《普通物理学专题》课程教学大纲

第页《普通物理学专题》课程教学大纲课程名称：普通物理专题

课程类别：专业选修课适用专业：物理学

考核方式：考查

总学时、学分：32学时

2

学分

其中实验学时：

0

学时一、

课程性质、教学目标《普通物理学专题》是物理学专业开设的一门重要的专业基础选修课程，属于专业拓宽模块。它的基本概念、理论和方法，具有较强的逻辑性、抽象性和广泛的实用性。通过本课程的学习，学生应达到如下目的：1、在学习普通物理学的基础上更加系统深入地掌握普通物理学中的各种基本现象、基本概念和基本规律。2．具有一定的分析和解决普通物理问题的能力，为后继课程奠定必要的基础。了解普通物理学发展史上某些重大发现和发明过程中的物理思想和实验方法，了解普通物理学的发展与其它学科的关系等。3、培养运用数学工具的能力，能运用数学语言表达物理思想和进行逻辑推理，基本概念、基本规律的数学表述与论证，运用微积分方法对一些物理问题进行分析，以及对推理得到的数学结果进行物理理解等。4、培养科学思维能力，了解物理学的研究方法，依据对现象及已知结果，通过类比、猜测、假设提出新的概念和规律。培养学生独立分析问题和解决问题的能力及辩证唯物主义世界观。普通物理学专题是高等师范学校物理系的专业基础选修课程。

该课程主要包括质点的运动、牛顿运动定律、运动的守恒定律、刚体的转动、相对论基础、气体动理论、热力学基础、真空中的静电场、导体和电介质中的静电场、恒定电流和恒定电场、真空中的恒定磁场、磁介质中的磁场、电磁感应和暂态过程、麦克斯韦方程组和电磁场、机械振动和电磁振荡、机械波和电磁波、波动光学、早期量子论和量子力学基础等十八块基本内容。是学生学习《量子力学》、《固体物理》等专业核心课的必备基础。其具体的课程教学目标为：课程教学目标1：熟练掌握质点的运动、牛顿运动定律、运动的守恒定律、刚体的转动、相对论基础、气体动理论、热力学基础、真空中的静电场、导体和电介质中的静电场、恒定电流和恒定电场、真空中的恒定磁场、磁介质中的磁场、电磁感应和暂态过程、麦克斯韦方程组和电磁场、机械振动和电磁振荡、机械波和电磁波、波动光学、早期量子论和量子力学基础的基本概念、基本原理和基本规律，会分析解决相关物理中的实际问题。课程教学目标2：深刻理解力、热、光、电磁、量子等之间的相互联系与内在本质，体会力、热、光、电磁、量子间的不同相互作用。学会用它们解决相关物理问题。

课程教学目标3：了解四种基本相互作用力在物理学中的发展，让学生感受它们在普通物理学中的重要地位。课程教学目标与毕业要求对应的矩阵关系教学目标毕业要求123456789教学目标1

L

M

L

L

M

教学目标2

L

M

L

L

M

教学目标3

M

L

L

M

注：以关联度标识，课程与某个毕业要求的关联度可根据该课程对相应毕业要求的支撑强度来定性估计，H:表示关联度高；M表示关联度中；L表示关联度低。二、

课程教学要求

1、通过本课程的教学，使学生更加系统地掌握普通物理学的基本原理和基本规律，为学生今后的学习和工作打下更加坚实的理论基础。2、使学生了解物理学发展史上某些重大发现和发明的物理思想和实验方法；了解物理学的发展与其它学科的关系，努力培养学生的辩证唯物主义世界观；3、培养学生分析、处理和研究与物理学相关问题的能力和素养。培养学生分析问题和解决问题的能力。三、

先修课程

普通物理学、高等数学。四、

课程教学重、难点

力学中的能量、热学中的热力学、电学中的电场、磁场及电磁感应、光学中的干涉和衍射为本课的重点；力学中的刚体、热学中的分子速率分布、电学中的麦克斯韦方程组、光学中的夫朗禾费衍射等为难点。五、

