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大学物理教学大纲一、课程基本信息课程代码课程类别公共基础课中文名称大学物理英文名称College Physics适用专业电子信息、自动化、通讯等开课单位物理科学与技术学院总学时 108学 分6先修课程高等数学后续课程理论力学、工程力学、电动力学、电路分析、电磁场与电磁波等二、课程性质、地位和任务物理学是自然学的基础学科之一，是研究自然界物质运动基本规律的科学。它研究的对象是物质最基本、最普遍的运动形式，包括机械运动，分子热运动，电磁运动，原子及原子核运动等。它虽然不能包括或替代高级的复杂的运动形式，但是，它所研究的问题无一不包括在其他高级的、复杂的运动形式之中。因此，物理学研究的规律具有极大的普遍性，这使它成为自然科学的基础和现代工程技术的重大支柱，也是工科各专业的必修基础课。通过本课程学习，使学生正确认识物理学基本理论的建立和发展过程，培养学生正确的思想方法和研究方法，培养学生辩证唯物主义世界观，提高学生的基本素质，并为学生学习专业知识和近代科学技术打下必要的物理基础。随着科学技术的迅速发展，物理学与各学科间相互交叉、相互渗透日益密切，物理学将为学生适应现代科学技术发展在专业领域中有所发现、有所创造、有所前进打好基础。三、课程基本要求1、理论和知识方面使学生对物理学的基本概念、基本原理、基本规律有比较全面而系统的认识，了解各种运动形式之间的联系，并能灵活地加以运用，并对近代物理学和新成就有一般的了解，且为进一步学习后继课程打下良好基础。 2、能力和技能方面通过理论学习、培养学生辩证唯物主义世界观、科学素质和科学思维方法，培养学生应用物理知识解决问题的研究方法和分析能力；培养和提高学生应用高等数学解决实际问题的计算能力。四、课程内容及学时分配第一篇 力学绪论 1学时1、教学内容：物理学研究对象，物理学与哲学、自然科学和工程技术的关系，物理学的发展，学习物理学方法及对学生要求。2、教学基本要求让学生明确学习物理学目的、方法、激发学习物理学兴趣。3、教学重点和难点：物理学的地位和作用及发展。4、教学方法：以课堂讲授为主，结合多媒体课件教学，个别内容可采用学生自学或讨论。第一章 质点运动学 6学时1、教学内容：第一节 质点 、参照系、运动方程；第二节 位移、速度、加速度；第三节 圆周运动及其描述；第四节 曲线运动方程的矢量形式；第五节 运动描述的相对性、伽利略坐标变换。2、教学基本要求：（1）掌握描述质点运动的基本物理量，位置矢量、位移、速度、加速度的概念，明确它们具有的矢量性、相对性、瞬时性；（2）明确运动方程和轨道方程的物理意义，并能用求导方法由已知的运动方程求速度加速度；反之用积分方法由已知质点运动的速度或加速度求质点的运动方程；（3）熟练掌握直线运动，抛体运动和圆周运动的规律，及直线运动的位置一时间曲线，速度一时间曲线。3、重点、难点：教学重点： 参照系 速度和加速度 运动方程教学难点： 相对运动4、作业1-2，1-9，1-14，1-20，1-21。5、教学方法：以课堂讲授为主，结合多媒体课件教学，个别内容可采用学生自学或讨论。第二章 牛顿运动定律 5学时 1、教学内容：第一节 牛顿第一定律和第三定律； 第二节 常见力和基本力； 第三节 牛顿第二定律及其微分形式；第四节 牛顿运动定律应用举例 第七节 非惯性系、惯性力2、教学基本要求：（1）理解牛顿运动定律的内容，明确牛顿运动定律的适用范围；（2）理解力和惯性这两个重要概念，掌握分析物体受力的方法和隔离物体法；（3）弄清运动学与动力学的相互依赖性，并能熟练地应用牛顿运动定律解答质点动力学问题。