普通物理教学大纲.docx

1、一、课程的地位与作用物理学是研究物质的基本结构、 相互作用和物质最基本最普遍的运动形式及其相互转化规律的学科。它的基本理论渗透到自然科学的许多领域，它是工程技术的基础。大学物理课是高等院校理工科各专业学生的一门重要的必修基础课。开设大学物理课， 一方面是为学生系统的学习研究打好必要的物理基础，另一方面也是让学生学习科学的思想方法和研究问题的方法。学好大学物理课对学生以后的工作以及对新理论、新知识、新技术的进一步学习有着重大的影响。二、课程的教学目标与基本要求1 教学目标通过本课程的课堂教学、辅导答疑、 批改作业等教学环节的实施，让学生在以下方面得到培养：（ 1） 树立实事求是的科学态度和辩证唯

2、物主义的世界观。（ 2） 抽象思维能力。学会模型、抽象的思维方法，会根据具体条件，抓住主要矛盾，忽略次要因素，对研究对象作出合理的简化。（ 3） 自学能力。能独立地阅读教材、参考书及有关文献资料，并能在理解主要内容的基础上写出条理比较清楚的阅读笔记及小结。（ 4） 分析问题和解决问题的能力。 学生在碰到问题后， 能较深入细致地分析问题的条件和实质，运用所学过的物理概念和规律，寻找解决问题的思路和合适的方案。（ 5） 运算能力和判断正误的方法。 会运用已掌握的数学工具， 计算并估算一般难度的物理问题。并能把典型数据结果在量级上加以比较，对结果的合理性作出判断。（ 6） 必须获得作为一个高级工程技

3、术人员所必不可少的物理基础知识。2 基本要求（ 1） 本课程大纲内容要求在144 学时内实施完成，适用于应用物理专业、光信息科学与技术专业。（ 2） 本课程分别在第二和第三学期实施。（ 3） 要求学生课前要预习， 认真听课， 积极思考和参与讨论， 课后复习， 独立完成作业。表示重点，表示难点。三、课程内容第一篇力学基础1质点运动学1.1参照系质点运动方程参照系；坐标系；质点；矢径；运动方程；轨道方程1.2位移速度和加速度位移；平均速度；瞬时速度；平均加速度；瞬时加速度；速率1.3平面曲线运动切向加速度；法向加速度；角位移；角速度；角加速度1.4相对运动位移的相对性；速度的相对性2 质点动力学2

4、.1牛顿运动定律（自学）惯性参照系；牛顿第一运动定律；牛顿第二运动定律；牛顿第三运动定律2.2力学中的单位制和量纲2.3机械功和功率功；瞬时功率；2.4动能 动能定理质点动能定理；质点系动能定理2.5势能 机械能守恒定律重力势能；弹性势能；保守力；功能原理；机械能守恒与转化定律；能量守恒与转化定律2.6动量 冲量 动量定理2.6动量守恒定律火箭飞行原理2.7质心 质心运动定理2.8质点的角动量角动量守恒定律2.9质点系的角动量守恒定律（阅读）3 刚体的转动3.1刚体的平动转动和定轴转动刚体；平动； 转动；定轴转动；角速度矢量3.2转动动能转动惯量转动动能；转动惯量；平行轴定理和垂直轴定理（阅读

5、）3.3力矩转动定律3.4矩的功转动动能定律力矩；力矩的功；定轴转动中的转动动能定律3.5角动量和冲量矩角动量守恒定律质点的角动量；质点的角动量定理；刚体的角动量；冲量矩；角动量定理；角动量守恒定律第二篇机械振动和波4 机械振动4.1简谐振动简谐振动运动学特征；简谐振动动力学分析；简谐振动方程；简谐振动过程中的位移、速度、加速度，简谐振动过程中的振幅、角频率、频率、位相（相位、周相） 、初位相。4.2谐振动的旋转矢量表示法相位差；同相和反相；旋转矢量表示法4.3谐振动的能量4.4谐振动的合成同方向同频率谐振动的合成；同方向不同频率谐振动的合成；拍及拍频4.5阻尼振动 受迫振动共振4.6谐振分析

6、5 机械波5.1机械波的产生与传播机械波；纵波和横波；波阵面；波线；平面波和球面波；波长；波的周期和频率；波速5.2平面简谐波的波动方程平面简谐波；平面简谐波波动方程5.3波的能量能流密度波的能量；能量密度；能流；能流密度（波的强度）；波的吸收5.4惠更斯原理及其应用5.5波的叠加原理波的干涉波的叠加原理；波的干涉现象；波的干涉条件；5.6驻波驻波；波节；波腹；驻波方程；半波损失5.7多普勒效应5.8声波第三篇热学6 气体动理学理论6.1理想气体的状态方程热力学系统；平衡态；状态参量；温度；理想气体的状态方程6.2理想气体的压强和温度公式理想气体的微观模型；理想气体的压强公式；理想气体分子的平

