《大学物理2》课程教学大纲

《大学物理》课程实施大纲

目录

1.教学理念..............................................................................3

2.课程描述.............................................................................4

2.1课程的性质......................................................................4

2.2课程在学科专业结构中的地位、作用...............................................5

2.3课程的历史与文化传统.............................................................5

2.4课程的前沿及发展趋势.............................................................6

2.5课程与经济社会发展的关系.........................................................7

2.6课程内容可能涉及到的伦理与道德问题...............................................7

2.7学习本课程的必要性................................................................8

3.教师简介..............................................................................8

3.1教师的职称、学历..................................................错误!未定义书签。

3.2教育背景..........................................................错误!未定义书签。

3.3研究兴趣（方向）..................................................错误!未定义书签。

4.先修课程.............................................................................8

5.课程目标.............................................................................8

5.1知识与技能方面...................................................................8

5.2过程与方法方面..................................................................9

5.3情感、态度与价值观方面..........................................................9

6.课程内容............................................................................10

6.1课程的内容概要..................................................................10

6.2教学重点、难点..................................................................12

6.3学时安排........................................................................14

7.课程教学实施.........................................................................14

7.1单元教学日期...................................................................14

7.2单元教学目标...................................................................15

7.3单元教学内容（含重点、难点）....................................................17

7.4单元教学过程.....................................................................21

7.5单元教学方法...................................................................107

7.6单元作业安排及课后反思........................................................107

7.7（单元）课前准备情况及其他相关特殊要求（教师、学生）..........................109

7.8教学单元的参考资料............................................................109

8.学生课程学习要求....................................................................109

8.1学生自学的要求.................................................................109

8.2课外阅读的要求.................................................................11（）

8.3课堂讨论的要求.................................................................110

8.4课程实践的要求.................................................................11（）

9.课程考核方式及评分规程..............................................................110

9.1出勤（迟到、早退等）、作业、报告等的要求......................................110

9.2成绩的构成与评分规则说明......................................................11（）

9.3考试形式及说明（含补考）......................................................111

10.学术诚信规定......................................................................111

11.课堂规范..........................................................................112

12.课程资源..........................................................................113

13.教学合约..........................................................................114

