《大学物理一A》课程教学大纲

《大学物理一A》课程教学大纲课程代码：ABJD0101课程中文名称:大学物理课程英文名称：UniversityPhysics课程性质：必修课程学分数：3学分课程学时数：48学时授课对象：机设、材成、材物等专业本课程的前导课程：高等数学课程简介物理学是研究物质的基本结构，相互作用和物质最基本，最普遍的运动形式及其相互转化规律的学科。物理学的研究对象具有极大的普遍性，它的理论渗透在自然科学的各个领域，应用于生产技术的许多部门，它是自然科学各领域和工程技术的基础。高等学校中开设大学物理课程的作用，一方面在于使学生较系统地掌握必要的物理学理论基础；另一方面使学生初步学习物理科学的分析问题和研究问题的方法，起着启发学生开阔思路，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。学好大学物理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，不断更新知识都将产生十分深远的影响。大学物理是在低年级开设的课程，它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等方面，其所起的作用也是十分重要的，同时它在培养学生辨证唯物主义的世界观方面也起着一定的作用。二、教学基本内容和要求大学物理课程的教学，应使学生对物质的基本结构，相互作用和物质最基本，最普遍的运动形式有比较全面的认识，对物理学的基本概念、基本理论和基本方法有比较系统的认识和正确的理解，为进一步学习打下坚实的基础。教学内容基本要求分为掌握、理解、了解三级，这三类要求是：掌握：不仅要求学生能够全面、深入理解和熟练掌握所学内容，把握基本概念和基本原理，能够运用原理分析实例或用实例说明原理，举一反三，而且能准确把握各原理之间的关系，灵活应用原理分析和解决实际问题。属于最高能力层次，包含对原理的创造性运用。理解：要求学生能够在识记的基础上，较好地理解所学内容，全面正确地掌握基本概念、基本原理，并且能够进行简单分析和判断。了解：要求学生能够明确概念、原理的意义，并能准确地表述。第一章：质点运动学课程教学内容：机械运动的基本特征、质点运动的描述方法（参考系、质点、位矢、运动学方程）；位移、速度、和加速度；圆周运动和相对运动运动学问题。课程的重点：质点的概念、位置矢量、位移、速度、加速度、运动学两类问题课程的难点：位置矢量、位移、速度、加速度等物理量的矢量性，以及它们之间的微积分关系及其应用。课程教学要求：1.理解质点模型和参照系等概念。2.掌握描述质点运动的物理量：位置矢量、位移、路程、速度、加速度等。3.能借助于直角坐标系熟练地计算质点在平面内运动时的速度和加速度。理解速度与加速度的瞬时性、矢量性和独立性等基本特性。4.掌握圆周运动的角量表示及角量与线量之间的关系。能够计算质点作圆周运动时的角速度和角加速度、切向加速度和法向加速度。5.理解惯性参考系概念，理解伽利略相对性原理；第二~四章：质点动力学课程教学内容：力，牛顿三大定律及其运用；冲量动量定理；动量守恒定律；功、保守力的功；动能定理，势能；机械能守恒定律，能量守恒定律课程的重点：牛顿三定律及其适用条件、牛顿运动定律的应用；动量定理和动量守恒的运用；变力的功的计算、功与能量的区别和关系、动能定理、功能原理及机械能守恒定律及其应用。课程的难点：牛顿第二定律的微分形式及其应用；动量定理和动量守恒的矢量性；变力的功的计算，任意保守力场势能的计算。课程教学要求：1.掌握牛顿第二定律意义、掌握其数学表达式(矢量式及直角坐标、自然坐标下的分量式)；2.掌握牛顿第三定律，理解牛顿运动定律的适用范围；3.掌握动量、冲量的概念，明确其物理意义，并熟练应用动量原理、动量守恒定律求解质点在平面内的动力学问题。4.掌握质点动能定理、功；5.掌握保守力和非保守力耗散力；6.掌握质点在保守力场中的势能；7．掌握功能原理、能量转换和守恒定律。第五章：刚体力学基础课程教学内容：力矩转动定律；力矩的功刚体定轴转动的动能定理；质点的角动量定理和角动量守恒定律；质点系的角动量守恒定律；刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律。