大学物理教案简单版.pdf

质点运动学 质点运动学 教学目的教学目的 1 掌握位矢 位移 速度 加速度 角速度和角加速度等物理量 2 能计算速度 加速度 角加速度 切向加速度和法向加速度等 3 理解伽利略相对性原理 理解伽利略坐标 速度变换 教学重点 教学重点 位矢 运动方程 切向加速度和法向加速度 相对运动 教学难点 教学难点 角加速度 切向加速度和法向加速度 相对运动 教法说明教法说明 讲授 启发式 讨论 多种媒体运用 实验演示相结合 参照系和坐标系 质点 位置矢量 运动方程 位移 速度 加速度 切向加速度 和法向加速度 圆周远动的角量描述 角量和线量的关系 相对运动 伽利略坐标变换 和速度变换 教学思路教学思路 避免与中学力学内容重复 在位矢概念的基础上 利用数学微商得出速度和加速度的 矢量表达式 或由速度 加速度表达式 利用积分得出位矢或运动方程 对曲线运动的描述 采用自然坐标系 引入切向加速度和法向加速度的概念 质点的圆周运动 并推证线量与 角量的关系 对匀变速圆周运动规律采用类比的方法 与质点的匀变速运动规律对比教学 对力学相对性原理的教学 先简介经典力学的时空观 并指出其局限性 再阐述伽利略相对 性原理 推出伽利略坐标变换式 速度变换式 练习练习 大学物理习题集 上册 练习一 练习二 主要参考书主要参考书 1 大学物理学 第三版 王少杰主编 2006 年 高等教育出版社 2 普通物理学 程守洙 江之永编 朱永春修订 高等教育出版 3 大学物理学 赵近芳主编 2002 年 北京邮电大学出版社 动量与角动量 动量与角动量 教学目的教学目的 1 掌握牛顿三定律的内容及其适用条件 2 掌握用隔离体法分析物体的受力情况 能求解一维变力作用下的动力学问 题 3 了解惯性参照系 非惯性参照系和惯性力 教学重点 教学重点 牛顿定律及其应用 教学难点教学难点 牛顿定律的应用 惯性力 教法说明教法说明 讲授 启发式 讨论 多种媒体运用 实验演示相结合 牛顿三大运动定律 质量与力的概念 几种常见的力 惯性参照系 非惯性参照 系和惯性力 教学思路 教学思路 介绍牛顿三大运动定律后 介绍几种常见的力 简介重力与万有引力的关系 注重讲 解用隔离体法分析物体的受力情况 牛顿定律的应用举例 求解一维变力作用下的动力 学问题 最后简介非惯性参照系和惯性力 练习 练习 大学物理习题集 上册 练习三 动量守恒定律和能量守恒定律 动量守恒定律和能量守恒定律 教学目的教学目的 1 掌握功的概念 和质点的动能定理和动量定理 能计算直线运动情况下变 力的功 2 掌握机械能守恒定律 动量守恒定律 3 理解保守力作功的特点及势能的概念 会计算各种势能 教学重点 教学重点 功与能 保守力作功及势能 动量守恒定律和械能守恒定律 教学难点 教学难点 保守力作功与势能的关系 动量守恒定律和械能守恒定律分析问题的思想与 方法 教法说明教法说明 讲授 启发式 讨论 多种媒体运用 实验演示相结合 动量 冲量 动量定理 质点系的动量定理 质心运动定律 动量守恒定律 质 点的角动量 质点角动量定理和质点角动量守恒 变力的功 功率 动能 动能定理 保守力的功 势能 势能公式 功能原理 机械能守恒定律 完全弹性碰撞和完全非弹 性碰撞 教学思路教学思路 首先介绍动量 冲量等概念 然后以牛顿第二定律的微分形式推出质点的动量定理及 动量守 恒定律 以与前者类比的方法推证质点 系 的角动量定理及角动量守恒定律 以功的定义和牛顿第二定律的微分形式推出质点的动能定理及机械能守恒定律 并 介绍其应用 