大学物理》(信息工程)大纲

大学物理》(信息工程)大纲

《物理学》教学大纲总学时：54学时（其中含实验教学18学时）学分：3学分课程类别：专业必修课适用专业：供四年制信息工程专业使用先修课程：高等数学前言物理学是中医学院的一门专业基础课程。它的任务和目的是：使学生比较系统地掌握物理学基础理论、基本知识、基本技能，培养学生辩证唯物主义世界观和观察问题、分析问题、解决问题的能力，为学生学习后续课程以及将来从事医疗卫生、科学研究工作打下必要的物理基础。教学内容是以高中毕业为起点，对物理学与药物制剂专业联系密切相关的内容应作比较广泛和深入的讨论，但主要是针对专业问题中的物理学原理，不应过多地涉及具体的药物制剂专业内容。对于那些为了保持物理学体系所必须保留而又与中学重复的内容，要求学生掌握，但不作讲授。对于全新的或是根据专业需要应加强的内容，即是教师讲授和要求学生掌握的内容，也应做到少而精，既保证教学质量又不使学生负担过重。在教学法上要充分调动和发挥学生学习的积极性和主动性。为了巩固所学的知识，应布置适当数量的习题作业，并介绍一些课外参考书，以扩展学生的眼界和思路教学要求与内容第一章质点力学[教学内容]1.理想模型矢量2.质点的运动3.牛顿运动定律4.动量守恒定律5.功和能机械能守恒定律[教学要求]1.掌握牛顿运动定律及其适用条件2.理解动量和冲量的概念，理解动量守恒定律3.了解功和能的概念以及相互关系，熟练应用机械能守恒定律计算有关问题[重点难点]重点是牛顿三大定律的内容；难点是如何运用牛顿三大定律并结合一定的微积分知识推导其他定律并解决实际物理问题。[能力培养目标]通过本章学习了解质点模型，并能够根据质点的概念、具体问题的性质和需要，抓住主要因素，略去次要因素，对所研究的对象进行合理的简化，使学生初步具有用物理学的模型简化实际问题的能力，逐步培养学生运用物理学的理论观点和方法，解决简单物理问题的能力。10\n第二章刚体的转动[教学内容]1．刚体定轴转动的描述2.转动动能和转动惯量3.转动定律4.角动量定理和角动量守恒定律5.陀螺的进动[教学要求]1.掌握描述刚体定轴转动的三个物理量——角位移、角速度、角加速度以及角量与线量的关系；并能运用匀变速转动的运动方程进行具体计算。2.理解转动惯量的物理意义，并能进行具体计算。3.理解刚体定轴转动动能定理，掌握刚体转动定律并能具体运用4.理解角动量的概念和角动量定理，掌握角动量守恒定律并能具体运用。5.了解陀螺的进动现象。[重点难点]重点是描述刚体运动的角量描述和动力学问题中力力矩、角动量的矢量分析、刚体定轴转动中外力矩的计算、角动量守恒定律应用；难点在于如何运用刚体转动定律并结合一定的微积分知识推导其他定律并解决实际物理问题。[能力培养目标]通过本章学习了解刚体模型，并能够根据刚体的概念、具体问题的性质和需要，在质点模型的基础上对所研究的对象进行更深层次的分析，使学生初步具有用物理学的模型简化实际问题的能力，逐步培养学生运用物理学的理论观点和方法，解决简单物理问题的能力。第三章流体力学基础[教学内容]1.描述流体运动的基本概念2.理想流体的伯努利方程及其应用3.黏性流体的运动[教学要求]1.了解流体的四大特性；理解理想流体、稳定流动、流线、流管等概念。2.掌握连续性方程、伯努利方程及它们在理想流体中应用。3.理解牛顿粘性定律的物理意义；掌握粘滞系数的概念。4.了解实际流体的伯努利方程；了解片流、湍流、雷诺数等概念。5.