普通物理学A教学大纲.doc

普通物理学A教学大纲课程名称（英文）：General Physics课程类型：必修课总学时：112 学 分：7.0适用对象：本科理工非物理类专业一、课程的性质、目的和任务 该课程是教育部高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划内的一门课程，是为大学本科非物理专业理工科学生开设的公共基础课。该课程包括了工科大学物理课程指导委员会制定的教学基本要求的全部内容，是大学本科理工类合格毕业生必备的学识素养。结合河北科技大学的实际，计划学时108，在1.5或2个学期内完成，一般在一年级第二学期或二年级第一学期开设。要求学生已先修了高等数学中的微积分知识，具有运用微积分知识解题的能力。二、教学基本要求 1 质点运动学和刚体的转动（1）掌握参照系质点质点的位移运动方程质点的速度,质点的加速度。（2）掌握圆周运动，一般曲线运动。圆周运动的角量描述，线量与角量的关系，理解相对运动。（3）理解刚体的平动、定轴转动、转动，掌握并会计算刚体的角动量、转动动能、转动惯量。（4）熟练掌握力矩、刚体定轴转动定律及其应用，熟练掌握刚体的角动量和角动量守恒定律及其应用，掌握刚体的动能定理及其计算。2 热学（1）掌握准静态过程、功、热量、内能等概念，熟练掌握热力学第一定律对理想气体等值过程的应用。（2）理解热力学第二定律及其统计意义。了解卡诺定理、熵的概念及熵增加原理。（3）掌握理想气体压强的微观实质和压强公式。（4）理解能均分定理、理想气体内能（5）理解温度的统计意义、理想气体状态方程。（6）了解气体分子热运动速率分布的统计规律，了解速率分布曲线的物理意义。（7）理解麦克斯韦分子速率分布定律、分子的平均碰撞次数和平均自由程。3 静电场（1）了解电场的物质性。（2）熟练掌握电场强度的定义、电场强度的矢量性和电场强度的迭加原理。（3）熟练掌握高斯定理的表述、证明及应用。（4）熟练掌握静电场的环路定理的表述、本质及应用；熟练掌握电势的定义、电势迭加原理及有关计算。（5）理解电场强度与电势梯度的关系，掌握电力线、等势面的概念。4 静电场中的导体和电介质（1）理解处于静电平衡条件下导体中的电场强度、电势和电荷的分布（2）理解孤立导体的电容和电容器的电容。掌握电容器电容的计算。（3）了解电介质的极化机理，了解各向同性电介质中电位移矢量和电场强度的关系和区别。理解电介质中的高斯定理和环路定理。（4）理解静电系统的静电能和电场的能量，理解电场能量密度的表达式，5 稳恒磁场（1）了解磁场的物质性。掌握磁感应强度的定义和磁场的高斯定理。（2）熟练掌握毕奥-萨伐尔定律及应用。（3）熟练掌握安培环路定理及应用。（4）理解带电粒子在电场和磁场中的运动规律，熟练掌握霍耳效应。（5）熟练掌握安培力，掌握磁场对载流导线和载流线圈的作用及电流的单位“安培”的定义。 6 磁场中的磁介质（1）了解磁介质的磁化机制。了解顺磁质、抗磁质铁磁质的磁化性质。（2）理解磁化强度、磁化电流、磁场强度的定义及磁介质中的安培环路定理。7 电磁感应和电磁场（1）熟练掌握法拉第电磁感应定律的表述及应用，理解其本质。（2）掌握动生电动势、感生电动势的定义和计算，理解感生电场。（3）了解电子感应加速器、涡电流的原理。（4）理解自感应和互感应，掌握自感系数和互感系数计算。（5）理解磁场的能量和磁场能量密度。（6）理解位移电流的概念以及全电流的安培环路定理。（7）了解麦克斯韦方程组的积分形式及各方程的物理意义，了解电磁场的物质性。8 机械振动（1）掌握简谐振动。（2）掌握同方向同频率简谐振动的合成。9 机械波（1）理解机械波产生和传播。（2）掌握平面简谐波波函数。（3）了解波的能量和和能量密度，理解波的能流和能流密度。（4）理解慧更斯原理、波的叠加原理。（5）掌握波的干涉。（6）理解驻波的形成条件，驻波的方程，了解半波损失。