《大学物理Ⅳ》教学大纲.doc

大学物理IV课程教学大纲英文名称: 课程编码：课内教学时数：共48学时，其中理论课时32，实验课时16适用专业：生物、食品类学分：3学分开课单位：撰写人：审核人：修订时间：2013年8月一、课程的性质和任务物理学是研究物质的基本结构，相互作用，物质最基本、最普遍的运动形式及其转化规律的学科。它的基本理论渗透于一切自然科学领域，应用于生产技术的各个部门，是自然科学许多领域和工程技术的基础。本课程是为实现技术应用性人才的培养目标而开设的一门基础课。物理课的作用，一方面是为学生学习后续课程，形成职业技能和将来从事专业技术工作打下必要的物理学基础，培养独立获取知识的能力，同时也对学生建立辩证唯物主义世界观，激发探索和创新精神，增强适应能力，提高人才素质起着重要作用。通过物理学课程的教学，应使学生理解物理学的基本概念，了解物理理论在生产技术中的应用。培养学生分析问题、解决问题和独立探索的能力，使学生获得学习新知识的方法，为毕业后工作和继续学习打下一定的基础。培养学生辩证唯物主义世界观，提高学生的科学素质。为学生学习专业知识和参加技术实践打下必要的物理学基础。二、课程教学内容的基本要求、重点和难点第一单元 力学 基本要求 理解质点、刚体等模型和参照系、惯性系等概念；掌握位置矢量、位移、速度、加速度等描述质点运动和运动变化的物理量。能借助于直角坐标系熟练地计算质点在平面内运动时的速度和加速度。掌握牛顿三定律及其适用条件；掌握功的概念。掌握保守力作功的特点及势能的概念，会计算势能（重力势能、弹性势能、万有引力势能）；掌握质点的动能定理和动量定理，并能用它们分析、解决质点在平面内运动时的简单力学问题；掌握机械能守恒定律、动量守恒定律以及它们的适用条件。掌握运用守恒定律分析问题的思想和方法；掌握流体静力学、流体动力学；了解粘滞流体的流动。 教学重点 描述质点运动的物理量：位矢、位移矢量、速度矢量和加速度矢量；牛顿定律的应用；动量定理，动量守恒定律；质点的动能定理、质点系的动能定理、质点系的功能原理；流体静力学、流体动力学。 教学难点 计算作用在质点上的变力的功；碰撞；转动方程的建立；角动量定理和角动量守恒定律的应用；物理向量的应用，积分在物理学中的应用；相对运动；力学相对性原理；用微积分方法求解一维变力作用下简单的的质点动力学问题；流体静力学、流体动力学。 教学内容1、质点运动的描述，位矢，速度和加速度2、牛顿定律，几种常见的力，牛顿定律应用举例3、质点和质点系动量定理，动量守恒定律4、功，动能定理5、保守力与非保守力，势能6、功能原理，机械能守恒定律7、弹性碰撞与完全非弹性碰撞8、流体静力学9、流体动力学10、粘滞流体的流动第三单元 气体动理论与热力学基础 基本要求 能从宏观和统计意义上理解气体的压强、温度等概念；理解理想气体的压强公式以及他们的物理意义。通过推导气体压强公式；了解从提出模型至进行统计平均的方法，了解麦克斯韦速率分布律及速率分布函数和速率分布曲线的物理意义；了解气体分子热运动的算术平均速率、均方根速率及最可几速率得意义；理解气体分子平均能量按自由度均分定理，并会应用该定理；掌握热力学第一定律。能熟练地分析、计算理想气体各等值过程和绝热过程中的功、热量、内能改变量、热机效率及卡诺循环的效率；理解可逆过程和不可逆过程。理解热力学第二定律的两种表述，了解这两种叙述的等价性；了解热力学第三定律 教学重点 功和热量的概念、理解准静态过程、用热力学第一定律来分析问题；能分析计算理想气体各等值过程和绝热过程中的功、热量及内能改变量。理解理想气体的压强公式以及它们的物理意义；气体分子平均能量按自由度均分定理，应用该定理计算理想气体的定压热容、定容热容及内能。 教学难点 理解准静态过程，掌握热力学第一定律，能用来分析问题；分析计算理想气体各等值过程和绝热过程中的功、热量及内能改变量；循环及循环效率的概念，会熟练地计算卡诺循环的效率并理解它所说明的问题；可逆及不可逆过程，理解热力学第二定律的两种叙述及它们的等价性；玻尔兹曼能量分布律，了解麦克斯速率分布律及速率分布函数和速率分布曲线的物理意义；气体分子平均能量按自由度均分定理，并会应用该定理计算理想气体的定压热容、定容热容及内能。 