《大学物理14》课程教学大纲

《大学物理(1)》课程实施大纲

目录

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

2.课程介绍.............................................1

2.1课程的性质.......................................1

2.2课程在学科专业结构中的地位、作用.................2

2.3课程的历史与文化传统.............................2

2.4课程的前沿及发展趋势.............................3

2.5课程与经济社会发展的关系.........................3

2.6课程内容可能涉及到的伦理与道德问题...............4

2.7学习本课程的必要性...............................4

3.教师简介.............................................5

3.1教师的职称、学历.................................5

3.2教育背景.........................................5

3.3研究兴趣(方向).................................5

4.先修课程.............................................5

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

6.课程内容.............................................5

7.课程实施............................................12

7.1教学单元一.......................................12

7.2教学单元二.......................................15

7.3教学单元三.......................................20

7.4教学单元四.......................................23

7.5教学单元五.......................................25

7.6教学单元六.......................................31

7.7教学单元七.......................................34

7.8教学单元八.......................................38

7.9教学单元九.......................................42

7.10教学单元十.......................................45

7.11教学单元十一.....................................50

7.12教学单元十二.....................................55

7.13教学单元十三.....................................61

7.14教学单元十四.....................................63

7.15教学单元十五.....................................66

7.16教学单元十六.....................................68

7.17教学单元十七.....................................70

7.18教学单元十八.....................................75

7.19教学单元十九.....................................80

7.2()教学单元二十....................................86

7.21教学单元二十一...................................89

7.22教学单元二十二...................................93

7.23教学单元二十三...................................98

7.24教学单元二十四...................................102

7.25教学单元二十五...................................105

7.26教学单元二十六...................................109

7.27教学单元二十七...................................112

7.28教学单元二十八...................................116

7.29教学单元二十九...................................122

7.30教学单元三十.....................................125

7.31教学单元三十一...................................128

7.32教学单元三十二...................................129

8,课程要求..............................................130

8.1学生自学要求.....................................130

8.2课外阅读要求.....................................130

8.3课堂讨论要求.....................................130

8.4课程实践要求.....................................130

9.课程考核.............................................131

9.1出勤（迟到、早退等）、作业、报告等的要求............131

9.2成绩的构成与评分规则说明.........................131

9.3考试形式及说明...................................131

10.学术诚信.............................................132

10.1考试违规与作弊处理...............................132

10.2杜撰数据、信息处理等.............................132

10.3学术剽窃处理等...................................132

11.课堂规范.............................................132

11.1课堂纪律.........................................132

11.2课堂礼仪.........................................133

12.课程资源.............................................133

12.1教材与参考书.....................................133

12.2专业学术著作.....................................134

12.3专业刊物.........................................134

12.4网络课程资源.....................................134

13.教学合约.............................................134

13.1教师作出师德师风承诺.............................134

13.2阅读课程实施大纲，理解其内容.....................135

13.2同意遵守课程实施大纲中阐述的标准和期望...........135

1.教学理念

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，是理工科院

校学生的一门基础必修课，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，更要关注学生的个性化发展，注重学生分析与解