理解泊肃叶定律、斯托克斯定律的物理意义和应用条件。6.了解一些测定液体粘度的方法。。[重点难点]重点牛顿是流体运动的连续性方程和伯努利方程及其应用；难点是如何运用伯努利方程并结合一定的微积分知识解决实际物理问题。[能力培养目标]通过本章学习了解理想流体模型，会应用物理功能原理结合流体运动的特性及学原理相应的根据具体问题的性质和需要，对所研究的对象进行合理的简化，并能对实际问题进行适当抽象，进一步培养学生运用物理学的理论观点和方法，解决实际物理问题的能力和估算一般难度的问题；并学会根据单位、数量级与已知典型结果的比较，判断结果的合理性的方法。第四章分子物理学基础[教学内容]1.理想气体的压强10\n2.能量按自由度均分定理3.麦克斯韦速率分布4.物质中的迁移现象5.液体的表面现象功和能[教学要求]1.了解分子运动论，掌握理想气体压强公式。2.掌握能量按自由度均分定理3.了解液体的表面层现象4.了解附着层现象[重点难点]重点是理想气体状态方程，理想气体压强公式、温度公式，能量按自由度均分原理，理想气体的内能；难点是状态方程的应用，麦克斯韦速率分布。[能力培养目标]通过本章学习了解理想气体模型，并能够根据理想气体的概念，对所研究的对象进行合理的简化，使学生进一步具有用物理学的模型简化实际问题的能力，逐步培养学生运用物理学的理论观点和方法解决简单物理问题的能力和根据典型问题进行物理量的估算的能力。第五章热力学基础[教学内容]1.热力学的一些基本概念2.热力学第一定律3.热力学第一定律的应用4.卡诺循环热机效率5.热力学第二定律6.熵、熵增加原理及熵变的计算[教学要求]1.掌握热力学第一定律及等值过程中功、热量与内能的计算2.掌握气体热容量的计算3.掌握卡诺循环及热机效率的计算4.了解热力学第二定律和熵的意义[重点难点]重点是热学第一定律及其在各等值过程中的应用，卡诺循环及其效率，热力学第二定律和熵。难点是理解热力学过程中功、内能、热量的物理意义，热力学第一定律的应用，对玻耳兹曼熵和克劳修斯熵的理解。[能力培养目标]通过本章学习了解热力学第一定律和第二定律的表述，能够根据定律的内容判断实际宏观过程进行的方向和限度，并能根据热力学基本概念和定律解释实际宏观现象，使学生初步具有用物理学基本原理解释实际宏观现象的能力，逐步培养学生运用物理学的理论观点和方法，解决问题的能力。第六章静电场[教学内容]1.电场强度2.高斯定理3.电势电势差4.静电场中的电介质5.静电场的能量功和能10\n[教学要求]1.掌握静电场的高斯定理2.了解电介质极化的微观本质3.熟悉静电场的能量公式[重点难点]重点是电场强度、电势及其计算，叠加原理、高斯定理的应用。难点是库仑定律的适用性、矢量性问题，场强与电势的关系，电场与电势计算中叠加原理的应用，有导体存在的静电场场强与电势的计算问题。[能力培养目标]通过本章学习了解质点模物理学中场的概念，并能够根据基本理论解决有一定深度的问题，培养学生理论联系实际的能力。第七章恒定电流与电路[教学内容]1.电流密度矢量2.电流的恒定条件3.一段含源电路的欧姆定律4.基尔霍夫定律[教学要求]1.理解电流密度矢量的概念及定义2.理解电流连续性方程及电流的恒定条件3.理解电动势的概念并掌握一段含源电路的欧姆定律4.掌握基尔霍夫定律并熟练解决复杂电路的计算问题[重点难点]重点是基尔霍夫定律的理论依据和复杂电路的求解；难点是基尔霍夫定律的应用。