10 波动光学（1）理解相干光，扬氏双缝干涉实验（2）理解光程与光程差。掌握薄膜干涉现象，熟练掌握增透膜和增反膜。（3）熟练掌握光线入射到厚度不均匀的薄膜上产生的干涉劈尖干涉，理解牛顿环。（4）掌握迈克耳逊干涉仪。（5）理解光的衍射现象、慧更斯菲涅耳原理。（6）掌握单缝夫朗禾费衍射。了解圆孔衍射（7）理解光栅衍射现象，熟练掌握光栅的衍射规律，了解光栅光谱。（8）理解自然光和偏振光。（9）掌握偏振片的起偏和检偏，掌握马吕斯定律。（10）掌握反射和折射时光的偏振。11 相对论（1）理解伽利略变换式、牛顿的绝对时空观，理解迈克耳逊-莫雷实验。（2）熟练掌握狭义相对论基本原理、洛伦兹变换式及相关运算，了解速度变换式。（3）掌握狭义相对论时空观。（4）掌握相对论动量、质量与速度的关系，熟练掌握质能关系式，理解动量和能量的关系12 量子物理（1）理解黑体辐射、普朗克能量子假设。（2）掌握光电效应、爱因斯坦的光子理论。（3）理解氢原子光谱的实验规律，掌握波尔的氢原子理论。（4）理解德布罗意波和波粒二象性，掌握其有关计算；掌握不确定关系。（5）理解波函数的物理意义和波函数的条件；理解薛定谔方程。（6）理解薛定谔方程在一维无限深势阱中应用，了解势垒和谐振子。（7）了解描述原子中电子运动状态的四个量子化条件及相应的四个量子数。了解泡利不相容原理，能量最小原理及电子的壳层结构三、课程内容及学时分配 力学（共16学时）1 质点的运动（4学时）（1） 质点运动的描述（2） 加速度为恒矢量时的质点运动（3） 圆周运动（4） 相对运动2 牛顿运动定律（2学时）（1） 牛顿定律 （2） 物理量的单位和量纲（3） 几种常见的力（4） 惯性参考系 力学的相对性原理（5） 牛顿定律的应用举例3 动量守恒定律和能量守恒定律（2学时）（1） 质点和质点系的动量定理（2） 动量守恒定律（4） 动能定理（5） 保守力与非保守力 势能（6） 功能原理 机械能守恒定律（7） 完全弹性碰撞 完全非弹性碰撞（8） 能量守恒定律4 刚体的转动（8学时）（1） 刚体的定轴转动（2） 力矩 转动定律 转动惯量（3） 角动量 角动量守恒定律（4） 刚体绕定轴转动的动能定理力学部分习题课热学（共12学时）6 热力学基础（8学时）（1） 气体物态参量 平衡态 理想气体物态方程（2） 准静态过程 功 热量（3） 内能 热力学第一定律（4） 理想气体的等体过程和等压过程（5） 理想气体的等温过程和绝热过程（6） 循环过程 卡诺循环（7） 热力学第二定律的表述 卡诺定理（8） 熵 熵增加原理7 气体动理论（4学时）（1） 物质的微观模型 统计规律性（2） 理想气体的压强公式（3） 理想气体的平均平动动能与温度的关系（4） 能量均分定理 理想气体内能（5） 麦克斯韦气体分子速率分布律（7） 分子的平均碰撞次数和平均自由程电场和磁场（共36学时）8 静电场（8学时）（1） 电荷的量子化 电荷守恒定律（2） 库仑定律（3） 电场强度（4） 电场强度通量 高斯定理（6） 静电场的环路定理 电势能（7） 电势（8） 电场强度与电势梯度（9） 静电场中的电偶极子9 静电场中的导体与电介质（6学时）（1） 静电场中的导体（2） 电容 电容器（3） 静电场中的电介质（4） 电位移 有介质时的高斯定理（5） 静电场的能量 能量密度11 稳恒磁场（10学时）（1） 磁场 磁场强度（2） 毕奥萨伐尔定律（3） 磁通量 磁场的高斯定理（4） 安培环路定理（5） 带电粒子在电子和磁场中的运动（6） 载流导线在磁场中所受的力（7） 磁场对载流线圈的作用12 磁场中的磁介质（2学时）（1） 磁介质 磁化强度（2） 磁介质中的安培环路定理 磁场强度（3） 铁磁质13 电磁感应 电磁场（10学时）（1） 电磁感应定律（2） 动生电动势和感生电动势（3） 自感和互感（5） 磁场的能量 磁场的能量密度（6） 位移电流 电磁场基本方程的积分公式14 机械振动（6学时）（1） 