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《大学物理学》课程教学大纲（64学时）
日期：
2017-07-20 696 一、大纲说明 课程名称:大学物理学（普通物理学） 课程名称（英文）：Common physics 适用专业：理工科各专业 课程性质：专业基础课 总学时：64 其中 理论课学时:64 实验课学时: 学分：4 先修课程：高等数学 二、本课程的地位、性质和任务 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、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，努力实现知识、能力、素质的协调发展。 在大学物理课的各个教学环节中，要注意对学生进行严肃的科学态度，严格的科学作风和科学的思维方法的培养和训练；要重视对学生能力的培养，使学生在学习物理知识的同时，初步获得应用所学知识分析、解决问题的能力和独立获取知识的能力。 1 能够独立地阅读相当于大学物理水平的教材、参考书和文献资料，并能理解其主要内容和写出条理较清晰的笔记、小结或读书心得；通过大学物理学课程的教学，应使学生对课程中的基础概念、基本理论、基本方法能够有比较全面系统的认识和正确的理解，并具有初步应用的能力。 2 了解各种理想物理模型并能够根据物理概念、问题的性质和需要，抓住主要因素，略去次要因素，对所研究的对象进行合理的简化。 3 会运用物理学的理论、观点和方法，分析、研究、计算或估算—般难度的物理问题，并能根据单位、数量级与已知典型结果的比较，判断结果的合理性。 参照教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会颁布的大学物理教学指导意见，制订了此大纲；主讲教师结合我校专业特色，充分考虑科技发展的特点制定每学期教学计划，并按教学进度完成教学任务。按大纲要求组织命题考试，试题有较宽的知识面，有不同的题型，有合适的题量，考试内容既有物理概念的理解、也有物理规律的应用，既考核学生的物理知识，也考核学生的能力。课程成绩由考试成绩、平时成绩综合评定，引导学生关注的不是考试的分数，而是物理的学习过程；考试完毕，针对学生考试情况，做出试卷分析。 三、教学内容、教学要求 第1章 质点运动学 课程内容 1.1 参考系 坐标系 物理模型 1.2 位置矢量 位移 速度 加速度 1.3曲线运动的描述，运动学中的两类问题 1.4 相对运动 教学要求 了解相对时空观和绝对时空观，了解运动描述的相对性。 理解质点、坐标系、参照系的定义，运动的性质，理解位矢、位移、速度、加速度的定义及其它们计算。理解切线加速度、法向加速度，理解线量和角量的关系。 掌握运动学中两类问题的计算。 重点与难点 重点：运动学中的两类问题。 难点：矢量及其计算。 第2章 质点动力学 教学内容 2.1牛顿运动定律 2.2非惯性系 惯性力 2.3动量 动量守恒 质心运动定理 2.4 功 动能 势能 机械能守恒律 2.5 理想流体的伯努利方程 教学要求 了解非惯性系、惯性力，了解质心运动定理。了解理想流体的伯努利方程。 理解牛顿运动定律。理解动量、功、动能、势能。 掌握动量定理、动量守恒。掌握动能定理、机械能守恒律。 重点与难点 重点：动量定理、动能定理及守恒律。 难点：惯性力、保守力、内力的功。 