《大学物理》(128学时)教学大纲.doc

大学物理课程教学大纲128学时8学分一、课程的性质、目的和任务“大学物理”是一门重要的基础课程。大学开设此课程在于为学生较系统地打好必要的物理基础，培养学生的科学素质和科学思维方法、提高学生科学研究能力。并引导学生开阔思路、激发探索与创新的精神，增强适应能力。对于学生在校后继理论课程、专业课程的学习以及毕业之后的工作和进一步提高都将产生源远的影响。二、教学基本要求大学物理课以物理学基础知识为内容，对经典物理部分从近代科技发展的高度更新组织和安排，增加相对论、量子力学和统计物理等近代物理和理论物理方面的有关内容，同时将近代科技成就有机地融入其中。三、教学内容教学内容的基本要求分为二级，即掌握、理解、了解。（一）力学（18学时）1理解质点、刚体等模型和参考系、惯性系等概念。2掌握位移、速度、加速度等描述质点运动和运动变化的物理量。3掌握牛顿定律及其适用条件。4掌握功的概念。掌握保守力作功的特点及势能的概念。5了解势能曲线，简介对称性破坏引发的新现象：自发破缺，分岔等。6掌握质点及质点组的动能定理、动量定理和角动量定理。7掌握机械能守恒定律、动量守恒定律、角动量守恒定律及其适用条件。8简介对称性与守恒律的关系。9理解转动惯量概念，掌握刚体绕定轴转动定律，掌握刚体定轴转动中的能和功。10了解质心概念，了解质心运动定理在刚体平面平行运动中的应用。11理解牛顿力学的相对性原理。理解伽利略坐标速度变换及其在与平动有关的相对运动中的应用。（二）气体分子运动论及热力学（14学时）1掌握理想气体状态方程，理解平衡态压强、温度、内能等概念的宏观及统计意义。2了解气体分子热运动的图象。掌握理想气体的压强、温度公式。应用统计方法，推导气体的压强公式。3了解玻尔兹曼能量分布律。理解麦克斯韦速率公式分布律及速率分布函数的物理意义。掌握气体分子热运动的算数平均速率、均方根速率的求法。4掌握气体分子平均能量控自由度均分定理，应用它导出理想气体的热容和内能。5理解平均自由程、平均碰撞频率概念，掌握其计算。6了解气体中三种迁移过程的物理本质、宏观规律及微观定性解释。7掌握功和热量概念。理解平衡过程。掌握热力学第一定律。熟练分析及计算理想气体各等值过程和绝热过程中的功、热量、内能的变化，掌握卡诺循环及一般循环热机效率和致冷系数的计算。8理解可逆过程和不可逆过程。掌握热力学第二定律的两种叙述及其等价性。9理解热力学第二定律的统计意义，理解摘的概念及炳增表述。10了解某些过程的熵变计算，了解能质“退化”与生命过程自组织现象。（三）电磁学（36学时）1掌握静电场的电场强度和电势的概念，及场叠加原理。掌握电势与场强的关系。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场强的条件和方法。3掌握磁感应强度概念及毕奥一萨伐尔定律，能计算某些简单问题中的磁场分布。4理解稳恒磁场的高斯定理和安培环路定理。应用它计算磁感强度的条件和方法。5掌握洛伦兹力公式。理解电偶极矩和磁矩概念。计算电偶极子在电场中，简单几何形状载流导体和载流平面线圈在磁场中受的力和力矩。6了解介质的极化、磁化现象及其微观解释。了解铁腕质的特性。理解各向同性介质中的D和E、H和B之间的关系和区别。理解介质中的高斯定理和安培环路定理。7理解电动势的概念。8掌握法拉第电磁感应定律。掌握动生电动势及感生电动势的概念和规律。9理解电容、自感系数和互感系数的定义及其物理意义。10了解电磁场的物质性。理解电能、磁能密度的概念。计算简单对称情况下的场能。11理解涡旋屯场及位移电流的概念，理解麦克斯韦方程组及其物理意义。（四）振动和波动（12学时）1掌握描述谐振动和简谐波的各物理量的意义及其相互关系。2掌握旋转矢量方法。3从动力分析及势能函数分析出发，掌握谐振动的基本特征。建立并求解一维谐振动微分方程。了解非线性振动现象的特征。4了解阻尼振动、受迫振动和共振的特点。5掌握两个同方向、同频率谐振动的合成规律，理解两个振动方向垂直的谐振动的合成。6理解机械波产生的条件。掌握建立平面简谐波的波动方程的方法以及波动方程的物理意义。理解波形图线。7了解波的能量传播特征及能流、能流密度概念。8理解惠更斯原理和波的叠加原理。掌握波的相干条件。应用相位差或波程差分析和确定干涉加强和减弱的条件。9掌握驻波及其形成条件。10理解多普勒效应及其产生原因。11了解电磁波的产生、转播及重要性质。（五）波动光学（14学时）1理解获得相干光方法。掌握光程概念。分析并确定杨式双缝干涉条纹和薄膜等厚干涉条纹的位置，了解迈克耳逊干涉仪的工作原理。2了解惠更斯菲涅耳原理。掌握并理解单缝夫朗和费衍射条纹分布的规律及其分析方法。分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响。3掌握光栅衍射公式。确定光栅衍射谱线规律。4理解自然光和线偏光。掌握布儒斯特定律及马吕斯定律。了解双折射现象。理解偏振光获得方法和检验方法。了解偏振光干涉。（六）近代物理（34学时）狭义相对论力学基础（10学时）1理解爱因斯坦狭义相对性原理和光速不变原理。2理解洛伦兹坐标变换。理解狭义相对论中同时性的相对性，以及长度收缩和时间膨胀的概念。3了解牛顿力学中时空观和狭义相对论中时空观的根本区别。4理解狭义相对论中质量和速度的关系、质量和能量及动量和能量的关系，并能分析计算一些简单问题。5对广义相对论做简单介绍。量子物理基础（20学时）1了解平衡热辐射的规律、绝对黑体的概念和基尔霍大定律。2了解经典物理中紫外发散的困难，理解普朗克假设的内容，理解能量子的概念，了解普朗克公式及其历史意义。3理解光电效应和康普顿效应的实验规律，以及爱因斯坦光子理论对这两个效应的解释，理解光的波粒二象性一光子。4理解氢原子光谱的实验规律性，了解卢瑟福原子有核模型。5掌握玻尔氢原子理论。理解空间量于化的概念，并了解玻尔氢原子理论的意义和局限性。了解夫兰克赫兹实验。6了解德布罗意的物质波假设及电子衍射实验。理解实物粒子的波粒二象性。7理解物质波波长、频率和其动量、能量问的关系。8了解波函数的性质及其统计解释、测不准关系的物理意义。9掌握由定态薛定锷方程求解一维无限深势阱问题的方法，并从几率密度分布形象理解量子态的概念。10了解线性谐振子模型，势垒及隧道效应。11了解施特恩盖拉赫实验及电子自旋概念建立。12了解描述原子中电子运动状态的四个量子数。了解泡利不相容原理和原子的壳层结构。固体、激光（4学时）1了解固体能带的形成，并用能带观点区分导体、半