飛行特色大學物理(上冊)(第4版)（簡體書）

本書依據高等學校大學物理課程教學指導委員會編制的《理工科類大學物理課程教學基本要求》(2023年版),結合多年大學物理課程教學改革經驗,在白曉明、邵偉主編的《飛行特色大學物理》(上冊第3版,以下簡稱“第3版”)的基礎上修訂和改編而成的。本書在繼承第3版特色的同時,在內容上采取雙主線設計,即在體現物理經典內容的同時,特別突出了自然科學的認知規律。本書以物理現象研究為邏輯起點,立足飛行專業,突出對科學思維和科學方法的引導。
本書內容包括質點的運動、牛頓運動定律、衝量和動量、功和能、剛體的定軸轉動、機械振動、機械波、氣體動理論、熱力學基礎、狹義相對論基礎。內容上進一步優化突出飛行特色,深入挖掘飛行、航空航天、軍事工程技術中的相關物理原理並將其融入本書,更好銜接專業課程,為讀者專業學習的現實需求和未來需求“開窗口”“設接口”。
本書可作為高等學校航空航天專業、軍隊院校本科學歷教育飛行相關專業的教材,也可作為教師、工程技術人員的參考書,還可供讀者自學使用。

本書遵循教指委相關指導文件和高等院校學生學習規律編寫而成。踐行四新理念，融入思政元素，注重理論與實踐相結合。

前言
本書在白曉明教授團隊的不斷優化、修編下,歷經三個版次,是“十三五”國家重點出版物出版規劃項目,曾榮獲軍隊級教學成果三等獎。作為學科融合教材,該書從物理學史、自然科學認知規律、解決實際問題和學科融合等多角度強調了工科物理教學的指向性和目的性,發散和拓展了思維,展示了科學理論的特殊性與普遍性,從物理知識的應用、能力培養、飛行學員現實需求和未來需求等多角度詮釋了教材的飛行特色內涵,從物理知識拓展、應用型例題、習題和自主學習材料等多角度突出了飛行特色工科物理教學的創新性和前瞻性。
本書在保持第3版優點、特色的基礎上,更突出物理學科的認知規律,采取雙主線設計,既相對獨立呈現物理經典內容,又使物理學科認知規律貫穿其中,突出科學思維、科學方法的引導。
物理學起源於人對自然的探索,是物理學家採用實驗和理論相結合的手段,對整個自然界進行有效認知的積累,其核心是建立對自然的認知。大量的物理探索過程告訴我們,這個認知過程一般是從現象觀察、提出問題開始,最後運用規律解釋新的現象、預測可能的現象或進行發明創造。遵循這個認知過程可以簡化對大量物理知識的理解,並借鑒到其他物件的研究過程中,它的循環迭代不斷促進科學技術的發展進步。
本書的內容設計有意遵循上述認知過程,以節為單位,設置物理現象、物理學基本內容、現象解釋、思維拓展、物理知識應用和物理知識拓展模塊。每一節完整認知過程的循環迭代訓練,可使讀者快速形成科學認知思維和方法,啟發創新創造意識。同時物理學基本內容模塊又相對完整、獨立,邏輯清晰,便於讀者快速掌握知識,提高學習效率。
本書每章開篇設置“歷史背景與物理思想發展”模塊,展現科學發展的創新和實踐過程,啟迪讀者的科學創新意識;“物理學基本內容”模塊從自然科學認知規律入手,引導讀者高效學習,形成方法策略;“物理知識拓展”模塊從科學思想、科學方法和飛行職業多角度深化知識、拓展視野、發散思維,為讀者的探究式學習搭建平臺;“物理知識應用”模塊涉及航理、軍事應用方面的例題和趣味性問題,如鳥撞飛機、飛機俯衝的高度損失等,供讀者學習和討論;章末總結採用知識導圖的形式,引導讀者有效地學習、思考和記憶,有助於讀者從整體上把握物理規律和思想,引導讀者對繁雜的知識進行歸納、總結和深化;習題配置一定數量的與生活、軍事和飛行等相關的實際應用題目,使理論聯繫實際,培養讀者的獨立思考和解決實際問題能力;章末閱讀材料中的飛行、軍事和學科前沿內容,可拓展讀者的知識視野,使之體會學海無涯。
本書由林萬峰、王麗、胥馨、汪瑜、姜波、蔣智、邵偉修訂和改編,主審為趙洪亮。本書在編寫中得到了航空基礎學院的大力支持,得到理化教研室全體教員的支持和幫助,編者在此表示衷心的感謝。編者還要感謝為本書之前各版本付出辛勤工作的同事們:
第1版編者:白曉明、邵偉、佘輝、於華民。
第2版編者:白曉明、邵偉。
第3版編者:白曉明、邵偉。
由於編者學識有限,書中不當之處和錯誤在所難免,懇請讀者批評指正。
編者

