《大学物理4》课程教学大纲

《大学物理(1)》课程实施大纲

目录

1.教学理念....................................................6

L1关注学生的发展............................................6

L2关注教学的有效性..........................................7

1.3关注教学的策略............................................7

1.4关注教学价值观............................................7

2.课程介绍...................................................7

2.1课程的性质...............................................7

2.2课程在学科专业结构中的地位、作用.........................7

2.3课程的历史与文化传统......................................7

2.4课程的前沿及发展趋势......................................8

2.5课程与经济社会发展的关系..................................8

2.6学习本课程的必要性........................................9

3.教师简介....................................................9

3.1教师的职称、学历.........................错误!未定义书签。

3.2教育背景.................................错误!未定义书签。

3.3研究兴趣(方向).........................错误!未定义书签。

4.先修课程.....................................................9

5.课程目标....................................................9

5.1知识与技能方面............................................9

5.2过程与方法方面............................................9

5.3情感、态度与价值观方面...................................10

6.课程内容...................................................10

6.1课程的内容概要...........................................10

6.2教学重点、难点...........................................12

6.3学时安排.................................................13

7.课程实施....................................................14

7.1单元教学日期.............................................14

7.2单元教学目标.............................................14

7.3单元教学内容（含重点、难点）.............................16

7.4单元教学过程和作业安排...................................20

7.4.1第一单元.............................................20

7.4.2笫二单元.............................................23

7.4.3第三单元.............................................28

7.4.4第四单元............................................31

7.4.5第五单元.............................................33

7.4.6第六单元.............................................39

7.4.7第七单元.............................................40

7.4.8第八单元.............................................43

7.4.9第九单元.............................................47

7.4.10第十单元............................................50

7.4.11第H--单元..........................................55

7.4.12第十二单元..........................................61

7.4・13第十三单元..........................................67

7.4.14第十四单元..........................................68

7.4.15第十五单元..........................................70

7.4.16第十六单元..........................................71

7.4.17第十七单元..........................................73

7.4.18第十八单元..........................................78

7.4.19第十九单元..........................................83

7.4.20第二十单元..........................................88

7.4.21第二T-一单元........................................91

7.4.22第二十二单元........................................95

7.4.23第二十三单元.......................................100

7.4.24第二十四单元.......................................104

7.4.25第二十五单元.......................................107

7.4.26第二十六单元.......................................110

7.4.27第二十七单元.......................................114

7.4.28第一十八单元.......................................118

7.4.29第二十九单元.......................................124

7.4.30第三十单元.........................................126

7.5单元教学方法............................................128

7.6课前准备情况及其他相关特殊要求..........................128

7.7教学单元的参考资料（具体到哪一章节或页码）.............129

8.课程要求..................................................129

8.1学生自学要求............................................129

8.2课外阅读要求............................................129

8.3课堂讨论要求............................................129

8.4课程实践要求............................................129

