《大学物理4》课程教学大纲

PAGE—PAGE133—《大学物理(1)》课程实施大纲目录1．教学理念 81.1关注学生的发展 81.2关注教学的有效性 91.3关注教学的策略 91.4关注教学价值观 92．课程介绍 92.1课程的性质 92.2课程在学科专业结构中的地位、作用 92.3课程的历史与文化传统 92.4课程的前沿及发展趋势 102.5课程与经济社会发展的关系 102.6学习本课程的必要性 113．教师简介 113.1教师的职称、学历 113.2教育背景 113.3研究兴趣（方向） 114．先修课程 115．课程目标 115.1知识与技能方面 115.2过程与方法方面 125.3情感、态度与价值观方面 126．课程内容 126.1课程的内容概要 126.2教学重点、难点 146.3学时安排 167.课程实施 167.1单元教学日期 167.2单元教学目标 167.3单元教学内容（含重点、难点） 197.4单元教学过程和作业安排 227.4.1第一单元 227.4.2第二单元 267.4.3第三单元 317.4.4第四单元 337.4.5第五单元 357.4.6第六单元 417.4.7第七单元 437.4.8第八单元 467.4.9第九单元 507.4.10第十单元 537.4.11第十一单元 587.4.12第十二单元 637.4.13第十三单元 697.4.14第十四单元 707.4.15第十五单元 727.4.16第十六单元 747.4.17第十七单元 757.4.18第十八单元 807.4.19第十九单元 857.4.20第二十单元 917.4.21第二十一单元 937.4.22第二十二单元 987.4.23第二十三单元 1037.4.24第二十四单元 1077.4.25第二十五单元 1097.4.26第二十六单元 1137.4.27第二十七单元 1167.4.28第二十八单元 1207.4.29第二十九单元 1277.4.30第三十单元 1297.5单元教学方法 1317.6课前准备情况及其他相关特殊要求 1317.7教学单元的参考资料（具体到哪一章节或页码） 1318．课程要求 1328.1学生自学要求 1328.2课外阅读要求 1328.3课堂讨论要求 1328.4课程实践要求 1329．课程考核 1329.1出勤（迟到、早退等）、作业、报告等的要求 1329.2成绩的构成与评分规则说明 1329.3考试形式及说明 13210．学术诚信 13310.1考试违规与作弊处理 13311．课堂规范 13311.1课堂纪律 13311.2课堂礼仪 13312．课程资源 13412.1教材与参考书 13412.2专业刊物 13412.3网络课程资源 13413．教学合约 13413.1教师作出师德师风承诺 13413.2同意遵守课程实施大纲中阐述的标准和期望 135

1．教学理念物理学的新发现，它所产生的新概念及新理论常常发展为新的学科或学科分支。它的基本概念、基本理论与实验方法向其它学科或技术领域的渗透总是毫无例外地促成该学科或技术领域发生革命性变化或里程碑式进步。历史上几次重要的技术革命都是以物理学的进步为先导的。物理学正在进一步与生物学、化学和材料科学结合，使后者的研究向更深的层次发展。当前，科学技术发展的学科交叉与结合特征更为突出，因此可以毫不夸张地说，物理基础是学好各自然科学和工程技术科学的基础。物理学教育对于大学生素质教育的作用是任何学科都无法取代的。大学物理是低年级学生的一门重要基础课。它的作用一方面是为学生打好必要的物理基础；另一方面是使学生初步学习科学的思维方法和研究问题方法，这些都起着增强学生适应能力、开阔思路、激发探索和创新精神，提高人才科学素质的重要作用。打好物理基础，不仅对学生在校学习起着十分重要的作用，而且对学生毕业后的工作和在工作中进一步学习新理论、新知识、新技术，不断更新知识都将产生深远的影响。1.1关注学生的发展大学的根本职能是培养人才，它的终极目标应是造就高层次全面发展的人才，是对实现人的全面发展的一种高层次的追求，对实现社会的全面发展的一种高层次的价值追求，对实现社会政治、经济、文化和科学技术全面发展并不断创新的一种高层次的价值追求。大学教育的必须同时达到以下四大类目标：（1）对自我的认识。大学教育的重要性并不完全在于学生学会了多少专业知识，掌握了多少技术，更重要在于使学生学会认识自我；（2）对他人、对社会的责任。大学生作为有知识、有思想的社会一分子，理应承担更多的社会责任，不仅要关注自己的学业，更应关注他人，关注集体、国家和社会的发展；（3）对知识的追求与探索。大学是知识经济之根，在知识经济条件下，大学教育的一个最基本目的就是对知识的探索与传播；（4）与自然环境的协调。通过大学教育意在使学生关注自然，关注生命，培养他们可持续发展的价值观和判断能力，使他们能形成环境道德观，养成关心与爱护环境的素养。大学物理课程以物理学基础知识和物理学在科学技术上的应用为内容，是工科院校学生的一门必修课，不仅其知识内容是学生后续专业学习的必备基础，更主要的是可以培养学生分析问题、解决问题的能力，这对他们以后的学习、工作和生活都更为重要。所以在教学中除了知识的传授，更要注重学生能力的培养和提高。1.2关注教学的有效性有效教学是指教师在通过一段时间的教学之后，学生获得了具体的进步或发展，也就是说，学生有无进步或发展是教学有没有效益的唯一指标。教学中做到以下几点能促成有效教学目的的实现：(1)根据大学物理的特点，做好课堂设计；(2)努力营造以学生为本的和谐的课堂环境；(3)课堂上师生互动与沟通；(4)课堂外良好的师生交往。1.3关注教学的策略根据不同专业、不同基础学生的具体情况进行教学。由于老师掌握了教学对象的基本情况和要求，教学的针对性更强。