1

14.学术合作备忘录（契约）114

2

1.教学理念

1.注重对学生学习能力的培养，而不是单一的知识本身的教授

知识本身是确定的，而确定的知识是无穷尽的，没有学生能将人类社会积累下的所有

知识都掌握，不过作为学生应该能做到掌握学习的方法和技能，方便他们在日后需要的时

候，及时迅速的掌握某项知识或技能。现在我们要看的是学生是否通过这些知识的研究和

学习提高了自身的学习能力。教学过程中，学什么不再是首要的，怎样学习才是最重要的。

因此我们要培养学生自主学习的能力，为日后学生长期学习，一生学习作好准备。

2.要注重引导、帮助学生去研究

这里强调的是学生研究，研究的主体是学生，不是有老师去包办研究。教师只应起着

引导、帮助的作用。引导仅仅是提示、帮助，说穿了教师只是一个辅助的角色。

以前的教学过程中也有学生研究，如教师在课堂总结得出规律后，要求学生进行验证性研

究。这样的研究是教师布置下去的任务，学生的研究是被动的。今后的研究不再是教材内

容所安排的，亦非教师布置的任务，而是学生为解决问题所考虑的各项解决问题的办法和

实践。学生的研究活动是一种主动的行为，教师所起到的作用是帮助和指导，是在学生遇

到困难时帮助他检视和反思；帮助学生寻找、搜集和利用学习资源；帮助学生设计恰当的

学习活动，和形成有效的学习方式；帮助他们营造和维持积极的学习氛围；帮助他们认识

到所学知识的个人意义和社会价值。

3.要注意尊重和赞赏学生，保护好学生学习的积极性

以往的教学中要注意用赏识教育的方法去鼓励学生，给学生一定的学习动力，让学生

愿意学习，热爱学习，这样的教学会很轻松，亦会取得良好的教学成绩。以后的教学也是

这样，我们不能在学生提出独特但错误的见解时急着去否定它，不是在学生遇到挫折时去

冷落他，甚至去奚落他，而是在任何时候都要保护好学生的学习积极性，研究的积极性，

充分发挥赏识教育的优势。任何人在失落时都需要得到鼓励和支持，尤其是当学生在研究

一项相对陌生的科学时。

3

4.教学过程应充满着反思的火花

就教师自身而言，教学过程中的及时反思在课堂教学的实践中尤其重要。在教学前的

思考帮助我们更好的熟悉教材，更深入的了解学生；在教学过程中的反思能更好的帮助我

们提高教学效率，解决课堂教学过程中出现的各种问题。教学结束后的反思能帮助我们及

时积累经验，为进一步提高教学实践水平提供条件。

5.在教学过程中注重和他人的合作

以往的教学模式是教师在教室里直接面对学生讲授课本内容，教师是课堂教学的唯一

主导，教材内容的安排也是在单一学科范围内展开的，很少有不同学科的教师相互协作共

同组织教学的现象，更不用说教师和校外社会上其它行业的专业人才合作，共同组织教学

的情况。

2.课程描述

2.1课程的性质

《物理学》是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用的自然科学。它的基本

理论渗透在自然科学的各个领域，应用于生产技术的许多部门，是其他自然科学和工程技

术的基础，在为学生系统地打好必要的物理基础，培养学生树立科学的世界观，增强学生

分析问题和解决问题的能力，培养学生的探索精神和创新意识等方面，具有其他课程不能

替代的重要作用。

通过大学物理课程的教学，应使学生对物理学的基本概念、基本理论和基本方法有比

较系统的认识和正确的理解，为进一步学习打下坚实的基础。在大学物理课程的各个教学

环节中，都应在传授知识的同时，注重学生分析问题和解决问题能力的培养，注重学生探

索精神和创新意识的培养，努力实现学生知识、能力、素质的协调发展。

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2.2课程在学科专业结构中的地位、作用

1）物理学为其它学科创立原理和技术，如激光技术，电子学，核技术，信息技术等。

2）物理学为一切学科提供了基本的实验手段和基本研究方。

3）物理学是促进各学科发展的重要基础知识。

所以大学物理对大学阶段各个学科专业的学习是起着基础的作用，促进的作用，它的地位

势是很明显很重要的。

2.3课程的历史与文化传统

1952年以前，我国仿照西方大学的做法，在理工医农各专业都开设一年的物理课程。

新中国成立初期，东北老解放区创办了高等学院，前苏联专家根据当地的教育水平制定了

相当于前苏联大专层次的工科普通物理课程大纲，杜伯夫据此撰写了教科书，这种教育模

式在1952年院系调整时被推广到全国，在此后的几十年里这套大纲和教材一直是我国高

校工科物理课程的教学模版。

计划经济教育模式的特点是学校归属行业部门，专业按照工种设置，形成了一个个界

限壁垒森严、分工细腻狭窄、小而全的自我封闭体系。在理工分离的工科教育体制下，物

理课程只为专业课服务，教学计划中专业课排下来剩给物理课程的时间多就多讲、少就少

讲；专业课需要的内容就讲，不需要的内容就不讲或少讲。这种教育模式在封闭环境里延

续了几十年，以近亲繁殖的方式影响着中国高校的教师和管理者，肢解物理的体系而将专

业课程需要的知识放到相应的专业课程中，以符合当时工科专业发展的现实需要。

20世纪90年代，历经数次教学改革，因强调“专业对口”，否定岗位培训，因此工

科物理课程的学时数越改越少。随着理工科院校压缩学分学时，工科物理被大幅度压缩，

有的工科专业的大学物理只有48个学时•，甚至被取消。在这种情形下，大学物理和大学

物理实验教师队伍逐渐流失，大学物理实验室的设备得不到及时更新、添置，同时由于课

程学时不足，大学物理中光学、量子物理部分根本没有时间讲授，高等数学与大学物理难

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以配合达成高等教育所要求的基本训练，更显得大学物理和大学物理实验不能给予理工科

