《大学物理》教学大纲

1、大学物理教学大纲大纲说明课程代码：3315002 总学时：80学时学分数：5课程类别：必修适用专业：工科本科各专业预修要求：高等数学（上）一、课程的性质、目的、任务：（一）性质物理学是研究物质世界中最普遍、最基本的运动形式及其规律的科学；是自然科学和工程技术的重要基础理论；也是人类社会精神文明的重要组成内容之一。物理学知识是高级工程技术人才应具备的基本知识；物理学课程是高等工科各专业的重要基础课。要使我们培养的工程技术人员，能在飞速发展的科学技术面前有所创造，有所前进, 对人类社会有所贡献，就必须加强基础理论的学习，特别是物理学基础理论，更显重要。所以，物理学在高等工科各专业中是一门重要的必修

2、基础课。（二）目的 为培养学生适应四个现代化的要求，并为学生学习专业知识、近代科学技术和现代高新技术打下必要的物理基础。（三）任务（1）使学生对物理学的基本概念、基本原理和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，以及对物理学的近代发展和最新成就有一般了解。（2）使学生在科学实验能力、运算能力、抽象思维能力方面受到初步而严格的训练。（3）使学生熟悉物理学的基本思想方法，培养学生分析问题，解决问题和提高自学水平的能力。（4）培养学生正确的思想方法和研究方法，发挥本课程在培养学生实事求是的科学态度和辩证唯物主义世界观方面所起的作用。二、课程教学的基本要求：（1）着重掌握物理学基本

3、槪念，理解物理学基本规律，初步建立自然界完整而形象的物理学图象。（2）初步学习科学的思维方法和研究问题的方法。培养根据问题的性质，在抽象思维基础上突出主要因素，对研究对象和过程进行合理简化的能力，逐步训练用高等数学处理自然科学和工程技术问题的方法。（3）加强理论联系实际，抓住典型事例，强化应用，重视物理学理论在各生产技术领域中的应用，特别是本专业中的应用。（4）精讲多练，压缩与中学物理和各有关课程重复的教学内容；简化某些公式的推导和论证；降低某些不必要的和意义不大的数学计算要求。（5）自学安排：统一性和多样性。（6）考试：期末考试闭卷形式，考查学生基本原理的掌握程度。三、大纲的使用说明：（1）

4、物理学是一门实验科学。工科大学毕业生不仅要有较深厚的基础理论知识，而且还要有从事现代科学实验和现代工程实验的较强能力。物理实验是学生入大学后受系统实验技能训练的开端，是一系列实验训练的重要基础，现由工程训练中心独立设课。（2）本课程是一门基础理论课，在教学中需注意与有关课程的联系，既要避免不必要的重复，也要避免脱节。为此，应切实保证普通物理学的科学系统性和基本内容的完整性，不过分强调结合专业。注意与中学物理的衔接，充分利用高等数学表述物理规律和分析问题，凡涉及技术基础课范围的内容，不宜在本课程讲授。（3）本大纲理论课教学时数现为80学时。各专业可根据实际情况酌情变更教学内容，学时数变动时，内容

5、亦可增减。大纲正文预备知识：矢量知识 2学时矢量概念 矢量相加 分矢量和分量 矢量的标积和矢积 矢量的导数和积分习题：共0题第一章 质点运动学 4 学时（不包括习题课）理解参照系和坐标系；掌握质点、位置矢量、运动方程、位移、速度矢量和速率、加速度矢量的概念，匀加速运动和直线运动的规律；理解抛体运动，圆周运动，切向加速度和法向加速度；理解相对运动和速度变换的概念。本章讲授要点：参考系 质点 位置矢量 运动方程 位移 速度 加速度 角速度 角加速度 匀变速率圆周运动 相对运动重点：位置矢量 位移 速度 加速度 角速度 角加速度 难点：位移 速度 加速度 切向加速度 法向加速度第一节：质点运动的描述

6、参考系 质点 位置矢量 运动方程 位移 速度 加速度第二节：圆周运动平面极坐标 圆周运动的角速度 圆周运动的切向加速度和法向加速度 角加速度 匀速率圆周运动和匀变速率圆周运动第三节：相对运动时间与空间 相对运动习题：共6题 第二章 气体动理论 6 学时（不包括习题课）理解理想气体的压强公式、平均平动动能与温度的关系、自由度、能量均分定理、理想气体的内能、气体热运动三种统计速率。了解分子的数密度和线度、分子力、分子热运动的无序性及统计规律性、分子平均碰撞次数、平均自由程。本章讲授要点: 分子热运动的无序性及统计规律性 理想气体的压强公式 平均平动动能与温度的关系 自由度 能量均分定理 理想气体的

