《大学物理二》课程教学大纲

《大学物理二》课程教学大纲课程编号19121102课程名称大学物理Ⅱ课程性质数学与自然科学类英文名称CollegePhysicsⅡ*数学与自然科学类、工程基础类、专业基础类、专业类、工程实践与毕业设计（论文）、人文社会科学类；学分学时处（）内为实验学时。一、课程简介课程内容体系主要包括经典物理的力学、热学、电磁学、光学及近代物理。《大学物理Ⅱ》课程的理论体系具有完美性、系统性。它包括的基本理论、科学思维方式、研究方法、物理思想的表述及定律、定理的表达是每位工科大学生必须学习和掌握的；是学习其他后续课程的基础；是一门全面、系统培养学生综合素质的课程。《大学物理Ⅱ》的教育理念就是打好扎实的物理基础，努力提高学生的科学素质，使《大学物理Ⅱ》教育在培养当代高素质的人才中发挥重要作用。二、课程教学目标通过本课程的学习让学生达到以下教学目标，并引导学生形成正确的价值、道德、职责等观念，强调科学教育的同时提升人文素养。本课程具体教学目标如下：1.掌握物理学基本理论、基础知识和基本技能，了解物理理论在生产技术中的应用，培养学生独立获取知识的能力，为后续进一步学习新理论、新知识、新技术打下必要的物理基础。[1.1]2.使学生对物理现象有基本的认识，能够熟练运用物理知识分析和解决实际问题，培养学生树立科学解决问题的思维方法。[1.1]3.使学生对科学实验在物理学研究和发展中的作用有正确的认识，培养学生的逻辑思维能力及初步的分析设计能力，为进一步掌握工程技术知识打下基础。[2.1]4.培养学生树立正确的学习态度，掌握科学的学习方法，帮助学生建立辩证唯物主义世界观，激发探索和研究精神，以尽快适应大学阶段的学习规律。[2.1]课程教学目标与毕业要求的对应关系见表1：表1毕业要求指标点实现矩阵专业毕业要求专业毕业要求指标点课程目标1.工程知识1.1掌握电子信息工程专业理论和知识体系的数学和自然科学知识，将其应用于信息技术（IT）行业知识和专业知识的学习。1，22．问题分析2.1具备应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，对电子信息工程的复杂工程问题进行识别、表达和分析，并获得有效结论的能力。3，4三、课程教学目标达成途径（或教学设计）表2课程目标达成途径课程教学目标达成途径考核方式1.掌握物理学基本理论、基础知识和基本技能，了解物理理论在生产技术中的应用，培养学生独立获取知识的能力，为后续进一步学习新理论、新知识、新技术打下必要的物理基础。通过课堂讲授、学生自主学习（指定阅读）、作业等达成。课堂表现、习题作业、考试2.使学生对物理现象有基本的认识，能够熟练运用物理知识分析和解决实际问题，培养学生树立科学解决问题的思维方法。通过课堂讲授、指定阅读、作业等达成。课堂表现、习题作业、大作业、考试3.使学生对科学实验在物理学研究和发展中的作用有正确的认识，培养学生的逻辑思维能力及初步的分析设计能力，为进一步掌握工程技术知识打下基础。通过课堂讲授、作业、实验等达成。课堂表现、习题作业、实验报告、考试4.培养学生树立正确的学习态度，掌握科学的学习方法，帮助学生建立辩证唯物主义世界观，激发探索和研究精神，以尽快适应大学阶段的学习规律。通过课堂讲授、小组讨论、作业室等达成。课堂表现、方案报告、大作业、考试四、课程教学内容、教与学的要求《大学物理Ⅱ》课程总的要求是：建立科学合理的课程体系，实现教学内容的现代化，突出基础特色。《大学物理Ⅱ》课程的教学内容包括力学、热学、电磁学、振动与波动、波动光学、近代物理（相对论和量子物理学）、现代高新技术的物理基础专题七部分。通过课程教育，培养学生具备以下能力：1．独立获取知识的能力。通过学习，学生能够掌握科学的学习方法，独立地阅读相当于大学物理水平的物理类教材、参考书和文献资料，不断地扩展知识面，并能理解其主要内容，写出条理较为清晰的读书笔记、小结、心得体会或者小论文。2．科学思维能力。通过学习，学生能够运用物理学的理论、观点和方法，正确分析、研究、计算或估算一般难度的物理问题。能够根据物理概念、问题的性质以及实际需要，抓住主要因素，略去次要因素，对所研究的对象进行合理的简化，建立相应的物理模型，并用物理语言进行表述。