大学物理大纲a

大学物理大纲a

《大学物理A》教学大纲课程名称：大学物理A　　　　　　　　　适用层次、专业：本科、工科各专业学时：96学时　　　　　　　　　　学分：6学分课程类型：通识教育平台课　　　　　　　课程性质：必修课　先修课程：高等数学一、课程的教学目标与任务物理学是研究物质最基本最普遍的运动形式及其规律和物质世界基本结构的学科，是许多自然科学和工程技术的基础。物理学的新发现，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和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。当前，科学技术发展的学科交叉与结合特征更为突出，物理学正在进一步与生物学、化学、材料和信息科学结合，使后者的研究向更深的层次发展，因此物理基础是学好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。大学物理是工科各专业的低年级学生的一门必修的重要基础课。本课程的作用和任务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。本课程的教学目标：１．科学系统地掌握物理学的基本概念和规律，了解物质组成的概貌和多种运动形式的转化及相互联系；２．正确认识物理学基本理论的建立和发展过程中的主要物理思想，培养科学的思想方法和研究方法；３．理论联系实际，初步掌握应用物理学规律解决实际问题的方法，提高分析问题和解决问题的能力；４．初步掌握基本的物理实验方法和技能，提高物理实验的技能。\n二、课程讲授内容及基本要求（一）质点运动学　　　（总学时：10学时；理论学时：10；实验学时：0）　1．具体内容：质点运动的矢量描述法（参照系和坐标系、位置矢量、运动方程、位移、速度、加速度及不同坐标系下的表示），运动的迭加原理；运动的相对性；几种运动的速度和加速度的特点；2.基本要求（１）理解参考系和坐标系的概念；理解描述质点运动的基本物理量（位置矢量、位移、速度、加速度）的概念及其主要性质（矢量性、瞬时性和相对性）；（２）掌握从已知运动方程求出位移、速度、加速度，并能从已知加速度（或速度）及初始条件求出速度和运动方程；掌握有关质点直线运动、平面曲线运动的规律；掌握相对运动的公式；掌握线量与角量的关系；3.重点、难点　重点：位置矢量、瞬时速度、瞬时加速度；　难点：矢量运算；运动学的两类问题；相对运动问题；圆周运动的角量表示；（二）牛顿运动定律　　（总学时：2学时；理论学时：2；实验学时：0）1．具体内容：牛顿三定律；几种常见力；牛顿运动定律的应用；2．基本要求（１）了解三种常见力―――万有引力、弹性力和摩擦力的特点；　　（２）理解力、惯性、质量等概念；理解牛顿三定律的基本内容；理解惯性系与非惯性系的差别；　　（３）掌握运用隔离法对物体作受力分析的方法；掌握牛顿定律在直线运动和曲线运动中的应用；3．重点、难点　重点：牛顿定律及其应用　难点：几种力的矢量表示（三）功和能　　（总学时：4学时；理论学时：4；实验学时：0）1．具体内容：常见力的功；动能定理；势能；机械能守恒定律；功能原理；2．　基本要求（1）理解功、动能、势能、保守力等概念；理解内力和外力的概念；（2）掌握质点与质点系的动能定理、功能原理和机械能守恒定律；\n3．重点、难点　重点：常见力的功；动能定理；势能；机械能守恒定律；功能原理　难点：保守力与势能；功能原理的使用；（二）冲量与动量　（总学时：2学时；理论学时：2；实验学时：0）1．具体内容：动量定理；动量守恒定律；2．　基本要求　　（１）理解动量、冲量等概念；理解内力和外力的概念；（２）掌握动量定理和动量守恒定律；3．　