最后介绍完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞 练习练习 大学物理习题集 上册 练习四 练习五 刚体的转动 刚体的转动 教学目的教学目的 1 理解力矩概念 掌握刚体绕定轴转动的转动定律及其应用 2 理解角动量概念 掌握刚体绕定轴转动的角动量守恒定律及其应用 3 理解转动动能概念 掌握刚体绕定轴转动的机械能守恒定律及其应用 教学重点 教学重点 力矩 转动定律 转动惯量 刚体的角动量 角动量守恒定律及机械能守恒定 律 教学难点 教学难点 刚体绕定轴转动的转动定律及其应用 角动量守恒定律及其应用 教法说明教法说明 讲授 启发式 讨论 多种媒体运用 实验演示相结合 刚体定轴转动运动学 力矩 刚体定轴转动定律 转动惯量 力矩的功 转动动能 刚体定轴转动动能定理 刚体定轴转动角动量 刚体定轴转动的角动量定理和刚体定轴 转动的角动量守恒定律 刚体绕定轴转动的机械能守恒定律 教学思路教学思路 全章的教学始终以 类比法 进行 由力矩的定义及牛顿第二定律导出刚体绕定轴转动的转动定律 并与牛顿第二定律 类比教学 力矩的功与力的功类比 刚体的转动动能与质点的平动动能类比 刚体的角动量定 理及角动量守恒定律与质点 系 的角动量定理及角动量守恒定律类比 刚体绕定轴转动 的机械能守恒定律与质点的机械能守恒定律类比 练习练习 大学物理习题集 上册 练习六 练习二七 气体动理论气体动理论 教学目的教学目的 1 了解气体分子热运动的图象 理解理想气体的压强公式和温度公式 2 理解气体分子平均能量按自由度均分定理 并会应用该定理计算 3 了解麦克斯韦速率分布律及三个速率 了解气体分子平均碰撞频率及平 均自由程 教学重点 教学重点 理想气体的压强公式 能均分定理 理想气体的内能 麦克斯韦速率分布律 教学难点 教学难点 理想气体的压强公式 麦克斯韦速率分布律 教法说明 教法说明 讲授 启发式 讨论 多种媒体运用 实验演示相结合 平衡态 状态参量 理想气体的物理模型 理想气体状态方程 理想气体的压强公 式 温度的统计解释 自由度 能均分定理 理想气体的内能 麦克斯韦速率分布律 玻耳茲曼能量分布律 分子平均碰撞次数和平均自由程 气体的迁移现象 教学思路教学思路 介绍气体分子热运动的图象后 通过推导气体压强公式 了解从提出模型 进行 统计平均 建立宏观量与微观量的联系到阐明宏观量的微观本质的思想和方法 从而从 宏观和统计意义上理解压强 温度 内能等概念 了解系统的宏观性质是微观运动的统 计表现 在介绍自由度 建立理想气体的刚性分子模型的基础上 介绍能均分定理 理 想气体的内能 然后介绍麦克斯韦速率分布律及速率分布函数和速率分布曲线的物理意 义 进而了解气体分子热运动的三个速率 最后介绍分子平均碰撞次数和平均自由程 气体的迁移现象 练习练习 大学物理习题集 上册 练习九 练习十 热力学基础热力学基础 教学目的教学目的 1 掌握功和热量的概念 理解准静态过程 2 掌握热力学第一定律 能分析 计算理想气体等值绝热过程的问题和循 环效率 3 了解可逆过程和不可逆过程 了解热力学第二定律和熵增原理 教学重点 教学重点 热力学第一定律 等值绝热过程 循环过程 循环效率 热力学第二定律和 熵增原理 教学难点 教学难点 可逆过程和不可逆过程 热力学第二定律和熵增原理 教法说明 教法说明 讲授 启发式 讨论 多种媒体运用 实验演示相结合 内能 功和热量 准静态过程 热力学第一定律 理想气体的等体过程 等压过 程 等温过程 绝热过程 气体的摩尔热容和比热容比 循环过程 循环效率和制冷系 数 热力学第二定律 可逆过程与不可逆过程 