大学物理教案

四川理工学院

教案

课程名称：大学物理

课程代码：___________________

系：物理系

教研室：公共课教研室

授课教师：赵德奎

教务处制

教学基本指标

教学课题质点运动学课的类新知识课

型

教学方法讲授教学手多媒体

段

教学重速度加速度运动方程教学难运动方程

点点

参考教周志坚“大学物理教程”作业布思考题2,练

材置习题3

双语教否授课学2学时

学时

大纲要求会求位移、速度、加速度和可积运动方程

教学基本内容

承启：绪论物理学研究物质世界最基本、最普通的运动形式与

规律（10'）

§1-1,2参照系，质点，质点的位移，速度和加速度

-、基本概念:机械运动、参照系、坐标系、时间

质点运动学:只研究运动随时间变化，不追究变

化原因一四维空间几何学（x,y,z,t）（05'）

二、基本量：

】、描写质点位置的量一失径；：有向线段

动万木王,『=y=y（r）,轨道的参数方程

z=z（r）

（10,）

2、描写位置变化的量一位移△了=彳-7

（5,）

3、描写运动快慢的量一速度

平均速度：

瞬时速度即速度：六1加”=更（矢径对时间的一阶导数）

。Zdt

速率：速度量值：标量（4表示弧长即路程）

4、描写速度变化快慢的量一加速度a

加速度Ilim孚=孚=誓（速度对时间的一阶导数，

5ktdtdr

矢径对时间的二阶导数）（20'）

三、直线运动

一维情况：x=w，「””型=学

fdx=[vdt—>x—x=fv(S(15')

J%J，00，o

小结:矢径:运动方程r-r(O速度：加速度：(05,)

作业：思考：1-3,6习题:1-3,4,5,7

教学基本指标

教学课题曲线运动课的类新知识课

型

教学方法讲授教学手多媒体

段

教学重切向、法向加速度教学难曲线运动

点点

参考教周志坚“大学物理教程”作业布思考题2,练

材置习题3

双语教否授课学2学时

学时

大纲要求理解相对运动，熟练掌握圆周运动时的角速度、角加

速度、切法向加速度

教学基本内容

承上运动描述

(3,)

§1-3相对运动

(12')

元0,2与参照系选择有关:

生=包+穿=『+环

dtdt

VpE=还"+

质点对地质点对运动物系运动对地

222

（平动）drdr.dr„__一

§1-4曲线运动

圆周运动

(15')

1、匀速圆周运动:2、变速圆周运动

般曲线运动

(35,)

ds

一dr量值:v=一

v=一dt

dt方向：切线

dv

量值:

'dt

4切向加速度方向:切线

意义:反映速度量值的变化率

不=4+4

量值:«„=-。为曲率半径

P

%法向加速度方向:法向（指向曲轴心）

意义:反映速度方向的出化率

量值:a=M+a；

n—法向

a-，自然坐标

1一切向

方向:(户)

转动中的角量

(20,)

1、角量：角位置：。角速度:角加速度:

2、角量与线量的关系：

小结：切向、法向加速度

(5,)

作业：思考1-1,1-4练习1-14,19,21

教学基本指标

教学课题牛顿定律课的类新知识课

型

教学方法讲授教学手多媒体

段

教学重运动方程，受力分析教学难运动方程求

点点解

参考教周志坚“大学物理教程”作业布思考题2,练

材置习题3

双语教否授课学2学时

学时

大纲要求掌握牛顿三个定律和力分析方法处理一般难度的力

学问题

教学基本内容

承上：质点运动学

启下:质点动力学：追究运动变化原因，建立在以实验为基础的牛

顿定律上(5‘)

--牛顿三定律

|、第一定律：

(10,)

⑴力不是维持速度的原因,而是改变速度的原因

⑵质点有保持静止状态和匀速直线运动状态的性质：

惯性

2、第二定律：了=嬴：

(20,)

