大学物理(A)课程教学大纲

1、大学物理（A）课程教学大纲（College Physics）课程编号：0111011/21学分：8学时：120 （其中：讲课学时：120 实验学时： 0 上机学时：0 课外: 0 ）先修课程：高等数学适用专业：材料成型及控制工程、复合材料与工程、高分子材料与工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、无机非金属材料工程(光电材料与器件)、冶金工程、电气工程及其自动化、电子信息工程、电子信息科学与技术、农业电气化与自动化、生物医学工程、自动化、机械电子工程、机械设计制造及其自动化、机械设计制造及其自动化(模具)、农业机械化及其自动化、通信工程、数学与应用数学、数学与应用数学(师范)、信息与计算科学、

2、建筑环境与设备工程、热能与动力工程(电厂热能工程及其自动化)、热能与动力工程(工程热物理与节能减排技术)、热能与动力工程(流体机械及其自动化)、新能源科学与工程、车辆工程、交通运输(汽车运用及物流工程)、热能与动力工程(动力机械工程及自动化)、食品科学与工程(食品机械及其自动化)、土木工程(建筑工程)、土木工程(交通土建工程) 。教材：普通物理学；程守洙、江之永主编；高等教育出版社，第六版开课学院：理学院一、课程性质物理学内容丰富、涉及面广，它的基本理论渗透在自然科学的一切领域，应用于生产技术的各个部门，它是自然科学的一切领域和工程技术的基础，以物理学基础知识为内容的大学物理课是理工科大学各专

3、业学生的一门重要的必修基础课。二、课程任务1.知识方面物理学是研究物质的基本结构、相互作用和物质最基本最普遍的运动形式（机械运动、热运动、电磁运动、微观粒子运动等）及其相互作用规律的学科。而本课程的内容主要包括经典物理学和近代物理学的基础知识，通过大学物理课程的学习，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。 2.能力与素质方面大学物理课程性质是低年级开设的基础课，它有使学生尽快适应大学阶段的学习规律的使命，所以在各个教学环节中，应首先使学生初步学习科学的思想方法，注意培养学生独立获取知识的能力。另一方面加强培养学生分析、思考以至解决

4、实际问题的能力：能够了解对实际问题进行合理简化的各种理想物理模型的意义；会利用各种分析方法及典型结果判断结论的合理性；也能够培养学生对感兴趣的物理问题进行进一步的探讨的能力。三、课程内容及要求第一章 力和运动（一）教学内容质点运动的描述以及在圆周运动和一般曲线运动中的应用；相对运动；牛顿运动定律及其应用；伽利略相对性原理和惯性力。（二）教学要求（1）掌握位矢、位移、速度、加速度、角速度和角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计算质点在平面内运动时的速度、加速度。能计算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法向加速度。 （2）掌握牛顿三定律及其适用条件。能用

5、微积分方法求解一维变力作用下简单的质点动力学问题。（三）重点与难点 1.重点描述质点运动的各物理量意义及其矢量运算、微积分运算；牛顿运动三定律使用条件。2.难点运动学中关于曲线运动问题的讨论和牛顿运动中变力作用下的动力学问题第二章 运动的守恒量和守恒定律（一）教学内容质心、质心运动定理；质点与质点系的动量定理和动量守恒定律；功和动能定理；势能和机械能守恒定律；质点的角动量和角动量守恒定律；碰撞。（二）教学要求（1）掌握功的概念，能计算直线运动情况下变力的功。理解保守力做功的特点及势能的概念，会计算重力、弹性力和万有引力势能。（2）掌握质点的动能定理和动量定理、通过质点在平面内的运动情况理解角动

6、量（动量矩）和角动量守恒定律，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，掌握运用守恒定律分析问题的思想和方法，能分析简单系统在平面内的力学问题。（三）重点与难点 1.重点功的概念，及其直线运动情况下变力的功的计算；质点及质点系的动能定理和动量定理；机械能守恒定律、动量守恒定律。2.难点直线运动情况下变力的功；守恒定律的适用条件和应用。第三章 刚体和流体的运动（一）教学内容刚体模型的定义及其运动；转动惯量及其定轴转动定律；刚体定轴转动中的功能关系和角动量守恒定律。（二）教学要求（1）了解刚体的物理模型及其特征，理解转动惯量概念及其计算。（2）理解刚体

7、绕定轴转动的转动定律和刚体在绕定轴转动情况下的角动量守恒定律。（三）重点与难点 1.重点刚体模型的特征及其刚体定轴转动定律。2.难点刚体定轴转动定律的应用；角动量守恒定律。第四章 相对论基础（一）教学内容狭义相对论基本原理及洛伦兹坐标及速度变换；狭义相对论时空观；狭义相对论动力学基础。（二）教学要求（1）了解爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设。（2）了解洛伦兹坐标变换。了解狭义相对论中同时性的相对性以及长度收缩和时间膨胀概念。了解牛顿力学中的时空观和狭义相对论中的时空观以及两者的差异。（3）理解狭义相对论中质量和速度的关系、质量和能量的关系。（三）重点与难点1.重点狭义相对论基本原理及洛伦兹变换