而从学生这个角度来说，老师给他们的正是他们需要的，也更能激发他们学习积极性和主动性，这样能够收到好的教学效果。1.4关注教学价值观教学中，要用正确的价值观和人生观去影响学生，努力使他们成长为身心健康的、有益于社会、有益于人民的人。2．课程介绍2.1课程的性质物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用及其转化规律的自然学科，大学物理是工科院校学生的一门重要的基础必修课，其重要性不仅表现在它的各部分知识是学生后续专业课程学习的必要基础，更重要的是物理知识逻辑性强，物理思维独特，解决问题的方法独到，在学习物理的过程中掌握的学习技能既可以指导他们专业课的学习，也可以帮助他们解决进入社会后遇到的困难。2.2课程在学科专业结构中的地位、作用1、物理学为其它学科创立原理和技术，如激光技术，电子学，核技术，信息技术等。2、物理学为一切学科提供了基本的实验手段和基本研究方。3、物理学是促进各学科发展的重要基础知识。所以大学物理对大学阶段各个学科专业的学习是起着基础的作用，促进的作用，它的地位势是很明显很重要的。2.3课程的历史与文化传统 物理学是研究自然的一门学科。在物理学研究过程中，也有自己的感悟。西方注重归纳和逻辑演绎推理，对物理学的感悟即是理性。而结合中国传统文化，学习象辞的做法，与物理学“合”，即通过感悟物理现象、物理规律来感悟人生，感悟社会，提高自身修养及心理境界，并且在物理教学中传授或引导这种感悟，在传授学生基本物理知识、培养其理性的同时，提高他们的心理境界，帮助他们树立起现代的道德观、人生观，构筑现代社会的“和”，则是具有中国特色的物理教学思路。通过学习大学物理，可以知道物质世界是运动变化的，且有规律可循。不管多么复杂的物理现象，都会遵循一些简单的基本物理定律。由此可以联想到人类社会的不断变化发展，以及这一变化发展应当遵循的基本规则。再者，个人也应当不断发展，自强不息，个人生活也有规律。在物理学里，一个处于平衡态的系统是必须要满足一定条件的，如果这些条件被破坏了，那么这个平衡系统就会被破坏。同样，人类社会想要稳定，也应当遵守一些基本法则，人与人之间的融洽相处也要基于某些条件，如法律、条例、道德规范，等等。如果没有了法律和道德规范，人类社会将会失去平衡。正如一个系统要变化发展一样，它应该是非平衡态的，而要稳定地变化发展，也应具备条件，不然，系统就会产生混乱，甚至发生剧烈变化以至崩溃，然后再产生出另一个新的系统。人类社会亦是如此，要想发展，某些方面的不平衡是必然的。但是，必须控制协调社会的不平衡因素，遵循客观条件因势利导。不然，就会产生社会的混乱和动荡，直至改朝换代。2.4课程的前沿及发展趋势二十一世纪是科学技术飞速发展的时代。在这个时代，目睹了人类分裂原子、拼接基因、克隆动物、开通信息高速公路、纳米加工和探索太空。很难设想，若没有科学技术的飞速发展，没有原子能、没有计算机、没有半导体，现代生活将是什么样子。与科学技术的发展一样，物理学也经历了极其深刻的革命。可以说，物理学每时每刻都在不停的发展，其活跃的前沿领域很多，是最有生命力、成果最多的学科之一。2.5课程与经济社会发展的关系 物理与经济有着天然的密不可分的关系，物理与经济相互影响、共同发展。从前物理时代到三层次工业革命再到物理经济学的产生壮大，以及物理方法的可持续发展问题，无一不深刻揭示了物理与经济发展的血脉相连。一是物理科学技术发展创造出新产品促进经济发展，此点显而易见也最能凸显出物理科学的进步在经济发展中不可替代的作用，三次工业革命就有力地证明了科技创造对提高生产效率促进社会进步的巨大作用；二是物理理论成果用于经济规律研究中，从而促进了经济学的发展，现在已经在经济学的研究中发挥了不小的作用，物理经济学才诞生十多年，成绩显著、发展前景可观；三是在环境检测与治理方面，物理方法以经济高效、无二次污染的特性凸显，既防止了二次污染也加速经济发展。2.6学习本课程的必要性物理学作为一门学科,它对人类社会的影响是不言而喻的。作为整个自然科学的理论基础,它的发展带动了其他自然学科的蓬勃发展;作为自然哲学,它对整个人类思维的宇宙观、时空观以及物质观都产生了革命性的变化;作为应用技术的指导性理论,它对人类物质文明的进步,对整个人类社会的历史进步有巨大的推动作用。物理学正在进一步与生物学、化学和材料科学结合，使后者的研究向更深的层次发展。当前，科学技术发展的学科交叉与结合特征更为突出，因此可以毫不夸张地说，物理基础是学好各自然科学和工程技术科学的基础。工科大学生们物理基础的厚薄将会影响他们日后的工作适应能力和发展后劲。物理学教育对于大学生素质教育的作用是任何学科都无法取代的。高校很有必要开设《大学物理》基选课以普及物理学基础知识,提高大学生的科学素养培养具有健全人格、独立个性和丰富创造力的全面发展人才。3．教师简介4．先修课程高等数学5．课程目标5.1知识与技能方面本课程的作用，一方面在于为学生较系统地打好必要的物理基础；另一方面使学生初步学习科学思想方法和研究问题方法。这些都起着开阔思路、激发探索和创新精神、增强适应能力，提高人才素质的重要作用。学好本课程，不仅对学生在校的学习十分重要，而且对学生毕业后的工作和进一步学习新理论、新知识、新技术，不断更新知识，都将发生深远的影响。5.2过程与方法方面本课程是在大学一、二年级开设的，在使学生树立正确的学习态度、掌握科学的学习方法，培养独立获取知识的能力，以尽快适应大学阶段的学习规律，为培养具有较强工程实践能力和工程创新意识的应用型高级工程技术人才服务等方面所起的作用也是十分重要的。5.3情感、态度与价值观方面1.在教学内容上强化情感、态度价值观的教育功能要发展学生对科学的好奇心和求知欲。发展学生对物理学的兴趣，首先就要增强学生学好大学物理课的自信。