第3章 刚体力学基础 课程内容 3.1刚体 刚体定轴转动的描述 3.2力矩 刚体定轴转动的转动定律 3.3刚体定轴转动的动能定理 3.4刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒律 教学要求 自学 第4章 相对论 课程内容 4.1 伽利略变换和经典力学时空观 4.2 狭义相对论产生的实验基础和历史条件 4.3 狭义相对论基本原理 洛伦兹变换 4.4 狭义相对论时空观 4.5 狭义相对论动力学 教学要求 自学 第5章 机械振动 课程内容 5.1 简谐振动的动力学特征 5.2 简谐振动的运动学 5.3简谐振动的能量 5.4 简谐振动的合成 振动的频谱分析 5.5 阻尼振动 受迫振动 共振 教学要求 自学 第6章 机械波 课程内容 6.1 机械波的形成和传播 6.2 平面简谐波的波函数 6.3 波的能量 声强 6.4 惠更斯原理 波的叠加和干涉 6.5 驻波 6.6 多普勒效应 冲击波 6.7 色散 波包 群速度 教学要求 自学 第7章 气体动理论基础 课程内容 7.1 平衡态 温度 理想气体状态方程 7.2 理想气体压强公式 7.3 温度的统计解释 7.4 能量均分定理 理想气体的内能 7.5 麦克斯韦分子速率分布定律 7.6 玻耳兹曼分布律 7.7 气体的平均碰撞频率和平均自由程 7.8 气体内的输运过程 教学要求 了解分子热运动的基本特征、平均值、理想气体的微观模型及理想气体压强公式的推导，了解温度的本质和统计意义、速率分布函数、分子速率的实验测定、麦克斯韦速率分布律、玻尔兹曼分布律、重力场中粒子按高度的分布、粘滞现象、热传导现象、扩散现象。 理解气体分子的方均根速率、刚性分子的自由度、分子的平均碰撞次数及平均自由程。 掌握气体的三个状态参量、平衡态、平衡过程、理想气体的状态方程、能量均分定理，理想气体的内能。 重点与难点 重点：能量均分定理，理想气体的内能。 难点：分子的平均碰撞次数及平均自由程。 第8章 热力学基础 课程内容 8.1内能 功和热量 准静态过程 8.2 热力学第一定律 8.3 气体的摩尔热容 8.4 绝热过程 8.5 循环过程 卡诺循环 8.6 热力学第二定律 8.7 卡诺定理 克劳修斯熵 8.8 热力学第二定律的统计意义 玻耳兹曼熵 教学要求 了解绝热过程的推导、焦耳汤姆孙实验、了解熵增和热寂。 理解平衡过程、功、热量、内能的概念、气体的摩尔定体热容、气体的摩尔定压热容、及气体的摩尔定体热容和气体的摩尔定压热容关系、循环过程的概念、卡诺循环的定义和它的应用、可逆过程与不可逆过程、卡诺定理。 掌握并应用热力学第一定律、等温过程、等体过程、等压过程、绝热过程、热力学第二定律。 重点与难点 重点：热力学第一定律及等值过程的应用。 难点：可逆过程。 第9章 静电场 课程内容 9.1 电场 电场强度 9.2 电通量 高斯定理 9.3 电场力的功 电势 9.4 场强与电势的关系 9.5 静电场中的导体 9.6 静电场中的电介质 9.7 电容 电容器 9.8 电场的能量 教学要求 了解电荷的量子化、等势面的定义及性质、电场强度与电势梯度的关系，孤立导体的电容、平行板，球形，圆柱形的电容器的计算、电容的串联和并联，了解有极分子和无极分子，有极分子的取向极化、无极分子的位移极化、电极化强度。了解电介质的静电场。 理解带电体、点电荷、正、负电荷、电性力、电荷守恒定律、电场力的叠加原理、库仑定律及应用；场的观点、试探电荷、电场力、静电场、电偶极子定义、电场线、电场强度及其计算；静电场力作功的特点，环路定理及应用、电势能，静电场的能量，静电平衡的条件、推论及其性质、静电平衡时导体上的电荷分布，空腔导体内外的静电场、静电屏蔽，有电介质时的高斯定理及应用、电位移的定义、D，E，P之间的关系。 