《大学物理》课程教学大纲

1、PAGE PAGE 8大学物理课程教学大纲一、课程基本信息课程编号150200011（150200012）课程名称大学物理课程英文名称University Physics总学时数136讲课学时102实验学时8上机学时习题讨论课学 时26周学时4学 分8.5开课单位东北大学 理学院 物理系适用专业理工科专业（非物理类）先修课程高等数学课程性质公共基础课课程类型必修课选用教材物理学（第五版），东南大学等七所工科院校编，马文蔚 解希顺 周雨青 改编，高等教育出版社，2006年。主要教学参考书（1）普通物理学（第五版），程守洙 江之永 主编，高等教育出版社， 1998年。（2）大学物理，吴伯诗主编，

2、西安交通大学出版社，1998年。本课程地位、作用和任务以物理学基础为内容的大学物理课程，是高等学校理工科各专业学生的一门重要的通识性必修基础课。该课程所教授的基本概念、基本理论和基本方法是构成学生科学素养的重要组成部分，是一个科学工作者和工程技术人员所必备的。大学物理课程在为学生打好必要的物理基础，培养学生树立科学的世界观，增强学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的探索精神和创新意识等方面，具有其他课程不能替代的重要作用。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。在大学物理课程的各个教学环节中，都应在传授知识

3、的同时，注重学生分析问题和解决问题的能力的培养，注重学生探索精神和创新意识的培养，努力实现学生知识、能力、素质的协调发展。二、教学安排及方式 总学时 136 学时，讲课 102 学时，习题讨论课 26 学时，演示实验 8 .教学环节教学时数课程内容讲课实验习题课讨论课上机参观或看录像小计 本课程分两学期授课，每学期68学时。第一学期第一单元 质点运动学415第二单元 牛顿定律314第三单元 动量守恒和能量守恒415第四单元 刚体力学基础415第五单元 静电场6118第六单元 静电场中的导体与电介质81211第七单元 恒定磁场819第八单元 电磁感应 电磁场62210第十四单元 狭义相对论基础5

4、16第十六单元 天体物理与宇宙学33机 动22总 计5141368第二学期第九单元 振动415第十单元 波动819第十一单元 波动光学104317第十二单元 气体动理论527第十三单元 热力学基础628第十五单元 量子物理基础18220机 动22总 计5141368全课程总计102826136三、课程教学的有关说明 1、本课程课内外学时比例：1:2 ；平均周学时：4。 2、本课程是公共基础课，分连续两个学期完成。 3、在教学中注意把传统教学手段和现代化教学手段相结合，充分利用现代化教学手段进行教学。四、对于能力培养的基本要求通过大学物理课程教学,应注意培养学生以下能力：1. 独立获取知识的能力

5、逐步掌握科学的学习方法，阅读并理解相当于大学物理水平的物理类教材、参考书和科技文献，不断地扩展知识面，增强独立思考的能力，更新知识结构；能够写出条理清晰的读书笔记、小结或小论文。2. 科学观察和思维的能力运用物理学的基本理论和基本观点，通过观察、分析、综合、演绎、归纳、科学抽象、类比联想、实验等方法培养学生发现问题和提出问题的能力，并对所涉问题有一定深度的理解，判断研究结果的合理性。3分析问题和解决问题的能力根据物理问题的特征、性质以及实际情况，抓住主要矛盾，进行合理的简化，建立相应的物理模型，并用物理语言和基本数学方法进行描述，运用所学的物理理论和研究方法进行分析、研究。五、对于素质培养的基