决问题能力的培养和提高C

高中阶段的物理教育属于典型的应试教育，这种教育导致学生对物理学习产生了误

解，他们认为学习物理跟学习数学一样就是搞题海战术，没完没了地整天做题。分数是

评价学生物理学习优劣的唯一标准。教学过程以教师为主体，评价体系的单一、教学内

容的枯燥、学习内容脱离实际生产和生活、考试内容过难、过偏等原因导致了学生提起

物理就头疼。他们没有体验到学习物理的应有的乐趣。

在大学物理教学中，教师需要更新教学理念，引导学生逐渐克服原来的思维定势，

重新建立物理学习的信心C首先，需要更新教学理念，树立以学生为主体的教学观念，

让学生能够真正的参与到课堂教学中来，比如平时多组织一些以学生为主体的讨论式教

学，活跃课堂教学氛围的同时深化学生对物理概念的理解。其次，建立多元化的评价体

系。学业成绩既包括卷面成绩、实验成绩又包括平时表现成绩（比如创新性等等）。然

后，注重“学以致用”，让学生觉得学习到的知识有用。比如，讲角动量守恒的时候，

让学生切身体验一些运用角动量守恒的实例，例如，拿着哑铃坐在旋转的椅子上打开双

臂，椅子转得慢；合拢双臂椅子转得快。讲电学的时候安排一些电学演示实验和分组实

验.安排成立电器维修兴趣小组等。最后.教师在传授知识的同时更需要注重对学生精

神品质的培育，引导学生懂得善良、崇高、博爱、正义、尊严、责任、使命…这才是对

学生一生负责的教育，是我们应当追求的教育价值。

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更难。

2.2课程在学科专业结构中的地位、作用

物理学是一门十分重要的自然科学基础学科，它具有高度的抽象性和概括性，结合

数学、特别是高等数学的逻辑性和方法，基于物理实验，物理学的规律和理论可以为精

确处理物质世界大部分的实际过程提供技术。而大学物理是一门以物理学基础知识为内

容的理工科本科学生的重要的必修基础课，是有关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。它的基本理论渗透到自然科学的

许多领域，它是工程技术的基础。学好大学物理至关重要。

2.3课程的历史与文化传统

物理学作为自然科学中的基础学科，不仅在推动科学技术的进步中起到了巨大的作

用，而且对人类的时空观、世界观也产生了重大的影响，物理学的历史本身就是一部人

类的文化史。

20世纪70年代以来，世界各国都面临着激烈的国际竞争，新的竞争不仅体现在政

治，经济，军事等方面，归根结底体现在科学技术上。而先进的科学技术需要教育作为

根本的保证。改革开放以来，党中央和国务院实施科教兴国和人才强国战略，坚持把教

育摆在优先发展的战略高度。而中国的高度教育也是借此之机重新走上了正轨，迎来了

改革发展的春天，物理教育出现了前所未有的大好形势。这个时期，我国的物理教育工

作者广泛的学习国际先进的教育理论和教学经验，深入研究物理教育思想教学、教学方

法以及考试内容。物理教育质量显著提高，师资队伍迅速发展，物理教育全面复苏。

进入新世纪以来，随着我国社会主义建设的不断推进，工业化信息化的不断深入，

社会，文化，自然，生态不能协调发展的矛盾愈加凸显，为了解决这些矛盾，对于创新

型高素质人才的培养显得更加紧迫。2006年教育部颁布的《非物理类理工学科大学物理

课程教学基本要求》提出了素质培养的基本要求，即通过大学物理课程教学，注重培养

学生的求实精神，创新意识，科学美感。

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。21世纪物理

学的几个活跃领域：凝聚态物理学；等离子体物理与核聚变；纳米技术；系统物理学;

