工科大学物理课程教学大纲

1、1大学物理I、大学物理H课程大纲适合专业：工科本科各专业一、课程内容及要求教学内容的基本要求分：掌握、理解、了解。掌握属较高要求。对于要求掌握的内容(包括定理、定律、原理等的内容、物理意义及适用条件)都应比较透彻 明了，并能熟练地用以分析和计算工科大学物理水平的有关问题，对于那些能由基本定律导出的定理要求会推导(属 必讲内容，是课堂精讲的核心；属于重点考核内容)。理解属一般要求。对于要求理解的内容(包括定理、定律、原理等的内容、物理意义及适用条件)都应比较明了， 并能地用以分析和计算工科大学物理水平的有关问题，对于那些能由基本定律导出的定理不要求会推导(属要考查内 容，可选讲，是课堂精讲的补充

2、，考核时应当商议后再定)。了解属较低要求。对于要了解的内容，应该知道所涉及问题的现象和有关实验，并能对它们进行定性解释，还应 知道与问题直接有关的物理量和公式等的物理意义。对于要求了解的内容，在经典物理部分一般不要求定量计算，在 近代物理部分要求能作公式性质一类的计算(属机动要求，可作为选讲、自学内容，可作为平时考查内容，期末考试 可不考查)。(一)力学1.内容(1)坐标系、参照系和量纲；(2)位矢、位移；(3)速度、加速度；(4)角速度、角加速度；(5)切向加速度和法向加速度；(6)牛顿三定律及其适用条件；(7)变力作用下简单的质点动力学问题；(8)功、变力的功；(9)保守力作功的特点及势能

3、；(10)质点的动能定理；(11)机械能守恒定律；(12)动量定理；(13)动量守恒定律；(14)刚体转动定理；(15)转动惯量；(16)转动能定理；(17)角动量(动量矩)和角动量守恒定律；(18)伽利略相对性原理、伽利略坐标、及其速度变换。22.要求(1)掌握、速度、加速度、角速度、角加速度、运动方程和轨迹方程等描述质点运动和运动变化的物理量， 能借 助于直角坐标系简单计算质点在平面内运动时的速度、加速度、运动方程；(2)掌握牛顿三定律及其适用条件。能用微积分方法求解一维变力作用下简单的质点动力学问题；(3)理解功的概念，能计算直线运动情况下变力的功，理解保守力作功的特点及势能的概念，会计

4、算重力、弹性 力和万有引力势能；(4)理解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，理解运用守恒定 律分析问题的思想和方法，能分析简单系统在平面内运动的力学问题；(5)理解转动惯量概念，理解刚体绕定轴转动的转动定律、转动能定理、角动量定理和刚体定轴转动情况下的角 动量守恒定律；(6)理解伽利略相对性原理，会进行伽利略坐标、速度变换的计算。3.重点：各个运动量的定义，牛顿三定律的应用，力、力矩的时间和空间积累，守恒定律。4.难点：牛顿三定律，力、力矩的时间和空

5、间积累等规律的数学表达。(二)气体动理论及热力学1内容(1)气体分子运动的基本观点和理想气体状态方程；(2)理想气体的压强公式；(3)理想气体的温度公式；(4)气体分子的能量均分定理、内能的宏观、统计意义、Cmol；(5)Maxwell速率分布；(6)气体分子热运动的最可几速率、各种平均速率；(7)气体分子的平均碰撞频率及平均自由程；(8)统计学中的涨落现象和不确定性；(9)功、热量、准静态过程；(10)热力学第一定律；(11)等容、等压、等温、绝热过程；(12)卡诺循环(正、逆)；(13)致冷机、热泵的工作原理；(14)可逆过程、不可逆过程；(15)热二定律及其统计意义；(16)玻耳兹曼熵及

6、信息熵；(17)工程中的测温、测压技术。2.要求(1)了解气体分子运动的基本观点， 理解理想气体状态方程及其适用条件；(2)理解理想气体的压强公式和温度公式，了解气体压强推导过程(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、方法)；3(3)理解压强、温度、内能的宏观、统计意义，进而了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现这一思想；(4)理解Maxwell速率分布的分布函数、曲线的物理定义(是自然界中的最常见分布)，理解气体分子热运动的 最可几速率、各种平均速率；了解气体分子的平均碰撞频率及平均自由程，进而体会统计学中的涨落现象和不确定性；(5) 理解气体分

