普通物理学（大学物理）课程介绍

一课程名称与性质

建议用教育部高等学校物理基础课程教学指导分委员会的提法：大学物理。课程性质：大学物理课程属工科专业和理科非物理专业的本科通识性必修基础课。

1、课程内容体系结构

以物理学基础为内容的大学物理课程，是高等学校工科专业和理科非物理专业的本科通识性必修基础课。该课程所教授的基本概念、基本理论和基本方法是构成学生科学素养的重要组成部分，是一个科学工作者和工程技术人员所必备的。大学物理课程在为学生系统地打好必要的物理基础，培养学生树立科学的世界观，增强学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的探索精神和创新意识等方面，具有其他课程不能替代的重要作用。通过大学物理课程的教学，应使学生对物理学的基本概念、基本理论和基本方法有比较系统的认识和正确的理解，为进一步学习打下坚实的基础。在大学物理课程的各个教学环节中，都应在传授知识的同时，注重学生分析问题和解决问题能力的培养，注重学生探索精神和创新意识的培养，努力实现学生知识、能力、素质的协调发展。

其内容体系主要有经典物理学和近代物理学两大部分，具体内容有：

（1）力学，（2）狭义相对论力学基础，（3）振动与波，（4）热学，（5）电磁学，（6）光学，（7）量子物理基础

2、教学内容组织方式与目的

按各专业对大学物理的要求，主讲教师有侧重的对教学内容进行组织，使教学重点与专业课程更加贴近。在大学物理课程的教学过程中，应以培养学生的知识、能力、素质协调发展为目标，认真贯彻以学生为主体、教师为主导的教育理念；应遵循学生的认知规律，注重理论联系实际，激发学习兴趣，引导自主学习，鼓励个性发展；要加强教学方法和手段的研究与改革，努力营造一个有利于培养学生科学素养和创新意识的教学环境。

3、实践性教学的设计思想与效果

充分利用演示实验帮助学生观察物理现象，增加感性知识，提高学习兴趣。大学物理课程的主要内容都应有演示实验（实物演示和多媒体仿真演示），实物演示实验可以采用多种形式进行，如课堂实物演示、鼓励和引导学生自己动手观察实验，思考和分析问题，进行定性或半定量验证。

4、课程发展的历史沿革

《普通物理学》课程从78年始到2000年，在惠阳师专，惠州教院各理工专业开课，历经22年的专科层次教学过程，培养和造就了一支精干的物理教学队伍。2000年开始，《普通物理学》课程随我院各专业升本和开办新本科专业而转向本科层次教学。我院的应用化学专业、化学专业、化学工程与工艺专业、数学与应用数学专业、生物科学专业、生物技术专业、电子信息科学与技术专业、电气工程及其自动化专业、电子信息工程专业、计算机科学与技术专业、网络工程专业、软件工程专业、土木工程专业等理工专业都设有《普通物理学》（大学物理）课程。在本科15年的大学物理教学实践中，本课程有完善的大学物理教学指导文件，制定了适合我院实际的大学物理教学大纲，有齐全的课程教学资料。在06年本科教学水平评估中，被教育部专家组抽查到的《大学物理》课程进行了实地考试，从教学辅导、学生应试、教师提供参考答案、教师的阅卷评分到考试成绩分析，严谨的考试各环节，大学物理课程组为专家组考评提供了满意的答卷。

2008年，《普通物理学》（大学物理）评为惠州学院重点课程，在近三年的建设过程中，发表了教改教研论文七篇；制订了不同专业的教学大纲并上网；近九百分钟课程讲课录像上网；完善全部教案内容《普通物理学多媒体课件》并上网。整理出相关参考教材目录二十三篇及图书资源六篇并上网。2011年结题。

2011年，《普通物理学》（大学物理）评为惠州学院校精品课程，在近二年的建设过程中，发表了教改教研论文五篇；21世纪高等学校规划教材《大学物理实验》由北京邮电大学出版社出版；《普通物理学》题库上网；授课录像（七位教师约三千五百分钟课程讲课录像，含力学、热学、电磁学、光学方面内容）上网；《普通物理学多媒体课件》上网；由清华大学出版社出版的《大学物理演示实验》上网；结合我校实验室仪器实际编写的大学物理实验相关内容上网。2013年结题。

2014年，《普通物理学》（大学物理）评为省精品资源共享课。

二大学物理设课最低要求

教育部高等学校物理基础课程教学指导分委员会对《理工科类大学物理课程教学基本要求》（2010年版）中建议：课程教学最低学时：126。

三大学物理的地位、作用和和任务

以物理学基础为内容的大学物理课程，是高等学校理工科各专业学生一门重要的通识性必修基础课。该课程所教授的基本概念、基本理论和基本方法是构成学生科学素养的重要组成部分，是一个科学工作者和工程技术人员所必备的。