9.课程考核..................................................130

9.1出勤（迟到、早退等）、作业、报告等的要求.................130

9.2成绩的构成与评分规则说明................................130

9.3考试形式及说明..........................................130

10.学术诚信.................................................130

10.1考试违规与作弊处理.....................................130

11.课堂规范.................................................130

IL1课堂纪律...............................................130

11.2课堂礼仪...............................................131

12.课程资源.................................................131

12.1教材与参考书...........................................131

12.2专业刊物...............................................131

12.3网络课程资源...........................................131

13.教学合约.................................................132

13.1教师作出师德师风承诺...................................132

13.2同意遵守课程实施大纲中阐述的标准和期望.................132

1.教学理念

物理学的新发现，它所产生的新概念及新理论常常发展为新的学科或学科分支。它

的基本概念、基本理论与实验方法向其它学科或技术领域的渗透总是毫无例外地促成该

学科或技术领域发生革命性变化或里程碑式进步。历史上几次重要的技术革命都是以物

理学的进步为先导的。物理学正在进一步与生物学、化学和材料科学结合，使后者的研

究向更深的层次发展。当前，科学技术发展的学科交叉与结合特征更为突出，因此可以

毫不夸张地说，物理基础是学好各自然科学和工程技术科学的基础。物理学教育对于大

学生素质教育的作用是任何学科都无法取代的。大学物理是低年级学生的一门重要基础

课。它的作用一方面是为学生打好必要的物理基础；另一方面是使学生初步学习科学的

思维方法和研究问题方法，这些都起着增强学生适应能力、开阔思路、激发探索和创新

精神，提高人才科学素质的重要作用。打好物理基础，不仅对学生在校学习起着十分重

要的作用，而且对学生毕业后的工作和在工作中进一步学习新理论、新知识、新技术，

不断更新知识都将产生深远的影响。

1.1关注学生的发展

大学的根本职能是培养人才，它的终极目标应是造就高层次全面发展的人才，是对

实现人的全面发展的一种高层次的追求，对实现社会的全面发展的一种高层次的价值追

求，对实现社会政治、经济、文化和科学技术全面发展并不断创新的一种高层次的价值

追求。大学教育的必须同时达到以下四大类目标：（1）对自我的认识。大学教育的重

要性并不完全在于学生学会了多少专业知识，掌握了多少技术，更重要在于使学生学会

认识自我；（2）对他人、对社会的责任。大学生作为有知识、有思想的社会一分子，

理应承担更多的社会责任，不仅要关注自己的学业，更应关注他人，关注集体、国家和

社会的发展；（3）对知识的追求与探索。大学是知识经济之根，在知识经济条件下，

大学教育的一个最基本目的就是对知识的探索与传播；（4）与自然环境的协调。通过

大学教育意在使学生关注自然，关注生命，培养他们可持续发展的价值观和判断能力，

使他们能形成环境道德观，养成关心与爱护环境的素养。

大学物理课程以物理学基础知识和物理学在科学技术上的应用为内容，是工科院校

学生的一门必修课，不仅其知识内容是学生后续专业学习的必备基础，更主要的是可以

培养学生分析问题、解决问题的能力，这对他们以后的学习、工作和生活都更为重要。

所以在教学中除了知识的传授，更要注重学生能力的培养和提高。

L2关注教学的有效性

有效教学是指教师在通过一段时间的教学之后，学生获得了具体的进步或发展，也

就是说，学生有无进步或发展是教学有没有效益的唯一指标。教学中做到以下几点能促

成有效教学目的的实现：（1）根据大学物理的特点，做好课堂设计；（2）努力营造以学

生为本的和谐的课堂环境；（3）课堂上师生互动与沟通；（4）课堂外良好的师生交往。

1.3关注教学的策略

根据不同专业、不同基础学生的具体情况进行教学。由于老师掌握了教学对象的基

本情况和要求，教学的针对性更强。而从学生这个角度来说，老师给他们的正是他们需

要的，也更能激发他们学习积极性和主动性，这样能够收到好的教学效果。

1.4关注教学价值观

教学中，要用正确的价值观和人生观去影响学生，努力使他们成长为身心健康的、

有益于社会、有益于人民的人。

2.课程介绍

2.1课程的性质

物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用及其转化规律的自然学科,

大学物理是工科院校学生的一门重要的基础必修课，其重要性不仅表现在它的各部分知

识是学生后续专业课程学习的必要基础，更重要的是物理知识逻辑性强，物理思维独特,

解决问题的方法独到，在学习物理的过程中掌握的学习技能既可以指导他们专业课的学

习，也可以帮助他们解决进入社会后遇到的困难。

2.2课程在学科专业结构中的地位、作用

1、物理学为其它学科创立原理和技术，如激光技术，电子学，核技术，信息技术等。

2、物理学为一切学科提供了基本的实验手段和基本研究方。

3、物理学是促进各学科发展的重要基础知识。

所以大学物理对大学阶段各个学科专业的学习是起着基础的作用，促进的信用，它

的地位势是很明显很重要的。

2.3课程的历史与文化传统

物理学是研究自然的一门学科。在物理学研究过程中，也有自己的感悟。西方注重

归纳和逻辑演绎推理.，对物理学的感悟即是理性。而结合中国传统文化，学习象辞的做

法，与物理学“合。即通过感悟物理现象、物理规律来感悟人生，感悟社会，提高自

身修养及心理境界，并且在物理教学中传授或引导这种感悟，在传授学生基本物理知识、

培养其理性的同时，提高他们的心理境界，帮助他们树立起现代的道德观、人刍观，构

筑现代社会的“和”，则是具有中国特色的物理教学思路。通过学习大学物理，可以知

道物质世界是运动变化的，且有规律可循。不管多么复杂的物理现象，都会遵循一些简

单的基本物理定律。由此可以联想到人类社会的不断变化发展，以及这一变化发展应当

遵循的基本规则。再者，个人也应当不断发展，自强不息，个人生活也有规律。在物理

学里，一个处于平衡态的系统是必须要满足一定条件的，如果这些条件被破坏了，那么

这个平衡系统就会被破坏C同样，人类社会想要稳定，也应当遵守一些基本法则，人与

人之间的融洽相处也要基于某些条件，如法律、条例、道德规范，等等。如果没有了法

律和道德规范，人类社会将会失去平衡。正如一个系统要变化发展一样，它应该是非平

衡态的，而要稳定地变化发展，也应具备条件，不然，系统就会产生混乱，甚至发生剧

烈变化以至崩溃，然后再产生出另一个新的系统。人类社会亦是如此，要想发展，某些

方面的不平衡是必然的。但是，必须控制协调社会的不平衡因素，遵循客观条件因势利

导。不然，就会产生社会的混乱和动荡，直至改朝换代。

2.4课程的前沿及发展趋势

二十一世纪是科学技术飞速发展的时代。在这个时代，目睹了人类分裂原子、拼接基

因、克隆动物、开通信息高速公路、纳米加工和探索太空。很难设想，若没有科学技术

的飞速发展，没有原子能、没有计算机、没有半导体，现代生活将是什么样子。与科学

技术的发展一样，物理学也经历了极其深刻的革命。可以说，物理学每时每刻都在不停

的发展，其活跃的前沿领域很多，是最有生命力、成果最多的学科之一。

2.5课程与经济社会发展的关系

物理与经济有着天然的密不可分的关系，物理与经济相互影响、共同发展。从前物

理时代到三层次工业革命再到物理经济学的产生壮大，以及物理方法的可持续发展问

题，无一不深刻揭示了物理与经济发展的血脉相连。一是物理科学技术发展创造出新产

品促进经济发展，此点显而易见也最能凸显出物理科学的进步在经济发展中不可替代的

作用，三次工业革命就有力地证明了科技创造对提高生产效率促进社会进步的巨大作

用；二是物理理论成果用于经济规律研究中，从而促进了经济学的发展，现在已经在经

济学的研究中发挥了不小的作用，物理经济学才诞生十多年，成绩显著、发展前景可观;