7、子的能量均分定理，了解理想气体mol热容量，会进行内能的最基本运算，体会Cmol的局限性;(6) 理解功、热量的概念。了解准静态过程， 掌握热力学第一定律的形式与意义， 会对等容、等压、等温、绝热 过程进行简单分析、计算，会对卡诺循环(正、逆)作简单分析，了解致冷机、热泵等等的工作原理;(7) 了解可逆过程、不可逆过程;理解热力学第二定律的内容， 了解其统计意义;了解玻耳兹曼熵及信息熵以及熵增原理；了解工程中的测温(热电温、热辐射Plank色温)、测压(真空技术中的压强计、电离规管)技术。3.重点：压强、温度、内能的统计公式和统计意义，热力学第一定律的应用。4.难点：速率分布的分布函数，热力学

8、第二定律的。(三)电磁学1.内容(1)静电场的电场强度，电场强度叠加原理，电偶极矩；(2)静电场的电势，电势叠加原理；(3)电势与电场强度的关系；(4)静电场的高斯定理；(5)静电场的环路定理；(6)用高斯定理计算电场强度的条件和方法；(7)导体的静电平衡；(8)介质的极化；(9)电容；(10)电能；(11)磁感应强度、毕奥-萨伐尔定律；(12)简单问题中的磁感应强度；(13)稳恒磁场的磁场高斯定理；(14)稳恒磁场的安培环路定理、磁矩；(15)安培定律、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；(16)洛伦兹力公式，点电荷在均匀电场和

9、均匀磁场中的受力和运动；(17)磁化现象及其微观解释；(18)铁磁质的特征；(19)电动势；(20)法拉第电磁感应定律；(21)动生电动势；(22)感生电动势；4(23)自感系数和互感系数；(24)磁能；(25)涡旋电场、位移电流；(26)麦克斯韦方程组(积分形式)；(27)电磁场的物质性。2.要求(1)掌握静电场的电场强度和电势的概念，理解电场强度叠加原理和电势叠加原理，理解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)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

10、的磁感应强度；(4)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B的条件和方法；(5)理解安培定律和洛伦兹力公式，理解电偶极矩和磁矩的概念，能计算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；(6)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，了解铁磁质的特征。了解各向同性介 质中D和E，H和B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；(7)了解电动势的概念；(8)理解法拉第电磁感应定律，理解动生电动势及感生电动势；(9)了解电容、自感

11、系数和互感系数；(10)了解电能密度、磁能密度的概念；(11)理解涡旋电场、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。3.重点：静电场的电场强度和电势的概念，静电场的规律，毕奥-萨伐尔定律，稳恒磁场的规律，磁场力。4.难点：静电场的规律，稳恒磁场的规律，麦克斯韦方程组的物理意义，计算场量的数学方法。(四)振动和波动1.内容(1)描述简谐振动的振动三要素、基本特征；(2)简谐波的各物理量及各量间的关系；(3)旋转矢量法；(4)同方向、同频率的两个简谐振动合成；(5)机械波产生；(6)平面简谐波的波函数；(7)波的能量传播特征及能流、能流密度；(8)惠更斯原理和波

12、的叠加原理；(9)波的相干条件；(10)相位差和波程差、相干波叠加后振幅加强和减弱的条件；(11)驻波及其形成条件；5(12)机械波的多普勒效应；(13)电磁波的基本性质。2.要求(1)掌握描述简谐振动的振动三要素和简谐波的各物理量(特别是相位)及各量间的关系；(2)理解旋转矢量法，并能运用；(3)理解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运 动方程，并理解其物理意义；(4)理解同方向、同频率的两个简谐振动合成规律；(5)了解机械波产生的条件，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物理意义， 理解波形图线，了解波的能量

13、传播特征及能流、能流密度概念；(6)理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；(7)理解驻波及其形成条件，了解驻波和行波的区别；(8)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，能用多普勒频移公式进行简单地计算；(9)了解电磁波的性质。3.重点：简谐振动的振动三要素，简谐振动的基本特征，建立平面简谐波的波函数的方法及波函数物理意义，相 干波叠加后振幅加强和减弱的条件。4.难点：相位的理解与分析，驻波及其形成。(五)波动光学1.内容(1)获得相干光的方法；(2)光

