目錄
第1章 力學的思維導圖範例 1
1 1 數學知識補充的思維導圖 1
1 2 力學導論的思維導圖 3
1 3 質點運動學的思維導圖 5
1 4 牛頓運動定律和動量守恆定律的思維導圖 8
1 5 動能和勢能的思維導圖 11
1 6 角動量的思維導圖 14
1 7 剛體力學的思維導圖 17
1 8 振動的思維導圖 20
1 9 波動和聲的思維導圖 23
第2章 熱學的思維導圖範例 27
2 1 熱學導論的思維導圖 27
2 2 分子動理論的平衡態理論的思維導圖之一 30
2 3 分子動理論的平衡態理論的思維導圖之二 33
2 4 輸運現象及其分子動理論的思維導圖 36
2 5 熱力學第一定律的思維導圖 40
2 6 熱力學第二定律與熵的思維導圖 43
2 7 物態與相變的思維導圖 46
第3章 電磁學的思維導圖範例 49
3 1 電磁學全景知識結構的思維導圖 49
3 2 靜電場基本規律的思維導圖 53
3 3 有導體的靜電場的思維導圖 56
3 4 靜電場中的電介質的思維導圖 59
3 5 恒定電流和電路的思維導圖 63
3 6 恒定電流磁場的思維導圖 66
3 7 電磁感應和暫態過程的思維導圖 70
3 8 磁介質的思維導圖 74
3 9 時變電磁場和電磁波的思維導圖 77
白=否 套框=否
第4章 光學的思維導圖範例 82
4 1 幾何光學的思維導圖之一 82
4 2 幾何光學的思維導圖之二 86
4 3 波動光學的思維導圖之一 90
4 4 波動光學的思維導圖之二 94
4 5 干涉裝置的思維導圖 98
4 6 衍射光柵的思維導圖 102
4 7 光在瞐體中傳播的思維導圖 106
第5章 原子物理學的思維導圖範例 111
5 1 原子的位形的思維導圖 111
5 2 原子的量子態的思維導圖 115
5 3 量子力學導論的思維導圖 118
5 4 原子的精細結構的思維導圖 122
5 5 多電子原子的思維導圖 127
5 6 X射線的思維導圖 130
5 7 原子核物理概論的思維導圖 134
第6章 理論力學的思維導圖範例 140
6 1 質點力學的思維導圖 140
6 2 質點系力學的思維導圖 144
6 3 剛體力學的思維導圖 148
6 4 轉動參考系的思維導圖 152
6 5 分析力學的思維導圖之一 155
6 6 分析力學的思維導圖之二 158
6 7 分析力學的思維導圖之三 162
第7章 熱力學與統計物理的思維導圖範例 167
7 1 熱力學與統計物理知識框架的思維導圖 167
7 2 熱力學的基本規律的思維導圖 169
7 3 均勻物質的熱力學性質的思維導圖 173
7 4 單元系的相變的思維導圖 177
7 5 多元系的複相平衡和化學平衡的思維導圖 180
7 6 近獨立粒子的最概然分佈的思維導圖 184
7 7 玻耳茲曼統計的思維導圖 188
7 8 玻色統計和費米統計的思維導圖 193
7 9 系綜理論的思維導圖 197
第8章 電動力學的思維導圖範例 202
8 1 電磁現象的普遍規律的思維導圖 202
8 2 靜電場的思維導圖 207
8 3 靜磁場的思維導圖 211
8 4 電磁波傳播的思維導圖之一 215
8 5 電磁波傳播的思維導圖之二 220
8 6 電磁波輻射的思維導圖 224
8 7 狹義相對論的思維導圖 229
8 8 帶電粒子和電磁場相互作用的思維導圖 235
第9章 量子力學的思維導圖範例 240
9 1 量子力學緒論的思維導圖 240
9 2 波函數和薛定諤方程的思維導圖 242
9 3 量子力學中的力學量的思維導圖 247
9 4 態和力學量的表像的思維導圖 251
9 5 微擾理論的思維導圖之一 256
9 6 微擾理論的思維導圖之二 260
9 7 散射的思維導圖 263
9 8 自旋與全同粒子的思維導圖之一 268
9 9 自旋與全同粒子的思維導圖之二 273
第10章 固體物理學的思維導圖範例 277
10 1 晶體結構的思維導圖 277
10 2 固體的結合的思維導圖 281
10 3 晶格振動的思維導圖 285
10 4 自由電子費米氣的思維導圖 289
10 5 能帶理論的思維導圖 295
主要參考書目 300
前言/序言
