3.1.1 大学物理教学大纲.doc

大学物理课程教学大纲课程名称（英文）：大学物理（University Physics）课程编码：大学物理（1）B20111023，大学物理（2）B20111024课程类别：公共基础课学 时：112学 分：7考核方式：考试适用对象：本科工科专业一、课程性质、目的与任务：物理学的基本理论渗透在自然科学的许多领域，应用于生产技术的各个部门，它是自然科学的许多领域和工程技术的基础。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，具有其它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。二、教学基本要求：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。1教学方法采用启发式、讨论式等多种行之有效的教学方法，加强师生之间、学生之间的交流，引导学生独立思考，强化科学思维的训练。习题课、讨论课是启迪学生思维，培养学生提出、分析、解决问题能力的重要教学环节，争取以小班形式进行，在教师引导下以讨论、交流为主，学时数应不少于总学时的10%，争取做到不少于15。通过网络资源、专题讲座、探索性实践、小课题研究等多种方式开展探究式学习，因材施教，激发学生的智力和潜能，调动学生学习的主动性和积极性。2教学手段应发挥好课堂教学主渠道的作用，教学手段应服务于教学目的，提倡有效利用多媒体技术。应积极创造条件，充分利用计算机辅助教学、网络教学等现代化教育技术的优势，扩大教学信息量，提高教学质量和效率。3演示实验应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有演示实验（实物演示和多媒体仿真演示），其中实物演示实验的数目不少于40个。实物演示实验可以采用多种形式进行，如课堂实物演示、开放演示实验室等。建立开放性的物理演示实验室，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。条件成熟时可以通过选修课或适当计算学分等措施保证实现上述目标。4习题与考核习题与考核是引导学生学习、检查教学效果、保证教学质量的重要环节，也是体现课程要求规范的重要标志。习题的选取应注重基本概念，强调基本训练，贴近应用实际，激发学习兴趣。考核要避免应试教育的倾向，积极探索以素质教育为核心的课程考核模式。三、课程内容与学时分配：教学内容的基本要求分三级：掌握、理解、了解。掌握：属较高要求。对于要求掌握的内容都应明了，主要包括物理学的基本定理、定律、原理等的内容、物理意义及适用条件，并能用以分析和计算工科大学物理课水平的有关问题，对于那些能由基本定律导出的定理要求会推导。 理解：属一般要求。对于要求理解的内容都应明了，包括物理学的基本定理、定律、原理等的内容、物理意义及适用条件，并能用以分析和计算工科大学物理课水平的有关问题。对于那些能由基本定律导出的定理不要求会推导。了解：属较低要求。对于要求了解的内容，应该知道所涉及问题的现象和有关实验，并能对它们进行定性解释，还应知道与问题直接有关的物理量和公式等的物理意义。对于要求了解的内容，在经典物理部分一般不要求定量计算，在近代物理部分要求能做代公式性质的计算。（一）质点力学 14学时1掌握质点运动的描述，加速度为恒量时的质点运动，圆周运动。理解伽利略相对性原理，理解伽利略坐标、速度变换。2掌握牛顿运动定律，物理量的单位和量纲，几种常见的力，惯性参考系，力学相对性原理，牛顿定律的应用。3掌握质点和质点系的动量定理，动量守恒定律，动能定理，保守力与非保守力，势能，功能原理与机械能守恒定律，碰撞，质点在平面内运动的角动量和角动量守恒。（二）刚体力学 6学时1了解转动惯量的概念。理解刚体的定轴转动的转动定律、角动量与角动量守恒。2了解力矩作功，刚体绕定轴转动的动能定理。（三）热学 16学时 1掌握气体物态参量、平衡态及理想气体物态方程，准静态过程、功、热量和内能，热力学第一定律及应用，循环过程及卡诺循环，热力学第二定律的表述。理解卡诺定理，熵及熵增加原理。2掌握物质的微观模型及统计规律性，理想气体的压强公式，理想气体的平均平动动能与温度的关系，能量均分定理及理想气体内能，麦克斯韦气体分子速率分布率。