激光物理；以及核物理、等离子体物理、凝聚态物理和激光技术等学科的交叉和配合也

是21世纪科学技术的发展趋势之一。

2.5课程与经济社会发展的关系

社会的发展促进科学的进步，科学的进步又促进社会的发展。物理学是自然科学的

重要组成部分，它在人类的社会活动中一直占有重要的地位。特别是工业革命后，物理

学的作用越来越突出，物理学几乎渗透到自然科学和社会生活的各个领域，物理学的发

展带动了整个社会的发展，成为经济和社会发展的基础性科学。

早在十五、十六世纪，哥白尼、布鲁诺、伽利略等物理学家不怕打击迫害，首先向

封建神权统治发起挑战，让科学的阳光照亮人们的心灵。十七世纪，伟大的物理学家牛

顿发现了万有引力定律，宣告天上、地下都服从同一规律，从而给封建神权统治以致命

的一击。十八世纪，物理学家巴本首先根据蒸汽可以做功的物理思想，设计出第一个蒸

汽机模型。80年后，又是在物理学家的指导下，英国的技师瓦特才完成了蒸汽机的实用

化改造。蒸汽机的发明是物理学应用在技术上第一次伟大创新。吹响了第一次工业革命

的号角。十九世纪，伟大的物理学家法拉第发现电磁感应定律，架起了电能与机械能相

互转化的桥梁，从而为人类的第二次工业革命（电气化革命）铺平了道路。随后，麦克

斯韦建立了完整的电磁场理论，奠定了二十世纪电子信息技术基础。二十世纪以相对论

和量子论为代表的现代物理革命，不仅带动了化学、生物学、医学等自然科学的划时代

发展，并全面带动了科技革命，开创核能技术、电子技术、半导体技术、激光技术、超

导技术、纳米技术、信息技术、材料技术和生物技术等一系列的科技革命，使人类社会

发生划时代飞跃，进入自动化、信息化社会。

“物理照耀世界”，“没有物理学发展就没现代文明”这些口号，既是对物理学在现

代人类文明发展中伟大贡献的客观公正的评价，也意味着在未来社会的发展中物理学仍

然承担着重大的使命。儿百年来，人类文明史告诉我们，经济和社会发展过程中物理学

是一个强大的原动力，也是一个无可替代的重要理论基础。

2.6课程内容可能涉及到的伦理与道德问题

近年来，各学科领域涉及到的伦理与道德问题越来越受到人类的广泛关注。而物理

学领域中关于核能的应用问题也是常常引发人们对伦理和道德问题的思考。

核能的应用历史可以追溯到二战时期，美国在广岛和长崎各投下一颗原子弹后，人

类开始了解到了核能所蕴含的恐怖杀伤力。但是，数十年后，随着一个个核电站的拔地

而起，人们又开始感叹核能居然能给人类带来如此多的好处。然而好景不长，前苏联切

尔诺贝利核泄漏事件、日本福岛核泄漏事件又出现在世人眼前。人群中又开始出现了对

核能的应用提出质疑的声音，再加上核废料的处理问题的困扰，人们反核的情绪日益高

涨。在此情况下，我们应冷静下来，仔细思考核能给人类带来的利与弊。

毋庸置疑的是，核能是一把双刃剑，具有既可以人类造福，又可能会给人类带来灾

难的能力。人们可以利用核能造出原子弹，也可以利用核能来发电，核能的身份总是在

天使与魔鬼间徘徊。其实，核能身份的决定权一直都掌握在人类的手中。我们不能因为

核能对人类具有威胁，就对其敬而远之，甚至禁锢其发展。在应用核能时我们必须采取

一种审慎的态度，对其加以合理的利用和引导，让它服务于人类，造福于人类才是正确

的选择。

2.7学习本课程的必要性

物理学的研究内容是自然界的最基本的物质的结构、最常见的相互作用、最基本的

运动规律。物理学是是人类探索自然奥秘的过程中逐步形成的科学。它是自然科学、科

学技术、甚至是高新技术的重要理论基础。以物理学基础为内容的大学物理课程，是高

等学校理工科各专业学生一门重要的通识性必修基础课，是一门全面、系统地培养学生

综合素质的课程。大学物理的基本理论、科学思维方式和研究方法，是每位理工科大学

生必须学习和掌握的，是学习其他后续课程的基础。大学物理课程在为学生系统地打好

必要的物理基础，培养学生树立科学的世界观，增强学生分析问题和解决问题的能力，

培养学生的探索精神和创新意识等方面，具有其他课程不能替代的重要作用。

3.教师简介

4.先修课程

《高等数学》

5.课程目标

通过大学物理课程的教学，应使学生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。在大学物理课程的各个

教学环节中，都应在传授知识的同时，注重学生分析问题和解决问题能力的培养，注重

学生探索精神和创新意识的培养，努力实现学生知识、能力、素质的协调发展C

6.课程内容

知识单元1:绪论参考系质点时间和描述运动的物理量

教学内容：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

参考学时：2学时

知识单元2：运动学两类问题曲线运动

教学内容：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

参考学时：2学时

知识单元3：运动叠加和抛体运动

教学内容：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

参考学时：2学时

知识单元4：牛顿运动定律

教学内容：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

参考学时：2学时

知识单元5：牛顿定律的应用

教学内容：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

参考学时：2学时

知识单元6：功和能

教学内容：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

参考学时：2学时

知识单元7：势能机械能守恒定律

教学内容：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

参考学时：2学时

知识单元8：动量冲量

教学内容：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

参考学时：2学时

知识单元9：动量守恒定律

教学内容：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

参考学时：2学时

知识单元10：碰撞角动量定理和角动量守恒定律

教学内容：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，质点角动量和角动量守恒定律

参考学时：2学时

知识单元11：刚体的定轴转动

教学内容：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，刚体绕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