卡诺循环 卡诺定理 熵和熵增原理 热力学第二定律的统计意义 教学思路教学思路 在介绍气体的内能 功和热量和准静态过程的基础上 介绍热力学第一定律 然 后介绍热力学第一定律在三个等值过程和绝热过程中的应用 介绍循环过程 循环效率 和制冷系数后 介绍热力学第二定律 在介绍可逆过程与不可逆过程的基础上 介绍卡 诺循环 卡诺定理 最后介绍熵和熵增原理 热力学第二定律的统计意义 练习练习 大学物理习题集 上册 练习十一 练习十二 练习十三 练习十四 机械振动机械振动 教学目的教学目的 1 掌握描述简谐振动的各物理量 特别是相位 及各量间的关系 2 掌握旋转矢量法 掌握简谐振动的基本特征 能写出一维简谐振动的运 动方程 3 理解同方向同频率的简谐振动的合成规律 了解阻尼振动 受迫振动 共振 教学重点 教学重点 简谐振动的运动方程 简谐振动的合成规律 教学难点 教学难点 简谐振动的运动方程的物理意义 旋转矢量法 简谐振动的合成 教法说明 教法说明 讲授 启发式 讨论 多种媒体运用 实验演示相结合 弹簧振子的物理模型 谐振动的动力学方程和运动学方程 谐振动的圆频率 频率 和周期 谐振动的振幅 位相和初位相 谐振动的速度和加速度 旋转矢量 谐振动的 能量 同方向振动的合成 拍 同频率垂直振动的合成 阻尼振动 受迫振动 共振 教学思路教学思路 从弹簧振子的谐振动物理模型和牛顿第二定律推出谐振动的运动方程后 介绍谐 振动的振幅 频率和周期 位相和初位相 以及运动方程中振幅和初位相的确定方法 注重讲解旋转矢量法后 分别用旋转矢量法和公式法介绍简谐振动的合成 最后介绍阻尼振动 受迫振动 共振 练习练习 大学物理习题集 上册 练习十六 练习十七 机械波机械波 教学目的教学目的 1 掌握描述简谐波的各物理量 特别是相位 及各量间的关系 2 掌握波函数的得出方法和物理意义 3 理解波的干涉条件和干涉加强减弱的条件 理解驻波及产生的条件和半 波损失 教学重点 教学重点 平面简谐波的行波方程 波的叠加 波的干涉 驻波 教学难点 教学难点 波函数的得出方法和物理意义 驻波 半波损失 教法说明 教法说明 讲授 启发式 讨论 多种媒体运用 实验演示相结合 机械波的产生和传播 纵波和横波 波速 平面简谐波的行波方程 波长 波的 周期和频率 波动微分方程和波的动力学方程 波的能量 能量密度和能流密度 惠更 斯原理 波的衍射 波的叠加 波的干涉 驻波 半波损失 多普勒效应 教学思路教学思路 介绍了机械波产生的条件和机械波的几个概念后 从坐标原点的谐振动出发 推出 横坐标轴对应的波线上任一点谐振动的位移 从而得到机械波的运动方程 讲透波函数 的物理意义 介绍波的能量 能量密度和能流密度后 介绍惠更斯原理 波的衍射 反射和折射 在介绍了波的叠加原理的基础上 讲授波的干涉和驻波 注意讲授半波损失 波的干涉和驻波的条件 最后介绍多普勒效应 练习练习 大学物理习题集 上册 练习十八 练习十九 练习二十 光的干涉光的干涉 教学目的教学目的 1 理解获得相干光的方法 掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系 2 能分析 确定杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置 3 了解迈克耳孙干涉仪的工作原理 教学重点 教学重点 光程 双缝干涉 薄膜等厚干涉 教学难点 教学难点 光程差 特别涉及半波损失 的计算 教法说明 教法说明 讲授 启发式 讨论 多种媒体运用 实验演示相结合 光的单色性 相干光源 光程和光程差 