掌握电场强度通量、高斯定理及其应用；电势及其计算、电势差。 重点与难点 重点：高斯定理及其应用。 难点：电场强度与电势梯度的关系。 第10章 稳恒磁场 课程内容 10.1 磁场 磁感应强度 10.2 安培环路定理 10.3 磁场对载流导线的作用 10.4 磁场对运动电荷的作用 10.5 回旋加速器 磁聚焦 10.6 磁介质 教学要求 了解磁的基本现象及其电和磁的发展史；了解运动电荷的磁场；了解磁聚焦、回旋加速器、质谱仪、速度选择器、霍尔效应；了解磁场对载流线圈的作用、磁电式电流计；了解磁介质、顺磁质、抗磁质、铁磁质、顺磁质的磁化、抗磁质的磁化；分子电流、分子磁矩，磁化强度、磁化电流；了解铁磁质的特征及其特殊 磁性的现代理论，了解磁路的概念、磁路定理。 理解磁场强度、磁通量、磁场的高斯定理及其应用；毕奥－萨伐尔定律；安培环路定理推导；洛伦兹力、带电粒子在磁场中的运动；电流单位“安培”的定义；载流导线在磁场中运动时磁力所作的功、载流线圈在磁场中转动时磁力所作的功；有磁介质时的安培环路定理、磁场强度、B与H关系。 掌握安培环路定理，熟练地应用安培环路定理解决问题，掌握安培定律及其应用。 重点与难点 重点：安培环路定理及应用，安培定律及其应用。 难点：毕奥－萨伐尔定律及应用，有磁介质时的安培环路定理。 第11章 电磁感应 课程内容 11.1 电磁感应定律 11.2 动生电动势与感生电动势 11.3 电子感应加速器 涡电流 11.4 自感应与互感应 11.5 磁场能量 教学要求 了解电子感应加速器、涡电流产生的原因、合理利用涡电流和减小涡电流的危害；了解耦合因数。 理解动生电动势的定义及其计算、其非静电力――洛伦兹力；感生电场及其性质、动生电动势的定义及其计算；自感现象、自感电动势及其计算、自感系数及其计算、互感现象、互感电动势及其计算、互感系数及其计算；RL电路的暂态过程、RC电路的暂态过程；磁场的能量密度及其计算。 掌握电磁感应现象、楞次定律、法拉第电磁感应定律及其应用。 重点与难点 重点：电磁感应现象、楞次定律、法拉第电磁感应定律及其应用。 难点：感生电场及其性质，涡电流 第12章 电磁场和电磁波 课程内容 12.1 位移电流 麦克斯韦方程组 12.2 电磁波 12.3 电磁场的能量与动量 教学要求 自学 第13章 几何光学简介 课程内容 13.1 光的传播规律 13.2 实物 虚物 实像 虚像 13.3 光在球面上的反射成像 13.4 光在球面上的折射成像 13.5 薄透镜 13.6 光学仪器 教学要求 自学 第14章 光的干涉 课程内容 14.1 光源 光的相干性 14.2 杨氏双缝干涉实验 14.3 光程与光程差 14.4 薄膜干涉 14.5 劈尖干涉 牛顿环 14.6 迈克耳逊干涉仪 教学要求 了解光谱曲线、谱线宽度、光矢量；了解麦克耳孙－莫雷实验。 理解光源、单色光、相干光、相干光获得的方法――分波阵面法，分振幅法；杨氏双缝实验、干涉明暗条纹的位置；了解菲涅耳双棱镜实验、菲涅耳双镜实验、洛埃德实验；光程、光程差、等光程性、反射光的相位突变和附加光程差；麦克耳孙干涉仪。 掌握等倾干涉及其应用――增透膜，增反膜；掌握等厚干涉及其应用、劈尖膜。 重点与难点 重点：等倾干涉及其应用、等厚干涉及其应用。 难点：干涉明暗条纹的位置。 第15章 光的衍射 课程内容 15.1 光的衍射 惠更斯—菲涅耳原理 15.2 单缝夫琅禾费衍射 15.3 衍射光栅 15.4 圆孔衍射 光学仪器的分辨率 15.5 X射线的衍射 教学要求 了解菲涅耳衍射、夫琅和费衍射、惠更斯－菲涅耳原理；了解光栅光谱；X射线的衍射；布拉格公式。 