6、本要求通过大学物理课程教学,应注重培养学生以下素质：1. 求实精神通过大学物理课程教学，培养学生追求真理的勇气、严谨求实的科学态度和刻苦钻研的作风。2. 创新意识通过学习物理学的研究方法、物理学的发展历史以及物理学家的成长经历等，引导学生树立科学的世界观，激发学生的求知热情、探索精神、创新欲望，以及敢于向旧观念挑战的精神。3. 科学美感引导学生认识物理学所具有的明快简洁均衡对称奇异相对，培养学生的科学审美观，使学生学会用美学的观点欣赏和发掘科学的内在规律，逐步增强认识和掌握自然科学规律的自主能力。六、教学内容及基本要求模块1 力学: 第一单元 质点运动学第一讲 质点运动的描述，第二讲 圆周运动

7、与一般平面曲线运动，第三讲 相对运动基本要求：1、质点运动的描述(1) 掌握：位矢、位移、速度、加速度等物理量的定义及表达式，能够从已知的运动方程求导得到速度、加速度；同时能够从已知的速度或加速度积分得出运动方程。(2) 理解：位矢、位移、速度、加速度的“矢量性”和“瞬时性”，会计算位矢、位移、速度、加速度等的各种分矢量。2、圆周运动 (1) 掌握：圆周运动的角量描述，角速度、角加速度、切向加速度、法向加速度的计算及角量与线量的关系。(2) 理解：匀速率圆周运动和匀变速率圆周运动。(3) 了解：圆周运动的位矢、位移、速度、加速度在直角坐标、平面极坐标、自然坐标下的表示。3、相对运动(1) 掌握

8、：伽利略速度变换关系，并能计算相对运动问题。第二单元 牛顿定律第一讲 牛顿定律，第二讲 常见力 非惯性系 惯性力，第三讲 牛顿定律的应用举例基本要求：(1) 掌握：牛顿定律及其适用条件，牛顿定律的应用。(2) 理解：惯性、质量和力的概念；力的叠加原理；力学相对性原理；物理量的单位和量纲。(3) 了解：几种常见的力（万有引力、弹性力、摩擦力）；非惯性系、惯性力。第三单元 动量守恒定律和能量守恒定律第一讲 质点和质点系的动量定理，第二讲 动量守恒定律 动能定理，第三讲 保守力 势能 成对力的功，第四讲 功能原理 机械能守恒定律 能量守恒定律，第五讲 碰撞 碰撞定律 质心运动定律基本要求：1、动量守

9、恒定律 (1) 掌握：质点系的动量定理；动量守恒定律。 (2) 理解：冲量的概念；质点和质点系的动量。 (3) 了解：系统内质量移动问题。2、能量守恒定律 (1) 掌握：变力作功的计算；动能定理；功能原理；机械能守恒定律；能量守恒定律；质心运动定律。 (2) 理解：保守力与非保守力；保守力作功；势能；完全弹性碰撞；完全非弹性碰撞；质心。 (3) 了解：势能曲线。第四单元 刚体的转动第一讲 刚体的定轴转动 力矩，第二讲 转动惯量 转动定律，第三讲 角动量 角动量守恒定律，第四讲 力矩作功 刚体定轴转动的动能定理基本要求：(1) 掌握：转动定律；质点的角动量定理和角动量守恒定律；刚体定轴转动的角动

10、量定理和角动量守恒定律；刚体绕定轴转动的动能定理。 (2) 理解：刚体定轴转动的角位移、角速度和角加速度；匀变速转动公式；角量与线量的关系；力矩；转动惯量；平行轴定理；角动量；冲量矩；力矩作功；力矩的功率；转动动能。模块2 电磁学: 第五单元 静电场 第一讲 电荷量子化 电荷守恒定律 库仑定律，第二讲 电场强度 场强叠加原理，第三讲 电场强度通量 高斯定理，第四讲 静电场环路定理 电势能 电势，第五讲 电势叠加原理 电场强度与电势梯度基本要求：（1）掌握：描述静电场的两个基本物理量电场强度和电势的概念，理解电场强度是矢量点函数，而电势V 则是标量点函数。（2）理解：静电场的两条基本定理高斯定理