8、。2.难点狭义相对论时空观。第五章 气体动理论（一）教学内容理想气体模型和状态方程；理想气体的压强和温度公式；能量按自由度均分定理及理想气体内能；麦克斯韦速率分布律；重力场中粒子按高度的分布；分子碰撞频率和平均自由程。（二）教学要求（1）了解气体分子热运动的图象。理解理想气体的压强公式和温度公式，通过推导气体压强公式，了解从提出模型、进行统计平均、建立宏观量与微观量的联系到阐明宏观量的微观本质的思想和方法。能从宏观和统计意义上理解压强、温度、内能等概念，了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现。（2）通过理想气体的刚性分子模型，理解气体分子平均能量按自由度均分定理，并会应用该定理计算理想气体内能

9、。（3）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，了解玻耳兹曼能量分布律。（4）了解气体分子平均碰撞频率及平均自由程。（三）重点与难点1.重点理想气体处于平衡态时的状态方程及其压强和温度公式；能量按自由度均分定理和理想气体的内能公式。2.难点从宏观和统计意义上理解压强、温度、内能等概念；麦克斯韦速率分布律。第六章 热力学基础（一）教学内容热力学第一定律的描述及其在准静态过程中的应用；循环过程及卡诺循环讨论；热力学第二定律描述及其统计意义；可逆过程和不可逆过程；熵和熵增原理。（二）教学要求（1）掌握功和热量的概念理解准静态过程。掌

10、握热力学第一定律。能分析、计算理想气体等体、等压、等温过程和绝热过程中的功、热量、内能改变量及卡诺循环等简单循环的效率。（2）了解可逆过程和不可逆过程，了解热力学第二定律及其统计意义。了解熵的物理意义及其玻耳兹曼表达式。（三）重点与难点1.重点热力学第一定律及其应用；循环过程；热力学第二定律描述。2.难点热力学第一定律及其应用；熵及其熵增原理。第七章 静止电荷的电场（一）教学内容点电荷的库仑定律；静电场的电场强度；静电场的高斯定理；静电场的环路定理和电势；静电场中的导体及其电容器的电容；静电场的电介质及其有介质时的高斯定理；静电场的能量。（二）教学要求（1）掌握静电场的电场强度和电势的概念以及

11、电场强度叠加原理。掌握电势与电场强度的积分关系。能计算一些简单问题中的电场强度和电势。（2）理解静电场的规律：高斯定理和环路定理。理解用高斯定理计算电场强度的条件和方法。（3）了解导体的静电平衡条件，了解介质的极化、磁化现象及其微观解释。了解铁磁质的特性，了解各向同性介质中和、和之间的关系和区别。了解介质中的高斯定理和安培环路定理。（4）了解电场能量的概念。（三）重点与难点1.重点静电场的电场强度和电势概念及其计算；静电场的高斯定理和环路定理及其高斯定理的应用。2.难点静电场的高斯定理和环路定理的意义和应用；静电场中的电介质。第八章 恒定电流的磁场（一）教学内容磁感应强度；毕奥-萨伐尔定律；稳

12、恒磁场的高斯定理与安培环路定理；带电粒子在电场和磁场中的运动；磁场对载流导线的作用；磁场中的磁介质；有磁介质时的安培环路定理及其磁场强度；铁磁质。（二）教学要求（1）掌握磁感应强度的概念。理解毕奥萨伐尔定律。能计算一些简单问题中的磁感应强度。（2）理解稳恒磁场的规律：磁场高斯定理和安培环路定理。理解用安培环路定理计算磁感应强度的条件和方法。（3）理解安培定律和洛伦兹力公式，了解电偶极矩和磁矩的概念。能计算电偶极子在均匀电场中，简单几何形状载流导体和载流平面线圈在均匀磁场中或在无限长直载流导线产生的非均匀磁场中所受的力和力矩。能分析点电荷在均匀电场和均匀磁场中的受力和运动。（三）重点与难点1.重

13、点磁感应强度；毕奥-萨伐尔定律及其应用；磁场的高斯定理和安培环路定理及其应用。2.难点毕奥-萨伐尔定律及其应用；磁场安培环路定理及其应用；磁场中的磁介质。第九章 电磁感应 电磁场理论（一）教学内容电磁感应定律；动生电动势；感生电动势和感生电场；自感和互感现象；磁场的能量；位移电流和电磁场理论。（二）教学要求（1）理解电动势的概念。（2）掌握法拉第电磁感应定律，理解动生电动势和感生电动势的要领。（3）了解自感系数和互感系数。（4）了解磁能密度的概念。（5）了解涡旋电场、位移电流的概念以及麦克斯韦方程组（积分形式）的物理意义。了解电磁场的物质性。（三）重点与难点1.重点法拉第电磁感应定律；动生电动