7、内能 三种统计速率重点: 理想气体的压强公式 平均平动动能与温度的关系 能量均分定理 理想气体的内能 三种统计速率 难点: 理想气体的压强公式 平均平动动能与温度的关系 能量均分定理 理想气体的内能 三种统计速率 第一节 物质的微观理论 统计规律性分子的数密度和线度 分子力 分子热运动的无序性及统计规律性第二节 理想气体的压强公式 理想气体的微观模型 理想气体的压强公式第三节 理想气体分子的平均平动动能与温度的关系第四节 能量均分定理 理想气体内能自由度 能量均分定理 理想气体的内能和摩尔热容第五节 麦克斯韦气体分子速率分布测定气体分子速率分布的实验 麦克斯韦气体分子速率分布定律 三种统计速率

8、 第六节 分子平均碰撞次数和平均自由程分子平均碰撞次数 平均自由程习题：共6题第三章 静电场 8 学时（不包括习题课）理解电荷、电荷守恒定律、电场；掌握库仑定律、电场强度的概念，场强叠加原理和场强的计算；理解电场线、电通量、高斯定理及其应用；理解静电场的保守性，电势能；掌握电势、电势叠加原理、电势的计算；了解电场强度与电势梯度的关系。本章讲授要点：库仑定律 电场强度 点电荷电场强度 电场强度叠加原理 电场强度通量 高斯定理 静电力所作的功 静电场的环路定理 电势能 电势 点电荷电场的电势 电势的叠加原理 等势面 重点：电场强度 点电荷电场强度 电场强度叠加原理 电场强度通量 高斯定理静电场力所

9、作的功 电势 点电荷电场的电势 电势叠加原理 等势面 难点：电场强度叠加原理 静电场力所作的功 电势能 电势叠加原理 第一节：电荷的量子化 电荷守恒定律 库仑定律第二节：电场强度 静电场 电场强度 点电荷电场强度 电场强度叠加原理 电偶极子的电场强度第三节：电场强度通量 高斯定理 电场线 电场强度通量 高斯定理 高斯定理应用举例第四节：静电场的环路定理 电势能静电场力所作的功 静电场的环路定理 电势能第五节：电势电势 点电荷电场的电势 电势的叠加原理 等势面习题：共8 题第四章 静电场中的导体与电介质 4 学时（不包括习题课）了解导体静电平衡条件；理解静电平衡导体的电荷分布，有导体时电场和电势

10、的计算；了解静电平衡的应用；了解电介质的极化、极化强度、电位移矢量；理解均匀各向同性介质中的电位移矢量与场强的关系，介质中的高斯定理及其应用、电容、电容器、电容器的储能、电场的能量及其能量密度。本章讲授要点：静电平衡条件 电容 电介质对电容的影响 相对电容率 电介质的极化 电介质中的电场强度 电位移 静电场的能量 能量密度重点：静电平衡条件 电容 电容器的计算 相对电容率 电介质的极化 电位移静电场的能量 能量密度难点：静电平衡条件 电容器 电介质对电容的影响 电介质的极化 电介质中的电场强度 电位移 静电场的能量 能量密度第一节：静电场中的导体 静电平衡条件 静电平衡时导体上电荷的分布 静电

11、屏蔽第二节：静电场中的电介质 电介质对电场的影响 相对电容率 电介质的极化第三节：电位移 有电介质时的高斯定理第四节：电容 电容器孤立导体的电容 电容器 电容器的并联和串联 第五节：静电场的能量 能量密度电容器的电能 静电场的能量 能量密度习题：共 6 题第五章 稳恒磁场 6 学时（不包括习题课）了解磁力对电流和电荷的作用、磁场；理解磁感应强度矢量；掌握洛仑兹力及其特点、带电粒子在匀强磁场中的圆周运动规律；了解带电粒子在电场或磁场中的运动的一般规律、霍尔效应；理解磁场对载流导线的作用力、磁场对载流线圈的作用力矩。理解毕奥萨伐尔定律；了解磁力线、磁通量、磁学中的“高斯定理”；掌握用毕奥萨伐尔定律

12、计算直线和圆环载流导线周围磁场的方法，安培环路定律及其应用。本章讲授要点：磁感强度 毕奥萨伐尔定律 磁通量 磁场的高斯定理 安培环路定理的应用 带电粒子在电场和磁场中的运动 安培力 重点：磁感强度 毕奥萨伐尔定律 磁场的高斯定理 安培环路定理及其应用举例 带电粒子在电场和磁场中的运动 载流导线在磁场中所受的力难点：毕奥萨伐尔定律 安培环路定理及其应用举例 带电粒子在电场和磁场中的运动 载流导线在磁场中所受的力第一节：磁场 磁感强度 磁场 磁感强度 带电粒子在电场和磁场中运动 举例质谱仪 霍尔效应第二节：载流导线在磁场中所受的力 第三节：毕奥萨伐尔定律 毕奥萨伐尔定律 毕奥萨伐尔定律应用举例 磁