简谐振动（2） 简谐振动中的振幅 周期 频率和相位（3） 旋转矢量（5） 简谐振动的能量（6） 简谐振动的合成15 机械波（8学时）（1） 机械波的几个概念（2） 平面简谐波的波函数（3） 波的能量（4） 惠更斯原理 波的衍射、反射和折射（5） 波的干涉（6） 驻波17 波动光学（14学时）（1） 相干光（2） 杨氏双缝干涉实验 双镜 劳埃德镜（3） 光程 薄膜干涉（4） 劈尖 牛顿环（5） 迈克尔孙干涉仪 时间相干性（6） 光的衍射（7） 单缝衍射（8） 圆孔衍射 光学仪器的分辨本领（9） 衍射光栅（12） 光的偏振性 马吕斯定律（13） 反射光和折射光的偏振（14） 双折射的寻常光和非常光18 相对论（6学时）（1） 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观（2） 迈克尔孙莫雷实验（3） 狭义相对论的基本原理 洛仑兹变换式（4） 狭义相对论的时空观（6） 相对论性动量和能量19 量子物理（14学时）（1） 黑体辐射 普朗克能量子假设（2） 光电效应 光的波粒二象性（3） 康普顿效应（4） 氢原子的玻尔理论（6） 德布罗意波 实物粒子的二象性（7） 不确定关系（8） 量子力学简介（10） 多电子原子中的电子分布四、教材及参考文献 教 材：物理学（上、中、下），马文蔚等改编 高等教育出版社出版 参考文献：大学物理学 何世湘主编 重庆出版社出版普通物理学（第五版）（1、2、3册），程守洙、江之永主编，高等教育出版社出版新编大学物理 邓明成 中国科技出版社大学物理课程学习指导 李炳虎 湖南大学出版社新概念物理教程 赵凯华 高等教育出版社 大纲制订：贾秀敏 大纲审核：任世伟制定日期：2007年8月普通物理学B课程教学大纲课程名称：General Physics 课程类型：必修课学 时：72学 分：4.5适用对象：理工非物理类专业一、课程的性质、目的和任务物理学是研究自然界中最基本、最普遍的运动形式（机械运动、热运动、电磁运动、微观粒子运动等）及其相互转化规律的科学。物理学的研究对象具有极大的普遍性，它的基本理论渗透在自然科学的一切领域，应用于生产技术的各个部门，它是其它自然科学和工程技术的基础。以物理学基础知识为内容的普通物理学课，它所包括的经典物理、近代物理和物理学在科学技术上应用的初步知识等都是一个高级工程技术人员所必备的。因此，普通物理学是高等工科院校各专业学生的一门重要的必修基础课程。普通物理学课程的任务是：1、使学生对物理学的基本内容有较全面、系统的理解，对物质的各种运动形式的物理图像有比较完整的认识，对物理学的现代发展和成就以及物理学在工程技术中的应用有较全面的了解。2、使学生在逻辑思维能力、抽象思维能力方面受到初步的训练；使学生在应用高等数学知识表达物理规律、分析和解算物理问题的能力方面受到初步的训练；使学生在科学实验基本技能方面得到初步的训练。3、开阔思路，激发学生的探索和创新精神，提高学生的科学文化素养，帮助学生建立辩证唯物主义世界观，增强爱国主义观念。4、为学生今后进一步学习专业知识，适应新理论、新技术、新工艺、新材料的发展，参与高新技术研究开发，承担技术领导和管理工作打好必要的物理基础。二、教学基本要求（一）质点运动学和刚体的转动(1)掌握参照系质点质点的位移运动方程质点的速度,质点的加速度。(2)掌握圆周运动，一般曲线运动。圆周运动的角量描述，线量与角量的关系，理解相对运动(3)理解刚体的平动、定轴转动、转动，掌握并会计算刚体的角动量、转动动能、转动惯量。(4)熟练掌握力矩、刚体定轴转动定律及其应用，熟练掌握刚体的角动量和角动量守恒定律及其应用，(5)掌握刚体的动能定理及其计算。（二）静电场（1）了解电场的物质性。（2）熟练掌握电场强度的定义、电场强度的矢量性和电场强度的迭加原理。（3）熟练掌握高斯定理的表述、证明及应用。