和高中相比，高中物理课无论在知识深度上还是学习方法上，都有很大的不同，应该让学生有一个逐步适应和领悟的过程，不要把过高过难的物理问题“一次到位”地摆在学生的面前，挫伤学生的积极性。2.在教学过程中强化情感、态度、价值观的教育功能教师应该为学生营造一种宽松、积极的学习环境，把物理学习看成是学生进行自我塑造的过程，而不是物理竞技场上的比赛。教师应该帮助学生使其在获取物理知识、解决物理问题、探究物理规律、归纳物理方法等方面获得具体的成果，让学生得到成功的体验，享受成功的愉悦。3.在教学内容上使物理贴近学生生活、联系社会实际把物理教学的内容和学生的生活实际联系起来，有利于激发学生的学习热情，强化学生的实践意识，提高学生分析问题和解决问题的能力；把物理知识与应用技术、人文学科相结合，能使学生获得一个更为宽广的视野，有助于学生形成科学的价值观，增强社会责任感。6．课程内容6.1课程的内容概要第一章质点运动学研究的是质点运动的描述。首先介绍了描述质点运动的四个物理量，在此基础上讨论了直线运动和曲线运动以及相对运动等问题。第二章牛顿运动定律主要研究牛顿第一定律惯性定律，牛顿第二定律牛顿和第三定律作用和反作用定律的基本内容和有关的基本概念，并着重介绍如何应用牛顿定律来解具体问题。具体内容包括：（1）牛顿第一定律牛顿第二定律，第三定律，惯性参照系，非惯性参照系；（2）力学中常见的几种力：万有引力，弹性力，摩擦力（3）牛顿运动定律的应用（4）单位制和量纲（5）牛顿定律的适用范围第三章.功和能课程内容概要：功及功率的概念，直线运动情况下变力做功；动能和动能定理，质点和质点系的动能定理；物体系的势能，重力势能、弹性势能和万有引力势能；保守力和非保守力做功的特点及势能的概念，功能原理和机械能守恒定律。第四章冲量和动量本章主要研究：冲量和动量概念既关系，动量定理及其应用物体系的动量定理；动量守恒定律定理及其应用；正碰和斜碰的概念，完全弹性碰撞和非完全弹性碰撞，质点和质点系的角动量和角动量守恒定律。第五章刚体的定轴转动本章主要研究刚体的平动刚体绕定轴的转动，刚体绕定轴转动的转动定律和转动惯量（包括：作用在质点上的力矩；刚体绕定轴转动的角动量和力矩；刚体的转动定律；刚体绕定轴转动的转动惯量）；力矩的空间积累效应（包括：力矩的功-力矩对空间的积累；刚体的动能、动能定理；刚体的重力势能；刚体的功能原理及机械能守恒定律）第十章.真空中的静电场课程内容概要：电场线、等势面的概念；电势和电势差的概念，电场力作功的特点；电势的叠加原理；电势的两种计算方法；与电场强度的积分关系，理解其微分关系,计算一般问题中的电势；高斯定理和环路定理，用高斯定理计算电场强度的条件和方法；用电势来求电场强度的分布的计算方法。第十一章静电场中的导体和电解质 讨论静电场与导体的相互作用，导体处于静电平衡状态的意义和条件，以及处于静电平衡的导体表面的电荷分布的规律；导体的电容，电容器的电容以及电容器电容的计算方法。电解质和静电场之间的相互作用。有介质存在时的高斯定理和环路定理。第十三真空中稳恒电流的磁场 基本的磁现象，磁感应强度、磁感应线、磁通量和磁场中的高斯定理，毕奥—萨伐尔—拉普拉斯定律，磁场叠加原理，毕奥—萨伐尔—拉普拉斯定律的应用，安培环路定理及其应用，第十四章磁介质教学内容：1、磁介质的磁化及微观解释，磁场强度矢量、有磁介质时的安培环路定理和高斯定理。磁化微观机制和顺磁质、抗磁质；铁磁质的特性及磁滞回线。第十五章电磁感应重点讲述法拉第电磁感应定律以及麦克斯韦关于涡旋电场和位移电流的基本假设，并阐明麦克斯韦方程组的物理思想，帮助学生建立起统一电磁场的概念以及认识电磁场的物质性、相对性和统一性。电路作为处理电磁问题的一种常用方式，有很重要的实际意义。本章对电磁问题的处理着眼于“路”与“场”的联系，电磁感应定律是联系回路中感应电动势与磁场的变化率的纽带，揭示了变化的磁场产生涡旋电场：；修正后的安培环路定理将传导电流与变化的电场(位移电流)构成一个整体(全电流)，揭示了变化的电场在磁效应方面跟传导电流一样都会产生涡旋磁场：。结合静电场及静磁场的环路定理、高斯定理，最终总结出一般电磁场的普遍规律——麦克斯韦方程组6.2教学重点、难点第一章重点：运动方程；速度；切向加速度；法向加速度；圆周运动。难点：运动描述的矢量表示；运动学初值问题；质心。第二章重点：运用牛顿运动定律的基本解题方法。难点：运用牛顿运动定律的基本解题方法。 第三章重点：非直线运动情况下变力做功，动能和动能定理，物体系的势能，功能原理和难点：非直线运动情况下变力做功，重力势能、弹性势能和万有引力势能的推导，保守力和非保守力的区分，动能定理和功能原理的区别，质点系的机械能守恒定律第四章重点：角动量守恒定律难点：守恒条件的分析及守恒定律的应用。第五章重点：刚体的概念，描述定轴转动刚体的基本物理量；力矩、角动量的概念和计算，刚体绕定轴转动微分方程的应用；力矩做功的概念，定轴转动刚体的动能、动能定理及其应用难点：定轴转动刚体内各点速度和加速度的角量与线量表述；转动惯量的理解；力矩、角动量的概念和计算，刚体绕定轴转动微分方程的应用；力矩做功的计算，定轴转动刚体动能定理的应用；第十章重点：1.电势及电通量概；2.高斯定理和环路定理；3.电场强度与电势梯度的关系：4.计算电势的各种方法。难点：1.带电体电势的计算；2.高斯定理及其应用；3.电场强度与电势梯度微分关系第十一章重点：导体处于静电平衡状态的意义和条件处于静电平衡的导体表面的电荷分布的规律；电容器的电容以及电容器电容的计算方法。电解质和静电场之间的相互作用。有介质存在时的高斯定理和环路定理难点：有介质存在时的高斯定理和环路定理第十三章重点：磁感应强度、磁通量及磁场迭加原理，磁场中的高斯定理，毕奥—萨伐尔定律及运用安培环路定理及其应用。难点：毕奥—萨伐尔定律的应用。