3、重点、难点：教学重点：牛顿运动定律的应用教学难点：非惯性系中的力学定律4、作业2-2，2-4，2-7，2-18，2-25，2-32。 第三章 运动的守恒定律 8学时 1、教学内容：第一节 保守力、势能；第二节 功能原理； 第三节 机械能守恒定律、能量守恒定律； 第四节 质心、质心运动定理、动量守恒定律； 第五节 碰撞；第六节 质点的角动量和角动量守恒定律2、教学基本要求：（1）掌握功的定义及其计算方法；（2）掌握质点的动能定理和动量定理意义及其应用；（3）掌握功能原理及其应用；（4）掌握机械能守恒定律、动量守恒定律及它们的适用条件，掌握运用它们分析问题的思路和方法。（5）了解质心的概念和质心运动定律；（6）理解角动量的概念，掌握角动量守恒定律及它的适用条件，能运用该定律分析、解决有关问题。3、重点、难点：教学重点：动量定理、动能定理、功能原理、机械能守恒定律、动量守恒定律、角动量守恒定律。教学难点：角动量和角动量守恒定律。4、作业3-1，3-3，3-7，3-9， 3-17，3-22，5、教学方法：以课堂讲授为主，结合多媒体课件教学，个别内容可采用学生自学或讨论。第四章 刚体的转 7学时 1、教学内容：第一节 刚体的平动、转动、定轴转动； 第二节 刚体的角动量、转动定理、转动惯量； 第三节 力矩、刚体定轴转动定律； 第四节 定轴转动的动能定理； 第五节 刚体的自由度； 第六节 定轴转动刚体的角动量定理及角动量守恒定律； 第七节 进动。2、教学基本要求：（1）掌握角速度、角加速度概念及匀变速定轴转动公式，掌握角量与线量的关系。（2）理解力矩和转动惯量概念，掌握刚体定轴转动定理，并能运用它解决刚体定轴转动问题；（3）理解功的概念，掌握刚体定轴转动的动能定理和机械能守恒定律。（4）理解角动量概念，掌握角动量定理及其守恒定律，并能用它来解决具体问题。3、重点、难点：教学重点：力矩和转动惯量概念，定轴转动定理及应用；功的概念，定轴转动动能定理和机械能守恒定律以及它们的应用；角动量概念、角动量定理和角动量守恒定律以及它们的应用。教学难点：刚体的角动量和角动量守恒定律以及它们的应用。4、作业4-1，4-3，4-14，4-22， 4-25。5、教学方法：以课堂讲授为主，结合多媒体课件教学，个别内容可采用学生自学或讨论第二篇 气体分子动理论与热力学第六章 气体动理论（6学时）1、教学内容：第一节 状态参量、过程、理想气体； 第二节 分子热运动和统计规律； 第三节 气体动理论的压强公式； 第四节 理想气体的温度公式； 第五节 能量按自由度均分原理、理想气体的内能； 第六节 麦克斯韦速率分布律； 第六节 分子的平均碰撞频率和平均自由程； 第九节 气体的迁移现象。2、教学基本要求：（1）理解平衡态概念，掌握理想气体状态方程；（2）掌握理想气体压强公式和分子的平均平动动能与温度的关系，理解压强和温度的微观实质；（3）理解分子平均动能按自由度均分的统计规律，掌握理想气体内能的特点及其计算；（4）理解速率分布函数概念，掌握运用麦克斯韦速率分布律计算与速率有关的量的平均值方法；（5）理解平均碰撞频率和平均自由程概念；（6）理解三种输运过程的宏观规律和微观解释；（7）理解范德瓦耳斯方程。3、重点、难点：教学重点：理想气体的压强公式和能量公式， 能量按自由度均分原理、麦克斯韦速率分布律教学难点：麦克斯韦速率分布律、范德瓦耳斯方程4、作业6-3，6-6，5-11，6-11，6-11，6-20。