14、程、光程差和相位差的关系；(3)杨氏双缝干涉条纹；(4)薄膜干涉条纹特征；(5)迈克耳孙干涉仪和牛顿环仪；(6)惠更斯-菲涅耳原理；(7)单缝夫琅禾费衍射；(8)光栅衍射；(9)光学仪器分辨率；(10)自然光和线偏振光；(11)线偏振光的获得方法和检验；(12)布儒特定律；(13)马吕斯定律；(14)双折射现象。2要求6(1)了解获得相干光的方法，理解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及薄 膜等厚干涉条纹的位置，了解迈克耳孙干涉仪的工作原理；(2)理解惠更斯-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条纹 分布的影响；(3)理解

15、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；(4)理解自然光和线偏振光。理解布儒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。3.重点：干涉、衍射的条纹条件以及条纹变化规律。4.难点：光程差的描述，条纹的分布规律，谱线的位置，双折射现象。(六)狭义相对论及量子物理基础1.内容(1)牛顿力学中的时空观；(2)伽利略变换；(3)爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设；(4)洛伦兹坐标变换；(5)狭义相对论中同时性的相对性概念；(6)长度收缩；(7)时间膨胀；(8)狭义相对论中的时空观；(9)狭义相对论中质量和速度的关系、质量和能量的关系

16、；(10)相对论在现代物理、科技和宇宙探索中的应用；(11)氢原子光谱实验规律；(12)玻尔氢原子理论；(13)光电效应；(14)康普顿效应；(15)爱因斯坦的光子理论；(16)光的波粒二象性；(17)德布罗意的物质波假设；(18)物质波假设及其正确性的实验证实；(19)实物粒子的波粒二象性；(20)波函数及其统计解释；(21)一维坐标动量不确定关系；(22)一维定态薛定谔方程；(23)能量量子化的驻波解释；(24)角动量量子化及空间量子化；(25)施特恩格拉赫实验及微观粒子的自旋，描述原子中电子运动状态的四个量子数；（26）泡利不相容原理；7（27）原子的电子壳层结构；（28）量子论在现代科

17、技、现代工程中的应用现状及前景。2.要求（1）理解解爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设；（2）理解洛伦兹坐标变换，理解狭义相对论中同时性的相对性、 绝对因果律以及长度收缩和时间膨胀概念，了解 牛顿力学中时空观和狭义相对论中时空观以及二者的差异；（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；（4）了解相对论在现代物理、科技和宇宙探索中的应用简况；（5）理解氢原子光谱实验规律及玻尔氢原子理论；（6）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；（7）了解德布罗意的物质波假设及其正确性的实验证实，了解实物粒子的波粒二象性；（8）理解描述物质

18、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；（9）理解波函数及其统计解释，理解一维坐标动量不确定关系，理解一维定态薛定谔方程；（10）了解如何用驻波观点说明能量量子化，了解角动量量子化及空间量子化，了解施特恩格拉赫实验及微观 粒子的自旋。（11）了解描述原子中电子运动状态的四个量子数，了解泡利不相容原理和原子的电子壳层结构；（12）了解量子论在现代科技、现代工程中的应用现状及前景。3.重点：狭义相对论的两个基本假设，狭义相对论中质量和速度的关系、质量和能量的关系，长度收缩和时间膨 胀，玻尔氢原子理论，波函数及其统计解释，光的波粒二象性。4.难点：洛伦兹坐标变换，狭义相对

19、论中的时空观，波函数的统计解释，薛定谔方程。二、课程各教学环节要求除过课堂讲授外，还要有作业和课外教学的基本要求（辅导答疑、演示实验和网络学习等）。1、作业的基本要求作业的内容和形式应当与教学过程和教学目标紧密配合，不应当拘泥于某些格式，切忌落入选拔性题目的套路之 中。作业练习的内容有：（1）基本概念、规律的理解；（2）基本概念、规律的计算；（3）物理概念、规律和知识的简化性应用和工程化应用；（4）定量与定性计算（含估算）；（5）重要规律和结论的逻辑推理。课后作业要进行精选，取消重复性题目和过多的技巧性题目，增加个别典型的工程化题目，无需进行过多的做题 训练。建议的作业练习形式有：西安工业学院