能够根据单位（量纲）的分析、数量级的估算、极限情形和特例的讨论等，对实际问题进行定性思考或半定量估算，并判断其结果的合理性。3．解决实际问题的能力。通过学习，学生应初步树立工程意识，并能自觉地思索将所学的物理学的理论、观点和行之有效的物理学的研究方法，如分析综合、演绎归纳、科学抽象、类比联想、理想化方法、模型化方法、统计方法等运用于工程技术的实际问题的途径，解决较为简单的实际问题。4．创新能力。通过转变传统的教学思维方式，诱导学生敢于提出不同见解和发表创新性意见，敢于向权威挑战。能够大胆地打破常规、设疑猜想，寻求变异，多渠道探索解决问题的方案。本课程理论教学内容与教学要求见表3。表3教学内容与要求序号教学内容教与学的要求学时课程目标11质点运动学1.1运动的描述1.2圆周运动1.3相对运动1.要求：（1）了解：相对运动。（2）理解：角量与线量的对应关系。（3）掌握：质点运动方程、位矢；位移、速度、加速度；切向加速度与法向加速度。2.作业内容：每章一次书面作业（要求独立完成、鼓励相互讨论），统一讲解问题集中的题目。3.教学方法：讲授法、演示法、讨论法。41，2，3，422质点动力学2.1牛顿运动定律及其应用（1）牛顿运动定律（2）几种常见的力（3）牛顿运动定律的应用2.2动量定理和动量守恒定律（1）冲量与动量定理（2）质点系的动量守恒定律2.3动能定理和能量守恒定律（1）能量守恒定律（2）功与动能定理（3）势能与机械能守恒定律1.要求：（1）了解：功能原理。（2）理解：冲量、功、动量守恒定律、机械能守恒定律。（3）掌握：牛顿运动定律、动量定理、动能定理。2.作业内容：每章一次书面作业（要求独立完成、鼓励相互讨论），统一讲解问题集中的题目。3.教学方法：讲授法、演示法、讨论法。61，2，3，433刚体力学3.1刚体的定轴转动（1）刚体、刚体转动、刚体定轴转动（2）刚体定轴转动的角速度和角加速度3.2力矩、转动定律、转动惯量（1）力矩（2）刚体定轴转动时的转动定律（3）质量离散及连续分布的刚体的转动惯量、平行轴定理3.3转动动能、力矩的功、转动动能定理（1）刚体转动动能（2）力矩的功（3）刚体定轴转动的动能定理3.4角动量、角动量定理、角动量守恒定律（1）角动量、冲量矩（2）角动量定理、角动量守恒定律1.要求：（1）了解：刚体的定轴转动，力矩、力矩的功、转动动能定理。（2）理解：角动量、角动量定理、转动惯量、转动动能。（3）掌握：转动定律、角动量守恒定律。2.作业内容：每章一次书面作业（要求独立完成、鼓励相互讨论），统一讲解问题集中的题目。3.教学方法：讲授法、演示法、讨论法。61，2，3，444流体动力学基础4.1流体静力学（1）静止流体的压强（2）液体的表面现象4.2理想流体的流动（1）理想流体的稳定流动（2）连续性原理（3）伯努利方程及其应用4.3黏滞流体的运动（1）黏滞流体的基本规律（2）泊肃叶公式（3）斯托克斯公式1.要求：（1）了解：静止流体内部的压强特征，牛顿黏滞定律、泊肃叶公式、斯托克斯公式。（2）理解：理想流体、流线、流管，液体表面性质、液体的表面张力、润湿与不润湿，球形液面的附加压强、毛细现象。（3）掌握：连续性原理、伯努利方程。2.作业内容：每章一次书面作业（要求独立完成、鼓励相互讨论），统一讲解问题集中的题目。3.教学方法：讲授法、演示法、讨论法。。81，2，3，455气体动理论5.1理想气体的状态方程（1）宏观状态参量（2）平衡态（3）理想气体状态方程5.2理想气体的压强和温度（1）理想气体的微观模型与统计假设（2）理想气体的压强（3）理想气体的温度5.3能量按自由度均分定理和理想气体的内能（1）自由度（2）能量按自由度均分原理（3）理想气体的内能5.4气体分子的速率分布规律（1）麦克斯韦速率分布规律（2）气体分子速率的三种统计值（3）麦克斯韦速率分布规律的实验验证5.5玻尔兹曼分布律（1）重力场中分子数按高度的分布（2）玻尔兹曼分布律5.6气体内的输运过程（1）气体的黏滞现象（2）气体分子的扩散（3）气体的热传导现象1.要求：（1）了解：平衡态、宏观量与微观量、统计规律；分子的自由程和输运过程。