课程的重点：刚体定轴转动定律及其应用规律，角动量的概念，角动量守恒定律及其适用条件。刚体定轴转动中的动能定理和角动量定理及其应用规律。课程的难点：角动量的矢量性。刚体转动定律和刚体角动量守恒定律应用。课程教学要求：1.理解质点角动量的定义；理解质点的角动量定理；理解质点的角动量守恒定律；2.能应用角动量和角动量守恒定律分析、解决质点在平面运动时的简单问题；3.掌握运用守恒定律分析问题的思想和方法，能分析简单系统在平面内运动的力学问题；4.掌握刚体定轴转动的角动量定义；理解刚体定轴转动的角动量定理；5.理解转动惯量及决定转动惯量的三要素，能计算简单形状刚体的转动惯量；6.理解刚体绕定轴转动的转动定律，初步掌握运用转动定律解题的方法，能应用转动定律计算有关的简单问题。第六章：真空中的静电场课程教学内容：电荷的量子化；电荷守恒定律，库仑定律；电场强度，电通量，高斯定理；静电场的环路定律；电势能，电势，等势面。课程的重点：计算真空中静电场中电场强度和电势的分布，高斯定理的理解和应用；静电场的环路定理；课程的难点：对电场的理解；真空中静电场中电场强度和电势的分布的计算课程教学要求：1.理解库仑定律，能运用库仑定律求解点电荷间的静电场力；2.了解静电场的基本概念；3.掌握电场强度的定义和意义,掌握点电荷电场强度公式；4.掌握场强的迭加原理，能计算点电荷系电场中任意点的场强；5.能熟练使用矢量，微积分等数学工具，运用场强的迭加原理计算电荷连续分布的简单带电体(线分布、面分布)的场强。6.了解静电场电场线的特点，了解电场线密度概念。7.理解电场强度通量的定义；能计算通过简单曲面的电场强度通量；8.掌握真空中的高斯定理；掌握用高斯定理计算场强的条件和方法，并能熟练应用。9.了解静电场力作功的特点；理解静电场的环路定理；10.掌握电势能的概念、能计算一些简单问题中的电势能；11.掌握电势的概念掌握电势差的定义及物理意义；掌握电势叠加原理；能熟练使用微积分和叠加原理计算一些简单问题中的电势和电势差。12.了解等势面；理解电势和电场强度的微分关系；13.对一些简单问题能通过计算电势，求出电场强度。第七章：静电场中的导体和电介质课程教学内容：静电场中的导体；电容和电容器；静电场中的电介质，电介质的极化；有介质时的高斯定理，电位移矢量；静电场的能量课程的重点：有介质时电场中高斯定理的应用；课程的难点：电介质的极化过程及有介质电场高斯定理的推导。课程教学要求：1.了解静电感应现象，理解静电平衡条件；2.理解在静电平衡下，导体上电荷的分布及导体附近场强与电荷面密度的关系。了解静电屏蔽及应用；3.理解电容器的定义，能计算典型电容器的电容。4.了解介质的极化现象及其微观解释；5.了解电极化强度和电位移，了解各向同性介质中D和E的关系和区别；6.理解介质中的高斯定理，能计算一些简单问题中的D、E、U、C等量；7.理解电容器贮存的静电能，了解静电场能量密度概念第八章：稳恒磁场课程教学内容：磁场，磁感应强度；毕奥－萨伐耳定律及其应用；磁场的高斯定理和安培环路定理；磁场对电流的作用；带电粒子在磁场中的运动。课程的重点：毕奥－萨伐尔定律的应用；安培环路定理的应用。课程的难点：毕奥－萨伐尔定律的应用；安培环路定理的应用。课程教学要求：1.了解基本磁现象；2.掌握磁感强度的概念；3.理解毕奥－萨伐尔定律；4.掌握利用毕奥-萨伐尔定律的结果计算长直电流、圆电流及其组合的磁感强度的方法；5.了解磁偶极矩概念；6.了解磁感线的性质和特点；能计算穿过简单曲面的磁通量；理解磁场中的高斯定理。7.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。8.理解洛仑兹力公式；9.理解安培定律；10.能计算简单几何形状载流导线和载流平面线圈在均匀磁场中所受的力和力矩；11.能计算简单几何形状载流导线和载流平面线圈在无限长载流直导线产生的非均匀磁场中所受的力和力矩；12.能分析点电荷在均匀电场和均匀磁场中的受力和运动；13.了解回旋加速器的工作原理；了解霍尔效应；14.初步了解运动电荷的磁场。