光的叠加 分波阵面法 杨氏双缝干涉 洛埃镜 分 振幅法 薄膜干涉 等倾干涉 等厚干涉 劈尖 牛顿环 迈克耳逊干涉仪 相干长度 教学思路教学思路 通过设问对高中干涉现象及其条件的回顾导入本课 讲清获得相干光的两种方法后 讲透 光程概念 再介绍光程差 相位差以及光程差与相位差的关系的基础上 着重讲解干涉的明暗纹条 件 分波阵面的干涉着重介绍杨氏双缝干涉 介绍劳埃德镜的目的在于引出半波损失的概念 分振 幅的干涉重点讲解薄膜等倾干涉和尖劈等厚干涉 在此基础上讲授牛顿环和迈氏干涉仪 通过讨论 和应用举例加深其理解 练习练习 大学物理习题集 上册 练习二十二 练习二十三 光的衍射光的衍射 教学目的教学目的 1 了解惠更斯 菲涅耳原理 2 理解分析单缝夫琅禾费衍射暗纹分布规律的方法 3 理解光栅衍射公式 会确定光栅衍射谱线的位置 教学重点 教学重点 惠更斯 菲涅耳原理 单缝夫琅禾费衍射 光栅衍射 教学难点 教学难点 光栅公式的应用 特别是缺级 复色光入射的有关问题 教法说明 教法说明 讲授 启发式 讨论 多种媒体运用 实验演示相结合 光的衍射现象 惠更斯 菲涅耳原理 菲涅耳衍射和夫琅禾菲衍射 圆孔衍射 光 学仪器的分辨率 单缝衍射 光栅衍射 x 射线的衍射 教学思路教学思路 通过通过衍射的物理现象导入本课后介绍惠更斯 菲涅耳原理 介绍衍射分类后 着重用菲涅耳半波带法对夫琅禾费单缝衍射进行理论分析和讨 论 简介圆孔衍射目的在于了解光学仪器的分辨率 然后重点讲授光栅衍射 讲清光强 分布规律包括缺级现象和光栅光谱 通过应用举例加深其理解 最后介绍 x 射线的衍射 练习练习 大学物理习题集 上册 练习二十四 练习二十五 练习二十六 光的偏振光的偏振 教学目的教学目的 1 理解自然光和线偏振光 理解布儒斯特定律及马吕斯定律 2 了解双折射现象 3 了解线偏振光的获得方法和检验方法 教学重点 教学重点 线偏振光的获得方法和检验方法 教学难点 教学难点 双折射现象 教法说明 教法说明 讲授 启发式 讨论 多种媒体运用 实验演示相结合 自然光和偏振光 偏振片 马吕斯定律 反射光与折射光的偏振 布儒斯特定律 双折射 二向色性 人为双折射 偏振光的干涉 旋光现象 教学思路教学思路 通过演示导入本课后介绍几种偏振态 在此基础上着重讲解产生线偏振光的四种方 法和偏振态的检验方法 最后简介旋光现象 练习练习 大学物理习题集 上册 练习二十七 静电场 静电场 教学目的 教学目的 1 掌握静电场的电场强度和电势的概念以及电场强度叠加原理和电势叠加 原理 掌握电势与电场强度的积分关系 能计算一些简单问题中的电场强度和电势 2 理解静电场的高斯定理和环路定理 掌握用高斯定理计算电场强度的条 件和方法 教学重点 教学重点 静电场的电场强度和电势 高斯定理和环路定理 教学难点 教学难点 高斯定理计算电场强度的条件和方法 电势与电场强度的关系 教法说明 教法说明 讲授 启发式 讨论 多种媒体运用 实验演示相结合 物质的电结构 电荷的量子化 电荷守恒定律 库伦定律 试验电荷 电场强度 的定义 电场叠加原理 电偶极子 电场强度的计算 电场线 电场强度通量 高斯定 理及其应用 静电场力的功 静电场的环路定理 电势能 电势和电势差 电势叠加原 理 电势的计算 等势面 电场强 度与电势梯度的关系 教学思路教学思路 在对高中电学有关知识简单扼要回顾的基础上 讲授电场强度 电场叠加原理 电场 强度通量 高斯定理 静电场力的功 静电场的环路定理 电势能 电势及电势叠加原理 电场强度与电势梯度的关系 讲好电场强度计算的思路及三种计算方法 