大学物理课程，一方面在于为理工科各专业学生打好必要的物理基础，培养学生现代的科学的自然观、宇宙观和辩证唯物主义世界观，增强学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的探索、创新精神，培养学生的科学思维能力，掌握科学方法；另一方面，学生在大学物理课中接触了许多物理现象，获得了许多物理知识和物理思想，初步学习了科学的思维方法和研究方法，所有这些都起着开阔思路、增强适应性、提高人才素质的重要作用，另外不仅对学生的在校学习，更重要的是对学生毕业后的工作和进一步学习新理论和新技术、不断更新知识将产生长远的影响，具有其他课程不能替代的重要作用。

通过大学物理课程的教学，应使学生对物理学的基本概念、基本理论、基本方法能够有比较全面和系统的认识和正确的理解，为进一步学习打下坚实的基础。在大学物理的各个教学环节中，都必须注意在传授知识的同时着重培养分析问题和解决问题的能力，注重学生探索精神和创新意识的培养，努力实现学生知识、能力、素质的协调发展。

四大学物理教学内容基本要求

大学物理课程的教学内容分为A、B两类和自选专题类。其中A为核心内容，建议学时数不少于126学时；B为扩展内容。

（一）力学部分

序号	内容	类别	说明和建议
1	质点运动的描述、相对运动	A	1. 建议学时数不少于14学时。 2.力学的重点是牛顿运动定律和三个守恒定律及其成立条件。 3. 力学中除角动量、刚体和流体部分外绝大多数概念学生在中学阶段已有接触，故教学中展开应适度，以避免重复。 4.通常把力学的研究对象抽象为三个理想模型——质点、刚体和理想流体，逐步使学生学会建立模型的科学研究方法。 5.应注意学习矢量运算、微积分运算等方法在物理学中的应用。
2	牛顿运动定律及其应用、变力作用下的质点动力学基本问题	A
3	非惯性系和惯性力	B
4	质点和质点系的动量定理和动量守恒律	A
5	质心、质心运动定理	A
6	变力的功、动能定理、保守力的功、势能、机械能守恒定律	A
7	对称性与守恒定律	B
8	刚体定轴转动定律、转动惯量	A
9	刚体转动中的功和能	B
10	质点、刚体的角动量、角动量守恒定律	A
11	刚体进动	B
12	理想液体的性质、伯努利方程	B

（二）狭义相对论力学基础部分

序号	内容	类别	说明和建议
1	迈克尔逊-莫雷实验	B	1. 建议学时数不少于6学时。 2.本部分重点讲述狭义相对论的基本原理、研究方法，通过与绝对时空的比较，帮助学生建立狭义相对论的时空观。 3.注意学习相对论动力学基础。
2	狭义相对论的两条基本假设	A
3	洛仑兹坐标变换和速度变换	A
4	同时性的相对性长度收缩和时间延缓	A
5	相对论动力学基础	A
6	能量和动量的关系	B
7	电磁场的相对性	B

（三）振动和波部分

序号	内容	类别	说明和建议
1	简谐运动的基本特征和表述、振动的相位、旋转矢量法	A	1. 建议学时数不少于14学时。 2.强调简谐运动以及平面简谐波的描述特点及研究方法，突出相位及相位差的物理意义。 3.要阐明平面简谐波波函数的物理意义以及波是能量传播的一种重要形式，突出相位传播的概念和相位差在波的迭加中的作用。讲述机械波要为讨论电磁波（光波）以及物质波的概念提供基础。 4.要求学生进一步掌握线性运动迭加原理，并通过在周期性外力作用下阻尼摆的混沌现象分析对非线性问题的特征有所了解。 5. 振动和波是应用演示手段最为丰富的部分，教学中应充分应用演示实验和多媒体手段阐述旋转矢量法，展示阻尼振动、受迫振动和共振现象，振动的合成，李萨如图形、驻波、多普勒效应等内容，并可鼓励学生自己设计展示物理思想、现象的多媒体课件。
2	简谐运动的动力学方程	A
3	简谐运动的能量	A
4	阻尼振动、受迫振动和共振	B
5	非线性振动简介	B
6	一维简谐运动的合成、拍现象	A
7	两个相互垂直、频率相同或为整数比的简谐运动合成	B
8	机械波的基本特征、平面简谐波波函数	A
9	波的能量、能流密度	A
10	惠更斯原理、波的衍射	A
11	波的迭加、驻波、相位突变	A
12	机械波的多普勒效应	A
13	声波、超声波和次声波；声强级	B