三是在环境检测与治理方面，物理方法以经济高效、无二次污染的特性凸显，既防止了

二次污染也加速经济发展V

2.6学习本课程的必要性

物理学作为一门学科，它对人类社会的影响是不言而喻的。作为整个自然科学的理

论基础，它的发展带动了其他自然学科的蓬勃发展；作为自然哲学，它对整个人类思维的

宇宙观、时空观以及物质观都产生了革命性的变化;作为应用技术的指导性理论,它对人

类物质文明的进步,对整个人类社会的历史进步有巨大的推动作用。物理学正在进一

步与生物学、化学和材料科学结合，使后者的研究向更深的层次发展。当前，科学技术

发展的学科交叉与结合特征更为突出，因此可以毫不夸张地说，物理基础是学好各自然

科学和工程技术科学的基础。工科大学生们物理基础的厚薄将会影响他们日后的工作适

应能力和发展后劲。物理学教育对于大学生素质教育的作用是任何学科都无法取代的。

高校很有必要开设《大学物理》基选课以普及物理学基础知识，提高大学生的科学素养

培养具有健全人格、独立个性和丰富创造力的全面发展人才。

3.教师简介

4.先修课程

高等数学

5.课程目标

5.1知识与技能方面

本课程的作用，一方而在于为学生较系统地打好必要的物理基础；另一方面使学生

初步学习科学思想方法和研究问题方法。这些都起着开阔思路、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。学好本课程，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，

都将发生深远的影响。

5.2过程与方法方面

本课程是在大学一、二年级开设的，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，为培养具有较强

工程实践能力和工程创新意识的应用型高级工程技术人才服务等方面所起的作用也是

十分重要的。

5.3情感、态度与价值观方面

1.在教学内容上强化情感、态度价值观的教育功能

要发展学生对科学的好奇心和求知欲。发展学生对物理学的兴趣，首先就要增强学

生学好大学物理课的自信C和高中相比，高中物理课无论在知识深度上还是学习方法上,

都有很大的不同，应该让学生有一个逐步适应和领悟的过程，不要把过高过难的物理问

题“一次到位”地摆在学生的面前，挫伤学生的积极性。

2.在教学过程中强化情感、态度、价值观的教育功能

教师应该为学生营造一种宽松、积极的学习环境，把物理学习看成是学生进行自我

塑造的过程，而不是物理竞技场上的比赛。教师应该帮助学生使其在获取物理知识、解

决物理问题、探究物理规律、归纳物理方法等方面获得具体的成果，让学生得到成功的

体验，享受成功的愉悦。

3.在教学内容上使物理贴近学生生活、联系社会实际

把物理教学的内容和学生的生活实际联系起来，有利于激发学生的学习热恃，强化

学生的实践意识，提高学生分析问题和解决问题的能力；把物理知识与应用技术、人文

学科相结合，能使学生获得一个更为宽广的视野，有助于学生形成科学的价值观，增强

社会责任感。

6.课程内容

6.1课程的内容概要

第一章质点运动学

研究的是质点运动的描述。首先介绍了描述质点运动的四个物理量，在此基础上讨

论了直线运动和曲线运动以及相对运动等问题。

第二章牛顿运动定律

主要研究牛顿第一定律一一惯性定律，牛顿第二定律牛顿和第三定律--作用和反作

用定律的基本内容和有关的基本概念，并着重介绍如何应用牛顿定律来解具体问题。具

体内容包括：（1）牛顿第一定律牛顿第二定律，第三定律，惯性参照系，非惯性参照

系；（2）力学中常见的八种力：万有引力，弹性力，摩擦力（3）牛顿运动定律的应

用（4）单位制和量纲（5）牛顿定律的适用范围

第三章.功和能

课程内容概要：功及功率的概念，直线运动情况下变力做功；动能和动能定理，质

点和质点系的动能定理；物体系的势能，重力势能、弹性势能和万有引力势能；保守力

和非保守力做功的特点及势能的概念，功能原理和机械能守恒定律。

第四章冲量和动量

本章主要研究：冲量和动量概念既关系，动量定理及其应用物体系的动量定理；动

量守恒定律定理及其应用；正碰和斜碰的概念，完全弹性碰撞和非完全弹性碰撞，质点

和质点系的角动量和角动量守恒定律。

第五章刚体的定轴转动

本章主要研究刚体的平动刚体绕定轴的转动，刚体绕定轴转动的转动定律和转动惯

量（包括：作用在质点上的力矩：刚体绕定轴转动的角动量和力矩：刚体的转动定律:

刚体绕定轴转动的转动惯量）；力矩的空间积累效应（包括：力矩的功-力矩对空间的积

累；刚体的动能、动能定理；刚体的重力势能；刚体的功能原理及机械能守恒定律）

第十章.真空中的静电场

课程内容概要：电场线、等势面的概念；电势和电势差的概念，电场力作功的特点;

电势的叠加原理；电势的两种计算方法；与电场强度的积分关系，理解其微分关系，计

算一般问题中的电势；高斯定理和环路定理，用高斯定理计算电场强度的条件和方法；

用电势来求电场强度的分布的计算方法。

第十一章静电场中的导体和电解质

讨论静电场与导体的相互作用，导体处于静电平衡状态的意义和条件，以及处于静

电平衡的导体表面的电荷分布的规律；导体的电容，电容器的电容以及电容器电容的计

算方法。电解质和静电场之间的相互作用。有介质存在时的高斯定理和环路定理。

第十三真空中稳恒电流的磁场

基本的磁现象，磁感应强度、磁感应线、磁通量和磁场中的高斯定理，毕奥一萨

伐尔―拉普拉斯定律，磁场叠加原理，毕奥一萨伐尔―拉普拉斯定律的应用，安培环路

定理及其应用，

第十四章磁介质

教学内容：1、磁介质的磁化及微观解释，磁场强度矢量、有磁介质时的安培环路定

理和高斯定理。磁化微观机制和顺磁质、抗磁质；铁磁质的特性及磁滞P1线。

第十五章电磁感应

重点讲述法拉第电磁感应定律以及麦克斯韦关于涡旋电场和位移电流的基本假设，

并阐明麦克斯韦方程组的物理思想，帮助学生建立起统一电磁场的概念以及认识电磁场

的物质性、相对性和统一性。电路作为处理电磁问题的一种常用方式，有很重要的实际

意义。本章对电磁问题的处理着眼于“路”与“场”的联系，电磁感应定律是联系回路

中感应电动势与磁场的变化率的纽带，揭示了变化的磁场产生涡旋电场：

建涡•八-JJa・西；修正后的安培环路定理将传导电流与变化的电场（位移电流）构成一

dt

个整体（全电流），揭示了变化的电场在磁效应方面跟传导电流一样都会产生涡旋磁场：

步•"=”卜+辿）.成。结合静电场及静磁场的环路定理、高斯定理，最终总结出一般电

磁场的普遍规律一一麦克斯韦方程组

6.2教学重点、难点

第一章

重点：运动方程；速度；切向加速度；法向加速度；圆周运动。

难点：运动描述的矢量表示；运动学初值问题；质心。

第二章

重点：运用牛顿运动定律的基本解题方法。

难点：运用牛顿运动定律的基木解题方法。

第三章

重点：非直线运动情况下变力做功，动能和动能定理，物体系的势能，功能原理和

难点：非直线运动情况下变力做功，重力势能、弹性势能和万有引力势能的推导，

保守力和非保守力的区分，动能定理和功能原理的区别，质点系的机械能守恒定律

第四章

重点：角动量守恒定律

难点：守恒条件的分析及守恒定律的应用。

第五章

重点：刚体的概念，描述定轴转动刚体的基本物理量；力矩、角动量的概念和计算,

刚体绕定轴转动微分方程的应用；力矩做功的概念，定轴转动刚体的动能、动能定理及

其应用

难点：定轴转动刚体内各点速度和加速度的角量与线量表述；转动惯量的理解；力

矩、角动量的概念和计算，刚体绕定轴转动微分方程的应用；力矩做功的计算，定轴转

动刚体动能定理的应用；

第十章

重点：1.电势及电通量概；2.高斯定理和环路定理；3.电场强度与电势梯度的关系:

4.计算电势的各种方法。

难点：L带电体电势的计算；2.高斯定理及其应用；3.电场强度与电势梯度微分关

系

第十一章

重点：导体处于静电平衡状态的意义和条件处于静电平衡的导体表面的电荷分布的

规律；电容器的电容以及电容潜电容的计算方法。电解质和静电场之间的相互作用。有

介质存在时的高斯定理和环路定理

难点：有介质存在时的高斯定理和环路定理

第十三章

重点：磁感应强度、磁通量及磁场迭加原理.，磁场中的高斯定理.，毕奥一萨伐尔定

律及运用安培环路定理及其应用。

难点：毕奥一萨伐尔定律的应用。理解电流密度矢量概念及其与电流强度的关系。

把载流导线看成是由许许多多电流元组成，讲清电流元在空间产生的磁感应强度而由

毕奥一一萨伐尔定律求出，如何进一步用磁场迭加原理求出整个线电流的磁感应强度，

安培环路定理的应用

第十四章

重点：介质中的安培环路定理和高斯定理

难点：介质中的安培环路定理和高斯定理

第十五章

重点：电源电动势的定义及其物理意义；法拉第电磁感应定律；动生电动势计算；

涡旋电场假说。

难点：利用法拉第电磁感应定律”计算感应电动势的大小和方向；感生电

场（涡旋电场）的性质；用电动势的定义式计算动生及感生电动势。

6.3学时安排

知识内容授课60学时，复;习4学时共计64学时

7.课程实施

7.1单元教学日期

第一单元：第1次课；第二单元：第2次课；第三单元：第3次课；第四单元：第4次

课；第五单元：第5次课；第六单元：第6次课；第七单元：第7次课；第八单元：第8次

课；第九单元：第9次课；第十单元：第10次课；第一一单元：第11次课；第十二单元:

第12次课；第十三单元：第13次课；第十四单元：第14次课；第十五单元：第15次课；

第十六单元：第16次课；第十七单元：第17次课；第十八单元：第18次课；第十九单元:

第19次课；第二十单元：第20次课；第二H^一单元：第21次课；第二十二单元：第22次

课；第二十三单元：第23次课；第二十四单元：第24次课；第二十五单元：第25次课；

第二十六单元：第26次课；第二十七单元：第27次课；第二十八单元：第28次课；第

二十九单元：第29次课；第三十单元：第30次课；第三十一单元：第31次课，，第三十

二单元：第32次课。

说明：每次课2课时

7.2单元教学目标

第一单元：掌握描述质点运动及运动变化的基本物理量及其在笛卡尔坐标系、自然

坐标系中的表示；理解运动方程的概念。

第二单元：掌握质点做圆周运动时的角量描述以及角量与线量之间的关系；理解用

微积分的方法处理质点运动学的两类基本问题。

第三单元：掌握对平面曲线运动的描述及分析方法；掌握运动的叠加原理及运用；

理解相对运动概念，掌握相对速度、相对加速度的计算方法。

第四单元：掌握牛顿定律的基本内容及其适用条件，了解常见几种力的定义.熟练

掌握用隔离体法分析物体的受力情况，。

第五单元：熟练掌握牛顿定律概念及应用，初步掌握微积分方法求解变力作用下的

简单质点动力学问题，理解单位制和量纲的概念，了解牛顿定律的适用范围，理解惯性

系与非惯性系的概念，了解惯性力的概念.

第六单元：掌握功和功率的概念，能计算变力所做的功，掌握动能的定义和动能定

理的内容以及应用动能定理分析问题的方法。

第七单元：理解保守力作功的特点及物体系势能的概念，理解势能定理的内容，会

计算万有引力、重力和弹性力的势能.掌握功能原理和机械能守恒定律，掌握运用动量

和能量守恒定律分析力学问题的思想和方法.

第八单元：理解动量、冲量概念，掌握动量定理.掌握运用动量定理分析力学问题

的思想和方法.

第九单元：理解掌握动量守恒定律.掌握综合运用动量和能量守恒定律分析力学问

题的思想和方法.

第十单元：了解完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点，并能应用动量定理处理较

简单的完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的问题.理解角动量概念，掌握角动量定理，并

能处理一般质点在平面内运动绕定轴转动情况下的角动量守恒问题。

第十一单元：理解描写刚体定轴转动角速度和角加速度的物理意义，并掌握角量与

线量的关系.理解力矩和转动惯量概念，掌握刚体绕定轴转动的转动定理.

第十二单元：理解力矩的功和刚体定轴转动的转动动能概念，理解刚体的角动量和

角动量守恒定律。能在有刚体绕定轴转动的问题中正确地应用机械能守恒定律.能运用

以上规律分析和解决包括质点和刚体的简单系统的力学问题.

第十三单元：掌握描述静电场的电场强度的概念，理解电场强度，掌握真空中的库

伦定律，掌握静电场力的叠加原理求解电场的方法，。

第十四单元：掌握库仑定律解题的常用步骤，理解电场线的含义，理解静电场的基

本定理之一一环路定理

第十五单元：理解静电场的两条基木定理一一高斯定理，明确认识静电场是有源场

和保守场.掌握应用高斯定理求解电场分布的方法。

第十六单元：理解电场力做的功，电势及电势差等概念，理解电场力做功和电势差

的关系，掌握电势叠加原理和电势的计算。

第十七单元：理解等势面概念以及场强与电势的关系，了解电偶极子概念，能计算

电偶极子在均匀电场中的受力和运动.掌握静电平衡的条件、性质，掌握导体处于静电

平衡时的电荷密度和场强的关系。

第十八单元：了解电介质的极化机理，掌握电位移矢量和电场强度的关系.理解电介

质中的高斯定理，并会用它来计算电介质中对称电场的电场强度.

第十九单元：掌握电容器的电容，能计算常见电容器的电容；理解电场能量密度的

概念，掌握电场能量的计算.

第二十单元：掌握描述磁场的物理量一一磁感强度的概念，理解它是矢量点函数.

掌握磁感应线、磁通量概念、磁场的高斯定理，熟练应用磁通量和高斯定理求解相关物

理问题。

第二十一单元：理解毕奥一萨伐尔定律、磁场叠加原理，能利用它门计算一些简单

问题中的磁感强度

第二十二单元: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.

掌握运动电荷产生磁场的原理，及简单计算方法。

第二十三单元：理解洛伦兹力和安培力的公式，能分析电荷在均匀电场和磁场中的

受力和运动.了解磁矩的概念.