各专业实用的支撑

20世纪90年代后期大学扩招后，大学物理和大学物理实验教学难度加大，教学上疲

于应付，教研上趋于短平快。在高等教育不能满足社会需要的大背景下，工科物理被指教

学内容陈旧，不能为各理工科专业提供各专业所需的直接、切实有效的服务。

从1985-1996年，清华大学大学物理课程分为“一般工科”和“工科多学时•”2类,

这种少学时数的课程设置方式被多数理工科院校采用，并延续至今。虽然清华大学在2002

年启动大学物理系列课程的建设项目，在原有4门课的基础上，形成了由7门课组成的大

学物理系列课，但是由于没有认识到理工融合的意义、工科物理课程的地位以及师资和实

验条件难以短期恢复，许多高校并没有跟进清华大学的做法。

21世纪初，瑞士洛桑国际管理开发研究院对一些国家工程师合格测试的排名结果令我

国高等教育有识之士堪忧，物理学尤其是现代物理学知识的缺失造成的问题也逐渐在我国

培养的硕士、博士群体中凸显了出来，物理学在我国高校尤其是工科院校的日益衰落使他

们寝食难安。在他们十几年的倡导、研究、实践和推动下，教育部物理基础课程教学指导

分委员会分别于20()8年和201()年颁布了《理工科类大学物理课程教学基本要求》和《理

工科类大学物理实验课程教学基本要求》(以下简称《基本要求》)，要求重新将大学物理

和大学物理实验课程定位为高校理工科非物理专业的重要通识性课程。2个《基本要求》

确定了大学物理和大学物理实验课程在我国高等教育中的地位、作用和任务，规定了基本

的教学内容和最少学时数，对扭转目前理工科类物理课程的局面起到了积极的推动作用。

2.4课程的前沿及发展趋势

二十一世纪是科学技术飞速发展的时代。在这个时代，目睹了人类分裂原子、拼接基

因、克隆动物、开通信息高速公路、纳米加工和探索太空。很难设想，若没有科学技术的

飞速发展，没有原子能、没有计算机、没有半导体，现代生活将是什么样子。与科学技术

的发展一样，物理学也经历了极其深刻的革命。可以说，物理学每时每刻都在不停的发展,

其活跃的前沿领域很多，是最有生命力、成果最多的学科之一。

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2.5课程与经济社会发展的关系

物理与经济有着天然的密不可分的关系，物理与经济相互影响、共同发展。从前物理

时代到三层次工业革命再到物理经济学的产生壮大，以及物理方法的可持续发展问题，无

一不深刻揭示了物理与经济发展的血脉相连。从三个角度论述物理对经济发展的有益影响,

一是物理科学技术发展创造出新产品促进经济发展，此点显而易见也最能凸显出物理科学

的进步在经济发展中不可替代的作用，三次工业革命就有力地证明了科技创造对提高生产

效率促进社会进步的巨大作用；二是物理理论成果用于经济规律研究中，从而促进了经济

学的发展，现在已经在经济学的研究中发挥了不小的作用，物理经济学才诞生十多年，成

绩显著、发展前景可观；三是在环境检测与治理方面，物理方法以经济高效、无二次污染

的特性凸显，既防止了二次污染也加速经济发展。

2.6课程内容可能涉及到的伦理与道德问题

物理学史集中体现了人类探索和逐步认识物理世界的现象、结构、特性、规律和本质

的历程，它包括了科学家的科学理想、献身精神、光辉言行和高尚品格。物理学发展史是

一块蕴藏着巨大精神财富的宝地。物理学史以其特有的精神价值，在学生的思想品德教育

中可以发挥重要的作用。当代大学生的道德认知和道德行为表现为现代与传统、成熟与幼

稚、主流与支流的矛盾统一。在物理学史中所蕴涵的谦虚、自信、诚信、善于沟通、团队

精神等一些传统美德，无论对社会、对职业或是对学生本人来说都是非常重要的。

在传授物理知识的过程中，我们注意联系社会、联系学生、联系生活，使枯燥的理论

人性化。如能量的转化和守恒定律，推至人类社会，不仅使学生形成可持续发展的意识，

而且可以引导学生善待人生的享乐，以乐观的态度对待生活的磨砺。譬如，永动机的问题,

在物理中永动机是永远不能实现的，因其违背了热力学定律。同样在人类社会，人要遵守

一定的社会规律和社会发展相适宜的社会准则，在社会行为倾向和价值方面与社会保持一

致，才能在社会群体中保持相对的稳定性。再譬如，平衡原理是力学的基本原理之一。在

力学中，几个力作用在一个物体上，如果物体处于静止、匀速直线运动或匀速转动状态，

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这几个力的作用就相互抵消，物体处于平衡状态。环境保护是当今人类社会迫切解决的问

题，从广义的角度，保持生态平衡也符合平衡原理。

2.7学习本课程的必要性

物理学作为一门学科，它对人类社会的影响是不言而喻的。作为整个自然科学的理论基

础，它的发展带动了其他自然学科的蓬勃发展;作为自然哲学，它对整个人类思维的宇宙观、

时空观以及物质观都产生了革命性的变化;作为应用技术的指导性理论，它对人类物质文明

的进步，对整个人类社会的历史进步有巨大的推动作用。高校很有必要开设《大学物理》

基选课以普及物理学基础知识，提高大学生的科学素养培养具有健全人格、独立个性和丰富

创造力的全面发展人才。

3.教师简介

4.先修课程

高等数学

5.课程目标

5.1知识与技能方面

通过本课程的学习，要求学生能够对物理学的内容和方法、概念和物理图像、物理学的工作语

言、物理学发展的历史、现状和前沿、及其对科学发展和社会进步的作用等方面在整体上有一个

8

比较全面的了解，对物理学所研究的各种运动形式，以及它们之间的联系，有比较全面和系统的

认识，并具有初步应用的能力。

熟练掌握矢量和微积分在物理学中的表示和应用。了解物理学在自然科学和工程技术中的应

用，以及相关科学互相渗透的关系。

5.2过程与方法方面

通过学习科学的思维方法和研究方法,使学生具备综合运用物理学知识和数学知识解决实际问

题的能力，提高发现问题、分析问题、解决问题的能力和开拓创新的素质。为学生进一步学习专

业知识奠定良好的基础，也为学生将来走向社会从事科学技术工作和科学研究工作打下基础。

注重物理学思想、科学思维方法、科学观点的传授。通过介绍科学研究的方法论和认识论，启

迪学生的创造性思维和创新意思，培养学生的科学素质。

5.3情感、态度与价值观方面

1）在教学内容上强化情感、态度价值观的教育功能

要发展学生对科学的好奇心和求知欲。发展学生对物理学的兴趣，首先就要增强学生

学好大学物理课的自信。和高中相比，高中物理课无论在知识深度上还是学习方法上，都

有很大的不同，应该让学生有一个逐步适应和领悟的过程，不要把过高过难的物理问题“一

次到位”地摆在学生的面前，挫伤学生的积极性。

2）在教学过程中强化情感、态度、价值观的教育功能

教师应该为学生营造一种宽松、积极的学习环境，把物理学习看成是学生进行自我塑

造的过程，而不是物理竞技场上的比赛。教师应该帮助学生使其在获取物理知识、解决物

理问题、探究物理规律、归纳物理方法等方面获得具体的成果，让学生得到成功的体验，

享受成功的愉悦。

3）在教学内容上使物理贴近学生生活、联系社会实际

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把物理教学的内容和学生的生活实际联系起来，有利于激发学生的学习热情，强化学