5、教学方法：以课堂讲授为主，结合多媒体课件教学，个别内容可采用学生自学或讨论第七章 热力学基础（8学时）1、教学内容：第一节 热力学第一定律；第二节 热力学第一定律及其对理想气体等值过程的应用； 第三节 绝热过程； 第五节 循环过程、卡诺循环；第六节 热力学第二定律； 第七节 可逆过程和不可逆过程、卡诺定理； 第八节 熵； 第九节 熵增加原理、热力学第二定律的统计意义。2、教学基本要求：（1）理解准静态过程中，内能、功和热量的概念，并掌握其计算；（2）掌握热力学第一定律及其对理想气体的各种准静态过程的应用；（3）掌握循环的概念和循环效率、致冷系数的定义及其计算，理解卡诺定理；（4）掌握热力学第二定律的两种表达，理解可逆过程和不可逆过程的概念及热力学第二定律的统计意义；（5）了解熵的概念，理解熵增加原理。3、重点、难点：教学重点： 热力学第一定律及其对理想气体的各种准静态过程的应用、循环效率的计算、热力学第二定律、卡诺定理、熵增加原理。教学难点：热力学第一定律及其对理想气体的各种准静态过程的应用、熵及熵增加原理。4、作业7-3，7-5，7-7，7-8，7-21，7-24。5、教学方法：以课堂讲授为主，结合多媒体课件教学，个别内容可采用学生自学或讨论第三篇 电场和磁场第八章 静电场 8学时1、教学内容：第一节 电荷、库仑定律； 第二节 电场、 电场强度； 第三节 高斯定理； 第四节 静电场的环路定理、电势； 第五节 等势面、电场强度与电势梯度的关系； 第六节 带电粒子在静电场中的运动。2、教学基本要求：（1）掌握库仑定律，理解电场强度概念及其迭加原理，能在已知电荷分布的情况下计算简单电荷分布的电场；（2）理解电势和电势迭加原理，掌握电场强度与电势的关系，掌握在已知电荷分布的情况下电势的计算方法；（3）理解电通量概念，掌握表征静电场性质的两条基本定理：高斯定理和环路定理。必须明确：两条定理各自反映了静电场的一个侧面，只有两者结合起来，才能全面地反映静电场的性质。3、重点、难点：教学重点： 电场强度，电势及电通量概念，高斯定理和环路定理，电场强度与电势梯度的关系，计算电场强度和电势的各种方法。教学难点：带电体的电场强度和电势的计算、高斯定理及其应用、电场强度与电势梯度微分关系。4、作业8-5，8-8，8-15，8-18， 8-27，8-33，8-39，8-43。5、教学方法：以课堂讲授为主，结合多媒体课件教学，个别内容可采用学生自学或讨论第九章 静电场中的导体和电介质 6学时1、教学内容：第一节 静电场中的导体； 第二节 空腔导体内外的静电场； 第三节 电容器的电容； 第四节 电介质及其极化； 第五节 电介质中的静电场； 第六节 有电介质时的高斯定理、电位移； 第八节电荷间的相互作用能、静电场的能量。2、教学基本要求：（1）掌握导体静电平衡条件和静电平衡时导体的电特性，并能熟练地求出几何形状比较规则的导体内外的场强和电势；（2）理解电介质极化概念，掌握有介质时的高斯定理；理解电介质中的场强，电位移和极化强度的物理意义及其关系，并能熟炼地求出几何形状比较规则的各向同性的均匀介质内外的场强和电势。（3）理解电容器电容概念，掌握计算电容的方法和电容器串、并联时电荷、电压分配的规律；（4）掌握电容器的储能公式，了解电场能量和能量密度概念。（3）重点、难点：3、重点、难点：教学重点： 导体静电平衡条件，电介质的极化规律，电介质中的高斯定理，场强、电位移和极化强度的物理意义及其关系。教学难点：电介质的极化、电位移、有介质时的高斯定理。4、作业9-2，9-7，9-11，9-14， 9-24、9-31、9-41、9-42。