《大学物理（A）》课程教学大纲

PAGE1PAGE10大学物理（A）课程教学大纲（CollegePhysics（A））学时数：128其中：实验学时：0课外学时：0学分数：8适用专业：光源与照明一、课程的性质、目的和任务大学物理课程是光源与照明学生学习的一门重要的基础理论课。美国《伯克利教程》中有一段非常深刻的意见，即大学物理课程的头一年一向是困难的，在第一年里，学生要接受的新思想、新概念和新方法，要比高年级或研究生院课程还要多。一个学生如果清楚地理解了力学中所阐述的基本内容，即使他还不能在复杂的情况下运用得很自如，但是他已经克服了学习物理学的大部分的真正困难。本课程的目的是通过物理基础理论的学习，使学生初步学习科学的思维方法和研究问题的方法，培养学生唯物主义世界观。本课程的任务是使学生掌握大学物理的基本概念、基本理论和基本的研究方法，开阔学生的思路，激发学生的探索和创新精神，培养学生基本的科学素养和能力。二、课程教学的基本要求（一）注意物理模型建立的思想及物理模型的含义。（二）注意引导学生对有关公式和结论进行推导和演算。（三）注意引导学生理解物理学概念和规律的内涵，培养运用知识进行科学的观察与分析客观现象的能力。三、课程的教学内容、重点和难点第一部分力学第一章质点运动学一、质点位置的确定方法（一）质点的概念（二）质点位置的确定方法（三）运动学方程二、质点的位移、速度和加速度三、用直角坐标系表示位移、速度和加速度四、用自然坐标系表示平面曲线运动中的速度和加速度五、圆周运动的角量表示角量与线量的关系六、不同参考系中速度和加速度变换定理简介重点：位置矢量的表示方法、速度、加速度概念难点：加速度在自然坐标系中分量的物理意义第二章牛顿运动定律一、牛顿运动三定律二、力学中常见的几种力（一）万有引力（二）弹性力（三）摩擦力三、牛顿运动定律的应用四、牛顿运动定律的适用范围重点：牛顿运动定律的综合应用、非惯性系下的牛顿力学难点：万有引力计算、非惯性系下的牛顿力学第三章功与能一、功恒力的功变力的功功率二、几种常见力的功（一）重力的功（二）弹性力的功（三）万有引力的功（四）摩擦力的功三、动能定理（一）质点动能定理（二）质点系动能定理四、势能机械能守恒定律保守力势能势能曲线机械能守恒五、能量守恒定律重点：功的概念、几种常见力的功、势能难点：势能概念的理解、系统弹性势能和万有引力势能的计算第四章冲量和动量一、质点动量定理二、质点系动量定理（一）质点系动量定理（二）质心概念引入（三）质心运动定律三、质点系动量守恒定律重点：质点系的动量定理、质心概念的引入难点：质心运动定律、质心的计算第五章刚体的定轴转动一、刚体运动的描述（一）刚体的平动（二）刚体绕定轴转动二、力矩刚体绕定轴转动的转动定律（一）力矩（二）刚体绕定轴转动的转动定律（三）转动惯量三、绕定轴转动的动能动能定理（一）绕定轴转动刚体的动能（二）力矩的功（三）绕定轴转动刚体的动能定理四、动量矩和动量矩守恒定律（一）质点动量矩定理和动量矩守恒定律（二）刚体绕定轴转动情况下动量矩定理和动量矩守恒定律重点：刚体绕定轴转动的转动定律、动量矩定理和动量矩守恒定律难点：刚体转动惯量的计算、质点的动量矩概念的理解第六章机械振动一、简谐运动（一）简谐振动的振幅、周期、频率和相位（二）简谐振动的旋转矢量表示法（五）简谐振动的能量二、简谐运动的合成（一）同方向同频率简谐振动的合成（二）同方向不同频率简谐运动的合成拍*（三）两个相互垂直、同频率的简谐运动的合成三、阻尼振动和受迫振动简介重点：简谐振动方程的建立、相位的物理意义难点：旋转矢量的应用第七章机械波一、机械波的产生和传播二、平面简谐波（一）平面简谐波的波函数（二）波长、周期、频率和波速三、波的能量四、惠更斯原理五、波的干涉（一）波的叠加原理（二）波的干涉六、驻波七、多普勒效应重点：平面简谐波的波函数、波的干涉难点：驻波、多普勒效应第八章狭义相对论一、经典力学的相对性原理伽利略变换式（一）绝对时空观（二）经典力学的相对性原理（三）伽利略坐标和时间变换式二、狭义相对论的两个基本假设三、狭义相对论的时空观 （一）“同时性”的相对性（二）时间延缓（三）长度收缩四、洛伦兹变换五、狭义相对论质点动力学简介 