理解电流密度矢量概念及其与电流强度的关系。把载流导线看成是由许许多多电流元组成，讲清电流元在空间产生的磁感应强度由毕奥——萨伐尔定律求出，如何进一步用磁场迭加原理求出整个线电流的磁感应强度，安培环路定理的应用第十四章重点：介质中的安培环路定理和高斯定理难点：介质中的安培环路定理和高斯定理第十五章重点：电源电动势的定义及其物理意义；法拉第电磁感应定律；动生电动势计算；涡旋电场假说。难点：利用法拉第电磁感应定律计算感应电动势的大小和方向；感生电场(涡旋电场)的性质；用电动势的定义式计算动生及感生电动势。6.3学时安排知识内容授课60学时，复习4学时共计64学时7.课程实施7.1单元教学日期第一单元：第1次课；第二单元：第2次课；第三单元：第3次课；第四单元：第4次课；第五单元：第5次课；第六单元：第6次课；第七单元：第7次课；第八单元：第8次课；第九单元：第9次课；第十单元：第10次课；第十一单元：第11次课；第十二单元：第12次课；第十三单元：第13次课；第十四单元：第14次课；第十五单元：第15次课；第十六单元：第16次课；第十七单元：第17次课；第十八单元：第18次课；第十九单元：第19次课；第二十单元：第20次课；第二十一单元：第21次课；第二十二单元：第22次课；第二十三单元：第23次课；第二十四单元：第24次课;第二十五单元：第25次课；第二十六单元：第26次课；第二十七单元：第27次课；第二十八单元：第28次课；第二十九单元：第29次课；第三十单元：第30次课；第三十一单元：第31次课,,第三十二单元：第32次课。说明：每次课2课时7.2单元教学目标第一单元：掌握描述质点运动及运动变化的基本物理量及其在笛卡尔坐标系、自然坐标系中的表示；理解运动方程的概念。第二单元：掌握质点做圆周运动时的角量描述以及角量与线量之间的关系；理解用微积分的方法处理质点运动学的两类基本问题。第三单元：掌握对平面曲线运动的描述及分析方法；掌握运动的叠加原理及运用；理解相对运动概念，掌握相对速度、相对加速度的计算方法。第四单元：掌握牛顿定律的基本内容及其适用条件，了解常见几种力的定义．熟练掌握用隔离体法分析物体的受力情况，。第五单元：熟练掌握牛顿定律概念及应用，初步掌握微积分方法求解变力作用下的简单质点动力学问题，理解单位制和量纲的概念，了解牛顿定律的适用范围，理解惯性系与非惯性系的概念，了解惯性力的概念．第六单元：掌握功和功率的概念，能计算变力所做的功，掌握动能的定义和动能定理的内容以及应用动能定理分析问题的方法。第七单元：理解保守力作功的特点及物体系势能的概念，理解势能定理的内容，会计算万有引力、重力和弹性力的势能．掌握功能原理和机械能守恒定律，掌握运用动量和能量守恒定律分析力学问题的思想和方法．第八单元：理解动量、冲量概念，掌握动量定理．掌握运用动量定理分析力学问题的思想和方法．第九单元：理解掌握动量守恒定律．掌握综合运用动量和能量守恒定律分析力学问题的思想和方法．第十单元：了解完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点，并能应用动量定理处理较简单的完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的问题．理解角动量概念，掌握角动量定理，并能处理一般质点在平面内运动绕定轴转动情况下的角动量守恒问题。第十一单元：理解描写刚体定轴转动角速度和角加速度的物理意义，并掌握角量与线量的关系．理解力矩和转动惯量概念，掌握刚体绕定轴转动的转动定理．第十二单元：理解力矩的功和刚体定轴转动的转动动能概念，理解刚体的角动量和角动量守恒定律。能在有刚体绕定轴转动的问题中正确地应用机械能守恒定律．能运用以上规律分析和解决包括质点和刚体的简单系统的力学问题．第十三单元：掌握描述静电场的电场强度的概念，理解电场强度，掌握真空中的库伦定律，掌握静电场力的叠加原理求解电场的方法，。第十四单元：掌握库仑定律解题的常用步骤，理解电场线的含义，理解静电场的基本定理之一--环路定理第十五单元：理解静电场的两条基本定理——高斯定理，明确认识静电场是有源场和保守场.掌握应用高斯定理求解电场分布的方法。第十六单元：理解电场力做的功，电势及电势差等概念，理解电场力做功和电势差的关系，掌握电势叠加原理和电势的计算。第十七单元：理解等势面概念以及场强与电势的关系，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.掌握静电平衡的条件、性质，掌握导体处于静电平衡时的电荷密度和场强的关系。第十八单元：了解电介质的极化机理，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强度.第十九单元：掌握电容器的电容，能计算常见电容器的电容；理解电场能量密度的概念，掌握电场能量的计算.第二十单元：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.掌握磁感应线、磁通量概念、磁场的高斯定理，熟练应用磁通量和高斯定理求解相关物理问题。第二十一单元：理解毕奥－萨伐尔定律、磁场叠加原理，能利用它门计算一些简单问题中的磁感强度第二十二单元：理解安培环路定理.理解用安培环路定理计算磁感强度的条件和方法.掌握运动电荷产生磁场的原理，及简单计算方法。第二十三单元：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.第二十四单元：了解磁介质的磁化现象及其微观解释，了解磁场强度的概念以及在各向同性介质中H和B的关系，了解磁介质中的安培环路定理第二十五单元：了解磁介质中的高斯定理，理解磁介质的磁化规律以及磁化率和磁导率，了解铁磁质的特性第二十六单元：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，并能判明其方向.