（4）熟练掌握静电场的环路定理的表述、本质及应用；熟练掌握电势的定义、电势迭加原理及有关计算。（5）理解电场强度与电势的定性关系，掌握电力线、等势面的概念。（三）稳恒磁场（1）了解磁场的物质性。掌握磁感应强度的定义和磁场的高斯定理。（2）熟练掌握毕奥-萨伐尔定律及应用。（3）熟练掌握安培环路定理及应用。（4）理解带电粒子在电场和磁场中的运动规律，熟练掌握霍耳效应（5）熟练掌握安培力，掌握磁场对载流导线和载流线圈的作用及电流的单位“安培”的定义， （四）电磁感应(1）熟练掌握法拉第电磁感应定律的表述及应用，理解其本质。(2)掌握动生电动势、感生电动势的定义和计算，理解感生电场。(3)了解电子感应加速器、涡电流的原理。(4)理解自感应和互感应，掌握自感系数和互感系数计算。（五）机械振动(1)掌握简谐振动。(2)掌握同方向同频率简谐振动的合成。（六）机械波(1)理解机械波产生和传播。(2)掌握平面简谐波波函数。(3)了解波的能量和和能量密度，理解波的能流和能流密度。(4)理解慧更斯原理、波的叠加原理。(5)掌握波的干涉。（七）波动光学(1)理解相干光，扬氏双缝干涉实验(2)理解光程与光程差。掌握薄膜干涉现象，熟练掌握增透膜和增反膜。(3)熟练掌握光线入射到厚度不均匀的薄膜上产生的干涉劈尖干涉，理解牛顿环。(4)掌握迈克耳逊干涉仪。(5)理解光的衍射现象、慧更斯菲涅耳原理。(6)掌握单缝夫朗禾费衍射。了解圆孔衍射(7)理解光栅衍射现象，熟练掌握光栅的衍射规律，了解光栅光谱。(8)理解自然光和偏振光。(9)掌握偏振片的起偏和检偏，掌握马吕斯定律。(10)掌握反射和折射时光的偏振。（八）相对论(1)理解伽利略变换式、牛顿的绝对时空观，理解迈克耳逊-莫雷实验。(2)熟练掌握狭义相对论基本原理、洛伦兹变换式及相关运算，了解速度变换式。(3)掌握狭义相对论时空观。(4)掌握相对论动量、质量与速度的关系，熟练掌握质能关系式，理解动量和能量的关系（九）量子物理(1)理解黑体辐射、普朗克能量子假设。(2)掌握光电效应、爱因斯坦的光子理论。(3)理解氢原子光谱的实验规律，掌握波尔的氢原子理论。(4)理解德布罗意波和波粒二象性，掌握其有关计算；掌握不确定关系。(5)理解波函数的物理意义和波函数的条件；理解薛定谔方程。(6)掌握薛定谔方程在一维无限深势阱中应用，了解势垒和谐振子。(7)了解量子力学中的氢原子问题，掌握电子的自旋与原子的壳层结构。三、课程的内容及学时分配1质点运动学（6学时）（1）质点运动的描述学（2）圆周运动2刚体的转动（8学时）（1）刚体的定轴转动（2）力矩 转动定律 转动惯量（3）角动量 角动量守恒定律（4）力矩的功 刚体绕定轴转动的动能定理3静电场（8学时）（1）电荷的量子化 电荷守恒定律（2）电场强度（3）电场强度通量 高斯定理（4）静电场的环路定理 电势能（5）电势（6）电场强度与电势梯度4稳恒磁场（8学时）（1）磁场 磁场强度（2）毕奥萨伐尔定律（3）磁通量 磁场的高斯定理（4）安培环路定理（5）带电粒子在电子和磁场中的运动（6）载流导线在磁场中所受的力（7）磁场对载流线圈的作用5电磁感应（6学时）（1）电磁感应定律（2）动生电动势与感生电动势（3）自感与互感6机械振动（2学时）（1）简谐运动（2）简谐运动中的振幅 周期 频率和相位（3）简谐运动的合成。（只讲两个同方向同频率简谐运动的合成）7 机械波（4学时）(1)简谐波几个概念(2)简谐波的波函数(3)简谐波的能量(4)慧更斯原理 (5)波的干涉8波动光学（12学时）(1)相干光(2)扬氏双缝干涉实验(3)光程 薄膜干涉(4)劈尖 牛顿环(5)迈克耳逊干涉仪(6)光的衍射(7)单缝衍射(8)圆孔衍射(9)衍射光栅(10)光的偏振 马吕斯定律(11)反射和折射光的偏振9相对论（6学时）(1)伽利略变换式 牛顿的绝对时空观(2)迈克尔孙莫雷实验(3)狭义相对论的基本原理 