高斯定理计算电 场强度的条件和方法 电势计算的思路及二种计算方法 练习练习 大学物理习题集 下册 练习一 练习二 练习三 练习四 主要参考书主要参考书 1 大学物理学 第三版 王少杰主编 2006 年 高等教育出版社 2 普通物理学 程守洙 江之永编 朱永春修订 高等教育出版 3 大学物理学 赵近芳主编 2002 年 北京邮电大学出版社 静电场中的导体与电介质静电场中的导体与电介质 教学目的 教学目的 1 理解静电场导体静电平衡的条件 并能分析静电平衡时导体上的电荷分布 2 理解介质中的高斯定理 并会用它计算对称电场的电场强度 3 了解电位移矢量的概念以及 d e 等的关系 能用能量密度计算电场能 量 教学重点 教学重点 导体静电平衡的条件 介质中的高斯定理和环路定理 电容及电场能量 教学难点 教学难点 电极化强度及与 d e 等的关系 介质中高斯定理的应用 教法说明 教法说明 讲授 启发式 讨论 多种媒体运用 实验演示相结合 导体静电平衡的条件 静电平衡时导体上的电荷分布 静电平衡时导体附近的电 场与附近导体表面电荷面密度的关系 静电屏蔽 无极分子电介质与有极分子电介质 电介质在电场中的位移极化与取向极化 电极化强度 电极化强度与极化电荷的关系 电位移矢量 介质中的高斯定理 d e p 的一般关系与在各项同性介质中的关系 电 容 电容器 电荷系的相互作用能 电场的能量 电场能量密度 教学思路教学思路 在介绍导体静电平衡的条件时 注意静电平衡时导体上的电荷分布 在介绍电介 质在电场中的极化时 注意极化电荷的分布 只有知道了电荷分布 才能用介质中的高斯定 理求解 d 和 e 最后介绍电容 电容器和电场能量密度 电场的能量 练习练习 大学物理习题集 下册 练习五 练习六 练习七 恒定电流恒定电流 教学目的 教学目的 1 理解恒定电流形成的条件 理解电流密度和电动势的概念 2 熟练掌握欧姆定律 3 了解基尔霍夫定律及其应用 教学重点 教学重点 电流密度 欧姆定律的微分形式 电源电动势 基尔霍夫定律 教学难点 教学难点 欧姆定律的微分形式 电源电动势 教法说明 教法说明 讲授 启发式 讨论 多种媒体运用 实验演示相结合 电流形成的条件 电流与电流密度 电流的连续性方程 电子的逸出功 欧姆定律 的微分形式 电源与电动势 基尔霍夫定律及其应用 教学思路 教学思路 首先介绍电流形成的条件 电流 接着介绍电流密度和电流的连续性方程 然后推出欧姆定律的微分形式 接下来介绍电源及其电动势 最后介绍基尔霍夫定律及 其应用 练习 练习 大学物理习题集 下册 练习九 稳恒磁场稳恒磁场 教学目的 教学目的 1 掌握磁感应强度的概念 理解毕奥 萨伐尔定律 稳恒磁场的高斯定理 和安培环路定理 理解用安培环路定理计算磁感应强度的条件和方法 2 理解安培定律和洛伦兹力公式 能进行一些简单问题的计算 教学重点 教学重点 毕奥 萨伐尔定律 磁场中的高斯定理和环路定理 教学难点 教学难点 安培环路定理计算磁感应强度的条件和方法 磁矩和磁力矩 教法说明 教法说明 讲授 启发式 讨论 多种媒体运用 实验演示相结合 基本磁现象 磁场 试验线圈 磁感应强度的定义 毕奥 莎伐尔定律 运动电荷 激发的磁场 平面载流线圈的磁矩 毕奥 莎伐尔定律的应用 磁感应线 磁通量 磁 场的高斯定理 安培环路定理及其应 载流导线在磁场中受力 安培力 载流线圈在 均匀磁场中受磁力矩 安培力的功 运动电荷在磁场中受力 洛仑兹力 带电粒子在 磁场中的运动 霍耳效应 教学思路 教学思路 通过模拟实验的演示导入本课 并定磁感应强度 给出毕奥 萨伐尔定律后 着 重讲解毕奥 