[能力培养目标]通过本章学习进一步理解“场”的概念，应培养学生严肃认真的学习态度、辩证唯物主义世界观，掌握科学的学习方法，初步具有独立获取知识的能力。第八章恒定磁场[教学内容]1.磁感应强度磁场的高斯定理2.毕奥-萨伐尔定律3.安培环路定理4.磁场对运动电荷的作用5.磁场对载流导体的作用[教学要求]1.掌握磁感应强度的概念；掌握运用安培环路定理计算磁场的方法2.理解毕奥一萨伐尔定律，理解磁场的高斯定理和安培环路定理。3.掌握安培定律及其应用；掌握洛仑兹力公式。4．掌握高斯定理、安培环路定理、电磁感应定律。[重点难点]重点是毕一萨定律及应用，磁场安培环路定理及应用，安培定律，洛仑兹力。难点是应用毕一萨定律及叠加原理求磁场，安培定律的应用，磁力矩的计算。[能力培养目标]通过本章学习掌握电磁场的基本定律，能够运用微积分的知识求解电磁场中的简单问题，培养学生运用基本物理理论解释生物电磁现象。10\n第九章电磁感应[教学内容]1.电磁感应定律2.电磁感应的本质3.自感与互感4.磁场的能量5.麦克斯韦方程组[教学要求]1.掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律。2.深刻认识电磁感应现象的本质3.了解自感、互感现象4.理解位移电流及其物理性质[重点难点]重点是法拉第电磁感应定律，楞次定律，动生电动势，涡旋电场，感生电动势。难点是对法拉第电磁感应定律、楞次定律物理意义的理解，一般动生电动势的计算和和方向确定，对涡旋电场和感生电动势的理解。[能力培养目标]通过本章学习进一步掌握电磁场的基本定律，能够运用微积分的知识求解电磁场中的简单问题，培养学生运用基本物理理论解释生物电磁现象第十章振动和波[教学内容]1.简谐振动2.波动学基础3.声学基础4.多普勒效应[教学要求]1．掌握简谐振动的运动方程、特征量和同频率、同方向简谐振动的合成规律2．理解旋转矢量法，并能用以分析有关的简单问题3．理解波动方程的物理意义，并会计算有关问题4．理解波的叠加原理和波的干涉。5．了解声学的基本概念，理解声强、声强级的物理意义和多普勒效应，了解超声波的特性和在医学中的应用[重点难点]重点是谐振动特征量的确定，谐振动方程的求取，旋转矢量法的应用；难点是谐振动位相、初位相的确定，旋转矢量法的应用[能力培养目标]通过本章学习逐步培养学生运用物理学的理论观点和方法，并合理的结合一定的数学知识运解决简单物理问题的能力。第十一章波动光学[教学内容]1.光的干涉2.光的衍射3.光的偏振[教学要求]1．掌握双缝干涉、单缝衍射、光栅衍射的基本原理和公式。10\n2．理解薄膜干涉的原理和公式。3．理解偏振光的干涉及物质的旋光性。[重点难点]重点是光程，光程差，光的相干条件，光的干涉加强和干涉减弱条件，扬氏双缝干涉、薄膜干涉；单缝夫琅禾费衍射的半波带法。难点是相干光在不同介质界面反射时半波损失和附加光程差的确定，干涉条纹的移动与光程差变化之间的关系确定；半波带法对单缝衍射的解释、衍射与干涉的区分、光栅衍射条纹缺级的确定。[能力培养目标]通过本章学习是学生认识到物理概念的内在逻辑和有机联系，培养学生的辩证思维能力，构建起一定的知识体系。第十二章光学基本知识与药用光学仪器[教学内容]1.光度学的基本知识，光学仪器的分辨2.光的色散光的散射超显微镜荧光光度计3.光的吸收光电比色计分光光度计[教学要求]1．了解光见度函数、光通量、发光强度、照度等有关光度学的基本概念。2．掌握瑞利分辨条件；理解显微镜、光谱仪等仪器的分辨本领的计算公式。