飞行特色大学物理

本书是空军航空大学飞行特色基础教材《飞行特色大学物理》下册，是根据教育部近期新颁布的《理工科类大学物理课程教学基本要求》，并结合作者大学物理课程教学改革实际情况和多年教学经验编写而成。内容包括电学、磁学、光学和现代物理基础，另有小篇幅阅读材料供学员选读，如静电危害、不错电容器、超导应用、电磁炮、潜艇隐身、飞机隐身与反隐身技术、军用光学技术、光学信息处理、红外技术在军事方面的应用等。本书主要特色是：各章引言介绍相关物理学史，各节涉猎相关的航理及军事应用，在应用能力训练和章后习题中融入大量与生活、飞行和军事相关的习题，激发学员兴趣，提高教学的针对性和有效性。本书为高等军事或航空航天院校本科专业学生的大学物理教材，也可作为其他各层次师生的教学或自学参考书。

第2版前言
第1版前言
第11章真空中的静电场
历史背景与物理思想发展脉络
11.1电荷库仑定律
11.2电场电场强度
11.3高斯定理
11.4静电场的环路定理电势
11.5电势叠加原理电场强度与电势的微分关系
本章归纳总结
本章习题
本章军事应用及工程应用阅读材料——静电危害
第12章静电场中的导体和电介质
历史背景与物理思想发展脉络
12.1静电场中的导体
12.2电容电容器
12.3静电场中的电介质
12.4介质中的高斯定理电位移矢量
12.5静电场的能量
本章归纳总结
本章习题
本章军事应用及工程应用阅读材料——超级电容器
第13章恒定电流
历史背景与物理思想发展脉络
13.1稳恒电流
13.2欧姆定律和焦耳—楞次定律的微分形式
13.3电源电动势
本章归纳总结
本章习题
本章军事应用及工程应用阅读材料——超导应用
第14章真空中的恒定磁场
历史背景与物理思想发展脉络
14.1磁场磁感应强度
14.2毕奥—萨伐尔定律及其讨论
14.3磁场的高斯定理安培环路定理
14.4安培定律磁力矩
14.5洛伦兹力带电粒子在均匀磁场和非均匀磁场中的运动
本章归纳总结
本章习题
本章军事应用及工程应用阅读材料——电磁炮
第15章磁介质
历史背景与物理思想发展脉络
15.1磁介质概述
15.2磁介质中的安培环路定理关于H和B的讨论
15.3铁磁质与磁滞现象
本章归纳总结
本章习题
本章军事应用及工程应用阅读材料——潜艇的磁隐身
第16章变化的电场和磁场
历史背景与物理思想发展脉络
16.1电磁感应定律
16.2感应电动势
16.3自感与互感
16.4磁场的能量
16.5麦克斯韦电磁场理论及其基本思想
本章归纳总结
本章习题
本章军事应用及工程应用阅读材料——飞机隐身与反隐身技术
第17章电磁波的辐射和偏振
历史背景与物理思想发展脉络
17.1电磁波的辐射
17.2电磁波的偏振
本章归纳总结
本章习题
本章军事应用及工程应用阅读材料——电磁兼容性与液晶显示原理
第18章波的干涉
历史背景与物理思想发展脉络
18.1惠更斯原理波的叠加和干涉
18.2驻波
18.3薄膜干涉
本章归纳总结
本章习题
本章军事应用及工程应用阅读材料——反声探测技术
第19章波的衍射
历史背景与物理思想发展脉络
19.1单缝夫琅禾费衍射
19.2光栅衍射
19.3圆孔夫琅禾费衍射光学仪器的分辨本领
本章归纳总结
本章习题
本章军事应用及工程应用阅读材料——X射线的衍射
第20章物质波与量子物理
历史背景与物理思想发展脉络
20.1光的波粒二象性
20.2物质波
20.3微观粒子运动的描述
20.4激光的原理和应用
本章归纳总结
本章习题
本章军事应用及工程应用阅读材料——红外技术在军事方面的应用
习题参考答案
附录常用物理常数