生的实践意识，提高学生分析问题和解决问题的能力；把物理知识与应用技术、人文学科

相结合，能使学生获得一个更为宽广的视野，有助于学生形成科学的价值观，增强社会责

任感。

6.课程内容

6.1课程的内容概要

绪论

1.物理学的研究对象和方法；在科学技术中的重要地位。

2.物理学是一门重要的知识性、基础性很强的学科。

3.理工科物理教学的地位和作用；物理学的学习方法。

第一章质点运动学

1.机械运动，参照系和坐标系，质点。

2.位置矢量，位移，速度，加速度，运动方程。

3.切向加速度和法向加速度。

4.角位置、角位移、角速度，角加速度，圆周运动中线量和角量的关系。

5.平动和相对运动，伽利略坐标变换和速度变换。

第二章质点动力学

1.牛顿三个定律及适用条件，牛顿力学中常见的几种力，力学中的单位制和量纲，惯性参

考系，力学相对性原理。

2.功，保守力做功的特点，势能。

3.功能原理，动能原理，机械能守恒定律及适用条件，能量守恒定律。

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4.动量，冲量。

5.动量定理，动量守恒定律及适用条件，碰撞。

第三章刚体力学

L刚体，刚体的定轴转动，角速度矢量和角加速度矢量。

2.力矩，转动惯量，刚体绕定轴转动的转动定律。

3.力矩的功，转动动能，刚体定轴转动中的动能定理。

4.质点的动量矩和刚体的动量矩，动量矩定理，动量矩守恒定律及适用条件。

第四章静电场

1.点电荷，静电场，电场强度，场强迭加原理，场强的计算，电偶极子的电偶极矩。

2.电力线，电通量，真空中的高斯定理；

3.电场力的功，场强的环流，环流定理，电势能，电势，电势迭加原理，电势与场强积分

关系，电势的计算，等势面。

4.导体静电平衡时的特点，电介质的极化及其微观解释，电位移矢量，各向同性介质中方与

云的关系，介质中的高斯定理。

5.电容器的电容，简单电容器电容的计算，电场能量密度和简单情况下电场能量的计算。

第五章稳恒磁场

L磁场，磁感应强度，平面载流线圈的磁矩。

2.磁力线，磁通量，磁场中的高斯定理。

3.毕奥一一萨伐尔定律，磁场迭加原理，简单情况下皿的计算，运动电荷的磁场，安培环

路定理。

4.安培定律，洛伦兹力公式，磁场对载流线圈的力矩，带电粒子在电场和磁场中的运动，

霍耳效应。

5.磁介质的磁化及微观解释，磁场强度矢量，各向同性介质中的百和力的关系，介质中的

安培环路定理，顺磁质，抗磁质，铁磁质及特性。

第六章电磁场

1.楞次定律，法拉第电磁感应定律。

2.电动势，动生电动势，感生电动势，涡旋电场。

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3.自感和互感，磁场能量密度和简单情况下磁场能量的计算。