7、均平动动能；理想气体的温度公式；方均根速率6.3能量均分定理理想气体的内能自由度；理想气体分子的自由度；能量按自由度均分定理6.4麦克斯韦分子速率分布定律速率分布；速率分布函数；归一化条件；麦克斯韦速率分布函数；麦克斯韦速率分布律；最概然速率；平均速率；方均根速率；分子速率分布的实验测定6.5玻耳兹曼分布律6.6气体分子的平均碰撞频率和平均自由程6.7气体内的迁移现象6.8范德瓦耳斯方程徳7 热力学基础7.1热力学第一定律准静态过程；准静态过程的功；热量；内能；热力学第一定律7.2气体的摩尔热容摩尔热容量；气体定容摩尔热容量；气体定压摩尔热容量；7.3热力学第一定律的应用等容过程；等压过程；等

8、温过程中功、热量交换、内能变化的计算7.4绝热过程绝热过程及过程方程；绝热过程的功和内能变化7.5循环过程 卡诺循环循环过程；循环效率；卡诺循环；卡诺循环效率；卡诺逆循环及制冷系数7.6热力学第二定律热力学第二定律的开尔文表述；热力学第二定律的克劳修斯表述；两种表述的等价性7.7可逆过程与不可逆过程7.8卡诺定理7.9热力学第二定律的统计意义热力学第二定律的统计意义；熵的概念；熵增加原理；热力学第二定律的适用范围第四篇电磁学8 真空中的静电场8.1库仑定律点荷；点荷守恒定律；库仑定律；电力迭加原理8.2电场 电场强度电场；电场强度；点电荷的电场；任意带电体的场强计算公式；场强迭加原理；带电直线

9、、圆环、圆盘及带电大平面的场强公式8.3静电场的高斯定理电场线；电通量；高斯定理；高斯定理的应用；均匀带电球面、球体，均匀带电长圆柱、圆筒，均匀带电平面8.4静电场的环流定理电势电场力的功；静电场的环路定理；电势能；电势；电势差；电势迭加原理；点电荷的电势；任意带电体的电势计算公式；8.5场强与电势的关系电势梯度矢量；场强与电势的微分公式8 6 运动电荷的电场（阅读）9静电场中的导体和电介质9.1静电场中的导体静电感应；静电平衡；静电平衡条件；静电平衡时导体上电荷分布；静电平衡时导体表面场强； 导体表面电荷密度与曲率半径的关系；静电屏蔽9.2静电场中的电介质9.2导体的电容 电容器孤立导体的电

10、容；电容器及电容；平行平板电容器，圆柱形电容器和球形电容器的电容；电容器的串并联9.3电场的能量电容器的能量公式；电场的能量密度；电场的能量10 稳恒磁场 磁场对电流的作用10.1稳恒电流的基本概念电流密度；稳恒电场；电动势；非静电力；欧姆定律的微分形式10.2磁场 磁感应强度磁的基本现象；磁场；磁感应强度；磁矩10.3磁场的高斯定理磁感应线；磁通量；磁场的高斯定理10.4毕奥萨伐尔定律电流元；毕奥萨伐尔定律；直线电流的磁场的磁感应强度公式；圆电流轴线上磁场公式； 载流螺线管内的磁场公式； 运动电荷的磁场公式10.5安培环路定理真空中的安培环路定理；安培环路定理的应用10.6安培力 安培定律安

11、培力 ；安培定律；安培定律的应用； 平行长直线电流间的相互作用；安培的定义10.7磁场对载流线圈的作用均匀磁场中载流线圈的磁力矩10.8磁力的功磁场对运动载流导线的功；磁场对运动载流线圈的功10.9磁场对运动电荷的作用力洛仑兹力；霍耳效应；霍耳电势差10.10带电粒子在电场或磁场中的运动11 磁场中的磁介质11 1 磁介质的磁化磁化强度顺磁质；逆磁质；磁化机制；磁化强度11 2磁介质中的安培环路定理磁场强度113铁磁质铁磁质的磁化机制；磁滞回线；简单磁路；磁畴12 电磁感应12.1电磁感应定律电磁感应的基本现象；感应电动势；法拉第电磁感应定律；楞次定律12.2动生电动势12.3感生电动势感生电

12、场（涡旋电场）；感生电场场方程；感生电动势12.4电磁感应现象的应用12.5自感和互感自感现象；自感系数；自感电动势；互感现象；互感系数；互感电动势12.6磁场的能量自感磁能公式；磁场的能量密度；磁场的能量公式13 电磁场理论的基本概念电磁振荡13.1位移电流位移电流；位移电流密度；位移电流的磁场13.2麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组的积分形式；麦克斯韦方程组的微分形式13.3电磁振荡电磁波电磁振荡；振荡的周期和频率；电磁波的产生和传播；振荡电偶极子模型；平面电磁波及性质；电磁波速度；电磁波的能量蜜度第五篇光学14 光的干涉14.1相干光及获得光程差光矢量；原子发光机制；相干光条件；相干光叠加；