5、教学方法：以课堂讲授为主，结合多媒体课件教学，个别内容可采用学生自学或讨论第十章 恒定电流与恒定电场（6学时）1、教学内容：第一节 电流密度、电流连续性方程； 第二节 恒定电流和恒定电场、电动势； 第三节 欧姆定律、焦耳-楞次定律； 第四节 一段含源电路欧姆定律、基尔霍夫定律。2、教学基本要求：(1)要求从电场的观点阐明稳恒电流的原理，掌握电流的稳恒条件，理解电流密度、电动势概念；(2)掌握直流电路的基本定律：欧姆定律、基尔霍夫定理、焦耳定律，并能熟炼地运用它们解决有关直流电路问题。3、重点、难点：教学重点： 电流密度概念、电流的稳恒条件，电动势概念，欧姆定律的微分形式，一段含源电路的欧姆定律，基尔霍夫定理及其应用。教学难点：基尔霍夫定理的应用4、作业10-5，10-12，10-17，10-18，10-21。5、教学方法：以课堂讲授为主，结合多媒体课件教学，个别内容可采用学生自学或讨论第十一章 真空中的恒定磁场（10学时）1、教学内容：第一节 磁感应强度、磁场的高斯定理； 第二节 毕奥萨伐尔定律； 第三节 毕奥萨伐尔定律及其应用； 第四节 安培环路定理； 第五节 安培环路定理及其应用； 第六节 带电粒子在磁场中所受作用及其运动； 第七节 带电粒子在电场和磁场中运动的应用； 第八节 磁场对载流导线的作用；第九节 平行载流导线间的相互作用力、电流单位“安培”的定义； 第十节 磁力的功。2、教学基本要求：（1）理解磁感应强度概念，明确磁感应强度的矢量性和迭加性；（2）掌握毕奥萨伐尔定律，并能熟地运用该定律来计算几何形状比较规则的载流导线所产生的磁场；（3）掌握恒定磁场的高斯定理和安培环路定理，并能熟炼地运用安培环路定理来计算具有一定对称性分布的磁场的磁感应强度；（4）掌握洛仑兹公式和安培定律，掌握计算洛仑兹力、安培力（或磁力矩）、磁场力的功的方法。3、重点、难点：教学重点： 磁感应强度；毕奥萨伐尔定律及其应用；安培环路定理及其应用；定培定律及其应用。教学难点：安培环路定理的应用4、作业11-5，11-9，11-10， 11-15， 11-20，11-29，11-32，11-46。5、教学方法：以课堂讲授为主，结合多媒体课件教学，个别内容可采用学生自学或讨论第十二章 磁介质中的磁场 6学时1、教学内容：第一节 磁介质、顺磁质和抗磁质的磁化； 第二节 磁化强度、磁化电流； 第三节 磁介质中的磁场、磁场强度； 第五节 铁磁质。2、教学基本要求：（1）了解顺磁质、抗磁质和铁磁质磁化的特点及磁化机理；（2）理解磁化强度概念，掌握磁化强度与磁化面电流的关系；（3）理解磁场强度概念，掌握磁感应强度、磁化强度和磁场强度的物理意义及其关系；（4）掌握磁介质中的高斯定理和安培环路定理。磁化强度及其与磁化面电流的关系；磁场强度，磁介质中的安培环路定理及其应用。3、重点、难点：教学重点：磁化强度及其与磁化面电流的关系、磁场强度、磁介质中的安培环路定理及其应用。教学难点：磁介质的磁化、安培环路定律的应用4、作业12-10，12-11，12-125、教学方法：以课堂讲授为主，结合多媒体课件教学，个别内容可采用学生自学或讨论第十三章 电磁感应和暂态过程 7学时 1、教学内容：第一节 电磁感应定律； 第二节 动生电动势； 第三节 感生电动势、有旋电场； 第四节 涡电流；第五节 自感和互感； 第六节 磁场的能量。2、教学基本要求：（1）理解并掌握法拉第定律和楞次定律；（2）理解动生电动势和感生电动势的形成原因，理解涡旋电场的概念，掌握动生电动势和感生电动势的方法；（3）理解自感、互感的概念，掌握自感系数和互感系数的计算方法（4）掌握磁量能量的计算方法。3、重点、难点：教学重点：法拉弟电磁感应定律；动生电动势和感生电动势产生的原因及其计算； 教学难点：感生电场、感生电动势和动生电动势的计算。