本書是以思維導圖及其說明文字相對完整地呈現高校物理學專業核心課程知識結構體系的教材。黨的二十大報告強調加強基礎學科、新興學科、交叉學科建設,加快建設中國特色、世界一流的大學和優勢學科。這充分說明,打破學科間,尤其是同一學科不同分支學科間的壁壘尤為重要。思維導圖可作為知識結構診斷者、先行組織者、教學進程引導者、交流輔助者教學評估者和教學總結者等應用于教學全過程。挖掘思維導圖的多種功能對於優化教師的教和發展學生的思維能力具有重要意義。繪製思維導圖是一種高效使用大腦發散性思考的方法。思維導圖模擬人腦神經系統的放射性結構以視覺形象化圖示展現認知結構、外化大腦思維圖譜。不過,許多論文和圖書將蜘蛛圖概念圖和思維導圖混為一談。迄今未曾見過包含一門學科完整知識結構全景圖的教材。經過16年的教學實踐摸索,我們發現思維導圖之所以沒能在高校物理學專業推廣使用的主因是”巧婦難為無米之炊”。運用思維導圖學習物理知識的最佳途徑是”先模仿、後創新”。沒有合適的思維導圖範例作為模仿對象,初學者大多無從下手,抑制其學習運用的興趣,最後只能望”圖”興歎,放棄嘗試。編寫本書的目的是為高校物理學專業的師生構建”教”與”學”的思維導圖範例庫。希望像有實時導航地圖的旅行家一樣,讓每位熱愛物理學的探索者擁有一幅相對完整的知識結構思維導圖,在學習和探索物理學知識的過程中始終做到心中有數,時刻知道自己所處的思維空間坐標,避免”偏航”或”迷航”。希望讀者使用本書既能高效地學習物理學基礎知識和物理思想也能學會運用思維導圖服務於自身的學習工作和研究。在附書名頁中的教學理念充分體現了編寫本教材的目的。
本書編寫了高等院校物理學專業10門核心課程的思維導圖這些課程包括力學、熱學、電磁學、光學、原子物理學、理論力學熱力學與統計物理、電動力學、量子力學和固體物理學。參考我國普通高等教育本科國家級規劃教材和國外的優秀教材,將10門物理學專業核心課程以章 為單位”壓縮”成77張思維導圖圖文並茂地給出了物理學專業知識結構的全景圖。使用最少的文字、符號、公式和圖像,直觀展現物理學中的關鍵知識節 點之間的邏輯關係、物理圖像、物理思想和研究思路。直觀可視的思維流線將關鍵知識節 點自然地聯繫起來,為讀者提高發散性思維能力和邏輯思維能力提供了大量的模仿對象和參考資料。運用可視化知識結構導圖打破物理學科各門課程之間的壁壘強化物理學各分支學科間的相互聯繫,借助思維導圖完成對自身知識結構體系的宏觀重構,在聯繫、比較和綜合過程中培養學生的綜合能力和科學思維方法。
針對如何使用本書的問題,可從”教”與”學”兩個方面人手。
作為教師,可以根據課程需求選取教材的部分章 節 作為教學內容,將思維導圖融入課程的教學過程中,也可開設綜合性課程講授物理學的整體知識架構及各分支學科間的相互聯繫。教師在備課前對一門學科的知識體系有一個全域認識,厘清每個知識節 點的來龍去脈,掌握每一個知識關鍵節 點所包含的重要研究思路猶如為順利完成教學目標安裝精準的導航系統,打破”不識廬山真面目,只緣身在此山中”的困擾,達到”會當淩絕頂,一覽眾山小”的境界。備課時,在通曉所有細節 的基礎上,再試著修煉”壓縮知識”的內功,真正將書”讀懂讀薄”,提高有效知識密度。授課時,”解壓”思維導圖中每一個關鍵知識節 點的內涵和外延,將書”講透講厚”,自然而然地達到教學目標;授課後再引導學生使用思維導圖將書讀薄,化繁為簡找出關鍵知識節 點之間的聯繫,構建完整的知識結構體系,提高創新思維能力,水到渠成地做到教學相長。
作為學生,上課前使用本書提供的思維導圖快速瀏覽所需掌握知識體系的全貌,帶著疑問上課,為解答這些疑問重點掌握知識結構中每個知識關鍵節 點產生的根源和過程,這是提高創新能力和培養全域思維的一種重要方法。課後在教師和本書的引導下繪製屬_xFFFF_自己的思維導圖,緊緊抓住所學知識的”筋骨”,提高有效知識密度,構建自己在物理知識海洋中遊弋的導航系統,這是將知識內化為個人能力的重要過程。同時,這也是科學研究中開展調研工作的一般流程。
2500多年前,至聖先師孔子就提出”學而不思則罔,思而不學則殆”的命題,闡明了學習與思考的辯證關係。在我們看來將思維導圖運用到學習的全過程是實踐這一觀點的重要途徑。使用本書的關鍵是動手去構建屬_xFFFF_自己的思維導圖。倘若你只是抱著好奇的心態瀏覽本書,你的收穫將不得而知。本書僅僅給出我們自身當前認知的思維導圖案例以供參考,思維導圖應因人而異、因時而異,因為與時俱進的動態演化是其內稟屬性。假如你正準備讓自己變得強大起來,請遵循”不動筆墨不讀書”的原則,走”先模仿,後創新”的路子,結合自己學習和研究的特點一筆一畫地畫出自己的思維導圖,構建出屬_xFFFF_自己的知識結構全景圖和導圖。起初大家可能感覺構建過程費時、費力,但是,只要堅持”熟能生巧”的信念,多多練習,必將會收到事半功倍的效果。願每位讀者都能練就終身學習的”壓縮與解壓縮”內功,為今後的高效學習順利工作和幸福生活插上強有力的思維翅膀,不斷超越自我,創造更加美好的人生為中華民族的偉大復興貢獻自己的力量。
本書在出版過程中得到清華大學出版社秦帥,特別是責任編輯陳凱仁的幫助,也得到了曲阜師範大學教務處宋陽同志及物理工程學院全體師生的支持和幫助,編者在此表示衷心感謝!
由於編者水平有限,書中錯誤和不足不妥之處在所難免歡迎讀者不吝賜正。
編者
2024年8月於曲阜師範大學
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