13、非相干光叠加光程；光程差；相长与相消干涉条件；透镜的等光程性（自学）14.2杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉实验（装置、结果）；分波面法干涉；菲涅耳双面镜（阅读）实验；洛埃镜实验；半波损失浬14.3薄膜干涉劈尖干涉牛顿环分振幅法干涉；薄膜干涉；等倾干涉；劈尖干涉；牛顿环；等厚干涉14.4迈克尔逊干涉仪14.5空间相干性与时间相干性15 光的衍射15.1光的衍射现象惠更斯菲涅耳原理光的衍射现象；惠更斯菲涅耳原理；衍射分类15.2夫琅和费单缝衍射半波带法；单缝衍射明纹和暗纹公式；中央明纹宽度15.3光栅衍射光栅；光栅常数；光栅主极大方程；缺级现象；光栅衍射光谱15.4圆孔衍射 光学仪器的分辨率圆孔夫琅和费

14、衍射；爱里光斑；瑞利判据；最小分辨角；光学仪器的分辨率15.5X 射线的衍射16 光的偏振16.1自然光和偏振光自然光；偏振光；部分偏振光；16.2马吕斯定律二向色性；偏振片；马吕斯定律16.3布儒斯特定律布儒斯特角；布儒斯特定律16.4光的双折射现象16.5椭圆偏振光和圆偏振光偏振光的干涉偏振光第六篇近代物理基础17 狭义相对论基础17 1 伽利略变换经典力学的时空观17 2 迈克尔逊莫雷实验17 3 爱因斯坦的两条假设洛仑兹变换狭义相对论的相对性原理；光速不变原理；洛仑兹坐标变换；洛仑兹速度变换17 4狭义相对论的时空观长度收缩；时间膨胀；同时性的相对性；狭义相对论的时空观17 5狭义相对

15、论的动力学基础运动质量；狭义相对论中动量、能量、动能；相对论动力学方程；质能关系式；能量与动量的关系18 量子光学基础18 1热辐射基尔霍夫定律热辐射；辐射出射度（辐出度） ；单色辐出度；吸收比与反射比；绝对黑体；平衡热辐射；基尔霍夫定律18 2绝对黑体的辐射定律绝对黑体的实验曲线；斯特藩玻尔兹曼定律；维恩位移定律18 3普朗克公式普朗克假设；普朗克公式；能量量子化18 4光电效应爱因斯坦方程光电效应现象；爱因斯坦光子假说；爱因斯坦光电效应方程18 5康普顿效应19 原子的量子理论19 1玻尔的氢原子理论氢原子光谱及巴尔末经验公式；玻尔的基本假设（定态、跃迁、角动量量子化三假设）；玻尔半径；氢

16、原子能级；基态与激发态；电离能19 2实物粒子的波粒二象性德布罗意物质波假设；实物粒子的波粒二象性；戴维孙革末电子衍射实验；德布罗意物质波的统计解释19 3测不准关系19 4波函数薛定方程自由电子的波函数； 波函数的统计解释；波函数的归一化条件与标准条件；薛定谔方程；定态薛定谔方程19 5一维无限深势阱一维无限深势阱；势阱中粒子能量的本征值；势阱中粒子本征波函数和概率蜜度；势垒，隧道效应，谐振子19 6氢原子的量子力学处理介绍氢原子；电子的自旋；泡利不相容原理；197激光20 固体中的电子201自由电子按能量的分布202金属导电的量子论解释203固体的能带结构204半导体205PN 结206半

17、导体器件21 核物理21 1核力核的结合能事务所21 2放射性和衰变定律衰变；衰变213核反应四、时间分配课程分序段标识号123456教学环节（学时）教学内容讲习实上课小课题验机外计质点运动学4质点动力学6刚体的转动6机械振动8机械波8气体动理学理论87热力学基础88真空中的静电场89静电场中的导体和电介质8机动（习题课）410稳恒磁场 磁场对电流的作用1011磁场中的磁介质212电磁感应813电磁场理论的基本概念电磁振荡414光的干涉615光的衍射616光的偏振617狭义相对论基础618量子光学基础619原子的量子理论1220固体中的电子421核物理2机动（习题课）4总计144五、课程说明课程英文名称General Physics主要先修课程高等数学适用专业类别理工科各专业教 材：大学物理学 （ 1-5册），张三慧主编，清华大学出版社。主要教材（作者、教材名称、出版社）参考书：普通物理学 （ 1-3册）（第