重点、难点　重点：动量定理；动量守恒定律；　难点：动量定理与动量守恒定律的运用；（三）刚体力学　　　（总学时：8学时；理论学时：8；实验学时：0）1．具体内容：刚体运动学与刚体动力学2．　　基本要求（１）理解力矩、角动量等概念；理解转动惯量的概念；理解定轴转动刚体的动能概念；理解力矩的功的概念；　（２）掌握角动量定理和角动量守恒定律；掌握刚体定轴转动定律；掌握定轴转动刚体的动能定理；掌握转动惯量的计算；3．重点、难点　重点：刚体定轴转动定律；定轴转动刚体的动能定理；角动量定理和角动量守恒定律；　难点：角动量与转动惯量的计算；（六）　静电场　　　（总学时：16学时；理论学时：16；实验学时：0）　　　1．具体内容：库仑定律；电场强度；点电荷的场强；场强迭加原理；电通量；高斯定律；静电场的环路定律；电势差；电势；点电荷的电势；电势迭加原理；导体的静电平衡条件及其特点；电介质内的场强；电位移矢量及其高斯定律；电容器的电容；电容器储能；电场能量密度；　２．基本要求（1）了解导体和电介质和电场的相互影响；了解电介质的极化现象、静电屏蔽的有关内容；（2）\n理解电场强度和电势及电势差的概念；理解静电场的场强环流定理及其物理意义；理解电通量的概念和静电场的高斯定理的物理意义；理解导体的静电平衡条件和基本性质，能根据导体静电平衡性质分析导体静电平衡时的电荷分布、场强分布和电势分布；理解电容的概念；理解电位移矢量的意义；理解电场的能量和能量密度；（3）掌握库仑定律和场迭加原理；掌握根据点电荷场强公式和场迭加原理求场强分布的方法；掌握用高斯定理求电荷对称分布时的场强；掌握计算电势的方法；掌握计算电容的方法；掌握有介质时的高斯定理；能计算简单带电系统的电场能量；3．重点、难点　重点：高斯定理和场强的环路定理；电场强度和电势的概念及计算；　难点：根据场强迭加原理用积分求电场强度：正确理解和使用高斯定理；求电势的两种积分：导体的静电平衡条件；（七）恒定磁场　　　（总学时：12学时；理论学时：12；实验学时：0）1．具体内容：毕奥――萨伐尔定律；安培环路定律；磁场中的高斯定律；典型载流导线所产生的磁感应强度；安培定律；载流线圈在磁场中受力矩；洛伦兹力；磁介质的分类；磁场强度；１．基本要求（1）了解顺磁质、抗磁质和铁磁质的不同磁化特点；了解分子电流假说；了解质谱仪和回旋加速器的基本原理；了解磁畴概念和磁滞现象；了解霍耳效应；了解洛仑兹力和安培力的关系；（2）理解电流密度和电动势的概念；理解磁感应强度的概念和毕奥－萨伐尔定律；理解磁场的“高斯定理”和安培环路定理的物理意义；理解磁感应强度和磁通量的概念；（3）掌握磁感应强度和磁通量的计算方法；掌握毕奥－萨伐尔定律、安培环路定理及其应用；掌握有磁介质时的安培环路定理及应用；掌握安培力公式，能正确计算磁场对载流导线的作用力和力矩；掌握洛仑兹力公式，能正确计算运动电荷受磁场的作用力和分析运动情况；２．重点、难点　重点：磁感应强度和磁通量的概念；磁感应强度和磁通量的计算方法；毕奥－萨伐尔律、安培环路定理及其应用；安培定律及其应用；\n　难点：运用磁场迭加原理求磁感应强度；对安培环路定理的理解和运用；运用安培定律求一段载流导线所受的力；（八）变化的磁场和变化的电场　　（总学时：8学时；理论学时：8；实验学时：0）1．具体内容：电源的电动势；法拉第电磁感应定律；动生电动势和感生电动势；自感电动势和互感电动势；磁场能量；麦克斯韦方程组的积分形式；　2．