(1)因果关系：干一外因m一内因"一结果

(2)矢量式：F=ma=

分量式：直角坐标:自然坐标：

⑶适用于惯性系

3、第三定律：F=-F'

(10')

二、应用：

运动方程:：=沁)3^2」一^了

力了=⑴

>.两类问题：m

(15,)

关键：受力分析

力场中：重力场，电场，磁场

・接触处」接触处发生形变有弹性

［接触时有相对运动或有运动趋势有摩擦力

方法：

三^举例：例1:

(10')

例2:

(10,)

解题心得1、灵活选坐标2、文字叙述=物理条件

3、微积分应用(5')

小结：定律与应用，力的概念

(5,)

作业：思考2-2,3练习2-10,17,20

教学基本指标

教学课题功和能课的类新知识课

型

教学方法讲授教学手多媒体

段

教学重动能定理，机械能守恒教学难机械能守恒

点点应用

参考教周志坚“大学物理教程”作业布思考题2,练

材置习题3

双语教否授课学2学时

学时

大纲要求熟练掌握直线运动变力做功；会用动能定理；掌握机

械能守恒定律

教学基本内容

*

承上*牛顿定律

(2,)

§3-1功功率

‘元功:4卬=/•#...........见图(2)

功:W=广步.........功是力对空间的积累

一.功•

(10')

口”WFdr云_=

P=--=---------=F-v=rvcosa

二.功率•dtdt

(3,)

3-2动能动能定理

:W=。.改=f吟环J：小血=^=刎*-1〃/

动能mvdv

(10,)

引入动能：

2

二、动能定理：W=\Ek=^mv2-^mv^

(10,)

讨论：1功是力对空间的积累，其效果是引起动能的

变化

2动能定理应用的优点:抓始末动能，省中间细节

§3-3.4.5势能，动能原理，机械能守恒定律，能量转换与守恒定

律

一、保守力的功

(20')

1.重力的功2.弹力的功3.万有引力的功

推广:保守力:其共与始末位置有关，与所经路径无关=力沿

任何一封闭路径所作功恒为Oo

二、势能：

(15,)

L保守力才具势能.由相互位置决定.

2.物体所受保守力性质不同,势能形式不同：重力势能；弹

性；引力势能

三、功能原理："=%+%除内

⑶)

四、机械能守恒：条件：W'+W^LO结论：E=E。

(10')

能量转化和守恒定律在力学中的具体表现。

五、应用举例：心得：引用一次守恒律，避免一次积分运

算。

小结：功&能

(5,)

作业：思考3-2,4练习3-5,6,14,18

教学基本指标

教学课题动量与冲量课的类新知识课

型

教学方法讲授教学手多媒体

段

教学重动量原理教学难动量原理应

点点用

参考教周志坚“大学物理教程”作业布思考题2,练

材置习题3

双语教否授课学2学时

学时

大纲要求会用动量定理

教学基本内容

承上：牛顿第二定律

(3,)

§4-、1动量冲量动量原理

一、动量

(22')

=mdv=dOnv)，"为常量

牛二定律:dtdt

动量：mv=p(矢量、动力学量)

(1)可用于变质量问题户=变.=驷*

dtdt

此形式的牛顿第二定彼普遍dv一dm

4,=m——+v——

dtdt

(2)适用于相对论力学

动量定理

(25')

F=^-=>Fdt=dp=£Fdt=clp=p2-pt积分形式：Fdt=dp

微分形式：7=心—P\

引入冲量:『“2冗//=7=■

/*=P1X-PixnfF,dt=mv2x-mvlx

动量原理：7=Ap=p2—p,<,

Fydt=mv2>,-mvly

讨论：1、冲量是力对时间的积累，其效果是引起动量的变

化

2、是矢量式

三、应用：抓始末状态，省中间细节

(35')

例1:心得：动量定理适用于分过程、全过程。

例2：心得：抓受力分析

思考：习题

小结：动量原理

(5,)