13、偶极矩 运动电荷的磁场第四节：磁通量 磁场的高斯定理磁感线 磁通量 磁场的高斯定理第五节：安培环路定理安培环路定理 安培环路定理的应用举例习题：共 6 题第六章 磁场中的磁介质 2学时（不包括习题课）了解磁介质的极化、磁介质的分类、磁化强度、磁场强度、均匀各向同性磁介质中的磁场强度与磁感应强度的关系、磁介质中的安培环路定律、铁磁质及其性质和应用。本章讲授要点：磁介质 磁介质中的安培环路定理 磁场强度 磁畴 磁化曲线 磁滞回线 铁磁性材料 磁屏蔽重点：磁介质 磁介质中的安培环路定理 磁场强度 磁化曲线 磁滞回线 铁磁性材料难点：磁化强度 磁介质中的安培环路定理 磁场强度 磁化曲线第一节：磁介质第

14、二节：磁介质中的安培环路定理 磁场强度第三节：铁磁质磁畴 磁化曲线 磁滞回线 铁磁性材料 磁屏蔽习题：共 2 题第七章 电磁感应 电磁场 4 学时（不包括习题课）掌握法拉第电磁感应定律、楞次定律及其应用、动生电动势及其计算；理解感生电动势和感应电流；理解互感和自感现象及其规律、载流线圈的储能、磁场的能量密度。本章讲授要点：电磁感应定律 动生电动势 感生电动势 自感电动势 自感 互感电动势 互感磁场的能量 磁场能量密度重点：电磁感应定律 动生电动势 感生电动势 自感电动势 自感 互感电动势 互感 磁场的能量难点：电磁感应定律 动生电动势 感生电动势 自感电动势 互感电动势 磁场的能量 磁场能量密

15、度第一节：电磁感应定律 电磁感应现象 电磁感应定律 楞次定律第二节：动生电动势和感生电动势 电源的电动势 动生电动势 感生电动势 第三节：自感和互感 自感电动势 自感 互感电动势 互感第四节：磁场的能量 磁场能量密度习题：共 6 题第八章 振动 4学时（不包括习题课）掌握简谐振动的概念和描述方法（包括各特征量的意义和关系、旋转矢量法），弹簧振子；理解简谐振动的动力学方程，单摆和复摆，振动的能量；了解阻尼振动，受迫振动，共振；理解同方向同频率振动的合成；本章讲授要点：简谐运动 振幅 周期 相位 旋转矢量 简谐运动的能量 两个同方向同频率简谐运动的合成 重点：简谐运动 振幅 周期 相位 旋转矢量

16、简谐运动的能量 两个同方向同频率简谐运动的合成 难点：简谐运动的相位 旋转矢量 简谐运动的能量 两个同方向同频率简谐运动的合成第一节：简谐运动第二节：简谐运动中的振幅 周期 频率和相位 振幅 周期 相位 振幅和相位的确定第三节：旋转矢量第四节：单摆第五节：简谐运动的能量第六节：简谐运动的合成 两个同方向同频率简谐运动的合成 习题：共 6 题第九章 波动 6 学时（不包括习题课）理解波的一般特征、简谐波的概念；了解弹性媒质的性质、机械波的产生和传播；掌握简谐波的波动表达式和性质；了解波动方程和波速概念； 理解波的能量（动能和势能）及能量密度、波的能流密度概念； 了解惠更斯原理；理解波的叠加原理、

17、波的干涉、相干条件、驻波的形成和特征；本章讲授要点：波长 波的周期和频率 波速 平面简谐波的波函数 能流和能流密度 波的衍射 波的干涉 驻波方程 相位跃变 驻波的能量 振动的简正模式重点：波长 波的周期和频率 波速 平面简谐波的波函数 能流和能流密度 波的干涉 驻波方程 相位跃变 振动的简正模式难点：波速 平面简谐波的波函数 能流和能流密度 波的干涉 驻波方程 相位跃变 振动的简正模式第一节：机械波的几个概念 机械波的形成 横波与纵波 波长 波的周期和频率 波速 波线 波面 波前第二节：平面简谐波的波函数 平面简谐波的波函数 波函数的物理意义第三节：波的能量 波动能量的传播 能流和能流密度第四