14、势和感生电动势。2.难点法拉第电磁感应定律及其应用；位移电流的概念。第十章 机械振动和电磁振荡（一）教学内容谐振动及其讨论；一维谐振动的合成。（二）教学要求（1）掌握描述简谐振动的各物理量（特别是相位）及各量间的关系。（2）理解旋转矢量法。（3）掌握简谐振动的基本特征，能建立一维简谐振动的微分方程，能根据给定的初始条件写出一维简谐振动的振动表达式，并理解其物理意义。（4）理解同方向、同频率的几个简谐振动的合成规律。（三）重点与难点1.重点简谐振荡的各物理量意义；简谐振荡的描述方法及其旋转矢量图的应用；简谐振荡表达式的推导。2.难点旋转矢量图的应用和简谐振动表达式的推导；一维谐振动的合成。第十一

15、章 机械波和电磁波（一）教学内容机械波德产生和传播；平面简谐波的波函数；波的能量和波的强度；惠更斯原理；波的叠加干涉及其驻波；多普勒效应。（二）教学要求（1）理解机械波的产生条件，掌握由已知质点的简谐振动方程得出平面简谐波的波函数的方法及波函数的物理意义。理解波形图线。（2）了解波的能量传播特征及能流、能流密度概念。相位差（3）了解惠更斯原理和波的叠加原理。理解波的相干条件，能应用相位差和波程差分析、确定相干波叠加后振幅加强和减弱的条件。（4）理解驻波及其形成条件。了解驻波和行波的区别。（5）了解机械波的多普勒效应及其产生原因，在波源或观察者单独相对介质运动，且运动方向沿二者连线的情况下，能用

16、多普勒频移公式进行计算。（6）了解电磁波的性质。（三）重点与难点1.重点平面简谐波的波函数的获得及波函数的物理意义；波的叠加干涉的强弱分布规律。2.难点平面简谐波波函数的获得；驻波；机械波的多普勒效应。第十二章 光学（一）教学内容光源和相干光；双缝干涉；光程和光程差；薄膜干涉；迈克尔逊干涉仪；光的衍射现象和惠更斯-菲涅尔原理；单缝和圆孔的夫琅禾费衍射；光学仪器的分辨本领；光栅衍射和X射线衍射；光的偏振态；起偏和检偏及其马吕斯定律；反射和折射时光的偏振；光的双折射。（二）教学要求（1）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。（2）能分析、确定杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条

17、纹的位置，了解迈克孙干涉仪的工作原理。（3）了解惠更斯。菲涅耳原理。理解分析单缝夫琅禾费衍射暗纹分布规律的方法。会分析缝宽及波长对衍射谱线分布的影响。（4）理解光栅衍射公式，会确定光栅衍射谱线的位置。会分析光栅常量及波长对光栅衍射谱线分布的影响。 （5）理解自然光和线偏振光：理解布儒斯特定律及马吕斯定律。了解双折射现象。了解线偏振光的获得方法和检验方法。（三）重点与难点1.重点光程和光程差的概念；杨氏双缝干涉和薄膜干涉的讨论；单缝的夫琅禾费衍射和光栅衍射的讨论。2.难点光程和光程差的概念；杨氏双缝干涉和薄膜干涉的讨论；单缝的夫琅禾费衍射和光栅衍射的讨论；光的双折射。第十三章 早期量子论和量子力

18、学基础（一）教学内容热辐射及其普朗克的能量子假设；光电效应和爱因斯坦的光子理论；康普顿效应；玻尔的氢原子原理；德布罗意波和微观粒子的波粒二象性；不确定关系；波函数及其统计意义和薛定谔方程。（二）教学要求（1）了解热辐射及其普朗克的能量子假设。（2） 理解光电效应和康普顿效应的实验规律以及爱因斯坦的光子理论对这两个效应的解释，理解光的波粒二象性。（3）理解氢原子光谱的实验规律及玻尔的氢原子理论。（4）了解德布罗意的物质波假设及真正确性的实验证实。了解实物粒子的波粒二象性。（5）理解描述物质波动性的物理量（波长、频率）和粒子性的物理量（动量、能量）间的关系。（6）了解波函数及其统计解释。了解一维坐

19、标动量不确定关系。了解一维定态薛定愕方程。（三）重点与难点1.重点光电效应现象及其爱因斯坦光子理论的解释；玻尔的氢原子理论；物质波波函数的物理意义。2.难点量子理论的假设；光子理论对光电效应现象的解释；玻尔的氢原子理论；德布罗意波及其实物波的统计解释。四、学时分配与教学形式章（按序填写）学时分配教学形式讲课实验上机课外小计绪论00000授课第一章80008授课第二章90009授课第三章70007授课第四章60006授课第五章80008授课第六章80008授课第七章1000010授课第八章1200012授课第九章90009授课第十章50005授课第十一章1000010授课第十二章1800018授课第十三章1000010授课合计120