课程教学方法与教学手段讲授式、问题导向式、学导式、讨论式教学方法与多媒体辅助教学。六、

课程教学内容第一章质点的运动（2学时）1．教学内容(1)质点、参考系、运动方程；

(2)位移、速度、加速度；(3)圆周运动及其描述，2．重、难点提示(1)区分平均速度和平均速率；(2)区分瞬时速度和平均速度；(3)区分瞬时速率和平均速率。第二章

牛顿运动定律（2学时）1．教学内容(1)牛顿第二定律及其微分形式；(2)动量定理和动能定理及应用。2．重、难点提示(1)区分质量与动量、动能间的关系；(2)会应用顿第二定律解题。第三章运动的守恒定律（2学时）1．教学内容(1)保守力、保守力场、势能；(2)能量、动量和角动量三个守恒定律。2．重、难点提示(1)寻找重力势能和引力势能的联系；(2)区分动量与角动量；(3)能运用三定律熟练的解决实际问题。第四章刚体的转动（2学时）1．教学内容(1)刚体的平动、转动和定轴转动；(2)刚体的角动量、转动动能、转动惯量；(3)力矩矢量、刚体定轴转动定律；(4)定轴转动的动能定理；(5)定轴转动刚体的角动量定理和角动量守恒定律。2．重、难点提示(1)会灵活运用定轴转动的动能定理解题；(2)会应用定轴转动刚体的角动量定理解题；(3)会应用角动量守恒定律解题。第五章

相对论基础（1学时）1．教学内容(1)伽利略相对性原理、经典力学的时空观；(2)狭义相对论基本原理、洛仑兹坐标变换式；(3)相对论速度变换公式；狭义相对论时空观；(4)狭义相对论动力学基础。2．重、难点提示(1)会灵活应用洛仑兹坐标变换；(2)正确认识狭义相对论时空观。

第六章气体动理论（2学时）1．教学内容(1)状态、过程、理想气体；(2)分子热运动和统计规律；

(3)气体动理论的压强公式；(4)理想气体的温度公式；（5能量均分定理、理想气体内能；(5)麦克斯韦速度分布律；(6)分子的平均碰撞次数及平均自由程；(7)真实气体、范德瓦尔斯方程2．重、难点提示(1)运用统计的方法，研究气体宏观性质和规律；(2)掌握气体宏观性质和规律。第七章热力学基础（2学时）1．教学内容(1)热力学第一定律;热力学第一定律对于理想气体等值过程的应用；(2)绝热过程；(3)焦耳-汤姆孙实验、真实气体的内能；(4)循环过程、卡诺循环；

(5)热力学第二定律；

(6)可逆过程与不可逆过程、卡诺定理.2．重、难点提示(1)区分内能与热量；(2)区分各种循环；(3)区分各热力学过程；第八章真空中的静电场（2学时）1．教学内容(1)电荷、库仑定律；(2)电场电场强度；(3)高斯定理；

(4)静电场的环路定理、电势；(5)等势面、电场强度与电势梯度的关系；(6)带电粒子在静电场中的运动2．重、难点提示(1)掌握电场强度、电势及其关系；(2)掌握高斯定理、环路定理；第九章导体和电介质中的静电场（2学时）1．教学内容(1)静电场中的导体；(2)空腔导体内外的静电场；(3)电容器的电容；(4)电介质及其极化；(5)电介质中的静电场；(6)有介质时的高斯定理、环路定理；

(7)电位移；(8)静电场的能量。2．重、难点提示(1)空腔导体内外的静电场特点；(2)有介质时的高斯定理、环路定理；(3)电位移矢量与电场强度的关系。第十章恒定电流和恒定电场（1学时）1．教学内容(1)电流密度、电流连续性方程；(2)恒定电流和恒定电场、电动势；(3)欧姆定律；(4)一段含源电路的欧姆定律、基尔霍夫定律2．重、难点提示(1)理解电流连续性方程；(2)一段含源电路的欧姆定律的应用；(3)基尔霍夫定律的应用。第十一章真空中的恒定磁场（2学时）1．教学内容(1)磁感应强度、磁场的高斯定理；(2)毕奥—萨伐尔定律及其应用；(3)毕奥—萨伐尔定律及其应用；(4)带电粒子在磁场中所受作用及其运动；(5)毕奥—萨伐尔定律及其应用；(6)磁场对载流导线的作用；(7)平行载流导线间的相互作用力；

