
《Physics for the IB Diploma》(作者:John Allum 与 Christopher Talbot)是一本专门针对国际文凭大学预科课程(IBDP)物理科目的权威教材,第一版于2013年由 Hodder Education 出版。这本书以清晰的逻辑结构、丰富的图示和深入浅出的讲解,全面覆盖了IB物理课程的核心与选修内容,是IB考生和物理教师的重要教学资源。

书籍结构与特色
1. 内容组织
全书按照IB物理课程大纲设计,分为核心模块与选修模块,并进一步细分为章节。每个章节开头都列出“Essential Ideas”(核心概念),帮助学生明确学习目标。
2. 图文并茂
书中配有大量图表、示意图和实物照片,帮助理解抽象概念,尤其是相对论、热力学和工程物理等难点内容。
3. 理论与实践结合
每章都包含:
Worked Examples:详细解析典型例题。
练习题:附有编号的习题,涵盖基础到高阶。
Utilizations:展示物理在现实世界中的应用(如GPS校正、粒子加速器、太阳能帆等)。
Nature of Science:探讨科学本质、范式转换、理论与实验的关系等。
ToK Links:联系知识论,引导学生思考科学知识的本质与局限。

主要内容概述(以提取内容为例)
Option A: 相对论
这是书中一个完整的选修模块,分为五个部分:
13.1 相对论的起源
介绍牛顿力学与麦克斯韦电磁理论的矛盾。
讲解参考系、事件、伽利略变换。
引入麦克斯韦方程与光速不变性。
13.2 洛伦兹变换
讲解狭义相对论的两条基本假设。
推导洛伦兹因子、时间膨胀、长度收缩。
通过μ子衰变实验验证相对论效应。
13.3 时空图
使用闵可夫斯基图直观展示相对论效应。
解释同时性的相对性、双生子悖论等。
13.4 相对论力学(高阶内容)
引入相对性能量、动量、质量能量等价。
讨论光子动量、粒子加速器等应用。
13.5 广义相对论(高阶内容)
介绍等效原理、引力透镜、引力红移。
讲解黑洞、史瓦西半径、时空弯曲。
Option B: 工程物理
这是另一个选修模块,分为两部分:
14.1 刚体与转动动力学
引入力矩、转动惯量、角动量。
类比平动与转动,推导转动运动方程。
讲解转动动能、滚动物体能量守恒。
14.2 热力学
介绍热机、内能、功与热。
讲解pV图、等温/绝热/等压/等容过程。
引入热力学第一、第二定律,熵与无序度概念。
教学资源与设计理念
1. 免费在线资源
书中提及提供免费在线资源,可能包括:
习题答案
模拟实验
教学PPT
扩展阅读材料
2. IB考试导向
书中每章后附有“Examination questions”,包括标准水平与高水平试题,帮助学生熟悉考试题型与评分标准。
3. 科学思维培养
通过“Nature of Science”和“ToK Links”栏目,引导学生:
理解科学理论的演变(如从牛顿到爱因斯坦)
思考科学方法的本质
认识科学与技术的相互作用
适用对象
IBDP物理学生:适合标准水平与高水平学生使用。
物理教师:可作为教学参考书,尤其适合讲解选修模块。
自学物理者:适合有一定物理基础、希望系统学习现代物理的读者。
总结
《Physics for the IB Diploma》是一本结构清晰、内容深入、教学导向强的IB物理教材。它不仅覆盖了课程要求的所有知识点,还通过丰富的实例、图示和科学史背景,帮助学生建立完整的物理知识体系与科学思维。尤其是对相对论和热力学等抽象内容的讲解,既严谨又生动,是一本值得推荐的教学与自学用书。
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