（2）理解：理想气体的压强、温度，气体分子速率分布律、三种统计速率。（3）掌握：理想气体的状态方程，能量按自由度均分原理，理想气体的内能。2.作业内容：每章一次书面作业（要求独立完成、鼓励相互讨论），统一讲解问题集中的题目。3.教学方法：讲授法、演示法、讨论法。81，2，3，466热力学6.1热力学的基本概念（1）热力学系统（2）准静态过程（3）准静态过程的功（4）热量（5）内能6.2热力学第一定律及应用（1）热力学第一定律（2）热力学第一定律对理想气体准静态过程的应用6.3循环过程及热力学第二定律（1）循环过程（2）卡诺循环（3）热力学第二定律6.4熵（1）卡诺定理（2）克劳修斯不等式、熵（3）熵的微观本质（4）熵变的计算1.要求：（1）了解：循环过程，卡诺循环，热力学第二定律、熵（2）理解：理想气体的摩尔定压热容、定体热容（3）掌握：功和热量、准静态过程、热力学第一定律及其在等值过程中的应用2.作业内容：每章一次书面作业（要求独立完成、鼓励相互讨论），统一讲解问题集中的题目。3.教学方法：讲授法、演示法、讨论法。81，2，3，477静电场7.1电荷与库仑定律（1）电荷（2）库仑定律7.2电场强度（1）静电场（2）电场强度（3）电场强度的计算7.3静电场的高斯定理（1）电通量（2）高斯定理（3）高斯定理的应用7.4电势（1）静电场力的功（2）静电场的环路定理（3）电势能与电势（4）电场强度与电势的微分关系7.5静电场对导体和介电体的作用（1）静电场对导体的作用（2）静电场对介电体的作用（3）电场的能量1.要求：（1）了解：库仑定律、静电场中的导体和电介质。（2）理解：电场强度、电势、电场力及电场力的功、静电场的高斯定理和环路定理。（3）掌握：电场强度叠加原理、电势叠加原理。2.作业内容：每章一次书面作业（要求独立完成、鼓励相互讨论），统一讲解问题集中的题目。3.教学方法：讲授法、演示法、讨论法。81，2，3，488恒定磁场8.1恒定电流（1）电流（2）电流密度（3）电动势8.2磁感强度（1）磁场及磁感强度（2）毕奥-萨伐尔定律8.3磁场的高斯定理与安培环路定理（1）磁场的高斯定理（2）安培环路定理8.4磁场中的运动电荷及电流与磁介质（1）洛伦兹力及其应用（2）安培力（3）载流线圈在磁场中所受的磁力矩（4）磁场中的磁介质1.要求：（1）了解：电流密度、电动势、磁场中的磁介质。（2）理解：磁感应强度、磁场的高斯定理、磁场力及磁力矩。（3）掌握：毕奥-萨伐尔定律及安培环路定理。2.作业内容：每章一次书面作业（要求独立完成、鼓励相互讨论），统一讲解问题集中的题目。3.教学方法：讲授法、演示法、讨论法。81，2，3，499电磁感应9.1电磁感应定律（1）法拉第电磁感应定律（2）楞次定律9.2感应电动势（1）动生电动势（2）感生电动势与感生电场9.3自感和互感磁场能量自感（1）互感（2）磁场能量9.4电磁场（1）位移电流假设（2）麦克斯韦方程组1.要求：（1）了解：感生电场、位移电流、麦克斯韦方程组、电磁场。（2）理解：电动势、自感、互感、磁场的能量。（3）掌握：法拉第电磁感应定律、动生电动势、感生电动势。2.作业内容：每章一次书面作业（要求独立完成、鼓励相互讨论），统一讲解问题集中的题目。3.教学方法：讲授法、演示法、讨论法。。81，2，3，41010机械振动与波动10.1简谐振动（1）简谐振动的描述（2）简谐振动的旋转矢量表示法（3）简谐振动的能量10.2简谐振动的合成和分解（1）简谐振动的合成（2）简谐振动的分解10.3阻尼振动受迫振动共振（1）阻尼振动（2）受迫振动（3）共振10.4机械波的产生和传播（1）机械波的产生条件（2）波动过程的描述（3）平面简谐波的波动方程（4）波动方程的物理意义（5）波的能量与能流10.5波的干涉和衍射（1）波的叠加原理波的干涉（2）驻波和半波损失（3）惠更斯原理波的衍射10.6多普勒效应声波（1）多普勒效应（2）声波1.要求：（1）了解：简谐振动的能量、波的能量、多普勒效应。（2）理解：旋转矢量法、相位、相位差、简谐振动的合成与分解、波的干涉。（3）掌握：简谐振动方程与平面简谐波的波动方程及其物理意义。2.作业内容：每章一次书面作业（要求独立完成、鼓励相互讨论），统一讲解问题集中的题目。