(8)安培的定义。2．重、难点提示(1)毕奥—萨伐尔定律及其应用；(2)毕奥—萨伐尔定律及其应用；(3)毕奥—萨伐尔定律及其应用。第十二章磁介质中的磁场（1学时）1．教学内容(1)磁介质、顺磁质和抗磁质的磁化；(2)磁化强度、磁化电流；(3)磁介质中的磁场、磁场强度；(4)铁磁质。2．重、难点提示(1)理解磁介质中的磁场、磁场强度；(2)区分顺磁质和抗磁质的磁化区别；(3)理解铁磁质磁化机制。第十三章电磁感应和暂态过程（2学时）1．教学内容(1)电磁感应定律；(2)动生电动势；(3)感生电动势、有旋电场；(4)涡电流；(5)自感和互感；(6)磁场的能量。2．重、难点提示(1)掌握电磁感应定律；(2)区分动生电动势与感生电动势的产生实质；(3)区分自感和互感。第十四章麦克斯韦方程组电磁场（1学时）1．教学内容

(1)位移电流；(2)麦克斯韦方程组。2．重、难点提示(1)理解位移电流；(2)理解麦克斯韦方程组。第十五章机械振动和电磁振荡（2学时）1．教学内容(1)简谐振动；(2)阻尼振动；(3)受迫振动、共振；(4)电磁振荡；(5)同方向的简谐振动合成；(6)相互垂直的简谐振动合成。2．重、难点提示(1)理解简谐振动；(2)掌握简谐振动的合成。第十六章机械波和电磁波（2学时）1．教学内容(1)机械波的产生和传播；(2)平面简谐波、波动方程；(3)波的能量、波的强度；(4)声波；(5)电磁波；(6)惠更斯原理、波的衍射；(7)波的叠加原理、波的干涉、驻波；(8)多普勒效应。2．重、难点提示(1)理解平面简谐波与波动方程；(2)掌握波的衍射与波的干涉。第十七章波动光学（3学时）1．教学内容(1)光源、单色光、相干光；(2)双缝干涉；(3)光程与光程差；(4)薄膜干涉等倾条纹；(5)薄膜干涉等厚条纹；(6)迈克尔逊干涉仪；(7)光的衍射现象、惠更斯—菲涅尔原理；(8)单缝的夫琅禾费衍射；(9)圆孔的夫琅禾费衍射、光学仪器的分辨本领；(10)光栅衍射；(11)自然光和偏振光；(12)起偏、检偏、马吕斯定律；(13)反射和折射时光的偏振；(14)光的双折射。2．重、难点提示(1)区分等倾干涉与等厚干涉；(2)理解光的偏振实质；(3)掌握光的各种衍射。第十八章早期量子论和量子力学基础（1学时）1．教学内容(1)热辐射、普朗克的量子假设；(2)光电效应、爱因斯坦的光子理论；(3)德布罗意波、波粒二象性；(4)不确定关系；(5)波函数、薛定谔方程2．重、难点提示(1)理解波粒二象性；(2)掌握不确定关系；(3)理解薛定谔方程；七、学时分配章目教学内容教学环节理论教学学时实验教学学时一质点的运动2

二牛顿运动定律2

三运动的守恒定律2

四刚体的转动2

五相对论基础1

六气体动理论2

七热力学基础2

八真空中的静电场2

九导体和电介质中的静电场2

十恒定电流和恒定电场1

十一真空中的恒定磁场2

十二磁介质中的磁场1

十三电磁感应和暂态过程2

十四麦克斯韦方程组电磁场1

十五机械振动和电磁振荡2

十六机械波和电磁波2

十七波动光学3

十八早期量子论和量子