洛仑兹变换式(4)狭义相对论的时空观(5)相对论性动量和能量10量子物理（12学时）(1)黑体辐射 普朗克能量子假设(2)光电效应 光的波粒二象性(3)氢原子的玻尔理论(4)德布罗意波 实物粒子的二象性(5)不确定关系(6)量子力学简介(7)多电子原子中的电子分布四、教材及参考文献教材：物理学（上、中、下），马文蔚改编 高等教育出版社参考文献：大学物理学（上、下册），赵近芳主编 北京邮电大学出版社大学物理学 何世湘主编 重庆出版社普通物理学（1、2、3册），程守洙、江之永主编第五版，高等教育出版社大纲制订：咸立芬 大纲审核： 任世伟制定日期：2007年8月大学物理实验B课程教学大纲课程名称 ：General Physics Experiment B课程类型：必修课 总 学 时：30 理论学时：3 实验学时:27学 分: 1.5适应对象：非物理类理工科专业一.实验目的 1.在中学物理实验的基础上,按照循序渐进的原则让学生系统的学习物理实验的基本知识、基本技能和基本方法。培养学生科学实验能力,使学生初步掌握实验科学的思想和方法，培养学生的科学思维和创新意识，使学生掌握科学实验研究的基本方法、提高学生发现问题和解决问题的能力及创新能力。2.提高学生的综合素质，培养学生理论联系实际和实事求是的科学素养，认真严谨的科学态度，积极主动的探求精神，遵守纪律，团结协作，爱护公物的优良品质。二 实验基本要求1.掌握基本物理量的测量方法。如：长度、质量、温度、压力、电流、电压、电阻等2.了解并逐步学会常用的物理实验方法。如：比较法、放大法、平衡法、转换法、补偿法、模拟法3.掌握实验室常用仪器的性能，并能正确使用。如：长度测量仪、计时仪器、测温仪器、变阻器、电表、电桥、通用示波器、低频信号发生器、分光仪、常用电源等。4.掌握常用的实验操作技术。如：水平、铅直调整、视差消除调整、逐次逼近调整、根据电路图正确接线、简单的电路故障检查和排除等。三 实验内容及学时分配1.绪 论 (3学时) 2.长度测量 (3学时)3.测定钢体的转动惯量 (3学时)4.测定金属丝的杨氏模量 (3学时) (综合性实验项目)5分光计的调整和使用 (3学时)6.用模拟法测绘静电场 (3学时)7.用惠斯通电桥测电阻 (3学时)8.示波器的使用 (3学时)9.用线式电位差计测电池的电动势 (3学时)10.迈克耳孙干涉仪 (3学时)四 考核方法及成绩评定学生物理实验平时成绩考核及评定:学生实验平时考核及评定是指学生完成一个实验题目考核评定一次,每个实验题目考核分5个部分,成绩评定对应5个等级5个分数段.5个部分: 5个等级 5个分数段(1)实验预习 (0.5分) 优 5(2)实验操作 (1 分) 良 4(3)实验记录 (0.5 分) 中 3(4)实验态度 (0.5分) 及格 2(5)实验报告 (2.5分) 不及格 1根据需要可将5分制变成100制,期末学生物理实验B成绩最高分为20分,作为大学物理A的平时成绩一并计入学生期末总成绩. 大学物理A期末考试成绩为80分.五 教材及参考文献教 材 大学物理实验杨韧等编著 北京理工大学出版社参考文献 物理实验 河北科技大学自编 大纲制定:谢英明 大纲审定:王爱坤 制定日期: 2007年8月大学物理实验A课程教学大纲课程名称 ：General Physics Experiment A课程类型：必修课总 学 时：40 理论学时：4 实验学时：36学 分: 2.0适应对象：非物理类理工科本科专业一.实验目的 1.在中学物理实验的基础上,按照循序渐进的原则让学生系统的学习物理实验的基本知识、基本技能和基本方法。培养学生科学实验能力,使学生初步掌握实验科学的思想和方法，培养学生的科学思维和创新意识，使学生掌握科学实验研究的基本方法、提高学生发现问题和解决问题的能力及创新能力。2.提高学生的综合素质，培养学生理论联系实际和实事求是的科学素养，认真严谨的科学态度，积极主动的探求精神，遵守纪律，团结协作，爱护公物的优良