20、自编的大学物理基础练习、国优主教材上的习题和例题、教师结合生产 实践或科研的自编题目等。2、课外教学的基本要求改进教师面对面辅导答疑，建立辅导答疑卡制度。教师面对面辅导答疑采取“教师平时轮流值班答疑+考前集中 答疑”为主要形式，“各任课教师平时自主答疑”为补充形式，填写答疑记录卡。除过课堂上的演示实验外，在课后组织学生进行部分实物演示实验的操作和学习，以及进行以清华大学制作的78个演示实验录像为8主要内容的学习。以网络课程为载体进行课前、课后网上学习是现代教育技术的重要应用，与教育部倡导的精品课程建设精神相一 致，是对传统的“课后习题作业+教师辅导答疑”课后学习模式的升华。在校园网上可点播收看

21、教师讲课的录像和习 题课的录像，可选择点播“知识点的选讲”和“现代物理专题系列电视片”，可下载教师的“电子教案”，并有答疑等 功能。在“虚拟课堂”中，学生可选择以自学为主的学习课件一一“网络教材”，可选择以以教师讲课为主的“多媒体 讲课录像”，也可选择自学和辅助教学的学习课件一一“知识点选讲”，“习题课多媒体课件”等。三、学时分配早节主要内容各教学环节学时分配作业题量备注讲授（含习题课）总学时力学简单矢量分析、微分方程求解（复习）32142中英文资料、讲授质点运动学5中英文资料、讲授质点动力学7中英文资料、讲授刚体定轴转动6中英文资料、讲授振动与波简谐振动41020中英文资料、讲授简谐波（可与

22、电磁波放在一起）6中英文资料、讲授热学基础气体分子运动论51122中英文资料、讲授热力学6中英文资料、讲授电磁学真空中静电场、电场中导体和电介质92856中英文资料、讲授稳恒磁场6中英文资料、讲授磁场对电流的作用4中英文资料、讲授时变电磁场6中英文资料、讲授麦克斯韦方程组及电磁波3中英文资料、讲授波动光学光的干涉51326中英文资料、讲授光的衍射5中英文资料、讲授光的偏振3中英文资料、讲授近代物理狭义相对论基础61326中英文资料、讲授基础量子物理基础7中英文资料、讲授合计96（含习题课，其学时安 排见教学日历）192大学物理I、大学物理H课程大纲说明本大纲的修订是依照教育部物理基础课程教学指

23、导分委员会2004年12月的“基本要求”精神，以及教育部物理 基础课程教学指导9分委员会关于“各类院校大学物理课程教学大纲应在参照统一的基本要求基础上根据各校实际制定 各自教学大纲”的这一精神而进行的。该大纲是教改的结果，也是进一步推动教改和教研的新起点。因而坚持推进、深化课程教学改革是它最明显的特 色。也正因为如此，该大纲应当是开放的、动态的，而不是一成不变的，即，随着教学实际情况的改变，教学内容、 要求和方式也会随之修改。该大纲是紧密结合我校这所普通工科院校的培养宽口径、较强素质的工程技术人才的办学定位，以及构建“大工 程教育平台”的教学改革与研究特色，并依托我校的办学条件及本课程的师资条

24、件，形成富有我校特色的工科物理教 学大纲。特点有：内容上除过工程化教学倾向以外，核心内容精讲；多种教学手段优化整合；进行综合式考核；在各 教学环节中，将三结合贯穿于知识的传授中（理论与实践相结合、理工科相结合、物理知识与唯物史观相结合），注重 培养学生物理素质、科学素养。在具体教学过程中，对内容的体系及次序、教学环节（讲授、自学、习题、讨论、辅导答疑等）安排及教学手段 选用，应结合学生专业特点及教学条件积极进行教改探索，灵活进行。其中应考虑实践性教学环节，习题课、讨论课 有一定学时和形式，演示教学与课件教学等多种教学手段要优化整合。一、 课程的性质、目的和任务性质工科大学物理是高等工科专业培养

25、高级工程技术人员或培养高素质有工程背景的各类人员的通识性必修基 础课程。它不仅对后续课程教学提供保障作用，而且对最终提高学生的物理素质、科学素养发挥基础性作用，发挥其 自然科学素质培养中的核心课程作用。目的和任务 通过本课程的学习：（1）使学生较系统地获得自然界各种基本运动形式及其规律的知识，通过大学物理的这种少学时教学，应使学生 对基础物理的最基本概念、最基本理论、最基本方法能够有比较全面的认识和正确理解，具有最基本应用的能力，形 成对于物理学科体系、框架的总体认识，为后续课程的学习发挥基础性的作用。（2）在工程化倾向的教学中加强科学方法和科学素养的训练（培养学生的科学思想和研究方法，使学生