4.位移电流，位移电流密度，全电流，全电流定律，麦克斯韦方程组（积分形式）的物理

意义，电磁场的物质性。

6.2教学重点、难点

第一章质点运动学

重点：位置矢量、位移、速度、加速度；切向加速度、法向加速度；角速度、角加速

度；运动方程。

难点：相对运动、运动方程。

结合图例讲清位置矢量、位移、速度和加速度的定义及相互关系，强调矢量概念；讲

清运动方程的含义及表达式。讲清根据运动方程如何求速度和加速度以及根据初始条件如

何积分出运动方程的方法。讲清绝对运动与相对运动和牵连运动的关系，通过实例分析，

让学生掌握矢量的合成法则和微积分方法的应用。

第二章质点动力学

重点：牛顿三个定律及适用条件；动量定理、动量守恒定律及适用条件；功及保守力

做功的特点；动能、势能、动能定理、势能定理；机械能守恒定律及适用条件。

难点：牛顿第二定律的应用、动量定理及动量守恒定律的应用、变力做功的计算及机

械能守恒定律的应用。

以训练隔离法分析物体受力为重点，让学生掌握应用牛顿第二定律建立质点的坐标分

量方程的方法。从区别质点组的内力和外力出发，准确找出外力的冲量，写出相应动量定

理的分量式。结合实例讲清动量守恒定律的内容、守恒条件、数学表达式及分量式。引导

学生正确理解变力功算式的导出过程，理解元动的表达式并学会处理有限功的积分式。从

内力、非保守内力与保守内力做功的角度，讨论机械能守恒的条件，让学生掌握分析问题

的思想和方法。

第三章刚体力学

12

重点：刚体绕定轴转动的转动定律。

难点：转动定律、动量矩守恒定律的应用及适用条件。

通过与牛顿第二定律的比较，讲清刚体绕定轴动的转动定律所描述的定轴刚体的动力学

行为及转动惯量的物理意义，结合实例讲清动量矩概念及计算方法，用例题巩固动量矩守

恒定律的应用及适用条件。

第四章静电场

重点：电场强度及场强迭加原理、电势及电势迭加原理，电势与场强的积分关系。导

体静电平衡的条件，电容器的电容，电场能量密度及简单电场的能量计算。

难点：电场计算、电势计算、高斯定理的应用。带电导体静电平衡时的电荷分布，电

容的计算。

结合物理意义讲清电场强度和电势的概念及场强的迭加原理，培养学生熟练使用矢量、

微积分等数学工具的能力，应用迭加原理计算一些简单问题中的场强和电势。通过无限大

带电平面及带电球等实例，讲清用高斯定理计算场强的条件和方法，结合实例讲清由导体

静电平衡的条件来讨论电荷的分布的方法，结合电容的定义让学生掌握简单电容器电容的

计算方法。

第五章稳恒磁场

重点：磁感应强度及磁场迭加原理，毕奥一萨伐尔定律，安培环路定理，安培力与洛

伦兹力。铁磁质的性质。

难点：毕奥一萨伐尔定律的应用，安培环路定理的应用。

把载流导线看成是由许许多多电流元组成，讲清电流元在空间产生的磁感应强度d否由

毕奥一一萨伐尔定律求出，如何进一步用磁场迭加原理求出整个线电流的磁感应强度。对

比静电场中高斯定理的应用条件和方法讨论磁场中安培环路定理的应用条件和方法。结合

铁磁质的磁滞回线讲清铁磁质的剩磁现象和铁磁特性。

第六章电磁场

重点：法拉第电磁感应定律，电磁场理论的两个基本概念：位移电流和涡旋电场，磁

场能量密度及磁场能量，麦克斯韦方程组的物理意义。

难点：感生电动势和动生电动势的计算。

应结合实例讲清法拉第电磁感应定律的深刻物理意义。在讲解用法拉第电磁感应定律

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计算感应电动势的各种典型例题时，要注意归纳解题步骤，引导学生运用它来分析和解决

有关问题。引导学生熟练使用矢量、微积分等数学工具计算感生电动势和动生电动势。

6.3学时安排

知识内容授课60学时，复习4学时共计64学时

绪论学时安排：2学时

第一章学时安排：§1-3,3学时。§4-5,3学时。

第二章学时安排：§1,3学时。§2,2学时。§3,2学时。§4-5,3学时

第三章学时安排：§1—2,3学时。§3—4,3学时

第四章学时安排§1,2学时。§2,2学时。§3,3学时。§4,4学时。§5,3学时

第五章学时安排：§1—2,2学时。§3,4学时。§4,3学时。§5,5学时

第六章学时安排§1-2,4学时。§3,2学时。§4,2学时

7.课程教学实施

7.1单元教学日期

第一单元：2017-2-27第二单元：2017-3-2第三单元：2017-3-6第四单元：2017-3-9

第五单元:2017-3-13第六单元:2017-3-16第七单元：2017-3-20第八单元：2017-3-23

第九单元：2017-3-27第十单元：2017-3-30第H"一单元：2017-4-6第十二单元：2017-4T0

第十三单元:2017-4-17第十四单元:2017-4-20第十五单元：2017-4-24

第十六单元:2017-4-27第十七单元:2017-5-4第十八单元：2017-5-8

第十九单元：2017-5-11第二十单元：2017-5-15第二H-一单元：2017-5-18

第二十二单元：2017-5-22第二十三单元：2017-5-25第二十四单元：2017-6-1

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第二十五单元：2017-6-5第二十六单元：2017-6-8第二十七单元：2017-6T2

第二十八单元：2017-6-15第二十九单元：2017-6-19第三十单元：2017-6-22

第三H^一单元：2017-6-26第三十二单元：2017-6-29

7.2单元教学目标

第一单元：理解物理学的研究对象和方法；了解物理学在科学技术中的重要地位；理解并

掌握物理学的学习方法。

第二单元：复习矢量、微积分等数学工具知识；理解参考系和坐标系的概念。掌握位置矢

量、位移、瞬时速度和瞬时加速度概念

第三单元：会根据质点运动方程求位移、速度和加速度；会根据加速度和初始条件求可积

的运动方程；

第四单元：熟练掌握质点作圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度的

计算方法；理解平动、相对运动；

第五单元：掌握牛顿三个定律及适用条件；了解牛顿力学中几种常见的力，掌握受力分析

的基本方法；了解力学中单位制和基本量的意义；理解惯性参考系；理解力学相对性原理

第六单元：会熟练使用矢量和微积分工具，应用牛顿运动定律处理一般难度的力学问题；

掌握功的概念，能熟练地计算作用在质点上变力作功，理解与过程有关的性质；掌握质点的

动能定理，并能用他分析解决质点在平面内运动时的简单力学问题；

第七单元：掌握保守力做功的特点及势能的概念，能熟练地计算重力、弹性力的势能、会

计算万有引力势能；掌握机械能守恒定律及其适用条件，并能分析、解决简单力学系统在

平面内运动的力学问题；了解普遍的能量守恒和转换定律；

第八单元：掌握动量、冲量和动量原理，并理解各量的矢量性、状态过程的特征；掌握动

量守恒定律及其适用条件，并能分析、解决简单系统力学问题；

第九单元：理解心对心的完全弹性和完全非弹性碰撞；熟练掌握矢量和微积分工具解题。

第十单元：理解角速度和角加速度的概念及角量和线量的关系；理解转动惯量、角动量（动

量矩）的概念；

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第十一单元：掌握转动定律，并能分析、计算有关简单的力学问题；理解转动动能定理；