参考学时：2学时

知识单元12：力矩功角动量守恒定律及其应用

教学内容：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

参考学时：2学时

知识单元13：真空中的静电场

教学内容：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

参考学时：2学时

知识单元14：静电场场强

教学内容：10.3静电场和电场强度；10.4电场线、电通量

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

参考学时：2学时

知识单元15：高斯定理

教学内容：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

参考学时：2学时

知识单元16：功、电势能、电势差和电势

教学内容：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

参考学时：2学时

知识单元17；等势面带电粒子在静电场中受到的力及其运动静电场中的导体

教学内容：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

其运动；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

参考学时：2学时

知识单元18：电介质

教学内容：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

参考学时：2学时

知识单元19：电容静电场能量

教学内容：11.3电容器和电容；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

参考学时：2学时

知识单元20：磁现象描述磁场的物理量

教学内容：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

参考学时：2学时

知识单元21：毕奥一萨伐尔一拉普拉斯定律

教学内容：13.3毕奥一萨伐尔一拉普拉斯定律

重点：毕奥―萨伐尔―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

参考学时：2学时

知识单元22：安培环路定理

教学内容：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

参考学时：2学时

知识单元23：洛仑兹力

教学内容：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

参考学时：2学时

知识单元24：磁介质

教学内容：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

参考学时：2学时

知识单元25：磁场中的高斯定理

教学内容；14.2磁场强度欠量、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，磁介质的磁化规律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

参考学时：2学时

知识单元26：电磁感应

教学内容：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

参考学时：2学时

知识单元27：动生电动势

教学内容：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

参考学时：2学时

知识单元28：感生电动势

教学内容：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

参考学时：2学时

知识单元29：自感互感

教学内容：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

参考学时：2学时

知识单元30：麦克斯韦方程组

教学内容：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

参考学时：2学时

7.课程实施

7.1教学单元一

学院教师姓名课程名称学分/学时课程性质课次/学时学年/学期

大学物理2016-2017

物电学院江林巧4/64基础必修1/2

(1)/2

教学目标:

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

教学内容：

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。

教学实施过程及教学方法

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

r=xi-Vyj+zk(1-1)

位矢大小：

r=\r\=Jx24v2-|-z2(1-2)

7方向可由方向余弦确定:

z

cosa=—,cos/?=—,cosy=—

2、运动方程

y

运动方程定义。

运动方程表达式⑴矢量式：r(z)=x(t)l+y(/)j+z(t)k

⑵标量式：x=x(t),y=y(t),Z=Z(t)

3、轨迹方程

消掉，得出.一y、Z之间的关系式。如平面上运动质点，ox

运动方程为x=/,y=z2»得轨迹方程为y=/(抛物线)图1-3

4、位移

以平面运动为例，取直角坐标系，如图1—3。

设八，+4时刻质点位矢分别为弓、G，则△/时间

间隔内位矢变化为

称Ar为该时间间隔内质点的位移。

△尸=弓一“=(x2-.)i+(乃-y)}

大小为

RI=J(%2—货)2十(九一%尸

5.速度

1)、平均速度

定义：v=—

称i为fT+4时间间隔内质点的平均速度。

-ArAr；Ayr_v_-

v=——=——ij=vi+八/

ArArArr”)

5方向：同位方向。

2)、瞬时速度

士“一[.一।.△了不

定义：v=limv=lim——=——

A/TO&T0△/出

称E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位时间的一阶导数。

一击dx-dyrv-：

v=—=—i+—j=VI+v/

dtdtdtx>vJ

式中匕=，，vy=今ovxA分别为D在X、轴方向的速度分量。

。的大小:

3）、平均速率与瞬时速率

近小、由如士山-及/T+△呐路程

平均速率定义：V=——=---------------

ArAr

瞬时速率定义：u=lim0=lim竺=小，简称速

率。

△，->o&->oz出

当Ar->0时，母=峦、Av=ds,有.同二/

可知：

6.加速度

1）、平均加速度

—%一反

定义：a=—

ArAr

2）、瞬时加速度

—Avdv

定义：^=lim«=lim—=—

A/->0A/->0Zdt

dvd2r

a=——=

dtdt

a的方向：。与x轴正向夹角满足尔e=0

ax

相关阅读材料及页码：

周志坚《大学物理》（上册•第三版）P1-P19

作业安排：

复习相关内容，周志坚《大学物理》（上册•第三版）习题1.1.10,1.2.4,1.3.2

7.2教学单元二

学院教师姓名课程名称学分/学时课程性质课次/学时学年/学期

大学物理2016-2017

物电学院江林巧4/64基础必修2/2

（1）/2

教学目标:

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

教学内容：

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

教学实施过程及教学方法

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

△尸二弓一斤=%，，

Av>0：质沿+x轴方向；Ar<0：雷沿-x轴方向。

2）、速度定义

Z7Kdx——

P=—=:—1=vj,v>0,0沿+x轴方向：v<0,D沿-X轴方向。

dtdtvv

3）、加速度定义：a=—=--i=ai

dtdt

ax>0,，沿+x轴方向；ax<0,5沿-x轴方向。

2、运动的二类问题

第一类问超：微分

运动方程^_______________0、不等

《第二类问题：枳分~

举例

例：已知一质点的运动方程为尸=2万+（2-尸）］（SI）,求:

⑴t=ls和t=2s时位矢；

⑵t=ls到t=2s内位移；

⑶t=ls到t=2s内质点的平均速度;

⑷t=ls和t=2s时质点的速度；

⑸t=ls到t=2s内的平均加速度；

(6)t=ls和t=2s时质点的加速度。

解：⑴r,二27+Jm

r2=4z-2Jm

(2)Ar=r2-r,=27-3jm

⑶-Ar27-3/v「.

(3)v=—=-------=2i—3/m/s

A/2-1

clr--

(4)y=—=2i-2tj

dt

Pi=2Z-2jm/s

v2=27-4ym/s

例：一质点沿x轴运动，已知加速度为。=47(SI),初始条件为：1=0时，v0=0,x0=10nio

求：运动方程。

解：取质点为研究对象，由加速度定义有

dv

a=—=4/(一维可用标量式)

dt

=du=Atdt

由初始条件有：

[Jv=fAtdt

JoJo

得：v=2r

由速度定义得：

=clx=lt2dt

明是加速度的法向分量。

总加速度

方向：d与6,夹角满足

2).圆周运动的角量描述

角坐标，角位移定义

1+△，时刻质点在B处，0是()A与x轴正向夹角，0-^\0

是0B与x轴正向夹角，称。为，时刻质点角坐标，A6为

角位移

角速度

平均角速度定义：。二詈

瞬时角速度定义：6y=limGT=lim—=—

Ar-)0Ar->0A/dt

平均角加速度定义：a=—

Ar

瞬时角加速度定义：«=lima=lim—=—=

4、线量与角量的关系

co,a等称为角量。尸飞

把物理量0、V.a.4、等称为线量，

/A"

(1)、U与69关系

dt—>0时,\dr\=ds=rd6

BII同deX

dtdt

v=rco

(2)、/与a关系

dvdco

一=r—

dtdt

即a,-ra

<3）>%与3关系

即%=rco2

相关阅读材料及页码：

周志坚《大学物理》（上册-第三版）P19-P29

作业安排：

复习相关内容，周志坚《大学物理》（上册•第三版）检测题11,习题1.2.7,1.3.6

7.3教学单元三

学院教师姓名课程名称学分/学时课程性质课次/学时学年/学期

大学物理2016-2017

物电学院江林巧4/64基础必修3/2

(1)/2

教学目标：

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

教学内容：

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

教学实施过程及教学方法

1.5运动叠加原理和抛体运为

L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。

运动的叠加原理；质点的任意运动可看成足由几个在不同方向的各自独立的运动叠加而成。

2.抛体运动

抛体运动：平抛、斜抛和1竖抛运动(自1学)

‘加速圆周运动

圆周运动,

减速圆周运动v，

、匀速圆周运动

曲线运动特例

、‘竖直下抛方P

抛体运后平抛七W-

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XIE、'1的位矢分别

为弓£、斗M,相对位矢为：

^PE=串M+弓E

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

△>PE=A<pjW+△无,£•

3.相对速度

有上式两边对时间求一阶导数有

4.相对加速度

由上式对时间求一阶导致有

CIPE=。PM+。ME

例：质点做平面曲线运动，其位矢、力口速度和法向加速度大小分别为八〃和明，速度为试说

明下式正确的有哪些？

dvd~r厂----7d同v-v

(Da=—,(2)a=——,(3)-a；=----,(4)。=-----

dtdt27ndir

解：因为标量w矢量，所以⑴不对。

d2rd2r

乂。二萨’而工，故⑵不对。

dr

=|〃|=包=回

而扬；,因此⑶正确。

-aI“dtdt

V-V

由于。=一中一为曲率半径，而这里厂为位矢的大小，不一定是曲率半径，所以⑷不对。

例：一质点从静止(t=0川I发,沿半径为R=3m的圆周运动，切向加速度大小不变，为a,=3m/s2,

在，时刻，其总加速度2恰与半径成45°角，求［二?