18、节：惠更斯原理 第五节：波的干涉 波的叠加原理 波的干涉第六节；驻波 驻波的产生 驻波方程 相位跃变 驻波的能量 振动的简正模式习题：共 8 题 第十章 波动光学 12 学时（不包括习题课）掌握杨氏双缝干涉实验及其分析方法；了解相干性、相干光和非相干光概念；掌握光程和光程差的概念、薄膜干涉的光程差、等厚干涉（劈尖干涉，牛顿环）；了解等倾干涉、迈克耳孙干涉仪。了解光的衍射现象、惠更斯菲涅耳原理、波带法；理解光学仪器的分辨率、光栅衍射的特征；掌握单缝夫琅和费衍射暗纹方程、光栅方程；了解光栅光谱；理解光的横波性、光的偏振态；掌握偏振片的起偏和检偏、马吕斯定律及其应用、反射和折射时光的偏振性、布儒斯特

19、定律；本章讲授要点：杨氏双缝干涉实验 光程 薄膜干涉 劈尖 牛顿环 惠更斯-菲涅耳原理 单缝衍射 光栅 光栅衍射条纹 衍射光谱 光学仪器的分辨率 起偏和检偏 马吕斯定律 反射光和折射光的偏振重点：杨氏双缝干涉实验 光程 薄膜干涉 劈尖 牛顿环 惠更斯-菲涅耳原理 单缝衍射 光栅衍射条纹 衍射光谱 光学仪器的分辨率 偏振光 马吕斯定律 反射光和折射光的偏振 难点：光程 薄膜干涉 劈尖 牛顿环 单缝衍射 光栅衍射条纹 马吕斯定律第一节：相干光第二节：杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜第三节：光程 薄膜干涉光程 透镜不引起附加的光程差 薄膜干涉第四节：劈尖 牛顿环劈尖 牛顿环第五节

20、：迈克耳孙干涉仪第六节：光的衍射光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射第七节：单缝衍射第八节：衍射光栅光栅 光栅衍射条纹的形成 衍射光栅第九节：光的偏振性 马吕斯定律自然光 偏振光 偏振片 起偏和检偏 马吕斯定律第十节：反射光和折射光的偏振习题：共 12 题 第十一章 量子物理 10学时 （不包括习题课）了解热辐射的基本概念、绝对黑体的辐射规律（维恩位移定律、斯忒藩玻耳兹曼定律、普朗克公式）、普朗克的量子化假设及其意义； 了解光电效应实验结果和经典理论的困难； 理解爱因斯坦光量子假设及其意义、光子、爱因斯坦方程及其对光电效应实验的解释； 了解康普顿散射实验结果和康普顿效应；

21、 了解光谱特征、原子的核式模型、玻尔的氢原子理论。 理解德布罗意的物质波假设、电子衍射实验、概率波、不确定关系；了解波函数及其统计意义、薛定谔方程的引入；理解一维无限深势阱的量子力学计算、势垒和隧道效应；本章讲授要点：黑体 黑体辐射 斯特藩-玻耳兹曼定律 维恩位移定律 黑体辐射的瑞利-金斯公式 普朗克假设 普朗克黑体辐射公式 光子 爱因斯坦方程 光的波粒二象性 康普顿效应 氢原子的玻尔理论 德布罗意假设 德布罗意波的统计假设 不确定关系 波函数 概率密度 薛定谔方程 一维势阱问题 对应原理 一维方势垒 隧道效应 重点：黑体 黑体辐射 普朗克假设 普朗克黑体辐射公式 光子 爱因斯坦方程 光的波粒

22、二象性 康普顿效应 氢原子的玻尔理论 德布罗意假设 不确定关系 波函数 薛定谔方程 一维势阱问题 对应原理 一维方势垒 隧道效应 难点：黑体辐射 斯特藩-玻耳兹曼定律 维恩位移定律 黑体辐射的瑞利-金斯公式 普朗克黑体辐射公式 爱因斯坦方程 康普顿效应 氢原子的玻尔理论 德布罗意假设 德布罗意波的统计假设 不确定关系 波函数 概率密度 薛定谔方程 一维势阱问题 对应原理 一维方势垒 隧道效应 第一节 黑体辐射 普朗克能量子假设黑体 黑体辐射 斯特藩-玻耳兹曼定律 维恩位移定律 黑体辐射的瑞利-金斯公式 经典物理的困难 普朗克假设 普朗克黑体辐射公式第二节 光电效应 光的波粒二象性光电效应实验的规律 光子 爱因斯坦方程 光电效应在近代技术中的应用 光的波粒二象