大学物理基础教程第1章

大学物理教师：2026年春季学期名

人

榜名

人

榜

物理书都充满了复杂的数学公式。可是思想及理念，而非公式，才是每一物理理论的开端。

－－爱因斯坦万物之理课

程

介

绍《大学物理A》

《大学物理A》课程是高等学校理工科各专业学生的一门重要的必修基础课，也是自然科学的许多领域和工程技术的基础。

课程目标：能够对物理学的内容、概念、图像、方法、历史、现状、前沿及其物理学对科学发展和社会进步的推动作用等方面有一个较全面的了解；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。具备综合运用物理学知识和数学知识分析问题和解决实际问题的能力。掌握物理实验的“基本知识，基本方法和基本技能”正确记录和处理数据，分析实验结果和撰写实验报告；具备科学实验的初步能力。《大学物理A》

对毕业要求支撑工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题。具备综合运用物理学知识和数学知识分析问题和解决实际问题的能力。问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论。研究：能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。《大学物理A》

授课学时：32学时

（周4学时）考核方式：考试

（闭卷）

第11周授课内容：第1章

质点运动学

（4学时）第2章

质点动力学

（5学时）

第3章

刚体力学基础

（5学时）第4章

静电场（6学时）第5章

稳恒磁场（7学时）第6章

变化的电磁场

（5学时）课程考核要求

课程成绩构成及比例考核环节目标分值考核/评价细则对应的课程目标平时成绩平时成绩100分，占总评成绩的比例为40%课堂互动30

参与选人、抢答、主题讨论、随堂练习等课堂活动。由学生课堂互动累计得分除以课堂互动满分乘100得百分制得分，再乘以30%得此部分分值。目标1(工程知识）阶段测试20

进行2次阶段测试，由课程负责人命题，由任课教师进行发放，批阅，将2次测试成绩按百分制折合后乘20%，得此部分分值。目标2（问题分析）课后作业30

每学期至少留4次课后作业，由任课教师自主安排作业内容，并进行批阅，将每次作业累计得分按百分折合后乘40%，得此部分分值。目标2（问题分析）分组任务10

每学期至少进行2次分组任务，由任课教师发布任务主题，学生以3-6人小组为单位进行协作，由任课教师根据成果质量及小组表现进行评分，将2次任务成绩按百分制折合后乘10%，得此部分分值。目标2（问题分析）自主学习10

完成线上课程设置的自主学习章节任务点与章节测试，由学生自主学习累计得分除以章节学习满分乘100得百分制得分，再乘以10%得此部分分值。

目标1(工程知识）考试成绩

期末考试100分，占总评成绩的比例为60%

目标1试题46

卷面成绩100分，以卷面乘以其在总评成绩中所占的比例，计入课程总评成绩。考试题型：单选题、填空题、判断题、计算题、简答题。

目标1(工程知识）目标2试题54目标2（问题分析）第一章

质点运动学目

录CONTENTS1.1运动学的基本概念1.2描述质点运动的基本物理量1.3平面曲线运动1.4运动学的基本问题学

习

目

标1.知识目标：理解并掌握参考系、坐标系、物理模型的基本概念及应用。熟悉并准确描述质点的位置矢量、位移、速度、加速度等运动状态。2.能力目标：运用直角坐标系和微积分精确计算质点运动的速度和加速度。综合运用物理定律解决复杂问题。3.素质目标：培养物理思维素养，使其能够用物理语言准确描述物理现象，形成科学观念。激发探索精神，提升科学素养和实践能力。§1.1运动学的基本概念课

程

导

入一、运动的绝对性和相对性任何物体在任何时刻都在不停地运动着。描述物体运动的三点准备选择参考系建立坐标系提出物理模型123运动是绝对的，静止是相对的。二、参考系：为描述物体的运动而选择的标准物二、从运动学的角度讲，参考系的选择是任意的，通常以对问题的研究最方便、最简单为原则。三、坐标系常用的有直角坐标系、极坐标系、自然坐标系、球面坐标系或柱面坐标系等。

直角坐标系任意矢量

可以表示为矢量的大小或模表示为方向余弦满足关系四、物理模型对真实的物理过程和对象，根据所讨论的问题的基本要求对其进行理想化的简化，抽象为可以用数学方法描述的物理模型。质点：可忽略形状和大小的物体抽象成有质量而无形状和大小的“点”。可以将物体简化为质点的两种情况：物体不变形，不作转动；物体的尺寸比它的活动范围小很多小结综述选择合适的参考系方便确定物体的运动性质；建立恰当的坐标系提出较准确的物理模型确定所提问题最基本的运动规律。定量地描述物体的运动；§1.2描述质点运动的基本物理量思考：无人机是如何排列的？一、位置矢量确定质点