解：依题意知，Z与不夹角为45°,有

册=《①

----------------②

R

由②有

例：某人骑自行车以速率U向西行使，北风以速率U吹

来（对地面），问骑车者遇到风速及风向如

何？

解：地为静系E,人为动系风为运动物体P

绝对速度：vPE=v,方向向南；

牵连速度：VMF=V,方向向西；

求相对速度外M=?方向如何？

・・・有图1-15。

一|%上|=|%|=口

:.Na=45°

=>VPM=MP+喂=仿

vPM方向：来自西北。或东偏南45°。

相关阅读材料及页码：

周志坚《大学物理》（上册•第三版）P30-P38

作业安排：

复习相关内容，周志坚《大学物理》（上册•第三版）习题1.2.10,L3.11

7.4教学单元四

学院教师姓名课程名称学分/学时课程性质课次/学时学年/学期

大学物理2016-2017

物电学院江林巧4/64基础必修4/2

（1）/2

教学目标：

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

教学内容：

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

教学实施过程及教学方法

第二章牛顿运动定律

2.1牛顿运动定律

1、第一定律

户=0,V=恒量

2、第二定律

F=ma

=max

F=ma=><F、=may（直角坐标系）

=ma.

丫2

一（法向）

一F”=nuin=m

F=ma='（自然坐标系）

£=mat=，〃仪（切向）

dt

3、第三定律

2.2几种常见的力

1.万有引力

—25—

引力的方向在它们连线方向上。

（2）弹性力

|F=-kx

弹簧被拉伸或压缩时，其内部就产生反抗力，并企图恢复原来的形状，这种力称为弹簧的恢复

力。

（3）摩擦力

F—iN

当一物体在另一物体表面上滑动或有滑动的趋势时，在接触面上有一种阻碍它们相对滑动的

力，这种力称为摩擦力。

2.3物体的受力分析和示力图（简单介绍）

（1）隔离体法

（2）受力分析

步骤：a.确定研究对象：b.正确分析研究对象受力情况。

相关阅读材料及页码：

周志坚《大学物理》（上册-第三版）P45-P59

作业安排：

复习相关内容，周志坚《大学物理》（上册•第三版）习题2.1.3,2.2.6,2.2.9,2.3.7

—26—

7.5教学单元五

学院教师姓名课程名称学分/学时课程性质课次/学时学年/学期

大学物理2016-2017

物电学院江林巧4/64基础必修5/2

(1)/2

教学目标:

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

教学内容：

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

教学实施过程及教学方法

2.4牛顿定律的应用

Fx=max

牛顿第二定律数学表达式：F=ma=>Fy=may（直角坐标系）

F,=ma.

2

Fn=man-m—（法向）

r

F=ma=><(自然坐标系i

F.=ma.=nz—（W向）

z/dt

例：如图2-2,水平地面上有一质量为的物体,

静止于地面上。物体与地面间的静摩擦系数为〃

若要拉动物体，问最小的拉力是多少？沿何方向？

解：⑴研究对象：M

⑵受力分析：M受四个力，重力月，拉力

T,地面的正压力N,地面对它的摩擦力了，

见受力图2-3。

⑶牛顿第二定律:

合力：F=P+T+N+f=>P+T+N+f=MG

分量式；取直角坐标系

—27—

x分量：FcosO-f=Ma①

y分量：/sin®+N—尸=0②

物体启动时，有

Fcos6>-/>()③

物体刚启动时，摩擦力为最大静摩擦力，即/二〃,N,由②解出N,求得/为：

f=//V(P-Fsin^)④

④代③中：有

F>氏Mg/(cos0+〃,sin。)⑤

可见：F=F(6)°丁=，屈时，要求分母(cos。+4sin。)最大。

i殳A(0)="sin0+cos。

关=从cosO-sinO=0

=＞吆9=4

d2A

=一〃,sin0-cos。＜0

・•・fg°二〃,时，4=4.

=*=£nin°0=CUUgRs代入⑤中,

得:

11氏Mg

F＞jUsMg/£

J"aJ+俄

F方向与水平方向夹角为。二。％%4时，即为所求结果。

例2-2：质量为6的物体被竖直上抛，初速度为％,物体受到的空气阻力数值为/二KV,K为

常数。求物体升高到最高点时所用时间及上升的最大高度。

解：⑴研究对象：m

⑵受力分析：m受两个力，重力月及空

气阻力/，如图2-4。

⑶牛顿第二定律：

合力：F=P+/

P+f=ma

,-3,dV

y分工：-mg-KV=tn---

dt

—28—

mdV

=-dt

mg+KV

dV1,

即-----------=——dt

mg+KVm

-dVP1」

-----------=------dt

%〃zg+KV