第十二单元：理解刚体角动量守恒定律及其适用条件，并能分析、计算有关力学问题。

第十三单元：掌握电场强度和电势的概念以及场的叠加原理，掌握用叠加原理计算简单的

典型的场源所产生的电场强度和电势；

第十四单元：理解高斯定理和环路定律，能熟练地用高斯定理求具有特殊对称性分布电荷

的场强；

第十五单元：掌握电场力的功与电势差和移动电荷之间的关系，理解电场是保守力场，掌

握电势与场强的积分关系；

第十六单元：理解电场线、等势面的概念，了解场强和电势梯度的关系；理解电偶极子，

电偶极矩的概念；理解导体静电平衡条件及导体表面电荷分布；

第十七单元：了解电介质极化的微观解释和极化强度矢量；理解电介质中的高斯定理和各

向同性介质中。=£。?七关系；

第十八单元：掌握电容的定义及其物理意义，能计算平板、球、圆柱形电容器的电容；

第十九单元：理解电场能量密度概念，能计算一些简单对称分布电场中贮存的电能。

第二十单元：掌握磁感应强度的概念和毕一萨定律，能用该定律及叠加原理计算简单典型

载流导线周围或对称轴上的磁感应强度；

第二十一单元：掌握磁感应强度的概念和毕一萨定律，能用该定律及叠加原理计算简单典

型载流导线周围或对称轴上的磁感应强度；

第二十二单元：掌握安培环路定律，并能计算简单几何形状载流导体磁场中任一点的磁感

应强度；

第二十三单元：掌握安培环路定律，并能计算简单几何形状载流导体磁场中任一点的磁感

应强度；

第二十四单元：掌握安培力和洛伦兹力公式，并能简单的计算；

第二十五单元：理解磁矩的概念，并计算载流平面线圈在均强磁场中所受的磁力矩

第二十六单元：了解磁化现象及其微观机理和铁磁质；理解磁介质中的安培环路定律，会

做一般计算；了解H和B之间的关系。

第二十七单元：理解电动势的概念，掌握法拉第电磁感应定律，了解定律中“一”号的

16

物理意义；

第二十八单元：理解动生电动势和感生电动势的概念和规律，能分析和计算有关的简单问

题；了解涡旋电场的概念以及它与静电场的区别；

第二十九单元：自感和互感系数的定义及其物理意义，能计算简单载流电路的自感和互感

系数；理解磁能密度的概念，并能计算一些简单的对称情况下磁场空间所贮存的磁能；

第三十单元：理解位移电流、位移电流密度的概念；了解麦克斯韦积分方程组的物理意义;

了解电磁波的产生条件及其性质。

第三十一单元：综合复习

第三十二单元：综合复习

7.3单元教学内容（含重点、难点）

第一单元：绪论

重点：物理学的研究对象和方法；理工科物理教学的地位和作用；物理学的学习方法。

第二单元：1.1参照系、质点和时间

1.2描述质点运动的物理量

1.3直线运动和运动学中的两类问题

重点：位置矢量、位移、速度、加速度等描述质点运动和运动变化的物理量，以及它们之

间的关系。

难点：位置矢量、位移、速度、加速度等物理量的矢量性，以及它们之间的微积分关系及

其应用。

第三单元：1.4曲线运动

L5运动叠加原理和抛体运动

重点：切向加速度、法向加速度；角速度、角加速度

难点：切向加速度和法向加速度的推导过程及其物理意义

第四单元：1.6相对运动

重点：相对运动及其计算方法

17

难点：相对运动

第五单元：2.1牛顿运动定律

2.2力学中常见的几种力

2.3物体的受力分析和示力图

2.4牛顿运动定律的运用

2.5单位制和量纲

2.6牛顿力学的适用范围

重点：牛顿三个定律及适用条件

难点：牛顿第二定律的应用

第六单元：3.1功和功率

3.2动能和动能定理

重点：变力的功的计算、功与能量的区别和关系、动能定理

难点：变力的功的计算

第七单元：3.3物体系的势能

3.4功能原理和机械能守恒定律

重点：功能原理及机械能守恒及其应用；势能、势能定理；机械能守恒定律及适用条件。

难点：势能和机械能的准确计算；恒过程的准确判断。

第八单元：4.1冲量、动量和动量定律

4.2动量守恒定律

重点：力的冲量与动量的变化量的关系、动量守恒定律及适用条件

难点：动量定理及动量守恒定律的应用

第九单元：4.3碰撞

4.4物体的角动量定律和角动量守恒定律

重点：碰撞的分类；角动量守恒以及适用条件.