参考文献

第2版前言本书自2013年问世以来，受到空军航空大学各级首长的肯定、支持和鼓励，为大学的教学改革起到了引领和示范作用，曾两次获得大学优秀教学成果一等奖，并已上报全军优秀教学成果三等奖。教材使用三年来，深受广大师生厚受，教材特色的针对性和有效性得到了学员的广泛认可，同时也激发了广大学员的学习热情。
    为了适应军事高等教育紧贴部队、聚焦实战的改革要求，回应教员和学员在教材使用中的意见和建议，解决上一版教材中部分内容飞行特色不够突出的问题，我们对本书做了必要的修订，重点有以下几方面的工作。
    （1）强化物理学思想对学生创新能力培养的重要作用。每章开篇设有“历史背景与物理思想发展脉络”。科学并不仅仅等于技术，它还应该是一种思想文化。读史使人明智，了解科学思想的逻辑发展和历史脉络，力求以发展、变化、联系的思想来裁决和审视一切科学假说与科学理论，这是科学能不断向前发展的动力，不仅对学员牢固掌握物理理论有益，还可以增强他们的质疑和批判精神，提高学员的创新意识和创新能力。物理学概念、原理逐步形成的历史就是无数智者创新的历史，因此，他们经历的科学创新过程对学员形成科学创新意识有着重要的启迪作用。
    （2）在保留原有风格和特色的基础上，更加突出飞行特色，在“物理知识应用”“物理知识拓展”“应用能力训练”模块中增加了与飞行相关的物理知识，例如，飞机的机动飞行、筋斗、盘旋、飞机撞鸟、飞机静电、飞机油量传感器等内容。
    （3）对教材原有框架和体系做了适当变更，如将机械波的干涉和驻波的内容从上册移到本书，以便与电磁波和波动光学结合讲解，提高教学效率。本书在内容上也做了适当调整，删去了与时代不相适应的内容，增加了与信息化战争需求相适应的电磁波的极化和飞机天线等内容，更新了部分特色习题。
    （4）改正了上一版中出现的疏漏及个别表达上略有欠缺的内容和词句。
    本书的修订出版是在空军航空大学和学校训练基地的资助下完成的。在出版过程中始终得到学校机关和物理教研室全体教员及机械工业出版社各方面的关注、支持和帮助，特此一并致谢。
    本书由白晓明、林万峰编著。
    由于时间仓促，编者的学识水平和教学经验有限，书中不当之处难免，敬请读者批评指正。
    编者飞行特色大学物理第1版前言第1版前言进入21世纪后，随着我国综合国力的增强和国防建设的转型，对空军未来发展提出了越来越高的要求。同时，新世纪爆炸式的知识信息增长使知识更新的周期不断缩短。高校扩招变原来的“精英教育”为“素质教育”，引起了生源综合能力素质的改变。在这种大背景下，再继续沿用近几十年来的物理教学模式，特别是物理教材模式，就很难适应这种时代的变化。因此，大学新课程体系人才培养方案对飞行人才在科学文化知识、能力和素质上都提出了明确要求：“掌握终身发展必备的自然科学基础理论和基本知识，了解其在军事飞行领域中的应用，了解科学发现的过程，领悟科学探究方法，形成科学创新意识；具有一定的科学思维和创新思维能力；具备运用科学思想和科学方法解决问题的能力，具有求真的科学精神、务实的科学态度和严谨的科学方法。”
    大学物理作为本科生必修的一门重要基础课，其主要作用是帮助学生为后续课程及以后的再学习打下必要的物理基础，使他们在获得必要的自然科学知识的同时，还能得到良好的物理学思想和物理学方法的培养和训练。因此，它在落实大学人才培养目标方面具有举足轻重、难以推卸的责任。为此，我们融合我校基础部多年来飞行特色基础教育改革的经验和成果，编写了这套《飞行特色大学物理》教材。本书的主要特色是：