基本要求　（1）理解法拉第电磁感应定律和楞次定律；理解感应电动势的概念；理解自感和互感现象的产生以及自感系数和互感系数的意义；理解自感磁能和磁场能量密度概念；理解感生电场的特点和位移电流的概念；理解麦克斯韦电磁场理论和麦克斯韦方程组积分形式的物理意义；（2）掌握用法拉第电磁感应定律和楞次定律正确分析和计算感生电动势和动生电动势；掌握计算自感系数与互感系数以及自感、互感电动势的方法；掌握自感储能、磁场能量密度和磁场能量的计算；3．　重点、难点　重点：法拉第电磁感应定律；感应电动势的计算；　难点：用法拉第电磁感应定律和楞次定律正确分析和计算感生电动势和动生电动势；对位移电流的理解；（九）机械振动　　　　（总学时：6学时；理论学时：6；实验学时：0）1．具体内容：谐振动的基本特征；谐振动的特征量；谐振动的旋转矢量表示法；谐振动的能量；谐振动的合成；2　基本要求（1）了解阻尼振动、受迫振动的概念和特征；了解受迫振动的能量转化特征；（２）理解什么是简谐振动，理解描述简谐振动的几种方法；理解简谐振动的运动学方程和动力学特征以及描述简谐振动的三个特征量：固有频率、振幅和位相；理解同方向、同频率的两个简谐振动的合成；（３）掌握确定简谐振动系统特征量的方法；掌握简谐振动的基本规律；　3．重点、难点重点：相位概念的理解；简谐振动的基本规律；　难点：描述简谐振动的几种方法；简谐振动的三个特征量：固有频率、振幅和位相；\n4．说明　　　　本部分内容与教材顺序不同，与下面两部分合讲更合适。（十）机械波　　　（总学时：6学时；理论学时：6；实验学时：0）1．具体内容：机械波产生的条件；波的传播；描述平面简谐波的物理量；平面简谐波的波动方程；波的能量；惠更斯原理；波的干涉；2　基本要求　（１）了解波的迭加原理；了解行波和驻波；了解惠更斯原理；了解多普勒效应；　（２）理解波形成和传播的条件；理解波的相干条件；理解波的干涉；理解波长、周期、波速和位相等概念；　　　（３）掌握由已知质点的简谐振动方程得出平面简谐波表达式的方法；掌握两波干涉时振动加强和减弱的条件；3．　重点、难点　重点：波的相干条件；两波干涉时振幅加强和减弱的条件；难点：对波动方程的理解与运用；两波干涉时振幅加强和减弱的条件；半波损失；（十一）　波动光学基础　　　（总学时：10学时；理论学时：10；实验学时：0）1.具体内容：光的干涉；光的衍射；光的偏振；2.基本要求（１）了解几种获得相干光的方法；了解线偏振光的获得方法和检验方法；了解光干涉在生产中的主要应用；了解双折射现象；（２）理解薄膜干涉是由膜的上、下两表面分别反射的两束光的干涉；理解等厚干涉条纹的特征及实际中的应用；理解光的衍射与单缝衍射明、暗条纹的角位置；理解光栅衍射公式；理解自然光和线偏振光，理解马吕斯定律及布儒斯特定律；理解光程的概念，熟悉光程差与相位差之间的关系；（３）掌握计算明、暗条纹的光程差条件；掌握光的相干条件；掌握通过光程差（或相位差）分析得出干涉图样的特征及规律的方法；掌握夫琅和费单缝衍射的规律，明确干涉与衍射之间的区别；掌握光栅公式；能熟练运用马吕斯定律和布儒斯特定律；　　3．重点、难点　重点：薄膜干涉明、暗纹的计算；单缝衍射明、暗纹的计算；光栅公式；　难点：从静态和动态变化两上方面掌握干涉条纹的分布规律；半波损失引起的附加光程差；光栅条纹的缺级现象；\n（十二）热力学基础　　（总学时：6学时；理论学时：6；实验学时：0）1．具体内容：功、热、内能的计算；热力学第一定律；理想气体的准静态绝热过程；循环过程；卡诺循环和卡诺定理；热力学第二定律；　　2．基本要求　　（１）了解宏观过程的方向性和不可逆过程的概念；了解热力学第二定律的微观实质和统计意义；了解熵的概念；　　（２）理解温度、热量、功和内能的概念；理解热力学第一定律的内容、物理意义和数学表达式；理解循环过程的意义以及热和功之间的转换关系；理解热力学第二定律的物理意义与表述；理解卡诺循环和卡诺定理的意义；（３）掌握运用热力学第一定律计算等容、等压、等温以及绝热过程中功、热量、内能改变的方法；　　3．