《大学物理》教学大纲

1、大学物理教学大纲（四年制本科. 试行）课程编号：02010601 课程性质：专业必修课适用专业：化学开设学期：第二学期考核方式：闭卷笔试一、课程教学目的与任务物理学是探讨物质结构和运动基本规律的学科，它的研究对象包括小到基本粒子，大到天体宇宙的整个物质世界。物理学是众多交叉学科的理论基础，也构成所有自然科学的理论基础。应用于生产技术的各个部门。学习物理学的目的是使学生掌握自然界已成熟的自然规律；从其发展过程，学习物理学分析问题的方法和科学态度；继而学会在学习和工作中发现问题、提出问题、思考问题和解决问题的能力；通过对物理实质的探讨及实验手段，培养学生解决新问题的创新精神，不断提高学生的科学素质

2、和科学思维方法及科学研究能力。二、与各课程的联系先修课程： 高等数学四、教学时数及分配总学时 90 其中讲授 75 实验 12 习题3 学时分配章 节 标 题学时分配讲授实验习题测试第1章质点的运动43第2章牛顿运动方程3第3章运动的守恒定律6第4章刚体运动5第5章狭义相对论2第6章气体动理论5第7章热力学5第8章真空中的静电场6第9章导体和电介质中的静电场4第10章恒定电流和恒定电场4第11章真空中的恒定磁场6第12章磁介质中的磁场4第13章电磁感应和暂态过程4第14章麦克斯韦方程组 电磁场理论4第15章机械振动和电磁振荡4第16章 机械波与电磁波3第17章波动光学4第18章量子力学初步2合

3、计7515四、讲授内容与要求：（分章节）本大纲根据教育部理科化学教学指导委员会“理科应用化学专业化学教学基本内容”，以四年制本科人才培养规格为目标，按照大学物理学科的理论知识体系，提出了具体的教学要求。质点的运动 （4学时）【教学要求】掌握位置矢量、位移、速度、加速度、角速度、角加速度、切向加速度、法向加速度等描述质点运动状态的物理量。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。能计算质点作园周运动时的角速度、角加速度、切向加速度、法向加速度。理解运动的相对性。【教学内容】1、质点运动规律的描述。2、运动方程和运动量间的关系。牛顿运动方程（3学时）【教学要求】掌握牛顿三定律及适用条

4、件，掌握运用微积分方法求解一维变力作用下质点的动力学问题。【教学内容】1、牛顿运动定律。2、牛顿运动定律应用举例。运动的守恒定律（6学时）【教学要求】掌握力的作功的概念，计算变力的功；掌握保守力做功的特点及势能的概念，计算重力、弹性力、万有引力的功及系统的势能；掌握力的时间积累量 动量的概念，理解平面内运动质点的角动量和角动量守恒定律。掌握质点的动量守恒、机械能守恒定律。掌握完全弹性碰撞和非完全弹性碰撞的基本概念、碰撞问题的实际应用。【教学内容】1、三大守恒定律。2、动量、角动量及其守恒定律。刚体运动（5学时）【教学要求】理解刚体运动的一般特点，掌握对定轴转动的分析方法；掌握刚体所受力矩的概念

5、；了解转动惯量的概念；理解刚体定轴转动定律，定轴转动的动能定理；定轴转动的角动量守恒定律。【教学内容】1、刚体运动，定轴转动规律，定轴转动的角动量守恒定律2、转动规律的分析和计算。狭义相对论（2学时）【教学要求】了解狭义相对论的两个基本假设；了解狭义相对论的数学基础（洛仑兹变换）；理解狭义相对论中高速运动物体的运动学及动力学基本内容；了解狭义相对论新的时空观即同时的相对性，长度收缩和时间膨胀的概念，以及与经典相对论的差异。理解质速，质能关系。【教学内容】1、狭义相对性、长度收缩和时间膨胀。狭义相对论中高速运动物体的运动学及动力学基本内容。2、用相对论的时空观分析、计算有关的简单问题。气体动理论

6、（5学时）【教学要求】了解气体分子热运动图象，理解理想气体的压强公式，温度公式，从微观统计意义上去理解压强、温度、内能宏观量的微观意义以及理解其分析方法。了解麦克斯韦速度分布律，分布函数，分布曲线的物理意义，了解用统计方法计算气体分子热运动的算术平均速率，方均根速率和最可几速率；了解玻耳兹曼能量分布律；了解大量气体分子的平均能量分布定律；了解气体分子的平均碰撞频率及平均自由程概念。【教学内容】1、气体分子热运动，压强、温度、内能概念、麦克斯韦速度分布律。2、气体分子的平均碰撞频率及平均自由程概念。大量粒子系统分析的统计概念。热力学（5学时）【教学要求】掌握热力学系统功和热量的概念及准静态的概念