某一时刻在直角坐标系里的位置的物理量称为位置矢量，简称位矢

。表示：位矢

的大小：位矢

的方向余弦：一、位置矢量质点的运动是质点的空间位置随时间变化的过程。

这时质点的坐标和位矢

都是时间

的函数。

表示运动过程的函数式称为运动方程，可以写作：或轨道的参数方程消去轨道方程质点在空间的运动路径称为轨道。例题已知某质点的运动方程为，其，，式中

以s计，

以m计，求质点的轨道方程。解：从两式中消去

后，得轨道方程这表明质点是在的平面内，作以原点为圆心，半径为3m的圆周运动。二、位移经过时间间隔后,质点位置矢量发生变化,把由始点A指向终点B的有向线段

称为点A到B的位移矢量,简称位移.即在时间间隔内位矢的增量

。位移的模二、位移与的区别位矢大小的增量——标量位矢增量的大小为标量，为矢量如图所示，一般讨论二、位移与的区别

位移

：矢量，表示质点位置变化的净效果，与质点运动轨迹无关，只与始末点有关。

路程

：标量，质点通过的实际路径长，与质点运动轨迹有关。

一般讨论两点间的路程不是唯一的，而位移是唯一的。

质点做不改变方向的直线运动；或时，才有三、速度平均速度与同方向.平均速度大小

在时刻

到

时间内，质点的位移为，那么与的比值，称为质点在

时刻附近

时间内的平均速度。三、速度当时平均速度的极限值叫做瞬时速度，简称速度。速度等于位矢对时间的一阶导数。若质点在三维空间中运动,其速度为三、速度

速率：等于质点在单位时间内所行经的路程，而不考虑质点运动的方向。

平均速率瞬时速率

瞬时速率就是瞬时速度的模。三、速度讨论吗？

在Ob上截取速度方向变化速度大小变化有三、速度讨论

一运动质点在某瞬时位于矢径的端点处，其速度大小为（A）（B）（B）（B）（C）（D）四、加速度（描述质点的速度变化快慢的物理量）平均加速度：单位时间内的速度增量瞬时加速度（简称加速度）加速度是速度对时间的一阶导数

或位矢对时间的二阶导数。四、加速度质点作三维运动时加速度为加速度大小例题

一质点在平面上运动，运动方程为

，式中

以s计，以m计。（请把位置矢量、位移、平均速度、瞬时速度、平均加速度、瞬时加速度都表示成直角坐标系中的矢量式）（1）以时间t为变量，写出质点位置矢量的表示式；

解：（1）例题

一质点在平面上运动，运动方程为

，式中

以s计，以m计。（2）求出t=1s时刻和t=2s时刻的位置矢量，计算这1s内质点的位移；这1s内质点的位移为例题

一质点在平面上运动，运动方程为

，式中

以s计，以m计。（3）计算t=0s时刻到t=4s时刻内的平均速度；的位置矢量分别为平均速度为例题

一质点在平面上运动，运动方程为

，式中

以s计，以m计。（4）求出质点速度矢量表示式，计算t=4s时质点的速度.根据速度定义式有则t=4s时的速度为例题

一质点在平面上运动，运动方程为

，式中

以s计，以m计。（5）计算t=0s到t=4s内质点的平均加速度.因的速度分别为所以平均加速度为例题

一质点在平面上运动，运动方程为

，式中

以s计，以m计。（6）求出质点加速度矢量的表示式，计算t=4s时质点的加速度.根据加速度定义式有由此可见，该质点的加速度沿

方向，且为恒量。小结物理量表示大小位矢位移速度平均速度瞬时速度速率平均速率瞬时速率加速度平均加速度瞬时加速度学

习

目

标1.知识目标：了解自然坐标系的建立方法、以及当中的切向加速度和法向加速度的物理意义及在曲线运动中的作用机制。2.能力目标：理解极坐标系中描述质点做圆周运动的四个物理量：角位置、角位移、角速度、角加速度；掌握线量与角量之间的关系，熟练运用微积分的方法处理运动学中的两类问题。3.素质目标：通过线量与角量的对比，培养学生的辩证思维方法；培养学生严谨的科学态度和勇于探索的创新精神，通过工程案例增强学生的工程伦理意识和社会责任感。§1.3平面曲线运动一、一般的平面曲线运动

切向加速度

法向加速度曲线运动中，加速度的方向总是指向曲线的凹侧。一、一般的平面曲线运动

切向加速度

法向加速度自然坐标系坐标原点：轨道曲线上任一点.坐标轴:“弯曲轨道”。A.B处的坐标:轨道的长度s(自然坐标)切向单位矢量法向单位矢量指向物体运动方向指向轨道的凹侧一、一般的平面曲线运动

切向加速度

法向加速度一、一般的平面曲线运动

切向加速度

法向加速度切向加速度法向加速度描述质点运动速度大小变化的物理量描述质点运动速度方向变化的物理量二、圆周运动

角速度

角加速度对圆周运动的描述平面自然坐标系平面极坐标系线量描述角量描述二、圆周运动

角速度

角加速度位移速度切向加速度法向加速度在自然坐标系中圆周运动中二、圆周运动

角速度

角加速度角速度角加速度极轴方向为右手螺旋法则在极坐标中角位置角位移矢量二、圆周运动

角速度

角加速度位矢直角坐标系中:极坐标系中:角位置

角位移

位移速度加速度角速度角加速度二、圆周运动

角速度

角加速度线量与角量的关系0

p1p2极轴二、圆周运动

角速度

角加速度角速度的方向就是角位移的方向，如图所示。按照矢量的矢积法则，角速度矢量与线速度矢量之间的关系为讨论二、圆周