目錄
前言
緒論1
0.1什麼是科學1
0.2科學理論的評判標準2
0.3科學思維方式3
0.4物理學是科學的世界觀和方法論的基礎5
0.5物理學的社會教育和思想文化功能6
0.6科學教育的目標及性質8
第1章質點的運動9
歷史背景與物理思想發展9
1.1參考系質點10
1.2描寫運動的四個物理量13
1.3平面曲線運動24
1.4相對運動32
章知識導圖36
思考與練習37
閱讀材料41
第2章牛頓運動定律43
歷史背景與物理思想發展43
2.1牛頓運動定律44
2.2力學中常見的力49
2.3牛頓運動定律的應用57
2.4非慣性系慣性力66
2.5物理量的單位和量綱71
章知識導圖74
思考與練習75
閱讀材料80
第3章衝量和動量82
歷史背景與物理思想發展82
3.1衝量動量定理83
3.2動量守恒定律89
3.3質心質心運動定理93
3.4質量流動與火箭飛行原理97
章知識導圖103
思考與練習104
閱讀材料107
第4章功和能108
歷史背景與物理思想發展108
4.1功保守力勢能109
4.2動能動能定理117
4.3機械能守恒定律121
4.4碰撞問題130
章知識導圖136
思考與練習137
閱讀材料141
第5章剛體的定軸轉動143
歷史背景與物理思想發展143
5.1剛體及剛體運動144
5.2轉動定律148
5.3定軸轉動中的功能關係161
5.4角動量角動量守恒定律165
章知識導圖179
思考與練習180
閱讀材料186
第6章機械振動188
歷史背景與物理思想發展188
6.1簡諧振動189
6.2簡諧振動的旋轉矢量法表示197
6.3簡諧振動的能量能量平均值201
6.4簡諧振動的合成205
6.5阻尼振動受迫振動共振211
章知識導圖217
思考與練習218
閱讀材料220
第7章機械波223
歷史背景與物理思想發展223
7.1機械波的一般概念224
7.2平面簡諧波的波函數和物理意義229
7.3波的能量234
7.4惠更斯原理波的疊加和干涉239
7.5駐波245
7.6多普勒效應251
章知識導圖255
思考與練習256
閱讀材料259
第8章氣體動理論262
歷史背景與物理思想發展262
8.1平衡態狀態參量263
8.2理想氣體狀態方程265
8.3理想氣體的壓強和溫度270
8.4能量均分定理理想氣體內能274
8.5氣體分子熱運動的速率分布278
8.6平均碰撞頻率平均自由程286
章知識導圖289
思考與練習290
閱讀材料291
第9章熱力學基礎293
歷史背景與物理思想發展293
9.1熱力學第一定律294
9.2熱力學第一定律對理想氣體的應用301
9.3循環過程卡諾循環313
9.4熱力學第二定律322
9.5克勞修斯熵熵增加原理328
章知識導圖335
思考與練習336
閱讀材料340
第10章狹義相對論基礎342
歷史背景與物理思想發展342
10.1伽利略變換經典力學的絕對時空觀343
10.2狹義相對論基本原理及時空觀347
10.3洛倫茲變換356
10.4狹義相對論動力學363
章知識導圖369
思考與練習370
閱讀材料371
部分習題參考答案373
附錄381
附錄A矢量381
附錄B常用物理常數表386
附錄C質量尺度表387
參考文獻388