重点、难点　　　重点：热力学第一定律；热力学第二定律；　　难点：对热力学定律的理解；对绝热过程的理解和计算；理解热力学第二定律的物理意义与表述；4．说明：　热学这两部分内容与教材顺序不同，可以先学振动与波动，再学热学。（十三）气体动理论　　　（总学时：6学时；理论学时：6；实验学时：0）　1．具体内容：理想气体状态方程；理想气体的压强公式和温度公式；能量按自由度均分原理；麦克斯韦速率分布；　2．基本要求（1）了解能量按自由度均分定理的内容和意义；了解分子速率分布函数的意义；了解理想气体压强公式和温度公式；（2）理解气体的平衡状态、状态参量等概念；理解压强、温度的微观实质和统计意义以及压强、温度、分子平均动能和方均根速率之间的关系；理解理想气体微观模型的概念和意义；理解能量均分定理和内能的微观实质；理解理想气体内能只是温度的函数；（3）掌握理想气体状态方程及其应用；掌握理想气体的内能公式；掌握平衡态下气体的麦克斯韦速率分布律，能计算与速率有关量的平均值方法；掌握分子平均动能、平均能量的计算；3．重点、难点\n　　　　　重点：理想气体状态方程及其应用；压强、温度的微观实质和统计意义；理解理想气体内能；　　　　　难点：压强、温度的微观实质和统计意义；麦克斯韦速率分布律；三、教学安排及方式总学时__96_____学时，讲课___96_____学时，实验____0______学时。　　　　　教学环节教学时数课程内容理论课（学时）实验课（学时）小计（学时）质点运动学1010牛顿运动定律22功和能44冲量与动量22刚体力学88静电场1616恒定磁场1212变化的磁场和变化的电场88机械振动66机械波6６波动光学基础1010热力学基础66气体动理论6６合计9696四、考核方式笔试（闭卷）各教学环节占总分的比例：平时测验及作业：30％，期末考试：70％五、课程教材与主要参考资料１、教材　(1)胡盘新主编　《普通物理学简明教程》高等教育出版社　2006年10月第一版(2)丁慎训　张连芳主编　《物理实验教程》（第二版）清华大学出版社　2002年9月第１版\n(3)李明　陈烨　王建中编著《大学物理实验教程》浙江大学出版社　2004年１月第一版１、参考资料　（１）吴泽华　陈治中　黄正东主编《大学物理》　浙江大学出版社　2001年12月第２版（２）祁有龙主编《物理（工）》　　辽宁大学出版社　　1999年10月第一版（３）北京大学物理系普物教研室主编《大学物理通用教程》北京大学出版社2003年６月第一版　（４）程守洙　江之永主编《普通物理学》　高等教育出版社　1982年11月第四版\n课程简介大学物理课程是我校一门重要的基础课。通过大学物理的学习，能够使学生比较系统地了解和掌握物质运动的基本规律；培养学生应用所学的理论分析和解决实际问题的能力，特别是发现问题和自主创新的能力；帮助学生树立科学的辩证唯物主义的世界观；同时为学习后继课程打好物理基础，也为以后工作中再学习、独立获取新知识打好理论基础。这些基础知识在人的一生中是长远起作用的。本课程的大纲内容符合国家教育部关于“高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”的基本要求，参照原国家教委颁发的《高等学校工科本科物理课程教学基本要求（1995年修订版）》，包括力学、电磁学、振动与波动、波动光学，热学以及近代物理初步等内容，由于三本工科大学物理课程学时有限，仅能对大学物理的基本理论进行学习，为后续课程打好基础，有些内容只有略讲，甚至布置给学生自学。这也可以培养学生的自学能力，对其终生的学习和发展是有好处的。