难点：碰撞类型的判别；角动量及角动量守恒的矢量性。

第十单元：5.1刚体绕定轴转动的运动学

5.2.1作用在质点上的力矩

5.2.2刚体绕定轴转动的角动量和力矩

18

5.2.3刚体的瞬时作用定律一一转动定律

重点：刚体绕定轴转动的转动定律

难点：转动定律的应用

第十一单元：5.2.4刚体绕定轴转动的转动惯量

5.2.5转动惯量的定量计算

重点：刚体转动惯量的物理意义以及常见刚体绕常见轴的转动惯量

难点：转动惯量的计算

第十二单元：5.3力矩的空间积累效应

5.4力矩的时间积累效应

重点：刚体转动动能、转动时的角动量的计算。

难点：力矩计算、刚体转动过程中守恒的判断及其准确计算。

第十三单元：10.1静电场的基本现象和基本规律

10.2真空中的库伦定律

10.3静电场和电场强度

重点：电场强度的概念及其叠加原理

难点：场强叠加的矢量性

第十四单元：10.4电场线、电通量和高斯定理

重点：静电场的高斯定理

难点：高斯定理的应用

第十五单元：10.5静电场所做的功、电势能、电势差和电势

重点：电势及电势迭加原理；静电场的高斯定理和环流定理

难点：电势计算

第十六单元：10.6等势面以及场强与电势的关系

10.7带点粒子在静电场中受到的力及其运动

重点：电势与场强的积分关系

难点：场强和电势的叠加原理计算的微积分方法。

第十七单元：11.1静电场中的导体

11.2静电场中的电介质

19

重点：带电导体在静电场中的电荷分布；介质中的高斯定理及其应用

难点：带电导体静电平衡时的电荷分布；电位移矢量和介质中的高斯定理

第十八单元：11.3电容器和电容

重点：电容和电容器的概念及其计算

难点：电容的计算

第十九单元：11.4静电场的能量

重点：电场能量和电能密度

难点：电场能量的计算

第二十单元：13.1基本的磁现象

13.2磁感应强度、磁感应线、磁通量和磁场中的高斯定理

重点：磁感应强度及磁场迭加原理

难点：磁感应强度方向的确定

第二十一单元：13.3毕奥-萨伐尔定律

重点：毕奥一萨伐尔定律

难点：毕奥一萨伐尔定律的应用

第二十二单元：13.3毕奥-萨伐尔定律

重点：毕奥一萨伐尔定律

难点：毕奥一萨伐尔定律的应用

第二十三单元：13.4安培环路定理及其应用

重点：安培环路定理

难点：安培环路定理的应用

第二十四单元：13.5运动电荷的磁场

13.6磁场对电流的作用

13.7带电粒子在磁场中的运动

重点：安培力与洛伦兹力；磁力和磁力矩的计算

难点：磁力、磁力矩等物理量的方向的确定

第二十五单元：14.1磁介质的磁化和磁导率

14.2磁场强度矢量、有磁介质时的安培环路定理和高斯定理

20

重点：有磁介质的安培环路定律

难点：有磁介质的安培环路定律的应用

第二十六单元：14.3磁介质的磁化规律以及磁化率与磁导率

14.4铁磁质

重点：铁磁质的性质

难点：顺磁质和抗磁质的磁化规律

第二十七单元：15.1法拉第电磁感应定律

重点：法拉第电磁感应定律及其应用

难点：感应电动势的计算及其方向

第二十八单元：15.2动生电动势和交流发电机原理

15.3感生电动势和涡旋电场

重点：位移电流和涡旋电场

难点：动生电动势及感生电动势的计算

第二十九单元：15.4自感和互感

15.5自感磁能和互感磁能

重点：自感、互感系数的计算，磁场能密度

难点：互感系数的计算

第三十单元：15.6位移电流和麦克斯韦方程组

重点：位移电流的概念；麦克斯韦方程组的物理意义

难点：位移电流假说的本质。

第三十一单元：综合复习

第三十二单元：综合复习

7.4单元教学过程

第一单元

绪论

21

一、物理学的研究对象

（-）世界的物质性：

（二）运动是物质的存在形式

（三）自然科学的分类

（四）物理学的研究对象

（五）物理学所包含的学科

（六）近代物理学与经典物理学的划分

二、物理学的研究方法

物理学是一门非常重要的基础科学。它的研究成果不仅是其它自然科学的基础，而且

可以推动其它自然科学的发展。物理学的研究方法也对其它自然科学有重要参考价值的。

读者在学习物理学知识同时也应该注重物理学研究方法的学习。主要的物理学研究方法有:

（-）抓主要矛盾，建立理想模型的方法

（-）科学实验的方法

（三）根据假说的逻辑推理方法

第二单元

22

第一章质点运动学

§1-1质点运动的描述

一、参照系坐标系质点

1、参照系

为描述物体运动而选择的参考物体叫参照系。

2、坐标系

为了定量地研究物体的运动，要选择一个与

参照系相对静止的坐标系。如图『1。

说明：参照系、坐标系是任意选择的,

视处理问题方便而定。

3、质点

忽略物体的大小和形状，而把它看作一个具有质量、占据空间位置的

物体，这样的物体称为质点。

说明：⑴质点是一种理想模型，而不真实存在（物理中有很多理想模型）

⑵质点突出了物体两个基本性质1）具有质量

2）占有位置

⑶物体能否视为质点是有条件的、相对的。

二、位置矢量运动方程轨迹方程位移

1、位置矢量

定义：由坐标原点到质点所在位置的矢量称为

位置矢量（简称位矢或径矢）。如图1—2,取的是

直角坐标系，了为质点尸的位置矢量

r=xi+yj+zk（1-1）

位矢大小：

图1-2

23

r=|r|=-yjx2+y2+z2(1-2)

r方向可由方向余弦确定：

Z

cosa=—X,cos/?o=—y,cosy=—

rrr

2、运动方程

质点的位置坐标与时间的函数关系，称为运动方程。

运动方程⑴矢量式：r(/)=x(/)F+XOj+zO(1-3)