萨伐尔定律对长直导线 平面 圆电流 螺线管的应用 介绍磁矩 类似 电场的方法 介绍磁场中的高斯定理后 着重讲解安培环路定理 通过讨论和应用举例 使学生掌握和理解定律的应用条件 并掌握选取安培环路的原则和方法 介绍洛仑兹力 和安培力后 介绍磁力矩及其功 练习 练习 大学物理习题集 下册 练习十 练习十一 练习十二 练习十三 磁场中的磁介质磁场中的磁介质 教学目的 1 教学目的 1 了解磁介质在磁场中的磁化现象及其微观解释 2 理解磁介质中的安培环路定理 并会用它计算磁场强度 3 了解 h b 在各项同性介质中的关系 了解铁磁质的特性 教学重点 教学重点 磁化现象 磁介质中的安培环路定理 铁磁质 教学难点 教学难点 磁介质中的安培环路定理计算磁感应强度的条件和方法 磁滞回线 教法说明 教法说明 讲授 启发式 讨论 多种媒体运用 实验演示相结合 抗磁质与顺磁质 介质在磁场中的磁化 磁化强度 磁化强度与磁化电流的关系 磁场 强度 介质中的安培环路定理及其应用 h b m 的一般关系与在各项同性介质中的 关系 铁磁质 教学思路 教学思路 在介绍分子磁矩 顺 抗磁质 磁极化等概念即扫清道路后 由特例推出磁介质当 中的安培环路定律 通过讨论加深理解 最后讲解磁介质当中的铁磁质及其磁滞回线 练习 练习 大学物理习题集 下册 练习十四 电磁感应 电磁感应 教学目的 教学目的 1 理解电动势的概念 掌握法拉第电磁感应定律 2 理解并会计算动生电动势与感生电动势 了解自感和互感 3 了解涡旋电场 位移电流的概念 了解麦克斯韦方程组的物理意义 教学重点 教学重点 法拉第电磁感应定律及其应用 涡旋电场 位移电流 麦克斯韦方程组 教学难点 教学难点 动生电动势与感生电动势的计算 涡旋电场 位移电流 教法说明 教法说明 讲授 启发式 讨论 多种媒体运用 实验演示相结合 电磁感应现象 法拉弟电磁感应定律 愣次定律 动生电动势 感生电动势 涡 旋电场 涡流 自感 互感 磁场能量 磁场能量密度 位移电流 位移电流密度 全电流及全电流的安培环流定律 麦克斯韦方程组的 积分形式 麦克斯韦方程组的微分形式 电磁波的产生和传播 电磁波的性质 教学思路 教学思路 通过电磁感应模拟试验 引入法拉第电磁感应定律 并阐明定律中负号的意义 通过举 例 详细讲解动生电动势和感生电动势的计算 讲清感生电动势概念 通过讨论载流线圈的感应电动势 引入自感和互感的概念 并举例说明其计算方法 从 自感线圈储存的能量出发 引入磁场能量 并给出磁能密度的定义 从安培环路定律的 局限性讨论 引入位移电流的概念 导出变化情况下的电磁场方程 麦克斯韦方程组的 积分形式 并阐明其物理意义 通过对产生电磁波的波源 振荡偶极子的讨论 介绍电 磁波的产生和接收 主要介绍电磁波的性质 练习 练习 大学物理习题集 下册 练习十六 练习十七 练习十八 练习十九 量子物理量子物理 教学目的 教学目的 1 了解普朗克的量子假设与普朗克公式 2 理解光电效应和康普顿效应的规律及爱因斯坦的光子理论和实物粒子的 波粒二象性 3 了解坐标动量不确定关系 理解氢原子光谱的实验规律及玻尔的氢原子理 论 教学重点 教学重点 普朗克公式 爱因斯坦的光子理论 玻尔的氢原子理论 物质波 教学难点 教学难点 黑体辐射定律 康普顿效应 不确定关系 波函数 教法说明 教法说明 讲授 启发式 讨论 多种媒体运用 实验演示相结合 热辐射 黑体与黑体辐射定律 普朗克的量子假设与普朗克公式 光电效应 光 子假设 爱因斯坦方程 光的波粒二象性 康普顿效应 氢原子光谱的规律性 玻耳的 氢原子理论 能级 弗