重点：狭义相对论的基本原理、狭义相对论的时空观难点：狭义相对论的时空观第二部分电磁学第一章静电场一、电荷库仑定律二、静电场电场强度（一）静电场（二）电场强度（三）电场强度叠加原理三、电通量高斯定理（一）电场线（二）电通量（三）高斯定理四、静电场的环路定理电势能（一）静电力的功静电场的环路定理（二）电势能五、电势电势差（一）电势电势差（二）电势叠加原理六、等势面*电势与电场强度的微分关系等势面（二）电势和电场强度的关系七、静电场中的导体（一）导体的静电平衡（二）静电感应与静电屏蔽（三）孤立导体的电容（四）电容器的电容*八、电场能量九、静电场中的电介质（一）电介质分子的电结构（二）电介质的极化极化电荷（三）电介质内的电场强度（四）电介质中的高斯定理电位移矢量重点：电场强度和电势概念、静电场的高斯定理和安培环路定理难点：静电场中导体和电介质的特性、电容器电容的计算方法第二章恒定磁场一、磁场力和磁感应强度二、毕奥-萨伐尔定律三、磁场的高斯定理（一）磁通量（二）磁场的高斯定理四、安培环路定理五、磁场对电流的作用（一）磁场对载流导线的作用*（二）匀强磁场对平面载流线圈的作用六、带电粒子在磁场中的运动七、物质的磁性（一）磁介质的分类（二）顺磁性和抗磁性的微观解释（三）有磁介质时的磁高斯定理和安培环路定理（四）铁磁质重点：磁感应强度、毕奥——萨伐尔定律、安培环路定理难点：磁场对载流导线的作用、磁性的微观解释、磁畴概念第三章电磁感应电磁场一、电磁感应（一）电磁感应现象（二）电动势（三）电磁感应定律 二、感应电动势动生电动势感生电动势三、自感和互感（一）自感现象、自感电动势（二）互感现象、互感电动势四、磁场能量五、麦克斯韦电磁场理论简介重点：电磁感应现象、电磁感应定律难点：动生电动势和感生电动势的计算第三部分热学第一章热力学基础一、热力学的研究对象和研究方法二、平衡态理想气体状态方程（一）气体的物态参量（二）平衡态（三）理想气体状态方程三、功热量内能热力学第一定律（一）功热量内能（二）热力学第一定律四、准静态过程中功和热量的计算（一）准静态过程（二）准静态过程中功的计算（三）准静态过程热量的计算热容五、理想气体的内能和、六、热力学第一定律对理想气体在典型准静态过程中的应用（一）等体过程（二）定压过程（三）等温过程（四）绝热过程七、循环过程循环过程循环效率八、热力学第二定律九、可逆与不可逆过程十、卡诺循环卡诺定理重点：热力学第一定律、热力学第一定律、循环效率难点：热力学第二定律、卡诺循环第二章气体动理论一、分子运动的基本概念二、气体分子的热运动三、统计规律的特征四、理想气体的压强公式（一）理想气体的微观模型（二）理想气体的压强公式五、麦克斯韦速率分布定律（一）分布的概念*（二）气体速率分布的实验测定（三）麦克斯韦速率分布定律（四）分子速率的三种统计平均值六、温度的微观本质七、能量按自由度均分定理（一）自由度的概念（二）能量按自由度均分定理（三）理想气体的内能（四）气体的摩尔热容重点：压强和温度的微观本质、理想气体的内能、速率分布的物理意义难点：能量按自由度均分定理四、课程各教学环节要求1、课程分两个学期完成，第一学期进行第一部分，即力学部分，第二学期进行第二和第三部分，即电磁学和热学部分；2、课堂教学采取讲授、讨论和习题讲解并行。3、*部分可灵活处理，视学生情况选讲或不讲，留学生课后自学内容。五、学时分配章节主要内容各教学环节学时分配作业题量备注讲授实验讨论习题课外其它小计第一部分力学一质点运动学6286-8二牛顿运动定律42286-8三功与能6286-8四冲量与动量2242-4五刚体的定轴转动822128-10六机械振动4264-6七机械波6284-6八狭义相对论662-4期末复习，机动44第一学期合计4210846438-54第二部分电磁学一静电场14422012-16二恒定磁场1022148-10三变化的磁场和变化的电场6284-6第三部分热学一热力学基础6284-6二气体动理论6284-6期中测验，期末复习，机动66第二学期合计4210666432-44合计842014=SUM(ABOVE)12=SUM(ABOVE)12870-98六、课程与其它课程的联系大学物理是光源与照明专业一门重要的基础理论课，其中光学、激光等内容在后继课程中有专门介绍，故在这里省略。本课程一般是在学生学习了高等数学课或已具备一定的微积分和矢量运算的基础知识后开课。七、教材与教学参考书（一）教材吴百诗主编.大学物理学基础（上、下）.北京：科学出版社，2007。（二）教学参考书[1]于全训等编著.力学概论.北京：科学出版社，2000。[2]张三惠编著.大学基础物理学（上、下）.北京：清华大学出版社，2007。[3]马文蔚主编.物理学教程习题分析与解》.北京：高等教育出版社，2002。[4]东南大学等七所工科院校编,马文蔚改编.物理学（第四版）（上、中、下）.北京：高等教育出版社，1999。[5]王楚、李椿、周乐柱编.力学.热学.电磁学.光学.原子物理.北京：北京大学出版社，1999。[6]韩可芳主编.基础物理学（上、下）.武汉：湖北教育出版社，1999。