第二十七单元：理解动生电动势的本质.掌握动生电动势的计算方法.第二十八单元：理解感生电动势的本质，了解有旋电场的概念.掌握感生电动势的计算方法，第二十九单元：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.了解磁场具有能量和磁能密度的概念,会计算均匀磁场和对称磁场的能量第三十单元：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.评讲上一章的作业。第三十一单元：复习第三十二单元：复习7.3单元教学内容（含重点、难点）第一单元：矢量代数简介；1.1参考系、质点和时间；1.2描述质点运动的物理量。重点：运动方程；速度难点：正确运用矢量来表示质点的运动。第二单元：1.3直线运动和运动学中的两类问题；1.4曲线运动重点：切向加速度；法向加速度；圆周运动难点：运动学初值问题第三单元：1.5运动迭加原理和抛体运动；1.6相对运动重点：相对运动中的速度、加速度合成定理难点：正确运用这两个合成定理解决问题第四单元：第2章牛顿运动定律2.1牛顿运动定律；2.2力学中常见的几种力；2.3物体的受力分析和示力图重点：牛顿运动定律的适用条件，受力分析难点：牛顿第二运动定律的适用条件，受力分析第五单元：2.4牛顿运动定律的应用2.5单位制和量纲2.6牛顿力学的适用范围重点：牛顿运动定律的应用难点：微积分在牛顿第二运动定律中的应用第六单元：第3章功和能3.1功和功率3.2动能和动能定理重点：变力做功，动能能定理难点：变力做功中微积分的应用，第七单元：3.3物体系势能3.4功能原理和机械能守恒定律重点：保守力做功，势能定理以及功能原理难点：保守力做功的推导，以及功能原理的应用第八单元：第4章冲量和动量4.1冲量、动量和动量定律重点：冲量和动量的关系，动量定理难点：微分形式的冲量的数学表达式，动量定理的应用第九单元：4.2动量守恒定律重点：动量守恒定律难点：物体系统的动量守恒的应用第十单元：4.3碰撞4.4物体的角动量定律和角动量守恒定律重点：物体系完全弹性碰撞过程中的动量和机械能守恒，质点角动量和角动量守恒定律难点：物体系完全弹性碰撞过程中的动量和机械能守恒，质点角动量和角动量守恒定律第十一单元：第5章刚体的定轴转动5.1刚体绕定轴转动的运动学5.2刚体绕定轴转动的转动定律和转动惯量重点：刚体绕定轴转动的物理量，刚体绕定轴转动的转动定律和转动惯量难点：刚体绕定轴转动的转动定律和转动惯量，转动惯量的定量计算第十二单元：5.3力矩的空间积累效应5.4力矩的时间积累效应重点：力矩的功，动能定理，刚体的重力势能；刚体绕定轴转动的角动量，角动量定理及角动量守恒定律难点：应用角动量定理及角动量守恒定律求解第十三单元：第10章真空中的静电场10.1静电场的基本现象和基本规律10.2真空中的库仑定律重点：真空中的库仑定律，静电场力，难点：应用库仑定律解题，第十四单元：10.3静电场和电场强度10.4电场线、电通量和高斯定理重点：静电场的叠加，场强的叠加原理，电通量概念难点：应用叠加原理计算电荷连续分布的带电体的场强，电通量的计算第十五单元：10.4电场线、电通量和高斯定理重点：高斯定理概念难点：应用高斯定理求解带电体产生的电场分布第十六单元：10.5静电场力所作的功、电势能、电势差和电势重点：静电场力做功，电势，及电势差的性质难点：电势叠加原理及电势的计算第十七单元：10.6等势面以及场强与电势的关系10.7带电粒子在静电场中受到的力及其运动第11章静电场中的导体和电介质11.1静电场中的导体重点：电势与场强的微分关系，等势面的性质，带电粒子在电场中的受力及运动,导体处于静电平衡的性质，静电平衡导体内外的电场分布难点：带电粒子在电场中的受力及运动分析，静电平衡导体内外的电场分布计算第十八单元：11.2静电场中的电介质重点：电介质的极化及围观机理，电介质的极化强度矢量与极化电荷的关系，有电介质时的高斯定理难点：有电介质时的高斯定理的应用第十九单元：11.3电容器和电容11.4静电场的能量重点：电容器的电容计算，电容器的串并联计算，静电场的能量和能量密度难点：电介质对电容器电容的影响；静电场的能量和能量密度第二十单元：第13章真空中稳恒电流的磁场13.1基本的磁现象13.2磁感应强度、磁感应线、磁通量和磁场中的高斯定理；第十一章作业评讲重点：磁通量及磁场中的高斯定理难点：磁场中的高斯定理第二十一单元：13.3毕奥—萨伐尔—拉普拉斯定律重点：毕奥—萨伐尔—拉普拉斯定律及其应用难点：毕奥—萨伐尔—拉普拉斯定律及其应用第二十二单元：13.4安培环路定理及其应用13.5运动电荷的磁场重点：安培环路定理及其应用，运动电荷产生磁场难点：安培环路定理及其应用第二十三单元：13.6磁场对电流的作用13.7带电粒子在磁场中运动重点：磁场对电流的作用，洛伦兹力难点：磁场对电流的作用，洛伦兹力的应用第二十四单元：第14章磁介质14.1磁介质的磁化和磁导率14.2磁场强度矢量、有磁介质时的安培环路定理和高斯定理重点：磁介质的微观机制，磁化强度与分子电流的关系，有磁介质时的安培环路及高斯定理难点：磁化强度与分子电流的关系，有磁介质时的安培环路及高斯定理第二十五单元：14.2磁场强度矢量、有磁介质时的安培环路定理和高斯定理14.3磁介质的磁化规律以及磁化率与磁导率14.4铁磁质重点：有磁介质时的安培环路定理及高斯定理，磁介质的磁化规律以及磁化率与磁导率，铁磁质的磁化规律难点：有磁介质时的安培环路定理及高斯定理，铁磁质的磁化规律第二十六单元:第15章电磁感应15.1法拉第电磁感应定律重点：法拉第电磁感应定律难