理解气体分子平均碰撞次数和平均自由程，热力学第二定律的统计意义。（四）机械振动与机械波 12学时 1掌握简谐运动，简谐运动中的振幅、周期、频率和相位，旋转矢量，单摆和复摆，简谐运动的能量，简谐运动的合成。理解阻尼振动、受迫振动及共振。2掌握机械波的基本概念，平面简谐波的波函数，波的能量，惠更斯原理，波的衍射、反射和折射，波的干涉，驻波，多普勒效应。 （五）波动光学 12学时 1掌握相干光，杨氏双缝实验、双镜、洛埃镜，光程，薄膜干涉，劈尖与牛顿环。理解迈克耳孙干涉仪。2掌握光的衍射，单缝衍射，衍射光栅，X射线晶体衍射。3掌握光的偏振，马吕斯定律，反射光和折射光的偏振。理解双折射，偏振棱镜，旋光现象。（六）静电学 14学时 1掌握电荷量子化及电荷守恒定律，库仑定律，电场强度，电场强度通量及高斯定理，静电场的环路定理，电势能，电势，电场强度与电势梯度。2掌握静电场中的导体，电容与电容器。理解静电场中的电介质，电位移矢量，有电介质时的高斯定理，静电场的能量，能量密度。（七）稳恒磁场 8学时 1掌握电流，电流密度，电源，电动势，磁场，磁感应强度，毕奥萨伐尔定律，磁通量，磁场的高斯定理，安培环路定理，带电粒子在电场和磁场中的运动，载流导线在磁场中所受的力，磁场对载流线圈的作用。2理解磁介质，磁化强度，磁介质中的安培环路定理，磁场强度，铁磁质。（八）电磁感应 电磁波 10学时 1掌握电磁感应定律，动生电动势和感生电动势，自感和互感，磁场的能量，磁场的能量密度。2掌握位移电流，电磁场基本方程，电磁振荡，电磁波。（九）狭义相对论 6学时 1掌握伽利略变换，牛顿的绝对时空观，狭义相对论的基本原理，洛伦兹变换。理解迈克耳孙莫雷实验。 2掌握狭义相对论的时空观。理解相对论动量和能量。 （十）量子物理及技术物理专题 14学时1掌握黑体辐射，普朗克能量子假设，光电效应，光的波粒二象性，康普顿效应。 2理解玻尔氢原子理论，弗兰克赫兹实验。掌握德布罗意波，实物粒子的二象性，不确定关系。3掌握量子力学简介，氢原子的量子理论简介，多电子原子中的电子分布。4了解激光，固体能带，原子核、超导电性。四、课程各教学环节学时分配 项 学 时 目 数分章题目（或每部分题目）学时分配合计讲课 实验 上机 习题 讨论第一部分质点运动学66第二部分牛顿定律22第三部分能量44第四部分动量22第五部分刚体转动定律22第六部分刚体能量角动量224第七部分热力学88第八部分气体分子运动论628第九部分机械振动44第十部分机械波628第十一部分光的干涉44第十二部分光的衍射44第十三部分光的偏振224第十四部分真空中的静电场10212第十五部分介质中的静电场22第十六部分稳恒磁场88第十七部分电磁感应628第十八部分电磁场、电磁波22第十九部分狭义相对论66第二十部分光的量子性22第二十一部分玻尔氢原子理论22第二十二部分实物粒子二象性22第二十三部分量子力学基础224第二十四部分技术物理专题 44合 计9814112五、实践性教学内容的安排与要点：无六、课程教学其它有关问题的说明与建议：1本课程与其相关课程的联系与分工：该课程为基础课，应在高等数学的微积分、矢量运算的内容学完以后进行，所以该课程应安排在第一学年第二学期开始。该课程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。是理论力学、材料力学、电工学、物理化学、测试技术等课程的基础。2课外练习方面的要求：该课程每次课（2学时）后均有作业。在质点力学、刚体力学、热学、振动和波动、波动光学、静电场、电磁感应、量子物理各个部分都安排了习题讨论课。3本课程在使用现代化教学手段方面的要求：现代化教学手段使课堂教学生动、活泼，有利于启发学生思维、增强学生学习兴趣，提高学生学习的效果，提高教学质量。本课程教学中要充分使用演示实验，演示实验不仅形象、直观，学生可自己动手，结合自己的问题反复观察思考，弄清问题，对提高学生学习质量，效果十分明显。在大学物理课程教学过程中演示实验个数不应少于40个。教学过程中应利用多媒体教学，使用大学物理电子教案以提高教学效率，增加教学的趣味性和吸引力。4参考教材及图书资料本课程使用的教材：吴百诗主编大学物理，西安交通大学出版社。要求参考阅读的图书资料：（1）马