    （1）每章开篇设“引言”，重点介绍与本章内容相关的物理学史。科学并不完全等于技术，它还应该是一种文化。既面对自然，以理性的态度看待自然，也深入人性，弘扬诚实、合作、为追求真理而不屈不挠的献身精神。读史使人明智，了解科学思想的逻辑发展和历史行程，不仅对学生牢固掌握物理理论有益，还可以增强他们的质疑和批判精神。力求以发展、变化、联系的思想来裁决和审视一切科学假说与科学理论，不迷信权威，这是科学能不断向前发展的动力。创新是我们时代的主题，由物理学概念、原理逐步形成的历史，就是无数智者质疑、批判和创新的历史，他们经历的科学创新过程对学员形成科学创新意识有重要的启迪作用。
    （2） 每章后设“飞行军事应用及工程应用阅读材料”，介绍与本章物理基础知识相关的航空理论、航空设备、电子技术和未来军事装备发展的前沿知识，体现飞行特色、军事特色，充满知识性、趣味性、可读性、前瞻性、应用性、启发性和教育性，这里搭建的是一个理论联系实际、激发创新思想和引领学术前沿的平台，也是吸引军校大学生课外学习探究的园地。
    （3）每章后设“本章归纳总结”，引导学生对繁杂的知识进行归纳、总结和升华。
    （4）每章课后习题的配置充分反映物理知识在生活、工程和军事中的应用，特别是在航空等方面的实际应用，在把枯燥、单调的物理学学习转变为有趣、充满活力和生动的课程的同时，强化理论联系实际的意识和观念，开发科学思维和创新思维的能力。
    （5）每节内容分为四个部分：
    1）物理学基本内容：根据教育部颁布的《理工科类大学物理课程教学基本要求》（2010年版），精选教学内容，强调科学素质的培养，从大学生的认知特点、教学规律以及物理知识体系出发，强调物理知识的系统性、整体性，强调各部分知识间的相互联系。把每节物理知识内容按照物理概念、物理规律和知识运用划分为三个层次，知识运用层次放到“航理及军事应用”或“应用能力训练”栏目，部分较深、较难或教学基本要求次级要求的问题放到“物理知识拓展”栏目，供学有余力的学生进行探究式学习。
    2）航理及军事应用：主要介绍与本节物理内容密切相关的航理及军事应用知识，用物理学定理（定律）分析和解决航理及军事、工程应用问题，从而调动学生的学习热情，加深学生对物理知识的理解，在提高教学效能的同时，实现军事航空装备科技信息的全程灌输，建立物理基础知识在应用领域中的互通性、统一性,适应科技时代多元化和科技发展综合化的要求。
    3）物理知识拓展：把部分较深、较难的问题放到这里，供学有余力的学生学习和探究。
    4）应用能力训练：这里有例题、应用性习题、物理知识应用等，培养学生应用知识解决实际问题的能力。
    本书上册第5~10章由白晓明编著；第3~4章由邵伟编著；绪论和第1章由佘辉编著；矢量和题解由于华民编著。下册第17~19章由李春萍编著；第11~16章及第20章主要由白晓明编著，其中第11章、第12章习题和阅读材料由张健编著，第14章、第16章习题由郭秀娟编著。本书在编著过程中参考了国内外许多优秀教材，谨此致谢。
    诚然，由于编者知识和能力有限，再加上时间紧迫，虽然有很多好的愿望，但是在实践中不可避免地会出现许多不足，因此，希望本书的每一位读者都是能给予我们最直接帮助的朋友。您在阅读或使用本书时感到的不足，对我们则正是最需要、最宝贵的意见和建议，也正是我们最希望了解和知道的，请不吝赐教。
    虽然本书的编写只是教改的一个尝试，但我们还是愿意在学校、教务处及基础部等各级领导的支持下，在大家的帮助下，通过共同努力，把我校大学物理的教学改革推向新的阶段。
    编者