点：法拉第电磁感应定律的应用第二十七单元:15.2动生电动势和交流发电机原理重点：动生电动势及其计算，交流发电机原理难点：动生电动势及其计算第二十八单元:15.3感生电动势和涡旋电场重点：感生电动势，涡旋电场的性质难点：涡旋电场特性的理解，感生电动势的计算，自感和互感的的区别和联系及自感互感系数的计算第二十九单元:15.5自感和互感15.4自感磁能和互感磁能重点：自感和互感，自感和互感磁能的概念难点：自感和互感的的区别和联系及自感互感系数的计算，自感和互感磁能计算第三十单元:15.6位移电流和麦克斯韦方程组重点：静电场和静磁场的基本方程，位移电流的特点，maxwell方程组内的积分和微分形式难点：位移电流的特点，maxwell方程组内的积分和微分形式的理解7.4单元教学过程和作业安排7.4.1第一单元第一章运动学1.1参考系、质点和时间参照系坐标系质点1、参照系的定义2、坐标系定义3、质点定义忽略物体的大小和形状，而把它看作一个具有质量、占据空间位置的物体，这样的物体称为质点。4、时刻和时间间隔时刻指某一瞬时而言，时间间隔是指时刻的积累1.2、位置矢量运动方程轨迹方程位移1、位置矢量位置矢量定义：位置矢量数学表达式（1-1）位矢大小：（1-2）方向可由方向余弦确定：，，2、运动方程 运动方程定义。运动方程表达式⑴矢量式：⑵标量式：，，3、轨迹方程消掉，得出、、之间的关系式。如平面上运动质点，运动方程为，，得轨迹方程为（抛物线）4、位移以平面运动为例，取直角坐标系，如图1—3。设、时刻质点位矢分别为、，则时间间隔内位矢变化为称为该时间间隔内质点的位移。大小为5.速度1)、平均速度定义：称为时间间隔内质点的平均速度。方向：同方向。2)、瞬时速度定义：称为质点在时刻的瞬时速度，简称速度。即：质点的速度等于位矢对时间的一阶导数。式中，。、分别为在、轴方向的速度分量。的大小：3)、平均速率与瞬时速率平均速率定义：瞬时速率定义：，简称速率。当时，，，有可知：6.加速度1）、平均加速度定义：2）、瞬时加速度定义：的大小：的方向：与x轴正向夹角满足单元作业安排：1.1.5，1.2.4,.2第二单元1.3直线运动和运动学中的两类问题1）、位移定义 ：沿+x轴方向； ：沿-x轴方向。2）、速度定义 ， ，沿+x轴方向；，沿-x轴方向。3）、加速度定义： ，沿+x轴方向； ，沿-x轴方向。2、运动的二类问题运动方程、等举例例：已知一质点的运动方程为（SI），求：⑴t=1s和t=2s时位矢；⑵t=1s到t=2s内位移；⑶t=1s到t=2s内质点的平均速度；⑷t=1s和t=2s时质点的速度；⑸t=1s到t=2s内的平均加速度；⑹t=1s和t=2s时质点的加速度。解：⑴mm⑵m⑶m/s⑷m/sm/s⑸m/s2⑹m/s2例：一质点沿x轴运动，已知加速度为(SI)，初始条件为：时，，m。求：运动方程。解：取质点为研究对象，由加速度定义有（一维可用标量式）由初始条件有：得：由速度定义得：由初始条件得：即m1.4曲线运动1.圆周运动1）、自然坐标系如左图以A为原点，切向和法向为坐标轴，由此构成的参照系为自然坐标系（可推广到三维）2）圆周运动的切向加速度及法向加速度加速度定义：切向加速度定义：法向加速度定义：当时，有。因为，所以由A点指向圆心O，可有所以该项为矢量，其方向沿半径指向圆心。称此项为法向加速度，记为大小为是加速度的法向分量。总加速度大小：方向：与夹角满足2）.圆周运动的角量描述角坐标，角位移定义时刻质点在B处，是OA与x轴正向夹角，是OB与x轴正向夹角，称为时刻质点角坐标，为角位移角速度平均角速度定义：瞬时角速度定义：平均角加速度定义：瞬时角加速度定义：4、线量与角量的关系把物理量、、、、等称为线量，，等称为角量。（1）、与关系时，即（2）、与关系即（3）、与关系即单元作业安排：1.1.7,1.2.8,1.3.97.4.3第三单元1.5运动叠加原理和抛体运动1.运动叠加原理运动的独立性定义：当质点参与多个不同方向的分运动时，其中任一分运动都不受其它运动的影响。运动的叠加原理：质点的任意运动可看成是由几个在不同方向的各自独立的运动叠加而成。2.抛体运动抛体运动：平抛、斜抛和竖抛运动（自学）1.6相对运动1.相对位矢设有参照系E、M，其上固连的坐标系，如图，二坐标系相应坐标轴平行，M相对于E运动。质点P相对E、M的位矢分别为、，相对位矢为：结论：P对E的位矢等于P对M的位矢与对E的位矢的矢量和。2.相对位移3.相对速度有上式两边对时间求一阶导数有4.相对加速度由上式对时间求一阶导数有例：质点做平面曲线运动，其位矢、加速度和法向加速度大小分别为，和，速度为，试说明下式正确的有哪些？⑴，⑵，⑶，⑷解：因为标量矢量，所以⑴不对。又，而，故⑵不对。而，因此⑶正确。由于中为曲率半径，而这里为位矢的大小，不一定是曲率半径，所以⑷不对。例：一质点从静止（）出发，沿半径为m的圆周运动，切向加速度大小不变，为m/s2,在时刻，其总加速度恰与半径成45°角，求解：依题意知，与夹角为45°，有①∵②由②有得：s例：某人骑自行车以速率向西行使，北风以速率吹来（对地面），问骑车者遇到风速及风向如何？解：地为静系E，人为动系M。风为运动物体P绝对速度：，方向向南；牵连速度：，方向向西；求相对速度方向如何？∵∴有图1-15。∵∴45° 方向：来自西北。或东偏南45°。单元作业安排：1.1.8,1.3.11,.4第四单元第二章牛顿运动定律2．1牛顿运动定律1、第一定律，2、第二定律（直角坐标系）（自然坐标系）3、第三定律2.2几种常见的力1.万有引力引力的方向在它们连线方向上。（2）弹性力弹簧被拉伸或压缩时，其内部就产生反抗力，并企图恢复原来的形状，这种力称为弹簧的恢复力。（3）摩擦力当一物体在另一物体表面上滑动或有滑动的趋势时，在接触面上有一种阻碍它们相对滑动的力，这种力称为摩擦力。