7、；掌握热力学第一定律，并用其分析计算理想气体的等容、等温、等压、绝热及多方过程的功、热量、内能的变化量及各过程中的摩尔热容。掌握热力学第二定律及其统计意义，了解可逆和不可逆过程，可逆循环和不可逆循环的概念；计算简单的循环效率（特别是卡诺循环）；了解熵的概念及熵增加原理。【教学内容】1、热力学第一定律，热力学第二定律。可逆循环和不可逆循环2、理想气体的等容、等温、等压、绝热等过程的分析计算。真空中的静电场（6学时）【教学要求】掌握静电场的电场强度和电势的概念，电场强度的叠加原理和电势的叠加原理；掌握计算简单问题中电场强度和电势的方法；了解电场的规律：高斯定理和环路定理；理解用高斯定理计算电场强度

8、的条件和方法；了解电势梯度的概念和电势梯度与电场强度的关系；能计算电偶极子在均匀电场中所受的力和力矩；能分析点电荷在均匀电场中受力和运动。【教学内容】1、电场强度和电势及其叠加原理、高斯定理和环路定理。2、电场强度和电势的分析计算。导体和电介质中的静电场（4学时）【教学要求】理解导体静电平衡的条件以及导体处于静电平衡时的性质。了解介质的极化现象及其微观解释。了解各向同性介质中D和E之间的关系和区别，理解介质中的高斯定理。理解电容的概念及应用条件，了解电场能量和电场能量密度的概念。能计算简单对称系统的电场能量。【教学内容】导体的静电平衡、介质的极化、电容、电场能量。介质中的高斯定理。电容与电容器

9、的电容值。3、导体处于静电平衡时的条件、性质。恒定电流和恒定电场（4学时）【教学要求】了解欧姆定律和焦耳-楞次定律的微分形式及意义。熟练掌握基尔霍夫定律及其应用。【教学内容】1、电流密度，电流连续性方程，电动势，欧姆定律，焦耳-楞次定律2、基尔霍夫定律，连续性方程第十一章 真空中的恒定磁场（6学时）【教学要求】理解电流密度和电动势的基本概念；掌握磁感应强度的概念，理解毕奥-萨伐尔-拉普拉斯定律定律。理解稳恒电流磁场的规律：磁场高斯定理和安培环路定理及其应用条件和方法。理解安培定律，能计算简单几何形状的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受的力和力矩。理解洛伦

10、兹力公式，了解磁力作功的计算方法。【教学内容】1、毕奥-萨伐尔-拉普拉斯定律、安培环路定理、磁场力、力矩及磁力的功。2、毕奥-萨伐尔-拉普拉斯定律计算简单问题中的磁感应强度。3、洛伦兹力公式及其应用。第十二章 磁介质中的磁场（6学时）【教学要求】了解顺磁性和抗磁性物质的磁性及其微观解释，了解铁磁质的特性，磁滞回线。了解在各向同性介质中H和B之间的关系和区别。了解介质中的安培环路定理。能计算简单的有对称性情况下的B、H、值【教学内容】1、顺磁性和抗磁性物质的磁性及其微观解释，磁介质的磁化、介质中的安培环路定理。2、均匀磁化的B、H、M关系及表面磁化电流密度与磁化强度矢量间关系。第十三章 电磁感应

11、和暂态过程（4学时）【教学要求】掌握法拉弟电磁感应定律，理解动生电动势和感生电动势的本质。掌握动生电动势的计算方法和感生电动势的计算方法。了解涡旋电场的概念。了解自感系数和互感系数的概念，能计算简单问题中的自感系数和互感系数。了解磁场能量和磁场能量密度的概念，能计算简单问题中的磁场能量。【教学内容】1、法拉弟电磁感应定律，动生和感生电动势。涡旋电场的概念。2、电动势的计算方法。第十四章 麦克斯韦方程组 电磁场理论（4学时）【教学要求】了解位移电流的概念。了解麦克斯韦方程组积分形式及物理意义。了解电磁场的物质性。【教学内容】1、位移电流、麦克斯韦方程组。2、电磁场的物质性，电磁波谱。第十五章 机