4、作业：13-1，13-3，13-6，13-16，13-17，13-21，13-22，13-27，13-35。5、教学方法：以课堂讲授为主，结合多媒体课件教学，个别内容可采用学生自学或讨论第十四章 电磁场 3学时1、教学内容：第一节 位移电流；第二节 麦克斯韦方程组的积分形式。2、教学基本要求：(1)掌握位移电流的概念(2)掌握麦克斯韦积分方程组教学重点： 位移电流概念及实质、麦克斯韦积分方程组及其物理意义教学难点：位移电流4、作业：思考题、14-1，14-5，14-7，14-8。5、教学方法：以课堂讲授为主，结合多媒体课件教学，个别内容可采用学生自学或讨论第四篇 振动和波动第十五章 机械振动和电磁振荡 6学时 1、教学内容：第一节 简谐振动； 第二节 阻尼振动； 第三节 受迫振动、共振； 第四节 电磁振荡； 第五节同方向的简谐振动的合成； 第六节 相互垂直的简谐振动的合成。 2、教学基本要求：(1)理解简谐振动的概念及描述谐振动的基本物理量；(2)掌握并能正确写出谐振动的运动方程及确定描述谐振动的基本物理量，掌握谐振动的能量特征；(3)了解阻尼振动，受迫振动，共振的基本特征；(4)了解电磁振荡；(5)掌握两个同方向、同频率和两个互相垂直的同频率余弦振动的合成规律，了解拍及李萨如图的形成。3、重点、难点：教学重点： 简谐振动的定义、表示法，理解并确定描述简谐振动的三个特征量；两个同方向，同频率和两个互相垂直的同频率余弦振动的合成规律。教学难点：同方向不同频率谐振动的合成、阻尼振动、受迫振动、共振。4、作业：15-2，15-3，15-16，15-26，15-27。5、教学方法：以课堂讲授为主，结合多媒体课件教学，个别内容可采用学生自学或讨论。第十六章 机械波和电磁波 8学时1、教学内容：第一节 机械波的产生和传播； 第二节 平面简谐波、波动方程； 第三节 波的能量、波的强度；第五节 电磁波 ； 第六节 惠更斯原理、波的衍射、反射和折射； 第七节 波的迭加原理，波的干涉、驻波。2、教学基本要求：（1）掌握机械波产生的条件及横波和纵波的特点；（2）理解波长、周期、波速和位相等概念；（3）掌握平面简谐波的规律和特点；（4）理解平面简谐波中质元的动能和势能的关系及质元的能量的特点；（5）初步理解电磁波的概念，了解电磁波的基本性质；（6）理解波的叠加原理的意义，掌握波的相干条件及干涉加强和减弱的条件；（7）理解驻波的概念及其形成条件，了解及半波损失的概念和意义。3、重点、难点：教学重点： 描写波动的特征量及其关系，平面简谐波的表达式；波的迭加原理；波的相干条件，干涉加强和减弱条件，驻波及半波损失概念。教学难点：驻波、波的能量、半波损失4、作业：16-5，16-7，16-8，16-22，16-29。5、教学方法：以课堂讲授为主，结合多媒体课件教学，个别内容可采用学生自学或讨论第十七章 波动光学 8学时 1、教学内容： （一）光的干涉：第一节 光源、单色光、相干光； 第二节 双缝干涉； 第三节 光程与光程差； 第四节 薄膜干涉等倾干涉； 第五节 薄膜干涉等厚干涉。 第六节 迈克耳孙干涉仪。（二）光的衍射：第八节 光的衍射现象、惠更斯菲湟耳原理； 第九节 单缝的夫琅和费单衍射； 第十节 圆孔的夫琅和费衍射、光学仪器的分辨本领； 第十一节 光栅衍射； 第十二节 X射线衍射。（三）光的偏振：第十三节 自然光和偏振光； 第十四节 起偏和检偏、马吕斯定律； 第十五节 反射和折射时光的偏振； 第十六节 光的双折射； 第十七节 椭圆偏振光和圆偏振光、偏振光的干涉；第十八节 人为双折。 2