11、和环路定理，明确认识静电场是有源场和保守场。（3）掌握：用点电荷的电场强度和叠加原理以及高斯定理求解带电系统电场强度的方法；能用电场强度与电势梯度的关系求解较简单带电系统的电场强度。（4）了解：电偶极子概念，能计算电偶极子在均匀电场中的受力和运动。第六单元 静电场的导体和电介质 第一讲 静电场中的导体，第二讲 静电场中的电介质，第三讲 电位移 有介质时的高斯定理，第四讲 电容 电容器，第五讲 电场的能量 能量密度基本要求：（1）掌握：静电平衡的条件，导体处于静电平衡时的电荷、电势、电场分布。 （2）掌握：电位移矢量和电场强度的关系，理解：电介质中的高斯定理，并会用它来计算电介质中对称电场的电场

12、强度，了解：电介质的极化机理。(3) 掌握：电容器的电容，能计算常见电容器的电容。(4) 理解：电场能量密度的概念，掌握：电场能量的计算。第七单元 恒定磁场 第一讲 恒定电流 磁场，第二讲 毕奥-萨伐尔定律，第三讲 磁场的高斯定理 安培环路定理，第四讲 带电粒子在电场和磁场中的运动，第五讲 载流导线在磁场中所受的力，第六讲 磁介质及磁化微观机制，第七讲 介质中的安培环路定理基本要求：（1）理解：恒定电流产生的条件，电流密度和电动势的概念。（2）掌握：描述磁场的物理量磁感强度的概念，理解：它是矢量点函数。（3）理解：毕奥萨伐尔定律，能利用它计算一些简单问题中的磁感强度。（4）理解：稳恒磁场的高斯

13、定理和安培环路定理，理解：用安培环路定理计算磁感强度的条件和方法。（5）理解：洛伦兹力和安培力的公式，能分析电荷在均匀电场和磁场中的受力和运动；了解：磁矩的概念。 第八单元 电磁感应 电磁场 第一讲 电磁感应定律，第二讲 动生电动势和感生电动势，第三讲 自感和互感，第四讲 磁场的能量 磁场能量密度，第五讲 位移电流 电磁场基本方程的积分形式基本要求：（1）掌握：并能熟练应用法拉第电磁感应定律和楞次定律来计算感应电动势，并判明其方向。（2）理解：动生电动势和感生电动势的本质；了解：有旋电场的概念。（3）了解：自感和互感的现象，会计算几何形状简单的导体的自感和互感。（4）了解：磁场具有能量和磁能密

14、度的概念，会计算均匀磁场和对称磁场的能量。（5）了解：位移电流和麦克斯韦电场的基本概念以及麦克斯韦方程组（积分形式）的物理意义。模块3 振动与波动： 第九单元 振动 第一讲 简谐振动 旋转矢量，第二讲 单摆和复摆 简谐运动的能量，第三讲 简谐运动的合成基本要求：（1）掌握：描述简谐运动的各个物理量（特别是相位）的物理意义及各量间的关系。（2）掌握：描述简谐运动的旋转矢量法和图线表示法，并会用于简谐运动规律的讨论和分析。（3）掌握：简谐运动的基本特征，能建立一维简谐运动的微分方程，能根据给定的初始条件写出一维简谐运动的运动方程，并理解其物理意义。（4）理解：同方向、同频率简谐运动的合成规律，了解

15、拍和相互垂直简谐运动合成的特点。（5）了解：阻尼振动、受迫振动和共振的发生条件及规律。第十单元 波动 第一讲 机械波的几个概念，第二讲 平面简谐波的波函数，第三讲 波动能量的传播，第四讲 惠更斯原理 波的衍射 干涉，第五讲 驻波，第六讲 多普勒效应，第七讲 平面电磁波基本要求：（1）理解：描述简谐波的各物理量的意义及各量间的关系。（2）理解：机械波产生的条件；掌握：由已知质点的简谐运动方程得出平面简谐波的波函数的方法；理解波函数的物理意义；理解波的能量传播特征及能流、能流密度概念。（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