第九章：变化的电磁场课程教学内容：电源；电动势；电磁感应的基本规律；动生电动势；感生电动势；感生电场；自感和互感；磁场的能量；位移电流；麦克斯韦电磁场方程组；平面电磁波；电磁波的能流密度课程的重点：电磁感应定律；动生电动势，感生电动势，自感电动势和互感电动势的计算。课程的难点：动生电动势，感生电动势，自感电动势和互感电动势的区别。麦克斯韦方程组。课程教学要求：1.了解电磁感应现象；2.掌握并熟练应用法拉弟电磁感应定律计算感应电动势并判断其方向；3.掌握楞次定律及其物理实质；4.理解产生动生电动势的原因和本质。5.能熟练使用矢量、微积分等数学工具计算动生电动势并判断其方向；6.理解产生感生电动势的原因和本质。7.理解感生电场的概念，明确它与静电场的区别。8.能计算简单问题的感生电场，了解涡电流概念；9.理解自感现象，掌握自感系数的物理意义和计算方法；10．理解互感现象，掌握互感系数的物理意义和计算方法，了解互感现象的应用；11．掌握磁场能量密度公式；12．掌握自感线圈和互感线圈的磁场能量的计算方法；13．理解位移电流的概念；14．了解麦克斯韦方程组(积分形式)的物理意义，了解电磁场的物质性.第十二章：简谐振动课程教学内容：简谐运动的特征；简谐运动中的振幅、周期、频率和相位；旋转矢量表示法；单摆和复摆；简谐运动的能量；谐振子的阻尼振动；谐振子的受迫振动和共振课程的重点：旋转矢量、简谐运动的能量、简谐运动的合成课程的难点：旋转矢量表示法，由旋转矢量法确定谐振动的初相。课程教学要求：（1）掌握简谐振动的基本特征，能建立一维简谐振动的微分方程；（2）掌握谐振动速度、加速度的表达式；（3）掌握描述简谐振动的各物理量(特别是位相)及各量间的关系；（4）给定初始条件，能写出一维简谐振动的运动方程，并理解其物理意义（5）掌握旋转矢量法，能由旋转矢量法确定谐振动的初相；（6）了解阻尼振动、受迫振动和共振现象及条件。（7）理解和掌握两个同方向、同频率的简谐振动的合成以及两个方向相互垂直、频率相同的简谐振动的合成。（8）了解拍现象三、实验教学内容及基本要求详见大学物理实验教学大纲四、教学方法与手段大学物理课程的教学坚持以“学生为中心”的原则，遵循学生的认知规律，激发学习兴趣，启发学生自主学习；从事大学物理教学的教师要将信息技术整合于教学过程，充分利用网络教学环境所提供的各种功能，做到信息可见、过程可控、资源可重用，使物理教学更加适应21世纪人才培养的需要；同时注重理论联系实际，不断研究和改革教学方法和手段。当然，教学方法与手段要服从于教学内容，要着眼于人才培养。对不同类型的课程，对同一课程中不同教学内容，应该设计不同的教学模式与教学方法。五、各教学环节学时分配章节与内容课时作业量备注第一章质点运动学4第二~四章质点动力学9第五章刚体力学基础8第六章真空中的静电场8第七章静电场中的导体和电介质3第八章稳恒磁场8第九章变化的电磁场4第十二章简谐振动4合计48六、考核方式与成绩评定标准1、考核方法：笔试命题以大学物理课程教学大纲的要求为准。考试题目要全面，符合大纲要求，同时要做到体现重点，题型多样化（包括选择题，填空题，简单应用题和少量的综合应用题），难度和题量的梯度应按照教学要求的不同层次安排。2、成绩评定:采用平时考核和期末考核相结合的方式，即期末考试与平时成绩相结合的考核方式，最终总成绩达到或超过60分为通过。平时成绩（包括作业、小测验、考勤）占该课程成绩的40%，期末考试成绩占该课程的60%。为闭卷笔试考试，考试时间120分钟七、教学参考资源1、教材：教材：罗圆圆编著，《大学物理》，高等教育出版社，2010年第一版。2、参考书：1）东南大学等七所工科院校编，马文蔚改编.《物理学》.高等教育出版社,19992）姚启钧主编，《光学教程》第二版，高等教育出版社,19893）张三慧主编，《大学物理学》第二版，清华大学出版社，20004）程守洙、江之永主编，《普通物理学》（第5版）.高等教育出版社,19995）卢德馨主编，《大学物理学》高等教育出版社,19986）吴锡珑主编，大学物理教程，高等教育出版社，19997）D.Halliday,R.ResnickandJ.Walker.《FundamentalsofPhysics》,6thEd.,2001.8）YoungHD,FreedmanRA.Searsand