理解光的衍射现象；单缝的夫琅和费衍射；圆孔的夫琅和费衍射、瑞利准则、分辨律；理解光学仪器的分辨本领；理解光栅的分辨本领、干涉和衍射的区别和联系。 掌握光栅常量、明纹条件、暗纹条件、缺级。 重点与难点 重点：光栅常量、明纹条件、缺级。 难点：光的衍射现象。 第16章 光的偏振 课程内容 16.1 自然光和偏振光 16.2 起偏和检偏 马吕斯定律 16.3 反射与折射时光的偏振 16.4 散射光的偏振 16.5 光的双折射 16.6 偏振光的干涉 人为双折射现象 16.7 旋光现象 教学要求 了解双折射现象、寻常光和非常光、光轴、主平面；了解单轴晶体的子波波阵面、惠更斯原理在双折射现象中的应用、晶体偏振器件；了解椭圆偏振光和圆偏振光、四分之一波片、半波片、偏振光的干涉；了解人为双折射、电光效应；了解旋光现象、右旋物质、左旋物质、旋光律旋光色散。 理解起偏器的起偏和检偏的作用；布儒斯特角、布儒斯特定律；理解获得反射和折射时的线偏振光。。 掌握自然光、线偏振光和部分偏振光；起偏器、透振方向、马吕斯定律。 重点与难点 重点：线偏振光和部分偏振光；透振方向、马吕斯定律。 难点：双折射现象、寻常光和非常光。 四、课程特色 1本课程建立一套以学生为主体，以培养素质和能力、激发创新思维为目标的教学方法和教学手段，形成自己的教学特色；使学生具备物理思维能力，即要具备较强的物理观念和物理意识，一切问题皆源于实际，又为实际服务，学会将所学课程与自己专业联系起来。 2营造良好教学环境，营造师生情感交融、宽松、自由、民主、开放的精神氛围，并为学生张扬个性、激发创新思维提供条件。以学生为本，实施启发式教学，提倡、引导讨论和争论（辩论）、激发创新意识，开展研究性教学，培养研究和创新能力。 3 教学环节以中学物理为起点，注意知识衔接，避免简单重复；在教学过程中，注意各部分内容之间的相互联系，使学生学得活些，还要注意扩大知识面，使学生学得广些；还可利用插播演示实验形象化的教学手段，以期提高教学效果。 4 大学物理的学习方法可采用：（1）程序学习：课前主动预习，课上积极响应，课后复习；（2）用数学思维的学习方法：用高等数学来理解和处理问题是大学物理学习中的基本方法。最为突出的：一是微积分的思想，二是矢量的思想；（3）形象直观的学习方法：大学物理学习中，要善用示意图、分析图、关系图来表达物理量之间的关系。 五、学时分配 课堂教学学时分配表
六、教材及相关教学网站 推荐教材： 1 叶凡.《大学物理学》（上）、（下）. 西南交通大学出版社. 2015.2普通高等教育公共基础课“十三五”规划教材 参考教材： 1 张三慧.大学基础物理学（第二版）上下.清华大学出版社.2007.3“十一五”国家级规划教材 2 程守洙;江之永.普通物理学(第六版)上下. 高等教育出版社.2006.12. “十一五”国家级规划教材 3 马文蔚等.物理学(第五版)上下.高等教育出版社.2006.8 4赵近芳大学物理学（第三版）上、下。北京邮电大学出版社. “十一五”国家级规划教材 5 《物理学 第四版 习题分析与解答》 马文蔚改编 ，高等教育出版社. 6 《大学物理导论》（上、下册） 向义和编 ，清华大学出版社. 《大学物理》教学网站: http://course.hzu.edu.cn/ptwlx/default.aspx 学习方式：自主学习+课堂讲授与讨论 考核方式：平时练习+闭卷考试 所属二级学院：电子学院 系（或教研室）:物理系 2017年4月28日 |