第二十四单元：了解磁介质的磁化现象及其微观解释，了解磁场强度的概念以及在

各向同性介质中H和B的关系，了解磁介质中的安培环路定理

第二十五单元：了解磁介质中的高斯定理，理解磁介质的磁化规律以及磁亿率和磁

导率，了解铁磁质的特性

第二十六单元：掌握并能熟练应用法拉第电磁感应定律和楞次定律来计算感应电动

势，并能判明其方向.

第二十七单元：理解动生电动势的本质.掌握动生电动势的计算方法.

第二十八单元：理解感生电动势的本质，了解有旋电场的概念.掌握感生电动势的计

算方法，

第二十九单元：了解向感和互感的现象,会计算儿何形状简单的导体的自感和互感.

了解磁场具有能量和磁能密度的概念，会计算均匀磁场和对称磁场的能量

第三十单元：了解位移电流和麦克斯韦电场的基本概念以及麦克斯韦方程组（积分

形式）的物理意义.评讲上一章的作业。

第三十一单元：复习

第三十二单元：复习

7.3单元教学内容（含重点、难点）

第一单元：矢量代数简介；1.1参考系、质点和时间；1.2描述质点运动的物理量。

重点：运动方程；速度

难点：正确运用矢量来表示质点的运动。

第二单元：1.3直线运动和运动学中的两类问题；1.4曲线运动

重点：切向加速度；法向加速度；圆周运动

难点：运动学初值问题

第三单元：1.5运动迭加原理和抛体运动；1.6相对运动

重点：相对运动中的速度、加速度合成定理

难点：正确运用这两个合成定理解决问题

第四单元：第2章牛顿运动定律2.1牛顿运动定律：2.2力学中常见的几种力；

2.3物体的受力分析和示力图

重点：牛顿运动定律的适用条件，受力分析

难点：牛顿第二运动定律的适用条件，受力分析

第五单元：2.4牛顿运动定律的应用2.5单位制和量纲2.6牛顿力学的适用范围

重点：牛顿运动定律的应用

难点：微积分在牛顿第二运动定律中的应用

第六单元：第3章功和能3.1功和功率3.2动能和动能定理

重点：变力做功，动能能定理

难点：变力做功中微积分的应用，

第七单元：3.3物体系势能3.4功能原理和机械能守恒定律

重点：保守力做功，势能定理以及功能原理

难点：保守力做功的推导，以及功能原理的应用

第八单元：第4章冲量和动量4.1冲量、动量和动量定律

重点：冲量和动量的关系，动量定理

难点：微分形式的冲量的数学表达式，动量定理的应用

第九单元：4.2动量守恒定律

重点：动量守恒定律

难点：物体系统的动量守恒的应用

第十单元：4.3碰撞4.4物体的角动量定律和角动量守恒定律

重点：物体系完全弹性碰撞过程中的动量和机械能守恒，质点角动量和

角动量守恒定律

难点：物体系完全弹性碰撞过程中的动量和机械能守恒，质点角动量和

用动量守恒定律

第十一单元：第5章刚体的定轴转动

5.1刚体绕定轴转动的运动学5.2刚体绕定轴转动的转动定律和转动惯量

重点：刚体绕定轴转动的物理量，刚体卷定轴转动的转动定律和转动惯量

难点：刚体绕定轴转动的转动定律和转动惯量，转动惯量的定量计算

第十二单元：5.3力矩的空间积累效应5.4力矩的时间积累效应

重点：力矩的功，动能定理，刚体的重力势能；刚体绕定轴转动的角动量，

角动量定理及角动量守恒定律

难点：应用角动量定理及角动量守恒定律求解

第十三单元：第10章真空中的静电场10.1静电场的基本现象和基本规律

10.2真空中的库仑定律

重点：真空中的库仑定律，静电场力，

难点：应用库仑定律解题，

第十四单元：10.3静电场和电场强度10.4电场线、电通量和高斯定理

重点：静电场的叠加，场强的叠加原理，电通量概念

难点：应用叠加原理计算电荷连续分布的带电体的场强，电通量的计算

第十五单元：10.4电场线、电通量和高斯定理

重点：高斯定理概念

难点：应用高斯定理求解带电体产生的电场分布

第十六单元：10.5静电场力所作的功、电势能、电势差和电势

重点：静电场力做功，电势，及电势差的性质

难点：电势叠加原理及电势的计算

第十七单元：10.6等势面以及场强与电势的关系10.7带电粒子在静电场中受到的力及其运勾

第11章静电场中的导体和电介质11.1静电场中的导体

重点：电势与场强的微分关系，等势面的性质，带电粒子在电场中的受力

及运动，导体处于静电平衡的性质，静电平衡导体内外的电场分布

难点：带电粒子在电场中的受力及运动分析，静电平衡导体内外的电场

分布计算

第十八单元：11.2静电场中的电介质

重点：电介质的极化及围观机理，电介质的极化强度矢量与极化电荷的关

系，有电介质时的高斯定理

难点：有电介质时的高斯定理的应用

第十九单元：11.3电容落和电容11.4静电场的能量

重点：电容器的电容计算，电容器的串并联计算，静电场的能量和能量

密度

难点：电介质对电容器电容的影响；静电场的能量和能量密度

第二十单元：第13章真空中稳恒电流的磁场13.1基本的磁现象

13.2磁感应强度、磁感应线、磁通量和磁场中的高斯定理；第十一章作

业评讲

重点：磁通量及磁场中的高斯定理

难点：磁场中的高斯定理