2.3物体的受力分析和示力图（简单介绍）隔离体法受力分析步骤：a.确定研究对象；b.正确分析研究对象受力情况。单元作业安排：2.1.4,2.1.5,2.2.6,.5第五单元2．4牛顿定律的应用牛顿第二定律数学表达式：（直角坐标系）（自然坐标系）例:如图2-2，水平地面上有一质量为M的物体，静止于地面上。物体与地面间的静摩擦系数为，若要拉动物体，问最小的拉力是多少？沿何方向？解：⑴研究对象：M⑵受力分析：M受四个力，重力，拉力 ，地面的正压力，地面对它的摩擦力，见受力图2-3。⑶牛顿第二定律：合力：分量式：取直角坐标系x分量：①y分量：②物体启动时，有③物体刚启动时，摩擦力为最大静摩擦力，即，由②解出N，求得为：④④代③中：有⑤可见：。时，要求分母最大。设∵∴时，。代入⑤中，得： 方向与水平方向夹角为时，即为所求结果。例2-2：质量为的物体被竖直上抛，初速度为，物体受到的空气阻力数值为，为常数。求物体升高到最高点时所用时间及上升的最大高度。解：⑴研究对象：m⑵受力分析：m受两个力，重力及空气阻力，如图2-4。⑶牛顿第二定律：合力：y分量：即① 时，物体达到了最高点，可有为②∵∴③ 时，，例：如图，长为的轻绳，一端系质量为的小球，另一端系于原点o，开始时小球处于最低位置，若小球获得如图所示的初速度，小球将在竖直面内作圆周运动，求:小球在任意位置的速率及绳的张力。解：⑴研究对象：m⑵受力分析：小球受两个力，即重力，拉力。⑶牛顿定律：应用自然坐标系，运动到处时，分量方程有，方向：①方向：②由②有：即作如下积分：有得：代①中，得：例：如图，一根轻绳穿过定滑轮，轻绳两端各系一质量为和的物体，且，设滑轮的质量不计，滑轮与绳及轴间摩擦不计，定滑轮以加速度相对地面向上运动，试求两物体相对定滑轮的加速度大小及绳中张力。解：⑴研究对象：、⑵受力分析：、各受两个力，即重力及绳拉力，如图2-7。⑶牛顿定律设对定滑轮及地加速度为、， 对定滑轮及地加速度为、，：：如图所选坐标，并注意，，有解得：例：如图2，质量为的三角形劈置于水平光滑桌面上，另一质量为的木块放在的斜面上，与间无摩擦。试求对地的加速度和对的加速度。解：⑴研究对象：、⑵受力分析：受三个力，重力，正压力，地面支持力。受两个力，重力，的支持力，如图2-9所取坐标系，设对地加速度为，对的加速度为，对地的加速度为，有由牛顿得二定律有：：x分量：①y分量：②：③由①、②、③有：2.5单位制和量纲物理量定义：量度物质的属性和描述其运动状态的各种量值基本量定义:物理学直接规定其单位的物理量导出量定义：按定义由基本量组合而成的物理量量纲定义:反映某物理量与基本量之间幂次关系的公式2.6牛顿力学的适用范围速度远小于光速的情况下才成立。单元作业安排：.10,2.3.7,.6第六单元第3章功和能3.1功和功率1.功概念和定义功德定义：力的空间累积效应：1）恒力作用下的功2变力的功直角坐标系条件下：2．功率3.2动能和动能定理1动能定义：物体由于做机械运动所具有的能量2动能定理合外力对质点所作的功，等于质点动能的增量．——质点的动能定理变力情况下合外力做的功：例题1如图M=2kg,k=200N.m-1,S=0.2m,g≈10m.s-2不计轮、绳质量和摩擦,弹簧最初为自然长度，缓慢下拉,则WF=?解：用F将绳端下拉0.2m,物体M将上升多高?可知：弹簧伸长0.1m，物体上升0.1m缓慢下拉:每时刻物体处于平衡态当(0<x≤0.1m)F=kx前0.1m为F为变力当(0.1<x≤0.2m)F=kx0=Mg后0.1m为F为恒力单元作业安排：3.1.1,3.1.6,3.2.7,.7第七单元3.3物体系的势能1保守力做的功和物体系的势能内力可分为：保守力和非保守力保守力定义：做功与路径的起点和终点有关而与路径无关的力，反之为非保守力重力、万有引力和弹性力作功的特点(1)重力作功令Ep为重力势能，则其中c为任意常量，与势能参考位置有关(2)弹性力作功则弹性势能为其中c为任意常量，与势能参考位置有关(3)万有引力作功则万有引力势能为：其中c为任意常量，与势能参考位置有关2重力，万有引力，弹性力做功的特点和势能定理

保守力所作的功的特点：其做功与路径及其形状无关，仅决定于始、末位置．重力，弹力和万有引力做功结论：保守力对物体做的功等于相应势能增量的负值。势能定理：保守力所做的功等于物体势能的该变量。3.4功能原理和机械能守恒1机械能和功能原理机械能：物体系具有的动能和势能的和功能原理：物体系所受的合力所做的功即物体系所受合外力做的功和内力做的功（保守力做的功以及非保守力所做的功的和）的总和等于物体系机械能的增量例题如图所示求铁链滑离桌面过程中重力所作的功。解：以桌面为势能零点，铁链下垂部分质量为m’初始状态：末态：此过程中重力作功为：例题如图，轻弹簧自然长度为L0，劲度系数为k，另一端悬挂质量为m的重物。O为重物的平衡位置，现以O为坐标原点。以弹簧原长O’处为重力势能和弹性势能的零点，写出势能表达式。解：以弹簧原长O’处为重力势能和弹性势能的零点，写出势能表达式。例雪橇从高50m的山顶A点沿冰道由静止下滑,坡道AB长为500m．滑至点B后，又沿水平冰道继续滑行，滑行若干米后停止在C处.若μ=0.050．求雪橇沿水平冰道滑行的路程.解：以雪橇、地球组成系统为研究对象，系统受外力和非保守力只有摩擦力支持力，作功分别为：由功能原理第七章：3.1.8,3.2.8,3.3.13,.8第八单元第四章冲量和动量4.1冲量、动量和动量定理1．动量质点的质量与其速度的乘积称为质点的动量，记为。说明：⑴是矢量，方向与相同，⑵是瞬时量，⑶是相对量2、冲量牛顿第二定律原始形式：由此有积分：定义：称为在时间内力对质点的冲量。