《普通物理学（力学）》课程教学大纲

普通物理学（力学）课程教学大纲（GeneralPhysics（Mechanics））学时数：64其中：实验学时：0课外学时：0学分数：4适用专业：物理学（包括师范方向和光电检测方向）一、课程的性质、目的和任务《普通物理学（力学）》是物理类专业的学科基础课。物理学是研究物质运动最一般规律及物质基本结构的学科。力学是物理学的一个分支，也是理工科大学生学物理的入门课。美国《伯克利力学教程》中一段深刻的意见足以说明力学课程对后继课程的深远影响，即“大学物理课程的头一年一向是困难的。在第一年学生要接受的新思想和新方法，要比高年级或研究院课程还要多。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自如，但是他已经克服了学习物理的大部分的真正困难”。本课程的任务是：紧紧抓住力学基本概念、基本规律这一中心思想，培养学生对诸多物理现象进行透彻分析和严格的数学推导，挖掘基本概念和基本规律的深刻物理内涵。注意培养学生物理阅读和表达能力，使学生逐渐适应大学物理的学习方法。培养学生自学能力，注重提高学生物理素养，使学生学会看参考书，学会比较不同见解与论述。注意培养学生提出问题、分析问题、解决问题的基本物理思维能力。物理学是一门以实验为基础的科学。教学中注意通过典型实验，培养学生建立基本模型和基本理论的物理思想。在教学中，有意识加入力学发展史方面的内容，增加学生的学习兴趣，影响及培养学生的物理思维。适当采用大作业形式，培养学生分析问题、讨论问题、合作解决问题的能力。尽可能多的反映当今物理学发展最新动向，使学生了解力学原理在现代科学技术中的最新成果，扩大学生视野，增强学生的求知欲和创新精神，培养学生的科学素质。培养学生辨证唯物主义世界观和科学方法论。二、课程教学的基本要求（一）了解物理学的发展历史和当前进展状况。（二）领会特例分析（直线运动、抛物线运动、圆周运动等）。（三）理解并掌握非惯性系中的力学问题的求解方法。（五）理解功能原理和机械能守恒定律与动能定理的关系，并能熟练地运用。（六）掌握质点系对参考点及轴的角动量定理及守恒定律的推导思路，并能熟练地解决有关问题。（七）了解开普勒定律和万有引力定律的建立过程，建立实践是检验真理的唯一标准的观点。三、课程的教学内容、重点和难点第一章物理学与力学§１发展着的物理学§２物理学科的特点§３时间和长度的计量§４单位制和量纲§５数量级估计§６参考系·坐标系与时间坐标轴重点：物理学和其它科学技术、社会发展的关系；物理学的特点和研究方法。难点：量纲以及量纲分析，标度行为。第二章质点运动学§１质点的运动学方程§２瞬时速度矢量和瞬时加速度矢量§３质点直线运动──从坐标到速度和加速度§４质点直线运动──从加速度到速度和坐标§５平面直角坐标系·抛体运动§６自然坐标·切向和法向加速度*§７极坐标系·径向速度与横向速度§８伽利略变换重点：对位置矢量、速度、加速度等描述质点运动的物理量的理解与掌握；难点：切向和法向加速度；伽利略变换。第三章动量定理及动量守恒定律§１牛顿第一运动定律和惯性参考系§２惯性质量·动量和动量守恒定律§３牛顿运动定律·伽利略相对性原理§４主动力和被动力§５牛顿运动定律的应用§６非惯性系中的力学§７用冲量表述的动量定理§８质点系动量定理和质心运动定理§９经典力学中动量守恒定律的常见形式*§１０火箭的运动重点：质点动量定理的推导和物理内涵；惯性质量和惯性参考系、非惯性参考系的概念；牛顿运动定律和运动学的联系；难点：质心概念、惯性力的概念及其物理意义；力的独立作用原理和伽利略相对性原理。第四章动能和势能§１能量──另一个守恒量§２力的元功·用线积分表示功§３质点和质点系动能定理§４保守力和非保守力·势能§５功能原理和机械能守恒定律§６对心碰撞§７非对心碰撞*§８质心参考系的运用·粒子的对撞重点：功和能的概念、关系及计算；功能原理；机械能守恒定律及其应用。