第二十一单元：13.3毕奥一萨伐尔一拉普拉斯定律

重点：毕奥一萨伐尔一拉普拉斯定律及其应用

难点：毕奥一萨伐尔―拉普拉斯定律及其应用

第二十二单元：13.4安培环路定理及其应用13.5运动电荷的磁场

重点：安培环路定理及其应用，运动电荷产生磁场

难点：安培环路定理及其应用

第二十三单元：13.6磁场对电流的作用13.7带电粒子在磁场中运动

重点：磁场对电流的作用，洛伦兹力

难点：磁场对电流的作用，洛伦兹力的应用

第二十四单元：第14章磁介质14.1磁介质的磁化和磁导率14.2磁场强

度矢量、有磁介质时的安培环路定理和高斯定理

重点：磁介质的微观机制，磁化强度与分子电流的关系，有磁介质时的安

培环路及高斯定理

难点：磁化强度与分子电流的关系，有磁介质时的安培环路及高斯定理

第二十五单元：14.2磁场强度矢量、有磁介质时的安培环路定理和高斯定理

14.3磁介质的磁化规律以及磁化率与磁导率14.4铁磁质

重点：有磁介质时的安培环路定理及高斯定理，磁介质的磁化规隹以及磁

化率与磁导率，铁磁质的磁化规律

难点：有磁介质时的安培环路定理及高斯定理，铁磁质的磁化规律

第二十六单元:第15章电磁感应15.1法拉第电磁感应定律

重点：法拉第电磁感应定律

难点：法拉第电磁感应定律的应用

第二十七单元：15.2动生电动势和交流发电机原理

重点：动生电动势及其计算，交流发电机原理

难点：动生电动势及其计算

第二十八单元：15.3感生电动势和涡旋电场

重点：感生电动势，涡旋电场的性质

难点：涡旋电场特性的理解，感生电动势的计算，自感和互感的的区别

和联系及自感互感系数的计算

第二十九单元：15.5自感和互感15.4自感磁能和互感磁能

重点：自感和互感，自感和互感磁能的概念

难点：自感和互感的的区别和联系及自感互感系数的计算，自感和互感磁

能计算

第三十单元：15.6位移电流和麦克斯韦方程组

重点：静电场和静磁场的基本方程，位移电流的特点，maxwell方程组内的

积分和微分形式

难点：位移电流的特点，maxwell方程组内的积分和微分形式的理解

7.4单元教学过程和作业安排

7.4.1第一单元

第一章运动学

1.1参考系、质点和时间参照系坐标系质点

1、参照系的定义

2、坐标系定义

3、质点定义

忽略物体的大小和形状，而把它看作一个具有质

量、占据空间位置的物体，这样的物体称为质点。

4、时刻和时间间隔

时刻指某一瞬时而言，时间间隔是指时刻的积

累

1.2、位置矢量运动方程轨迹方程位移

1、位置矢量

位置矢量定义：

位置矢量数学表达式

F=A；+(1-1)

位矢大小：

r=|r|=y]x2+y2+z2(1-2)

了方向可由方向余弦确定:

x?yZ

cosa=—，cos/?=—cos/

运动方程为x=r,y=/2,得轨迹方程为y=/(抛物线)

4、位移

以平面运动为例，取直角坐标系，如图1—3。

设/、F+AZ时刻质点位矢分别为弓、马，则，时间

间隔内位矢变化为

△尸=弓一片

称Ar为该时间间隔内质点的位移。

^r=r2-r[=(x2-xt歹+(y2-y1)j

大小为

M=-占）2+（%一%）

5.速度

1）、平均速度

定义：建电

Ar

称5为7T+4时间间隔内质点的平均速度。

-ArAr-rAv-：_

V=——=——I+——/=VJ+V/

△/△/△/'v

方方向：同加方向。

2）、瞬时速度

定义：v=limv=lini—=-

Ar->0Ar->0\fdt

称/为质点在/时刻的瞬时速度，简称速度。

即：质点的速度等于位矢对时间的一阶导数。

一drdx-rdy-：■?-?

v=—=—i+—j=VI+VJ

dtdtdtxyv

式中Tdy

v=—ov轴

vdt

方向的速度分量。

。的大小:

3）、平均速率与瞬时速率

平均速率定义…吟

瞬时速率定义：u=lim0=lima=处，简称速率。

A/->0>0dl

当4f0时，Ar=tZr,Av=ds,有囱=为

可知：

6.加速度

1）、平均加速度

-Avv-V)

定义:a=——2=------

ArA/

2）、瞬时加速度

定义：^=lim^=lim—=—

Ar—>0A/->0\fdi

万的大小:

a的方向：之与x轴正向夹角满足吆，=0

单元作业安排：1.1.5,1.2.4,1.3.6

7.4.2第二单元

1.3直线运动和运动学中的两类问题

1）、位移定义

△尸=马一,=x2i-xj=\xi

Ax>0：雷沿+X轴方向；Ar<0：雷沿-X轴方向。

2〉、速度定义

v=—=—/=vi,v_>0,D沿+X轴方向;v<0,D沿-X轴方向。

dldtv

3)、加速度定义：^=—=—=aj

dtdt

ax>0,d沿+X轴方向；*<0,2沿-X轴方向。

2、运动的二类问题

第一类问题：微分

运动方程E、d等

《笫:类问题：枳分

举例

例：己知一质点的运动方程为尸=2汀+(2-2»(SI»,求：

⑴T=1S和T=2S时位矢;

