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本书旨在深入剖析物理学的核心概念、基本原理与定律，并在此基础上，跨越传统学科界限，探讨物理学在材料创新、能源革命、信息技术等前沿领域的广泛应用与最新进展。全书共六章，主要内容包括力学基础与实践应用、热学基础与实践应用、电磁学基础与实践应用、振动和波基础与实践应用、光学基础与实践应用、量子物理基础与实践应用。

本书主要内容包括：随机事件与概；随机变量及其数字特征；多维随机变量及其分布；极限定理；数理统计初步；数学软件Mathematica应用；参数估计。

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本书首先研究了日常生活中的铅球投掷、抛石机的抛射规律、利用双暗环效应测量液体的折射率、磁机械振荡器的振荡规律、水火箭的运动规律等问题，得到了一些有趣的物理规律，部分规律得到了实验的验证，这有助于理解常见物理现象背后的本质规律。其次用数值与实验相结合的方法研究了行人交通中的物理问题，对行人速度差异、结对行走等行为对室内疏

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本书包含概率论和数理统计两大部分内容，包括随机事件及其概率、随机变量及其分布、多维随机变量的数字特征、大数定律和中心极限定理、数理统计的基本概念、参数估计、假设检验等，另外，还包括一些附表和全书习题答案等。本书注重与高中相关内容的衔接，并有机融入课程思政元素，加入Python语言，以增强学生的数据分析处理能力。