題的授課註釋、實驗和電腦企畫案、電影和錄影帶資源、所有問題，例題，習題和測試站的解答、以及對前一版本的問題，例題和習題的相關性導引。它也包含了正常情形下其解法能夠讓學生參考使用的所有習題的清單 (SSM、WWW和ILW)。<教師解答手冊>是由Massachusetts Institute of Technology的Sen-Ben Liao編寫。這個手冊含有每一章所有章末習題的成功解法。<測驗題庫>是由U.S. Coast Guard Academy的Richard Christman編寫。這本手冊包含了超過2200題的多重選擇問題。這些項目在電腦化測驗題庫也能夠供教師使用 (請參看下文)。教師資源CD這張CD含有：˙以MSWord和pdf檔案形式儲存的所有<教師解答手冊>的內容。˙IBM和麥金塔電腦版本的電腦化測驗題庫，具有完整的編輯功能，可以幫助教師量身訂做適合的測驗題。˙能適用於課堂投影和列印的所有內文圖示。投影片由內文篩選出來超過200個四色圖片，可以用來以適當形式在教室中進行投影。線上課後作業和隨堂小考除了eGrade以外，<物理>第七版也支援Webassign和CAPA，這是讓教師能夠在網際網路上寄發和評分家庭作業與隨堂小考的其他程式。WebCT和Blackboard我們已經準備了能輕易地與WebCT和Blackboard結合使用的多樣化課程材料。WebCT和Blackboard是功能強大、易於使用並且以網路為基礎的課程管理系統，它可以讓教師利用聊天室、電腦布告欄、隨堂小考和學生追蹤等途徑，建立完整的線上課程。學生補充資料學生資源網址下列網址http://www.wiley.com/college/halliday是特別為《物理》第七版開設的，而且是設計來在學生研讀物理的時候，進一步幫助學生。這個網址包含了經過選擇的章末習題解題方法 (在正文中會以www的圖示加以標記)、自我測驗、模擬練習、對其他有幫助的網站的連結、以及以下將提及的互動式學習軟體家庭教師。<學生手冊>是由U.S. Coast Guard Academy的Richard Christman編寫。這本學生研讀導引含有每一章重要觀念的概要，求解章末問題和習題的提示，以及實務測驗。<學生解答手冊>是由U.S. Coast Guard Academy的Richard Christman，和Wentworth Institute的Edward Derringh共同編寫。這本手冊替學生提供了在正文裡面，每一章後面的30%習題的完整解題方法。這些習題都會以SSM圖示加以標記。互動式學習軟體這個軟體可以引導學生通過200題章末習題的解題過程。這些習題會以ILW的圖示加以標記。解題過程會利用適當的反饋，互動式地進行，其中還能詳細提醒學生最常發生的錯誤。多媒體書籍這個第七版<物理>的網路版含有完整的正文擴充版，<學生手冊>，<學生解答手冊>，互動式學習軟體，和許多模擬習題，所有這些都以大量的超連結 (hyperlinking) 連結起來。

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