12、械振动和电磁振荡（3学时）【教学要求】掌握描述简谐振动的特征量及各量之间的关系，掌握简谐振动的运动学及动力学方程的基本特征，能建立一维简谐振动的微分方程；掌握用解析法、图形法及旋转矢量法解物体简谐振动运动状态的方法。理解同方向，同频率两简谐振动的合成规律。 【教学内容】1、简谐振动的特征、合成规律、能量转换、2、波的基本概念，位相及位相差，简谐振方程。第十六章 机械波与电磁波（4学时）【教学要求】1、理解平面简谐波方程、波的相干条件及相干叠加规律。2、掌握建立平面简谐波方程的方法、相干叠加振幅加或强减的条件。【教学内容】机械波、平面简谐波方程、波动方程。掌握描述机械波的特征量及各量之间的关系。

13、2、波的能量传播特征，能流密度，惠更斯原理和波的叠加原理；波的相干、驻波与行波。3、3、多普勒效应。电磁波。第十七章 波动光学 (4学时)【教学要求】掌握光程的概念及光程差与相位差之间的关系。能分析，确定扬氏双缝干涉条纹及薄膜等厚条纹的位置，了解麦克尔逊干涉仪的工作原理。了解惠更斯原理;菲涅尔原理。理解光栅方程，确定光栅衍射谱线的位置以及光栅常数及波长对其影响。理解自然光和线偏振光，理解马吕斯定律和布儒斯特定律，计算起偏角。了解双折射现象。了解线偏振的光获得方法及检验方法。【教学内容】1、自然光与偏振光，干涉、衍射、偏振。马吕斯定律和布儒斯特定律。2、双缝、单缝、光栅暗条纹位置的分析计算、分波

14、带法。惠更斯原理;菲涅尔原理。第十八章 量子力学初步（2学时）【教学要求】理解光电效应，康普顿效应。了解德布罗意的物质波假设及电子衍射实验，了解微观实物粒子的波粒二象性。了解薛定谔方程；了解氢原子光谱的实验结果，玻尔理论的缺陷及量子力学方法对氢原子光谱的解释。了解电子自旋，了解描述微观粒子运动状态的4个量子数及泡利不相容原理和原子电子壳层结构。【教学内容】1、光电效应、康普顿效应、氢原子的量子理论。2、微观粒子运动状态的4个量子数，原子电子壳层结构。实验部分（12学时）1、碰撞实验（2学时）2、用混合法测固体比热容（2学时）3、静电场的描绘（2学时）4、霍尔效应（2学时）5、薄透镜焦距的测定及

15、棱镜折射率的测量（2学时）6、等厚干涉现象研究牛顿环（2学时） 五、教材与参考书目： 1、普通物理学（程守洙 江之永 主编）第五版 高等教育出版社 1998年2、物理学教程 马文蔚，（上、下册） 3、基础物理学 陆果 （上、下册）（执笔：柳仕飞）时间一锅米饭，放到第二天，水气就会干一些；放到第三天，味道恐怕就有问题；第四天，我们几乎可以发现，它已经发馊；再放下去，恐怕就要发霉了。是什么原因，使那锅米饭变馊变坏是时间。可是，在烟雨的江南，年轻的父母生下女儿，他们就在地窖里，埋下一缸缸米酒，十七、八年以后，女儿长大了，这些酒就成为嫁女儿、婚礼上的佳酿。它有一个美丽而惹人遐思的名字，叫女儿红。是什么

16、使那些平凡的米，变成芬芳甘醇的酒也是时间。到底，时间是善良的，还是邪恶的魔术师呢？或许都不是，时间只是一个简单的指数符号，它会把原来倍增而已。开始变坏的米饭，每一天都不断变得更腐臭，而开始变醇的美酒，每一分钟，都在继续增加它的芬芳。在人世间，我们也曾经看过天真的少年一旦开始堕落，便不免愈陷愈深，终于变得满面风尘，面目可憎。但相反的，时间却把温和的笑痕，体谅的眼神，成熟的风采，智慧的神韵添加在那些追寻善良的人身上。同样是煮熟的米，馊饭与美酒的差别在哪里呢？就在那一点点的酒曲。皆出父母，谁堕落如禽兽，而谁又能提升成完美的人呢？是内心深处，紧紧环抱不放的，捉摸不透的欲望。与其问，时间将怎样对待你我。

