《普通物理学专题研究》教学大纲

第页《普通物理学专题研究》教学大纲课程编号：10140145英文名称：SpecialSubjectsofGeneralPhysics学分：2学时：总学时32学时，其中理论32学时先修课程：高等数学，力学，热学，电磁学，光学，原子物理学课程类别：专业选修课程授课对象：物理学专业学生教学单位：数理信息学院修读学期：第7学期一、课程描述和目标普通物理专题研究围绕物理学专业学生的培养目标，在普通物理的力、热、光、电、原等学科范畴内，讲授具有一定代表性的理论拓展和一些应用的研究内容。能帮助学生扩展物理视野，获得多维启迪，提高利用普通物理学基本理论知识作进一步的理论拓展和解决实际问题的能力，提升物理素养。通过本课程教学，使学生在知识、能力和素质等方面达到如下教学目标：课程目标1：培养学生严谨治学、求真务实的精神和自律谦让、坚韧不拔的品质，具备基本的科学素养和健康的心理素质以及良好的行为习惯。课程目标2：本课程以物理学的基础知识为主要内容，内容包括力学、热学、电磁学、光学和原子物理等几个部分。本大纲要求考试力学、热学、电磁学、光学和原子物理等部分。要求学生对这几部分的基本概念、原理、定律和基本实验方法能够有比较全面和系统的认识和正确的理解，并具有初步的应用能力。课程目标3：要求学生会运用所学基本概念、理论和方法，分析、研究、计算和估算一般难度的物理问题。课程目标4：培养学生良好的自学能力，独立分析问题和解决问题能力，能够抓住主要矛盾和次要矛盾，能够找到解决问题的简便方法。课程目标5：培养学生实事求是，进行观察、实验、探索、猜想等合情推理及科学发现的能力。二、课程目标对毕业要求的支撑关系 毕业要求指标点课程目标权重指标点1-2具备一定的科学素养，有较好的文化、道德修养和社会责任感，有健康的心理素质和良好的行为习惯。课程目标10.4课程目标50.6指标点2-1具有创新精神，了解创新是科技和社会经济发展的第一动力。课程目标40.5课程目标50.5指标点2-2了解物理学在现代科学体系和技术进步中的重要作用，具备科教兴国的认识和使命感。课程目标21指标点5-1系统地掌握物理学的基本理论、基本知识、基本实验方法和技能，具有基础扎实、适应性强的特点和自学新知识、新技术的能力；掌握材料物理基本理论和应用基本理论和应用知识能力。课程目标20.4课程目标30.4课程目标40.2指标点5-2具有运用物理学的理论和方法进行科学研究、应用研究、教学和相应管理工作的能力。课程目标30.5课程目标40.5指标点8-1要求具备自主学习能力和高效的学习方法；有应用计算机及信息技术能力；有较强的语言表达能力、社交能力和合作、协调能力等。课程目标41三、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容基本要求学时教学方式对应课程目标1力学专题教学内容：质点平面曲线运动的描述，位矢法、坐标法和自然法。伽利略相对性原理。牛顿运动三定律及其适用范围。质点作曲线运动过程中变力的功。保守力功的特点及势能概念。重力、弹性力和引力势能。质点的动能定理，质点系的动能定理、功能原理和机械能守恒定律。质点作曲线运动过程中变力的冲量。质点的动量定理、质点系的动量定理和动量守恒定律。刚体的定轴转动。转动惯量。转动定律和角动量守恒定律。刚体的平面运动。谐振动的描述：运动方程及相关各量。谐振动的旋转矢量表示法。谐振动的动力学基本特征。谐振动的能量。谐振动的合成。机械波的产生和描述。平面简谐波的运动方程（波函数）。波的能量。惠更斯原理和波的叠加原理。波的干涉。驻波。多普勒效应。电磁波。流体力学：包括流量连续性原理、伯努利方程等。相对论力学：包括狭义相对论的基本原理、洛伦兹变换、相对论质量、相对论动量和能量等。掌握比普通物理学内容更深的内容。对普通物理1所学的力学内容进行回顾，复习，并加深理解。对各个高校的物理考研真题的力学部分典型例题进行讲解。8集中讲授加小组讨论课程目标1，2，3，4，5，62热学专题教学内容：理想气体压强公式和温度公式。麦克斯韦速率分布律。气体分子热运动的算术平均速率、方均根速率。玻耳兹曼能量分布律。