记为说明：⑴是矢量，⑵是过程量，⑶是力对时间的积累效应⑷的分量式∵∴分量式（3—4）可写成 、、是在时间内、、平均值。3、质点的动量定理由上知结论：质点所受合力的冲量=质点动量的增量，称此为质点的动量定理。4.2、物体系的动量定理系统：指一组质点内力：系统内质点间作用力外力：系统外物体对系统内质点作用力设系统含个质点，第个质点的质量和速度分别为、，由牛顿第二定律即：因为内力是一对一对的作用力与反作用力组成，故，有结论：系统受的合外力等于系统动量的变化，这就是质点系的动量定理。即结论：系统受合外力冲量等于系统动量的增量，这也是质点系动量定理的又一表述。例：质量为的铁锤竖直落下，打在木桩上并停下。设打击时间，打击前铁锤速率为，则在打击木桩的时间内，铁锤受平均和外力的大小为？解：设竖直向下为正，由动量定理知：例：一物体受合力为（SI），做直线运动，试问在第二个5秒内和第一个5秒内物体受冲量之比及动量增量之比各为多少？解：设物体沿+x方向运动，N·S（沿方向）N·S（沿方向）∵∴例：如图，一弹性球，质量为kg，速率m/s，与墙壁碰撞后跳回。设跳回时速率不变，碰撞前后的速度方向和墙的法线夹角都为 °，⑴求碰撞过程中小球受到的冲量⑵设碰撞时间为s，求碰撞过程中小球受到的平均冲力解：⑴如图所取坐标，动量定理为〈方法一〉用分量方程解N·S〈方法二〉用矢量图解如图所示。∵,∴故为等边三角形。m/s,沿方向∴N·S，沿方向。⑵N注意：此题按求困难（或求不出来）时，用公式求方便。单元作业安排：4.1.3,4.2.5,4.3.8,.9第九单元4.2动量守恒定律当系统受合外力为零时即系统动量不随时间变化,称此为动量守恒定律。说明：⑴动量守恒条件：，惯性系。⑵动量守恒是指系统的总动量守恒，而不是指个别物体的动量守恒。⑶内力能改变系统动能而不能改变系统动量。⑷时，若在某一方向上的分量为零，则在该方向上系统的动量分量守恒。⑸动量守恒是指（不随时间变化），∴此时要求。⑹动量守恒是自然界的普遍规律之一。例：如图，质量为的水银球，竖直地落到光滑的水平桌面上，分成质量相等的三等份，沿桌面运动。其中两等份的速度分别为、，大小都为0.30m/s。相互垂直地分开，试求第三等份的速度。解：〈方法一〉用分量式法解研究对象：小球受力情况：只受向下的重力和向上的桌面施加的正压力，即在水平方向不受力，故水平方向动量守恒。在水平面上如图3-2取坐标，有∴〈方法二〉用矢量法解∵及∴即即有图3-3。可得m/s得强调：要理解动量守恒条件例：如图3-4，在光滑的水平面上，有一质量为长为的小车，车上一端有一质量为的人，起初 、均静止，若人从车一端走到另一端时，则人和车相对地面走过的距离为多少？解：研究对象：、为系统∵此系统在水平方向受合外力为零，∴在此方向动量守恒。〈方法一〉（对地）即如图所取坐标，标量式为即积分（，在A处，，在B处）即得由图知：<方法二〉标量式：即积分：①可知：②由①、②得：单元作业安排：4.1.5,4.2.8,4.3.12,.10第十单元4.3碰撞1.碰撞碰撞特点：⑴碰撞时物体间相互作用内力很大，其它力相对比较可忽略。即碰撞系统合外力=0。故动量守恒。⑵机械能2.完全弹性碰撞1）、对心情况（一维）如图，以与为系统，碰撞中（，沿+x方向；反之，沿-x方向）解得：2）、非对心情况设，且，可知，、系统动量及动能均守恒，即可知，、、是以为斜边的直角三角形，如图所示。4.4物体的角动量定理和角动量守恒定律1、物体对某一定点的角动量定义：，称为刚体角动量（或动量矩）2、角动量定理力矩：；大小：角动量定理：由上知可得冲量矩：即：合外力矩对刚体的冲量矩等于刚体角动量增量。称此为角动量（或动量矩）定理。3．角动量守恒定律已知当时，有即：当合外力矩时，则此情况下刚体角动量守恒，称此为角动量守恒定律。例：如图，轻绳一端系着质量为的质点，另一端穿过光滑水平桌面上的小孔o用力拉着，如图所示。质点原来以等速率作半径为的圆周运动，当拉动绳子向正下方移动时，质点的角速度解：研究对象：受力分析：重力、桌面支持力、绳的作用力。可见转动中，受合外力矩=0，即∴得注意：角动量守恒条件及应用（守恒时，不一定守恒，反过来也如此）例：如图，A、B两圆盘分别绕过其中心的垂直轴转动，角速度分别是、，它们半径和质量分别为、和、。求A、B对心衔接后的最后角速度。解：研究对象：A、B系统在衔接过程中，对轴无外力矩作用，故有即：例：如图，长为，质量为的匀质细杆，可绕过O的光滑水平轴转动。起初杆水平静止。求：⑴t=0时，⑵杆到竖直位置时，⑶杆从水平到竖直过程中外力矩功=？⑷杆从水平到竖直过程中杆受冲量矩大小为多少？解：⑴即⑵以、地为系统，其能量方程有⑶⑷冲量矩=例：长为，质量为的匀质细杆，可绕上端的光滑水平轴转动，起初杆竖直静止。一质量为的小球在杆的转动面内以速度垂直射向杆的A点，求下列情况下杆开始运动的角速度及最大摆角。⑴子弹留在杆内⑵子弹以射出。解：⑴子弹留在杆内分两个过程：弹射入杆过程。、、为系统，角动量守恒，即①（强调：此过程动量不守恒及原因）上摆过程。、、地为系统，系统机械能守恒，有②初态末态①、②：⑵子弹射出a)子弹与杆作用过程。以杆、子弹为系统，其角动量守恒①射前射后b)杆上摆过程。以杆、地球为系统，其机械能守恒。②初态末态①、②解得：单元作业安排：4.1.7,4.2.11,4..11第十一单元第五章刚体的转动5.1刚体绕定轴转动的运动学1.刚体定义：物体内任意二点距离不变的物体称为刚体。说明：⑴刚体是理想模型；⑵刚体模型是为简化问题引进的。2.刚体运动刚体运动：（1）平动：刚体内任一直线方位不变。特点：各点运动状态一样，如：、等都相同，故可用一个点来代表刚体运动。（2）转动：1）绕点转动；2）绕轴转动：刚体中所有点都绕一直线作圆周运动3.定轴转动定义：转轴固定时称为定轴转动。转动特点：⑴刚体上各点的角位移相同（如：皮带轮），各点的