3.教学方法：讲授法、演示法、讨论法。81111波动光学11.1光的本性和相干性（1）光源及其发光机理（2）光的电磁本性（3）光的相干性（4）获得相干光的方法11.2杨氏双缝干涉（1）光程（2）杨氏双缝干涉实验（3）洛埃德镜实验11.3薄膜干涉（1）匀厚薄膜干涉（2）劈尖干涉（3）牛顿环（4）迈克耳孙干涉仪11.4光的单缝衍射（1）光的衍射现象（2）惠更斯-菲涅耳原理（3）夫琅禾费单缝衍射（4）光学仪器的分辨率11.5光栅衍射（1）光栅方程（2）光栅光谱11.6光的偏振（1）自然光与偏振光（2）起偏检偏（3）马吕斯定律偏振片的应用（4）布儒斯特定律（5）旋光现象 1.要求：（1）了解：光学仪器的分辨率、最小分辨角。（2）理解：光的相干性、光程、光程差、光的偏振、起偏与检偏、布儒斯特定律。（3）掌握：分波阵面干涉——杨氏双逢干涉、分振幅干涉——薄膜干涉、光的单逢衍射、马吕斯定律。2.作业内容：每章一次书面作业（要求独立完成、鼓励相互讨论），统一讲解问题集中的题目。3.教学方法：讲授法、演示法、讨论法。81，2，3，41212狭义相对论12.1经典力学的相对性原理牛顿力学时空观（1）经典力学的相对性原理（2）牛顿力学时空观12.2狭义相对论的基本原理洛伦茨变换（1）狭义相对论的两条基本原理（2）洛伦茨变换12.3狭义相对论的时空观（1）长度收缩（2）时间膨胀（3）同时的相对性12.4狭义相对论动力学的基本结论（1）质量与速度的关系相对论动力学的基本方程（2）质量与能量的关系（3）动量与能量的关系12.5广义相对论简介（1）广义相对论的等效原理（2）广义相对论时空特性的应用1.要求：（1）了解：广义相对论。（2）理解：狭义相对论的基本结论。（3）掌握：狭义相对论的基本原理、洛伦茨变换；狭义相对论的时空观。2.作业内容：每章一次书面作业（要求独立完成、鼓励相互讨论），统一讲解问题集中的题目。3.教学方法：讲授法、演示法、讨论法。81，2，3，41313量子物理基础13.1黑体辐射普朗克能量子假设（1）热辐射黑体辐射的基本规律（2）普朗克量子假说13.2光的量子性（1）光电效应（2）爱因斯坦光子假说（3）光的波粒二象性13.3康普顿散射13.4实物粒子的波动性（1）德布罗意物质波（2）德布罗意波的统计解释13.5薛定谔方程（1）不确定关系（2）波函数（3）薛定谔方程13.6氢原子理论（1）氢原子光谱的实验规律（2）波尔的氢原子理论（3）波尔理论的成功与局限性（4）氢原子光谱规律量子力学解释13.7原子的壳层结构1.要求：（1）了解：薛定谔方程。（2）理解：康普顿散射，黑体辐射、普朗克能量子假设。（3）掌握：光的量子性。2.作业内容：每章一次书面作业（要求独立完成、鼓励相互讨论），统一讲解问题集中的题目。3.教学方法：讲授法、演示法、讨论法。81，2，3，4五、课程考核及成绩评定1.考核方式：课堂表现（提问、讨论、出勤考核）、实验环节（实验表现、知识掌握、报告撰写）、平时测验、习题作业（计算题、综合应用题）、大作业（3人一组，提交论文、PPT汇报答辩）、期末考试（闭卷）。2.成绩构成：期末成绩60%+平时成绩40%（课堂表现、实验环节、平时测验、习题作业、大作业）。3.考核评价标准见表4所示。表4课程考核与课程目标的关系成绩类型分值权重类别权重考核/评价细则课程目标毕业要求指标点平时成绩1000.4课堂表现0.1能否足量查阅资料;能否熟练运用知识;能否积极参加讨论;能否阐明自己的观点;团队合作程度;出勤率。1，2，41.1，2.1实验环节0.3实验报告能否完整、规范;实验过程能否协作、合规;实验结果能否准确、清晰。3，41.1，2.1平时测验0.2做两三次平时测验，每次满分100分。1，21.1，2.1习题作业0.2能否按要求及时完成;能否清晰掌握基本概念;能否正确运用基本知识。每次作业按10分制单独评分，取各次成绩的平均值作为习题作业成绩。1，21.1，2.1大作业0.2能否合理提出解决问题方案;能否规范撰写科技论文;能否高质量制作PPT;能否顺利进行汇报答辩。3，42.1期末成绩1000.6填空选择0.3(1)卷面成绩100分。卷面成绩按比例计入