理想气体刚性分子模型。气体分子平均能量按自由度均分定理。理想气体定压热容、定体热容和内能。气体分子平均碰撞频率和平均自由路程。液气双相系统的平衡与转变。功和热量。准静态过程。热力学第一定律及其应用。循环及其效率、卡诺循环。可逆过程和不可逆过程。热力学第二定律及其统计意义。熵增加原理。熵的玻耳兹曼关系对普通物理2所学的热学内容进行回顾，复习，并加深理解。对各个高校的物理考研真题的热学部分典型例题进行讲解。6集中讲授加小组讨论课程目标1，2，3，4，5，63电磁学专题教学内容：静电场及其描述：电场强度和电势。静电场的基本规律：高斯定理和环路定理。场强与电势的微分关系。静电场中的导体和电介质。导体的静电平衡条件。电介质的极化及其微观解释。有电介质存在时的高斯定理。导体的电容和电容器。静电场能量。稳恒磁场及其描述。磁感应强度。毕奥—萨伐尔定律。稳恒磁场的基本规律：磁场的高斯定理和安培环路定理。磁场对载流导线和运动电荷的作用。均匀磁场对平面载流线圈的作用。磁介质的磁化及其微观解释。有磁介质存在时的安培环路定理。电动势。法拉第电磁感应定律。动生电动势和感生电动势。自感和互感。磁场能量。涡旋电场。位移电流。韦克斯韦方程组（积分形式）对普通物理2所学的电磁学内容进行回顾，复习，并加深理解。对各个高校的物理考研真题的电磁学部分典型例题进行讲解。8集中讲授加小组讨论课程目标1，2，3，4，5，64光学专题教学内容：光的干涉：相干光的条件及获得方法（分波前法和分振幅法）。光程的概念及光程差和位相差的关系。杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹(劈尖、牛顿环等)形成的规律。迈克耳逊干涉仪的工作原理。光的衍射：惠更斯－菲涅耳原理，单缝夫琅和费衍射条纹分布规律，菲涅耳半波带法，并用以分析缝宽、波长对衍射条纹分布的影响。光栅衍射公式及其衍射条纹分布特点（包括缺级问题），会确定光栅衍射谱线的位置，理解光栅光谱的分布规律。光学仪器分辨率。Ｘ射线衍射现象及布拉格方程。光的偏振：自然光和偏振光的概念。偏振光的获得方法和检验方法。布儒斯特定律和马吕斯定律。双折射。对普通物理3所学的光学内容进行回顾，复习，并加深理解。对各个高校的物理考研真题的光学部分典型例题进行讲解。6集中讲授加小组讨论课程目标1，2，3，4，5，65原子物理专题教学内容：黑体辐射规律，普朗克的量子假设，光电效应、康普顿效应及其计算。德布罗意假设及波粒二象性，不确定关系及其相关计算，波函数及其统计解释，薛定谔方程及其简单应用。氢原子的量子理论及氢原子光谱。电子自旋的假设，碱金属原子的光谱，原子实的极化和轨道贯穿，碱金属原子光谱的精细结构，电子自旋同轨道运动的相互作用，单电子辐射跃迁的选择定则，氢原子光谱的精细结构。原子核的基本知识。对普通物理3所学的原子物理内容进行回顾，复习，并加深理解。对各个高校的物理考研真题的原子物理学部分典型例题进行讲解。4集中讲授加小组讨论课程目标1，2，3，4，5，6合计32四、课程教学方法集中讲授与小组讨论相结合五、学业评价和课程考核考核依据建议分值考核/评价细则对应课程目标平时成绩40%出勤0%每旷课一次扣2分课程目标1，2，3，4，5，6作业20%共20分，根据作业完成情况酌情量分课程目标1，2，3，4，5，6过程性考核20%阶段性测验，根据测验情况酌情量分课程目标1，2，3，4，5，6期末考试60%卷面成绩课程目标1，2，3，4，5，6六、教材与参考书教学参考资料：[1]佟盛勋、黄淑清、张国栋等编，《普通物理专题研究》，北京：北京师范学院出版社，1990年6月[2]赵凯华、罗蔚茵，《新概念物理教程力学》，高等教育出版社，1996年10月[3]漆安慎，杜婵英编.普通物理学教程——力学（第三版）.北京：高等教育出版社.2012年12月[4]秦允豪，《普通物理学教程热学》，高等教育出版社，1999年11月[5]赵凯华、罗蔚茵，《新概念物理教程热学》，高等教育出版社，1998年8月[6]赵凯华、陈熙谋，《新概念物理教程电磁学》，高等教育出版社，2003年9月[7]贾起民等，《电磁学》，高等教育出版社，200