（四）热学部分

序号	内容	类别	说明和建议
1	平衡态、态参量、热力学第零定律	A	1. 建议学时数不少于14学时。 2. 物态方程、热力学第一定律在教学中展开应适度，以避免重复。 3.温度是热学的重要概念，要说明温度的统计意义，还要讲述为其提供实验基础的热力学第零定律。 4.注重讲授大量粒子组成的系统的统计研究方法和统计规律，热现象研究中宏观量与微观量区别与联系 5.通过理想气体的压强和气体分子平均自由程等公式的建立以及气体范德瓦耳斯方程的导出，进一步讲授科学研究的建模方法。 6.要强调热力学第二定律的重要性，使学生理解和掌握熵和熵增原理是自然界（包括自然科学和社会科学）最为普遍实用的定律之一。
2	理想气体物态方程	A
3	准静态过程、热量和内能	A
4	热力学第一定律、典型的热力学过程	A
5	多方过程	B
6	循环过程、卡诺循环、热机效率、制冷系数	A
7	热力学第二定律、熵和熵增原理、玻耳兹曼熵关系式	A
8	范德瓦耳斯方程	B
9	统计规律、理想气体的压强和温度	A
10	理想气体的内能、能量按自由度均分定理	A
11	麦克斯韦速率分布律、三种统计速率	A
12	玻耳兹曼分布	B
13	气体分子平均碰撞频率和平均自由程	A
14	输运现象	B

（五）电磁学部分

序号	内容	类别	说明和建议
1	库仑定律、电场强度、电场强度叠加原理及其应用	A	1. 建议学时数不少于40学时。 2. 电场力、磁场力、静电感应及电磁感应现象等内容，讲述中应注意与中学教学内容的衔接，减少不必要的重复。 3. 电磁学的重点在于通过库仑定律、高斯定理和安培环路定理、毕奥--萨伐尔定律、法拉第电磁感应定律等，学习电磁场的概念及场的研究方法。 4.突出介绍以点电荷的电场和电流元的磁场为基础的叠加法。强调电场强度、电场力、磁感应强度、磁场力的矢量性，并加强学生应用微积分解决物理问题的训练。 5.重点讲述法拉第电磁感应定律以及麦克斯韦关以涡旋电场和位移电流的基本假设，并阐明麦克斯韦方程组的物理思想，帮助学生建立起统一电磁场的概念及认识电磁场的物质性、相对性和统一性。 6. 电路是处理电磁问题的一种常用方式，有很重要的实际意义，应说明用“路”或“场”处理电磁问题的前提条件。对于后续课程没有电工或电路课的学生，应当把列为B类有关电路的内容作为核心内容（A类）处理；对其它专业学生，这部分内容可以删去，以免与后续课程重复。
2	静电场的高斯定理	A
3	电势、电势叠加原理	A
4	电场强度和电势的关系、静电场的环路定理	A
5	导体的静电平衡	A
6	电介质的极化及其描述	B
7	有电介质存在时的电场	A
8	电容	A
9	磁感应强度：毕奥--萨伐尔定律、磁感应强度叠加原理	A
10	稳恒磁场的高斯定理和安培环路定理	A
11	安培定律	A
12	洛伦兹力	A
13	物质的磁性、顺磁质、抗磁质、铁磁质	B
14	有磁介质存在时的磁场	A
15	恒定电流、电流密度和电动势	A
16	法拉第电磁感应定律	A
17	动生电动势与感生电动势、涡旋电场	A
18	自感和互感	A
19	电场和磁场的能量	A
20	位移电流、全电流安培环路定理	A
21	麦克斯韦方程组的积分形式	A
22	电磁波的产生及基本性质	A
23	麦克斯韦方程组的微分形式	B
24	边界条件	B
25	超导体的电磁性质	B
26	直流电：闭合电路和一段含源电路的欧姆定律、基尔霍夫定律、电流的功和功率	B
27	交流电：简单交流电路的解法（矢量图解法和复数解法）、交流电的功率、三相交流电	B
28	暂态过程、谐振电路	B