16、条件。（4）理解：驻波及其形成，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的原因。模块4 波动光学：第十一单元 光学 第一讲 光源 光的相干性 光程差，第二讲 杨氏双缝干涉 劳埃德镜，第三讲 波膜干涉等倾干涉，第四讲 薄膜干涉等厚干涉，第五讲 迈克尔逊干涉仪 时间相干性，第六讲 单缝夫琅禾费衍射，第七讲 圆孔衍射 光学仪器的分辨本领，第八讲 光栅方程，第九讲 晶体对X射线的衍射，第十讲 光的偏振性 马吕斯定律，第十一讲 反射和折射光的偏振性 布儒斯特定律，第十二讲 双折射现象基本要求：1、光的干涉（1）理解：相干光的条件及获得相干光的方法。（2）掌握：光程的概念以及光程差和相

17、位差的关系，在什么情况下的反射光有相位跃变。（3）能够分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置。（4）了解：迈克耳孙干涉仪的工作原理。2、光的衍射（1）了解：惠更斯菲涅耳原理及它对光的衍射现象的定性解释。（2）了解：用波带法来分析单缝的夫琅禾费衍射条纹分布规律的方法，会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响。（3）理解：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。（4）了解：衍射对光学仪器分辨率的影响。（5）了解：X 射线的衍射现象和布拉格公式的物理意义。3、光的偏振（1）理解：自然光与偏振光的区别。（2）理解：布儒斯特定律和马吕斯定律。（3）了解

18、：双折射现象。（4）了解：线偏振光的获得方法和检验方法。模块5 热学：第十二单元 气体动理论 第一讲 平衡态 理想气体物态方程，第二讲 微观模型及统计规律，第三讲 理想气体压强公式和温度公式，第四讲 能量均分定理 理想气体内能，第五讲 Maxwell 气体分子速率分布率，第六讲 分子平均碰撞次数和平均自由程基本要求：（1）了解：气体分子热运动的图像，理解平衡态、平衡过程、理想气体等概念。（2）理解：理想气体的压强公式和温度公式，能从宏观和微观两方面理解压强和温度的统计意义。（3）了解：自由度概念，能量均分定理，会计算理想气体的内能。（4）理解：麦克斯韦速率分布律、速率分布函数和速率分布曲线的物

19、理意义。会计算气体分子热运动的三种统计速度。（5）理解：气体分子平均碰撞次数和平均自由程的概念和公式。第十三单元 热力学基础 第一讲 热力学第一定律，第二讲 热力学第一定律在等值过程中应用，第三讲 绝热过程，第四讲循环过程，第五讲 热力学第二定律，第六讲 克劳修斯熵和玻尔兹曼熵基本要求：（1）掌握：内能、功和热量等概念，理解准静态过程。（2）掌握：热力学第一定律，理解理想气体的摩尔定体热容、摩尔定压热容，能分析计算理想气体在等体、等压、等温和绝热过程中的功、热量和内能的改变量。（3）理解：循环的意义和循环过程中的能量转换关系，会计算卡诺循环和其它简单循环的效率。（4）了解：可逆过程和不可逆过程，了解热力学第二定律和熵增加原理。模块6 近代物理基础：第十四单元 相对论 第一讲 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观，第二讲 狭义相对论基本原理 洛伦兹变换，第三讲 狭义相对论的时空观，第四讲 狭义相对论的动力学基本要求：（1）理解伽利略变换及牛顿力学的绝对时空观。（2）了解迈克耳孙莫雷实验。（3）理解狭义相对论的两条基本原理，掌握洛伦兹变换式。（4）理解同时的相对性，以及长度收缩和时间延缓的概念，掌握狭义相对论的时空观。（5）掌握狭义相对论中质量、动量与速度的关系，以及质量与能量间的关系。第十五单元