作业：思考4-3,4练习：4-8、10、11

教学基本指标

教学课题动量守恒定律与应用课的类新知识课

型

教学方法讲授教学手多媒体

段

教学重动量守恒定律，碰撞教学难动量守恒律

点点应用

参考教周志坚“大学物理教程”作业布思考题2,练

材置习题3

双语教否授课学2学时

学时

大纲要求掌握动量守恒定律

教学基本内容

承上：动量原理

(5,)

§4-2动量守恒定律

一、系统动量定理：i质点：哂-哂。寸优外记内辿

(15,)

系统.力用-上"我°=£(ZEJZ%)力

由牛顿第三定律：ZE内二°一系统动量定理：

2哂-»%%=J：ZE外力

二、动量守恒定律条件：2/=。=»哂=》哂。

(25,)

说明：1、分量式：

2、动量定理、动量守恒律中速度都是对惯性系

3、动量守恒律是普遍自然规律之一

§4-3碰撞(25,)

匕2-%V20接近速度

v2-v,……分离速度

恢复系数e=V-~V'

-、碰撞定律：正碰匕。一匕0

(1。’)

动量守恒：明匕0+m2眩0=叼匕+62%

’碰撞定理：e=彩一“

二、过程求解，遵从^0一彩0

(1。’)

(l+e)m(v,-v)

u=v2020,=v1(1+6)如(%一匕。)

解出：''…2；2"M'…2动能亏损：

AE=(1e)j(%彩。厂

2m}+m2

三、碰撞分类

e=\,A£=0完全弹性碰撞

e=1,A£=max完全非弹性碰撞(岭=匕)

O〈e〈l,0(A£<max非完全弹性碰撞

(10')

四、二维碰撞：正交分解：

⑶)

两大守恒定律应用关键：受力分析=守恒条件；优点：抓始、

末态，省中间细节；举例：(12,)

小结：动量守恒定律

(5,)

作业：思考4-5,6练习：4-12、14、18

教学基本指标

教学课题刚体定轴转动课的类新知识课

型

教学方法讲授教学手多媒体

段

教学重转动惯量;转动定律教学难转动定律应

点点用

参考教周志坚“大学物理教程”作业布思考题2,练

材置习题3

双语教否授课学2学时

学时

大纲要求理解转动惯量；转动定律；转动动能定理；

教学基本内容

承启：理想模型：质点一刚体一绝无形变的理想模型，在研究其

运动中（5'）

§5-1,2转动定律

一、刚体的运动：

平动：各点线量（线位移、线速度、线加速度）相同，一可归

结为质点运动学。（12'）

转动：各点角量（角位移、角速度、角加速度）相同

刚体任何复杂运动可分解为：平动+转动

二、定轴转动：

（15,）

角速度矢量5;欧拉公式p=d）x?

（线、角速关系）

三、转动动能：

(15')

划分：质元△“，一刚体转动动能耳2屿2产"叫凡沙

定义刚体转动惯量：一一转动动能

四、转动惯量

(15,)

意义：转动中惯量大小的量度

要素：①质量大小；②质量分布；③转轴位置。要

求：记P20表

五转动定律

(15')

量值M=&/=Frsin。-1

<_>M=rxF

力矩［方向标在转轴上，与几F呈右旋

说明：①在转动面内；②遵从迭加原理

转动定律：矢量式M=J&；一维去矢

讨论：转动中定量因果关系："外因内

B结果

应用：P123例5-4

(08,)

小结：转动惯量；转动动能；力矩；转动定律

(05,)

思考：5—2,3;练习：5—5,7,10

教学基本指标

教学课题角动量守恒课的类新知识课

型

教学方法讲授教学手多媒体

段

教学重转动动能定理，角动量守教学难角动量守恒

点恒定律点律应用

参考教周志坚“大学物理教程”作业布思考题2,练

材置习题3

双语教否授课学2学时

学时

大纲要求理解转动动能定理；会用动量矩守恒定律

教学基本内容

承上转动定律

(03')