⑵T=1S到T=2S内位移;

⑶T=1S到T=2S内质点的平均速度；

⑷T=1S和T=2s时质点的速度；

⑸T=1S到T=2s内的平均加速度：

(6)t=ls和t=2s时质点的加速度。

解：(1)1=2?+Jm

r2=4z-2jm

(2)Ar=r2-r)=2i—3jm

以、-Ar27-3jv公-/

(3)v=——=------=2i-3/m/s

Af2-1

//»•

(4)v=—=2i-2ij

dt

Vj=2i-2]m/s

v2=27-47m/s

/c=Av%—匕—2/-,

(5)a=—=-----=-------=-2/m/s:

△t\t3-1

（6）转需号7"

例：一质点沿X轴运动，已如加速度为4T（SI）,初始条件为：r=0时，%=0,刍=10M。

求：运动方程。

解：取质点为研究对象，由加速度定义有

f/=—=4/（一维可用标量式）

dt

=du=4tdt

由初始条件有：

fdv=f4idt

JoJo

得：v=2t2

由速度定义得：

dx

v=—=2t2

dt

^>dx=2rdt

由初始条件得：

=I"2力

即

2

x=—/+lOM

3

1.4曲线运动

1.圆周运动

B

1）、自然坐标系

如左图以A为原点，,切同和。〃法向为坐标轴，由此构成的参照系为自然坐标系（可推

广到三维）

2）圆周运动的切向加速度及法向加速度

r

加速度定义：[0/

公里=@及+口也

dtdt'dt

切向加速度定义：

一dv__a1

.『％,7^\

法向加速度定义：

当时，有卜卜

-0鼠

de,

因为成,J■耳，所以々，由A点指向圆心0,可有L_

可

de,=d0etl

“I、〕de.dO_vds_v2_

所以"「'm「e〃

该项为矢量，其方向沿半径指向圆心。称此项为法向加速度,记为

。"二3".乏t

大小为:C

E37

%是加速度的法向分量。

总加速度

小，_

a=a^a=ae+a„e-e,

lnllndt,

大小:

方向：N与跖夹角满足

次8二」

O'

2).圆周运动的角量描述

角坐标，角位移定义

/+4时刻质点在B处，。是0A与X轴正向夹角，

夕+△夕是0B与X轴正向夹角，称，为/时刻质点角

坐标，△。为角位移

角速度

平均角速度定义：ru=—

瞬时角速度定义：<v=limcr=lim=—

&->0A/->0△/出

平均角加速度定义：a=—

A69dcod~0

瞬时角加速度定义:a=lima=Inn-----=——=--

ZTOA；->OA/dtdt'

4、线量与角量的关系

把物理量/、八2、/、落等称为线量，①，。等称为角量。

(1)、y与公关系

力―>0时，\dr\=ds=rdO

同4,

即---/---

dtdt

v=rco

(2)、q与。关系

dvdco

—=r-----

dtdt

即at-ra

(3)、%与。关系

即%=r①2

单元作业安排：L1.7,1.2.8,L3.9

7.4.3第三单元

1.5运动叠加原理和抛体运动

1.运动叠加原理

运动的独立性定义：当质点参与多个不同方向的分运动时，其中任一分运动都不受

其它运动的影响。

运动的会加原理：质点的任意运动可看成是由几个在不同方向的各自独立的运动会

加而成。

2.抛体运动

抛体运动：平抛、斜抛和竖抛运动(自学)

加速圆周运动

圆周运动减速圆周运动

匀速圆周运动

曲线运动特例•

［竖直下抛

抛体运动平抛

斜抛

1.6相对运动

1.相对位矢

设有参照系E、M,其上固连的坐标系，如图，二坐标系相应坐标轴平行,

M相对于E运动。质点P相对E、M的位矢分别

为界E、'M，相对位矢为：

讹=r'pM+

结论：P对E的位矢等于P对M的位矢

与。‘对E的位矢的矢量和。

2.相对位移

△串E=&'股+

3.相对速度

有上式两边对时间求一阶导数有

%=%+九£

4.相对加速度

由上式对时间求一阶导数有

^PE='PM+&ME

例：质点做平面曲线运动，其位矢、加速度和法向加速度大小分别为小。和4，速度

为招，试说明下式正确的有哪些？

⑴"张⑵"奈，⑶"^二务⑷”

解：因为标量工矢量，所以⑴不对。

又T制而料脚故⑵不对。

而加*二㈤吟二尊，因此⑶正确。

由于〃二七上中广为曲率半径，而这里广为位矢的大小，不一定是曲率半径，所以⑷不对。

r

例：一质点从静止（，=（））出发，沿半径为R=3M的圆周运动，切向加速度大小不变,

为q=3M/