难点：质点系动能定理；引入势能的思想，物体系统势能的计算。第五章角动量·关于对称性§１质点的角动量§２质点系的角动量定理及角动量守恒定律§３质点系对质心的角动量定理和守恒定律*§４对称性·对称性与守恒律§５经典动力学的适用范围重点：质点对参考点及轴的角动量概念；力对参考点及轴的力矩的概念；难点：质点系对参考点及轴的角动量定理及角动量守恒定律；质点系对质心的角动量定理和守恒定律。第六章万有引力定律§１开普勒定律§２万有引力定律·引力质量与惯性质量§３引力势能*§４潮汐重点：开普勒定律和万有引力定律的建立过程；难点：引力质量与惯性质量的关系；计算一些特殊有规则物体所产生的引力场强；地球引力和重力区别。第七章刚体力学§１刚体运动的描述§２刚体的动量和质心运动定理§３刚体定轴转动的角动量·转动惯量§４刚体定轴转动的动能定理*§５刚体平面运动的动力学*§６刚体的平衡*§７自转与旋进重点：刚体力学研究方法；描述刚体定轴转动的物理量：角坐标、角位移、角速度、角加速度等；难点：刚体对某一转轴的转动惯量概念及一些特殊有规则刚体的转动惯量的计算；刚体定轴转动的角动量定理和转动定理；力矩的功和刚体势能；刚体平面运动。#第八章弹性体的应力和应变#§１弹性体的拉伸和压缩#§２弹性体的剪切形变#§３弯曲和扭转重点：弹性体的应力和应变的概念及计算；难点：拉伸和压缩形变的弹性势能、剪切形变的弹性势能。第九章振动§１简谐振动的动力学特征§２简谐振动的运动学§３简谐振动的能量转换§４简谐振动的合成*§５振动的分解§６阻尼振动§７受迫振动*§８“不守规则”的摆·混沌行为*§９参数振动·自激振动重点：简谐振动概念、简谐振动的动力学方程和运动学特征；难点：简谐振动的旋转矢量表示法；简谐振动合成的解析和几何法。第十章波动和声§１波的基本概念§２平面简谐波方程§３波动方程与波速§４平均能流密度·声强与声压§５波的叠加和波的干涉·驻波§６多普勒效应重点：波的概念，波动与振动关系；平面简谐波方程的计算；难点：波的叠加，半波损失的概念，波的干涉条件和规律，驻波的形成及其特点；多普勒效应。#第十一章流体力学#§１理想流体#§２静止流体内的压强#§３流体运动学的基本概念#§４伯努利方程#§５流体的动量和角动量#§６粘性流体的运动#§７固体在流体中受到的阻力#§８机翼的升力重点：静止流体内压强的概念及有关公式；流体运动学的基本概念；难点：非惯性系静止流体的压强分布；连续性方程和伯努利方程。#第十二章相对论简介#§１狭义相对论的历史背景#§２洛伦兹变换及相对论时空观#§３相对论的速度变换#§４相对论的动量和能量重点：建立侠义相对论的背景知识；侠义相对性原理。难点：相对论时空观；狭义相对论的动力学。注意：（1）加“*”内容安排学生自学为主。（2）加“#”内容可根据实际情况选讲或不讲。四、课程各教学环节要求1、课堂教学采取讲授、讨论并行；习题课安排课堂练习环节，检测学生学习情况。2、充分利用现代化教学手段，采用多媒体教学。3、注意课后答疑及作业问题课堂统一解答相结合。五、学时分配教学内容各教学环节学时分配作业题量备注章节主要内容讲授实验讨论习题课外其它小计一物理学与力学440二质点运动学82105三动量定理及守恒定律82105四动能和势能82105五角动量关于对称性4152六万有引力定律4152七刚体力学6284八弹性体的应力和应变0000九振动6174十波动和声4152十一流体力学0000十二相对论简介0000合计52126429六、课程与其它课程的联系本课程是物理专业的一门重要的基础课，本课程的学习直接影响物理专业后继课程的学习。另外本课程的学习需要一定的数学知识（微积分、矢量分析），所以适合安排在第二学期开出。七、教材与教学参考书（一）教材漆安慎、杜蝉英.普通物理学教程力学（第二版）.北京：高等教育出版社，2005。（二）教学参考书管靖，张英，杨晓荣.普通物理学教程力学学习指导书.北京：高等教育出版