17、不如问，你我将如何对待时间。你就是一道风景生于世界上，存于宇宙间，你不比别人多，也不比别人少，同顶炎炎烈日，共沐皎皎月辉，心智不缺，心力不乏，只要你勇于展示自己的才华、个性及风采，那么，你就没必要去仰视别人。你，就是一道风景！不要隐于云海峰峦之后，不必藏于青竹绿林之中，你就是巍巍山峦的一石，就是苍苍林莽中的一株。所以你没必要敬畏名山大川，没必要去赞叹大漠孤烟，你的存在，其立身就在解释世上所有的景致；你的存在，正注释着时代的一种风情！不必去拥挤了，你就站在属于自己的位置上，不断地展示你内心世界的丰富内涵，给苍白的四周以绮丽，给庸俗的日子以诗意，给沉闷的空气以清新，每日拭亮一个太阳，用大自然的琴弦

18、，奏响自己喜爱的心曲。自然美具有不以人们意志为转移的自然性，梅花自有梅花的风韵，红杏自有红杏的丽姿，如今认清自己往往比注视别人更为重要。没必要一味褒扬别人贬低自己，应该果敢地站起，与最佳景观比肩，只要你不懈追求，相信你，不比别人差。真的，你行！翠竹之秀丽，青松之壮美，杨柳之潇洒，兰草之温柔，自然赋予各异风情，都在各自的一片土地上展示生命的光辉。如今所需的不是自谦，而是自信。很久很久了，虚假的谦逊毁掉个性的展露，模仿、装扮、整容，使人无法认清你的真面目，不知哪个是你自己，那情景似古代砖窑烧出的规格相同的陶俑。风景这边独好！妙在独好。我们太忽视这个“独”了。世上被人们公认的景点都是独特的：埃及金字

19、塔，中国古长城；法国凯旋门，罗马斗兽场世上被人赞誉的美景也别具风采：泰山日出，威尼斯水缄，热带雨林，撒哈拉大沙漠大凡能被我们记住的人多富有个性特征：阿Q的“快乐”，鲁滨逊的坚毅，王熙风的笑里藏刀，奥赛罗嫉妒杀人让个性伴你，站着该是一座山，倒下便是路基；完整时给人启示，粉碎时使人警醒你不比别人多，也不比别人少，你不用注视人们的眸光便可知道，你在阳光下用身影发表宣言：你就是一道风景！大气戈壁上的胡杨活着三百年不死，死了三百年不倒，倒了三百年不朽。飞沙走石中守住了生命的鲜活，孤苦凄然中昂起了信念的不屈。胡杨的勃然生机挺拔出了撼人的大气。秋风中的竹子虽消瘦但不折腰，虽孤独但不动摇，虽忧思但不哀鸣，任凭

20、寒夜苦雨萧瑟，依然傲骨拔节凌空。竹子的冲天豪情正直出了高亢的大气。池塘里的莲花身陷污泥而不染，一身清白不自怜，纵使面对丑恶也不悲戚，昂首独立更为清高。莲花丹青难写之精神顶立起风骨的大气。大气，便是冲破贫瘠和困苦之折磨即使有万千磨难也要心揣梦想播撒爱意的生气。嫩嫩的企盼不灭，目光便总是向前，重重的责任肩负，生长丰厚了痴迷的期待。大气，便是卑微不失凌云之志，平凡犹有不可欺之尊的骨气，用自己找寻使自己的足迹不欲，跌倒爬起照样有路可走，用自己的脖子支起自己的脑袋，用自己的脊梁挺直自己的腰板，失去拥有总是无愧无悔。大气，便是受邪恶不辱不低头、保护柔弱不自负的正气，正因为心中有爱，才敢向不平挥剑，才肯如老

21、牛俯首，行侠仗义呼啸而过，即使伤痕犹在也刚毅且无泪。大气，小而言之就是一个人的精神气，大而言之就是一个人的英雄气。而一个人为人之气是否乃大，其实正面的区别就是一个“爱”字，反面的区分就是一个“私”字。爱的真，爱的诚，爱的厚，爱的多的人一定大气。先公后私是低层次的大气，再高些便是大公小私，而大公无私则是最高境界的大气。从世俗的角度看，做人大气些，便少些烦恼，多些达观，与人方便，自己方便。从人生追求的境界上看，做人大气些，自己走过的路可坚实成立起的丰碑，自己耗费的心血可扎根成人们的敬意。大气的人，顶天立地。大气人生，璀璨永恒。生机生机，不仅仅是个春天的话题。鲜嫩的浅绿，固然于萌芽透出生机，而茂盛的茁壮，则是于生长挺出生机；金色的丰硕，是于收获显出生机，冰天雪地里的昂着，不也