（六）光学部分

序号	内容	类别	说明和建议
1	几何光学基本定律	A	1. 建议学时数不少于18学时。 2.介绍几何光学的基本定律和近轴光学成像的分析方法。 3.重点讲述光的干涉和衍射，使学生掌握判断波的基本特征。 4. 分波阵面干涉主要介绍杨氏双缝干涉，洛埃德镜干涉可突出相位突变的实验验证。 5. 分振幅干涉的教学重点是等厚干涉及其应用。 6.通过干涉和衍射的学习，以及一些光学器件在现代工程技术中的应用，使学生理解光栅光谱的特征以及光谱分析的意义，了解光学精密测量的基本方法。 7.光学也是演示手段较为丰富的一部分，可充分运用多媒体手段展示干涉和衍射的规律及其变化、单缝衍射对光栅衍射的调制作用及缺级现象、偏振光的获得等内容，帮助学生加深对光学基本理论的理解。
2	光在平面上的反射和折射	A
3	光在球面上的反射和折射	A
4	薄透镜	A
5	显微镜、望远镜、照相机	B
6	光源、光的相干性	A
7	光程、光程差	A
8	分波阵面干涉	A
9	分振幅干涉	A
10	迈克尔逊干涉仪	B
11	光的空间相干性和时间相干性	B
12	惠更斯--菲涅耳原理	A
13	夫琅和费单缝衍射	A
14	光栅衍射	A
15	光学仪器的分辨本领	A
16	晶体的X射线衍射	B
17	全息照相	B
18	光的偏振性、马吕斯定律	A
19	布儒斯特定律	A
20	光的双折射现象	B
21	偏振光干涉和人工双折射	B
22	旋光现象	B
23	光与物质的相互作用：吸收、散射和色散	B

（七）量子物理基础部分

序号	内容	类别	说明和建议
1	黑体辐射、光电效应、康普顿散射	A	1. 建议学时数不少于20学时。 2.突出讲授光的波粒二象性的物理思想，对中学已讲解的光电效应可适当简化，避免不必要的重复。 3.本部分重点介绍量子力学的基本原理，帮助学生建立物质波粒二象性和量子化的概念，这是从经典物理到量子物理过渡的重要阶梯。理解微观物质的描述方式和波函数的统计意义，并通过一维无限深势阱的量子力学描述以及经典驻波的比照，帮助学生理解波函数和薛定谔方程是量子力学状态描述的手段。 4.注意通过几个重要实验和模型，给出量子力学作为新理论创立和发展的过程以及人们对物质世界认识不断深化的过程，给学生以创新思维和探究精神的启迪。
2	戴维逊-革末实验、德布罗意的物质波假设	A
3	玻尔的氢原子模型	B
4	弗兰克-赫兹实验、原子里德伯态、对应原理	B
5	波函数及其概率解释	A
6	不确定关系	A
7	薛定谔方程	A
8	一维无限深势阱	A
9	一维谐振子	B
10	一维势垒、隧道效应、电子扫描隧道显微镜	A
11	氢原子的能量和角动量量子化	A
12	电子自旋：施特恩-格拉赫实验	A
13	泡利原理、原子的壳层结构、元素周期表	A
14	碱金属原子、交换对称性、激光、激光冷却与原子囚禁	B

五能力培养基本要求

通过大学物理课的教学，应注意培养学生以下能力：

1．独立获取知识的能力——逐步掌握科学的学习方法，阅读并理解相当于大学物理水平的物理类教材、参考书和科技文献，不断地扩展知识面，增强独立思考的能力，更新知识结构；能够写出条理较清晰的读书笔记、小结或小论文。

2.科学观察和思维的能力——运用物理学的基本理论和基本观点，通过观察、分析、演绎、归纳、科学抽象、类比联想等方法培养学生发现问题和提出问题的能力，并对所涉问题有一定深度的理解，判断研究结果的合理性。

3.分析问题和解决问题的能力——根据物理问题的特征、性质以及实际情况，抓住主要矛盾，进行合理的简化，建立相应的物理模型，并用物理语言和基本数学方法进行描述，运用所学的物理理论和研究方法进行分析、研究。

六素质培养基本要求

通过大学物理课的教学，应注重培养学生以下素质：

1.求实精神——通过大学物理课的教学，培养学生追求真理的勇气、严谨求实的科学态度和刻苦钻研的作风。

2.创新意识——通过学习物理学的研究方法、物理学的发展史以及物理学家的成长经历等，引导学生树立科学的世界观，激发学生的求知热情、探索精神、创新欲望，以及敢于向旧观念挑战的精神。

3.科学美感——引导学生认识物理学所具有的明快简洁、均衡对称、奇异相对、和谐统一等美学特征，培养学生的审美观，使学生学会用美学的观点欣赏和发掘科学的内在规律，逐步增强认识和掌握自然科学规律的自主能力。