教学内容1、 气体状态参量，理想气体物态方程2、 理想气体分子热运动模型3、 理想气体压强公式，分子的平均平动动能与温度的关系4、 能量均分定理，理想气体的内能5、 麦克斯韦气体分子速率分布律6、 准静态过程，功，热量，内能，热力学第一定律7、 理想气体的等体过程和等压过程、等体摩尔热容和等压摩尔热容8、 等温过程和绝热过程9、 循环过程，卡诺循环，热力学第二定律10、 热力学第三定律第五单元 波动光学 基本要求 了解普通光源的相干性和光的干涉的基本特点；理解获得相干光的方法。掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系。能分析确定杨氏双缝干涉条纹的位置；掌握光程概念，等厚干涉，劈尖，牛顿环；了解惠更斯菲涅耳原理。掌握分析单缝夫琅和费衍射明暗纹分布规律的方法。会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响；了解圆孔衍射。理解光栅衍射公式。会确定光栅衍射谱线的位置，会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布的影响；理解自然光和线偏振光。了解光的偏振概念和获得偏振光的几种方法；理解布儒斯特定律及马吕斯定律。理解偏振光的获得方法和检验方法。 教学重点 杨氏双缝干涉及其特征；薄膜等厚干涉（劈尖、牛顿环）的特征及应用；单缝夫琅和费衍射；光栅衍射及其应用；马吕斯定律和布儒斯特定律。 教学难点 各参数变化对干涉条纹的影响；对半波损失的判断；对光栅光谱（复色光）的理解和分析；干涉与衍射的区别和联系；不同偏振光的判别和区分；相干光的条件和相干光的获得方法；惠更斯菲涅耳原理及它对光的衍射现象的定性解释。 教学内容1、 相干光，杨氏双缝干涉2、 光程，等厚干涉，劈尖，牛顿环3、 光的衍射，单缝衍射4、 圆孔衍射，衍射光栅5、 光的偏振性，马吕斯定律，反射光与折射光的偏振，三、课程学时分配（总学时48学时）教学单元内容总学时学时安排讲授实验上机课程设计其它1力学12122气体动理论及热力学11113波动光学99四、实践性教学环节项目的教学要求及教学时间安排实验教学1、教学要求本课程实验目的是训练学生基本实验能力和动手能力，通过实验加深对物理学基本概念、基本定律的理解，为学生的进一步发展打下基础。2、实验（上机）教学项目及学时分配序号实验项目名称学时实验类型1误差理论及数据处理2基础性2光的干涉牛顿环3基础性3分光计的调整和三棱镜顶角的测定3基础性4光栅衍射和光波波长测定3基础性5迈克尔逊干涉仪的调节和使用3基础性6不良导体热导率的测量（仿真）2基础性五、本课程与其它课程的联系物理学不仅是一门独立的科学基础课，同时也是等多种课程的基础。学习大学物理首先应在高中学完物理必修课和选修课的基础上进行，高等数学是大学物理课程问题解决的主要工具，所以应在一年级的第二学期开始开课。大学物理知识及其研究问题的方法对于工科大学各专业的后续课程的学习有不可替代的基础作用，比如，力学理论是建工、机械、生物食品等专业的专业课的基础理论，光学理论是通信、机械、计量等专业的基础理论，热学理论是化工、能动轻纺等专业的基础理论。六、本课程的特点及教法、学法建议本课程是自然科学的基础，具有实用性强，内容抽象，还要求学生具有扎实的高等数学知识基础。所以建议教授这门课程的教师最好使用多媒体，使得教学过程较生动，易于学生的理解。还可以安排部分时间让学生能够讨论一些问题。同时，在学习这门课程时，要求学生打牢数学基础，同时，上课之前要预习。课后要独立完成作业。部分内容学生可以自学。七、考核类型、考核方式与成绩评定 考核类型：考试 考核方式与成绩评定：1、 考核方式：期末考试（闭卷笔试）与平时成绩。2、 课程考核的成绩评定：百分制计分，最终成绩的构成为平时成绩占（40%）、期末考试成绩占（60%）。（根据人才培养方案定）3、 期末考试命题要求：笔试命题要有一定的题量以及知识点覆盖面，并要体现重点；试题的难度要求及其比例为:识记占30%、理解占30%、掌握与应用占20%，分析与综合占20%。根据本课程的特点，建议命题采用填空、选择、问答、计算等题型。八、建议使用教材及主要教学参考资料 教材：大学物理简明教程，吕金钟主