§5-3转动动能力矩的功

--力矩的功与功率

（。7‘）

=jdw=JMd®

力矩的功功率:

dwMdO..

p=——=------=MB

dtdt

转动动能定理

（1。’）

W=—Jfjj；——JtU；=Afyl

相应条件下，机械能守恒对转动也成立。（合力矩为0）

三应用举例：法一：动能定理：法二：机械能守恒:

(IO')

§5-4角动量角动量守恒定律

-,dw

M=Jra=J——=--------

导引：dtdt

（05,）

一、.动量矩

（15,）

质点的动量矩:—X而

刚体的动量矩：

L=V/;xp/=^7;x\mivi=y2方=（£A772H海=J齿

:人蛆回鸣

dtdt

行-

二.动量矩定理：|Melt=jdL=L-Lf3=JJ（）方o

（田）

讨论：（1）冲量矩是力矩对时间的累积，其效果是引起动

量矩的改变。

（2）动量矩定理对J不变或变均适用

三.动量矩守恒：条件：域0=结论：z=4）

（1。’）

四.应用举例：1、有心力2.角碰撞

（10,）

小结：转动惯量；转动动能；力矩；转动定律

（05,）

思考：5—5,6;练习：5—13,15,16

教学基本指标

教学课题压强和温度课的类新知识课

型

教学方法讲授教学手多媒体

段

教学重压强统计的意义；温度的教学难统计意义

点统计意义点

参考教周志坚“大学物理教程”作业布思考题2,练

材置习题3

双语教否授课学2学时

学时

大纲要求从宏观和统计意义上理解压强、温度，了解统计平均

教学基本内容

承启力学热学

(15')

研究对象；研究范围；研究方法：(1)分子物理学方法:

统计平均(微观=>宏观)

(2)热力学方法：实验

定律(宏观=宏观)

第计规律：(是大量分子的平均效果，而不是个别分子

的单独存为。1)

⑵大量分子组

量变)O

第六章气体分子运动论

§6-1分子运动论的基本概念：物质由分子组成，分子不停地

作热运动，分子间有作用力。

§6-2理想气体的状态方程

一.基本概念：状态参量；平衡状态；平衡过程

(10')

二.理想气体状态方程

(05,)

§6-3气体分子运动的压力公式

-.模型理想气体分子

(10,)

理想气体分子结构：统计特征：平衡状态下对各

方向运动机会相等。

二^理想气体的压强

（25,）

2_21—

引入分子平均平动动能：/铲

讨论：1、压强具有统计意义：是大量分子与器壁碰撞的平均效

果。

1~2_

2、分子物理研究方法：0=铲""=

（宏观）（微观）（微观）

§6-4气体分子的平均平动动能与温度的关系（温度的统计意

义）（20,）

23

/.—riw=nkT=>w=—kT

32

讨论：（1）温度具有统计意义，是大量分子组成的系统，分子平

均平动动能的量度

（2）丁>0,故热运动不停息。

（3）方均根速率：席=百考

小结：压强温度的统计意义

（。5,）

思考：6—2,4练习：6—2,8,12

教学基本指标

教学课题能量均分和速率分布课的类新知识课

型

教学方法讲授教学手多媒体

段

教学重能量均分原理，麦克斯韦教学难统计规律

点速率分布律点

参考教周志坚“大学物理教程”作业布思考题2,练

材置习题3

双语教否授课学2学时

学时

会用能均分定理，了解速率分布,了解气体三种统计速

大纲要求

率

教学基本内容

承上：统计意义

（03,）

§6-5能量按自由度均分理想气体的内能

--自由度：决定物体位置所需要的独立坐标的个数。

（07,）

单原子分子，=3刚性双原子分子i=5刚性三

原子分子：7=6

二.能量按自由度均分原理

（15,）

统计特征：平衡状态下，分子每一自由度都有相等的平均动能

讨论：（1）系统计规律，大量分子无规热运动和频繁碰撞的平均

结果。（2）分子平均总动能。

三、气体的内能，理想气体的内能

（10,）

系统内能=2（分子动能+分子间势能）——状态的单值函数

E=NLkT=吃N—kT=——RI'