⑵标量式：x=x(r),y=y(f)，z=z(/)(1-4)

3、轨迹方程

从式(1-4)中消掉,,得出x、y、z之间的关系式。如平面上运动质点,

运动方程为x=f,y=〃，得轨迹方程为>=/(抛物线)

4、位移

以平面运动为例，取直角坐标系，如图1一3。

设/、，+4时刻质点位矢分别为斤、弓，则，时间

间隔内位矢变化为

酝=q(1-5)

称△了为该时间间隔内质点的位移。

AF=^-r,=(x2-xt)Z+(y2-y,)J(1-6)

大小为

|Ar|=J(%2—X|)2+(%—%)2

讨论：⑴比较V与八二者均为矢量；前者是过程量，后者为瞬时量

⑵比较"与加(A-B路程)二者均为过程量；前者是矢量，后者是标量。一般

情况下当Ar->0时，|Ar|=Aso

⑶什么运动情况下，均有叵卜加？

三、速度

为了描述质点运动快慢及方向，从而引进速度概念。

1、平均速度

如图1-3

24

定义：P=—(1-7)

Ar

称方为/T+&时间间隔内质点的平均速度。

=ArAxrAj-_r

v=——=—i+——]=vi+vj(1-8)

\t\t\t、v

5方向：同丽方向。

说明：i与时间间隔Q-r+Af）相对应。

2、瞬时速度

至粗略地描述了质点的运动情况。为了描述质点运动的细节，引进瞬时速度。

定义：v=limv=lim—=-

A/TO△，->()△tdt

称。为质点在,时刻的瞬时速度，简称速度。

(1-9)

结论：质点的速度等于位矢对时间的一阶导数。

_drdx-dy---：

v=——=—iH---1=VI+v/(1-10)

dtdtdtxv'

式中叭吟,%=4o%、、分别为力在八y轴方向的速度分量。

/的大小:

v

0的方向：所在位置的切线向前方向。。与X正向轴夹角满足fge=，。

3、平均速率与瞬时速率

定义：-=包=’一'+加内路程（参见图1—3）

称万为质点在―f+加时间段内得平均速率。为了描述运动细节，引进瞬时速率。

定义：v=limv=lim—=—

At->0A/—>0△/dt

称U为/时刻质点的瞬时速率，简称速率。

当A/—>0时（参见图1-3）,后=df,Av=ds,有\dr\—ds

小

即v=|v|=—（1-11）

।di

结论：质点速率等于其速度大小或等于路程对时间的一阶导数。

25

说明：⑴比较0与不：二者均为过程量；前者为标量，后者为矢量。

⑵比较V与。：二者均为瞬时量；前者为标量，后者为矢量。

四、加速度

为了描述质点速度变化的快慢，从而引进加速度的概念。

1、平均加速度

定义：至=竺=旦二三（见图1-4）

△tZ

称出为，T+△，时间间隔内质点的平均加速度。

2、瞬时加速度

为了描述质点运动速度变化的细节，引进瞬时加速度。

生（7Avciv

定义：a=lima=lim——=——

A/->0Ar->0Zdt

称a为质点在t时刻的多时加速度，吨称加速度。

_dvd2r

a=一=---(1-12)

dtdt

结论：加速度等于速度对时间的一阶导数或位矢对时间的二阶导数。

_dvdv-dv_d2x-rd2y-：

a=—=--i+-x-j=--i+―/j

dtdtdtdt2dr

1=半=4^，a=oa：、a分别称为土在x、y轴上的分量。

式中:v

dtdt2ydtdt2"

%

a的方向:力与x轴正向夹角满足rg6=

乐

说明：日沿土的极限方向，一般情况下M与0方向不同（如不计空气阻力的斜上抛运

动）。

瞬时量：r,v,v,a

综上：过程量：△尸，v,v,a

矢量：r,Ar,v,v,a>a

标量：Av,v,v

26

五、直线运动

质点做直线运动，如图1-5AtB-

------------11----------1----------------AX

1、位移0X1X2

Ar=^-=xj-xjAx7图―5

Ar>0：△尸沿+x轴方向；Ar<0：△不沿-x轴方向。

2、速度

_drdx--

V=——=—I=V..Z

dtdtx

vx>0,。沿+x轴方向；vr<0,D沿-x轴方向。

3、加速度

_dvdv-,

a=——=--xi=ai

dtdtxY

ax>0,。沿+x轴方向；ax<0,2沿-x轴方向。

由上可见，一维运动情况下，由心、七、%的正负就能判断位移、速度和加速度的方

向，故一维运动可用标量式代替矢量式。

六、运动的二类问题

第•类问题：微分

运动方程^_____________v.。等

<第二类问题：积分-

第三单元

27

1-2圆周运动

本节先讨论圆周运动，之后再推广到一般曲线运动。

一、自然坐标系

图2-1中，BAC为质点轨迹，f时刻质点P位于A

点，小号,分别为A点切向及法向的单位矢量，以A为

原点，。，切向和。“法向为坐标轴，由此构成的参照系为自

然坐标系（可推广到三维）

二、圆周运动的切向加速度及法向加速度

1、切向加速度