26、在科学实 验、逻辑思维和解决问题的能力等方面都得到基本的训练），为进一步的学习、工作和生活发挥更长远的基础性作用。（3）在课程的教学过程中，要通过各个教学环节逐步培养学生具有形象思维能力、抽象思维能力、逻辑推理能力 和自学能力，并注意培养学生具有灵活运用所学知识去综合分析问题和解决问题的能力。二、 课程教学基本目标通过本课程的教学，应使学生初步具备以下能力：（1）能够独立地阅读相当于大学物理水平的教材、参考书和文献资料，并能理解其主要内容和写出条理较清晰的 笔记、小结或读书心得，从而迅速提高自学能力和培养良好的学习方法。2）了解各种理想物理模型并能够根据物理概念、问题的性质和需要，抓住主要因素

27、，略去次要因素，对所研究的对象进行合理的简化。（3）会运用物理学的理论、观点和方法分析、研究、计算或估算一般难度的物理问题。并能根据单位、数量级与 已知典型结果的比较，判断结果的合理性。（4）会运用物理学的基本原理、科学方法，分析相关的工程技术问题，提出原理上的工程技术思路。（5）运用科学方法和辩证唯物主义的科技史观分析科技史上的科技事件， 并对科技发展的方向、特征有初步的认 识。大学物理教学的目的就是让学生打下较好的物理基础，提高学生的科学素养，开阔思路及激发其探索和创新精神， 增强学生自我更新知识的能力，以适应飞速发展的知识经济时代的各种基本要求。三、与其他课程的联系大学物理是工科各专业学

28、生的一门十分重要的基础课，通过这门课程的学习，将为各专业的相关课程的学习打下 坚实的基础，建立必10要的知识储备（对后续课程教学提供保障作用），同时开阔学生的眼界、优化其知识结构、培养学 生的逻辑思维能力以及分析问题与解决问题的能力，对最终提高学生的物理素质、科学素养发挥基础性作用。本课程的基础性课程有：高等数学、微积分、矢量运算及分析。另外，根据各专业的特点，本课程中各章节的着 重点要有所不同。与本课程相关性较强的后续课程有：应用光学、物理光学、电磁场与电磁波、理论力学、电工电子技术， 以上课程的内容在本课程中有不同程度的重复。四、教材、参考书目及主要期刊教材：（建议选用的教材）大学物理（上

29、、下）罗益民，北邮出版社，2004.10参考书目：（建议选用的参考书）1物理学（第四版）（上、中、下） 马文蔚（东南大学等七所工科院校编），高等教育出版社，1999.112大学物理（新版） 吴百诗主编，高等教育出版社.，2001.73大学物理学 第一册 力学（第二版） 张三慧主编 ，清华大学出版社.4大学物理学 第二册 热学（第二版） 张三慧主编 ，清华大学出版社.5大学物理学 第三册 电磁学（第二版） 张三慧主编 ，清华大学出版社.6大学物理学 第四册 光学 近代物理（第二版） 张三慧主编，清华大学出版社.7普通物理学（82修订版） 程守珠主编 ，高等教育出版社，1982.128物理学 第四

30、版 习题分析与解答 马文蔚改编 ，高等教育出版社，1999.119大学物理导论（上、下册） 向义和编 ，清华大学出版社.10 University Physics卢德馨，高等教育出版社，2001.1111 Classical and Modern PhysicF.J.Kelle,高等教育出版社，1999.0112物理学教程（上、下） 马文蔚编，高等教育出版社.，2002.713大学物理（上、下）范中和，西大出版社，2005.1114大学物理学习指导崔觉梅编 ，西电出版社。2002.10主要期刊：物理与工程、物理通报、大学物理、物理实验、国际物理教育通讯。五、开课基本手段及课件1、开课基本手段：传统的教学方法、手段与多媒体教学手段、演示实验教学手段以及开放讨论式教学优化整合，并实现演示实验实物资源、演示实验课件资源、外文文字材料、外文课件、网络课程和其它课件等资源的优化配置。对于理、工科大学物理教学而言，“以传统的黑板+粉笔+讲授教学方法为主，以演示实验教学、多媒体教学以及 开放讨论式教学为辅，并结合实物演示、课件演示、外文材料、课件等资源的优选”