理想气体分子间无相互作用势能：一2。2"2（为丁

的函数，与P、V无关）

§6-6麦克斯韦速率分布律

-、速率分布函数：实验证明：平衡状态下，人“是丫的确

定函数（10'）

二Maxwell速率分布律

(20')

mniv2.

平衡状态下：/")=叫2成T

讨论：1、一叶小间：线下小矩形面积2、整个曲线下面积:

『39=1(归一化)

3、在。，处有最大值4、T增高时，曲线平坦，力向

高速移动(7'"=力乜)

意义：统计规律，单个分子速率有偶然性，大量分子组成系统速率

分布有必然性(量变一质变；偶然一必然)

三、三种统计速率：平均速率：方均根速率：最可几速率：

(10,)

§6-7分子的平均自由程和平均碰撞次数

(10')

分子热运动，碰撞频繁发生统计量：v=

小结：两条统计规律，三种统计速率

(05,)

思考：6—5、7练习：6—16、18、20

教学基本指标

教学课题热力学第一定律课的类新知识课

型

教学方法讲授教学手多媒体

段

教学重热力学第一定律，定律应教学难热一律应用

点用点

参考教周志坚“大学物理教程”作业布思考题2,练

材置习题3

双语教否授课学2学时

学时

大纲要求熟练使用热一律计算理想气体各等值过程

教学基本内容

承上：热力学研究方法：实验定律(宏观n宏观)

(03,)

§7-1内能功热量

(17,)

内能：是状态量一状态的单值函数

热量：1.是过程量

2.在引起内能的变化上，热功等效

3.是系统间分子无规则热运动与无规则热运动的转换

功：1.是过程量

2.在引起内能的改变上，热功等效

3.是系统的有规运动向分子无规热运动转换。

§7-2热力学第一定律：

(20,)

讨论：1.热力学第一定律是普遍的能量转换守恒律在热力学中的

具体表现，是热功间转换的定量表达。

2.量的符号规定：

3.几种形式：一般形式;微分形式;平衡过程：dQ=dE+PdV

§7-3、热一律对理想气体等值过程的应用

1、等温过程：特征："=。=＞花=。吸热全转变为对外的

功(15')

2、等容过程：特征：dV=0^dW=0吸热全增内能

QV=E「EI（15，）

理想气体：定容摩尔热容

Qp=E2-El+W=E2-Et+—/?（?；-7；）

3、等压过程：特征：即=0

（田）

定压摩尔热容

热容比：

小结：热力学第一定律

（05,）

思考：7-3、6、8;练习：7-6、11、16

教学基本指标

教学课题绝热过程&卡诺循环课的类新知识课

型

教学方法讲授教学手多媒体

段

教学重绝热过程，卡诺循环教学难泊松方程

点点

参考教周志坚“大学物理教程”作业布思考题2,练

材置习题3

双语教否授课学2学时

学时

大纲要求熟练使用热一律计算理想气体绝热过程与卡诺

循环效率；

教学基本内容

承上：热力学第一定律

(03,)

§7-5热一律对理想气体绝热过程的应用

-、泊松方程

(27,)

绝热过程特征：==

1、对理想气体：•­•pW=C

2、绝热线：。-丫图：交点处：悔热线斜率1>|等温线斜吊

§7-6循环过程卡诺循环热机的效率

-、循环过程：

(17,)

特征：1、经每次循环：.=°,。(净热)=卬(净功)=>系统对外

的净功等于系统吸入的净热。

2、平衡过程：w=数值上等于'-V图上闭

曲线包围的面积。

二、卡诺循环：二恒温热源间二等温过程二绝热过程组成

正循环：热机

(28,)

等温膨胀：af"吸热:。,="R7；ln及.............(1)

〃匕

绝热膨胀：bfc,绝热:工吆...............(2)

等温压缩：c->d,放热:(绝对值)Q2=-RT,]n^-……(3)

〃v4

绝热压缩：df“，绝热:...............(4)

效率：e,e,T、

讨论：1.卡诺循环最简单、最基本的理想循环2.只

与彳工有关。提高〃的途径3/恒小于1

逆循环：致冷机

(10')

0=0=4—

致冷系数w…(可大于1)

小结：绝热过程；卡诺循环：

(05,)

思考：7-5,9,10;练习：7-20,24,25

教学基本指标

教学课题热力学第二定律课的类新知识课

型

教学方法讲授教学手多媒体

段

教学重热力学第二定律，不可逆教学难热二律的统

点过程点计意义

参考教周志坚“大学物理教程”作业布思考题2,练

材置习题3

双语教否授课学2学时

学时

大纲要求了解可逆过程和不可逆过程与热力学第二定律的统

计意义

教学基本内容

承启：热力学第一定律:定量研究-热力学第二定律:方向研究

（05,）

§7-7热力学第二定律

-、叙述：

（15,）

开尔文叙述：从单一热源吸取热量令其全变为功的循环过

程：不可能。

克劳修斯叙述：热量自发地从低温到高温：不可能。

（二叙述等效）

二、意义：反映自然界中过程的方向性，否定了制造第二类永

动机的幻想。（10'）

§7-8可逆过程和不可逆过程卡诺定理

-、两类过程

（15,）

可逆过程：系统能回原态且外界无任何变化。（平衡过程）

不可逆过程：系统不可能回原态而外界无任何变化

例：功热转换，热量从高温到低温,气体自由膨胀

讨论：1.只有理想的平衡过程（无限慢、无耗散）才可逆，

自然界中一切实际过程都是非理想、非平衡的，因

此是不可逆的。

2.各种不可逆过程中存在内在联系。

热二律实质：总结性指出这种联系。

二、卡诺定理：工作在小（之间热机:;一切可逆机：一切不可

逆机：（10'）

意义：提高〃的途径：①不可逆机尽量逼近可逆机。②提

高高温不（降低低温7，）

§7-9热力学第二定律的统计意义

1

一、气体自由膨胀：重回A:几率产N为分子数。

（20,）

总结：自发过程（不可逆过程）

总是从几率小（含微观状态少）的宏观状态=几率大（含

微观状态多）的宏观状态。

二、热二律统计意义：本质上是一统计规律，反映自然界中一切

实际过程，都向几率增大方向进行。（10,）

小结：绝热过程；卡诺循环：

（05,）

思考：7-5,9,10;练习：7-20,24,25

教学基本指标

教学课题静电场强课的类新知识课

型

教学方法讲授教学手多媒体

段

教学重静电场，电场强度教学难场强计算

点点

参考教周志坚“大学物理教程”作业布思考题2,练

材置习题3

双语教否授课学2学时

学时

大纲要求熟练使用运用迭加原理计算场强

教学基本内容

承启：力学：机械运动-电磁学：电磁运动

(02')

第八章真空中的静电场

§8-1：电场

--电场：场物质：迭加性静电场：静

止电荷激发。对外表现(05')

二.带电现象的微观解释：电子转移

(03))

三.库仑定律：对真空的点电荷

(10)

§8-2：场强

’方向性

•客观性

-、场强：性质I迭加性：百=七+及++原

(10)

二、场强计算：

㈠离散型：

(20,)

1、点电荷：2、点电荷系：电

偶极子：电矩

(二)、连续型：

划分：元电荷心段,那

迭加：矢量积分£=J=J=---ydq

(注意方向，正交分解)

1均匀带电线：

(20,)

讨论：无限长均匀带电线：

2.均匀带电环轴