3．理解光的色散现象及规律，掌握正常色散与反常色散的特征。4．了解光的散射的概念及规律，了解超显微镜的结构及工作原理。5．了解荧光与磷光的概念，荧光光谱曲线，了解荧光光谱仪的构造及原理。6.掌握光的吸收规律，了解光电比色计、分光光度计的结构及工作原理。[重点难点]重点在常见光学仪器的测量原理。[能力培养目标]通过本章学习培养学生理论联系实际的能力。第十三章量子力学基础[教学内容]1.黑体辐射问题普朗克的量子假设2.光电效应爱因斯坦的光量子论3.微观粒子的波粒二象性4.测不准关系5.薛定谔方程[教学要求]1．了解黑体辐射的规律和相关黑体辐射定律。2．理解普朗克的量子假设和爱因斯坦的光量子论的内容和意义。3．掌握爱因斯坦的光电方程及其光电效应产生的原因。4．掌握德布罗意假说的内容和意义。5．了解海森伯不确定关系的意义，了解波函数的物理意义，理解薛定谔方程的重要性。[重点难点]重点是普朗克量子假设、爱因斯坦光电效应方程，光的波—粒二象性，实物粒子波—粒二象性，测不准关系。难点是玻尔的氢原子理论，对实物粒子波—粒二象性的认识，测不准关系[能力培养目标]通过本章的学习培养学生观察、分析问题的能力，着重培养学生分析问题、解决问题的能力和辩证思维方式。10\n第十四章原子光谱于分子光谱[教学内容]1.玻尔的氢原子理论2.四个量子数3.原子光谱4.分子光谱5.激光[教学要求]1．理解氢原子光谱的实验规律及玻尔的氢原子理论。2.了解四个量子数的物理意义、取值及作用。3.了解原子光谱和分子光谱特点及形成。4.了解激光形成、特点及主要应用。[重点难点]重点是玻尔的氢原子理论，量子数的意义和取值，难点是原子光谱和分子光谱。[能力培养目标]培养学生抽象思维能力。课内实践项目实验一物理实验基本知识（实验教学要求，误差，有效数字，图示法）1、内容：（1）课程简介，教学安排（2）讲述测量和有效数字（3）讲述误差初步知识，包括误差、误差分类、误差来源与性质（4）讲述数据处理方法：列表法，作图法，逐差法，最小二乘法2、目的：了解测量误差、实验不确定度的基本知识，具有正确处理实验数据的能力；能够自行完成预习、进行实验和撰写报告等主要实验程序。3、要求：（1）掌握测量、真值、有效数字、仪器的估计读数、数字修约规则、科学记数法、物理曲线图等概念。（2）了解误差、误差分类、误差来源与性质。（3）掌握列表法，作图法，逐差法，最小二乘法实验二基本测量1、内容：（1）介绍游标卡尺、螺旋测微计、读数显微镜的构造、读数原理与方法。（2）学习使用游标卡尺、螺旋测微计、读数显微镜测量待测物并完成实验报告。2、目的：学生学会正确使用基本长度测量仪器，巩固数据及数据处理的相关知识,并能够对数据进行简单的分析。3、要求：（1）掌握一般游标原理、学会正确使游标卡尺。（2）了解螺旋测微计的测量原理和使用方法。（3）掌握读数显微镜的使用，以及如何确定仪器的准确度。（4）运用误差理论，正确纪录和处理测量数据（5）运用误差理论分析误差产生的原因。10\n实验三转动惯量实验1、内容：（1）介绍塔轮结构（2）讲述测量塔轮装置转动惯量的原理（3）测量塔轮的转动惯量，并观察转动惯量随质量和质量分布的改变而变化的规律2、目的：学会实验中测量刚体转动惯量的方法；掌握测量结果的图示法；总结影响刚体转动惯量的因素。3、要求：（1）熟悉刚体转动惯量的概念及影响转动惯量的因素。（2）了解刚体转动惯量随其质量及质量分布不同而改变的状况。实验四液体粘度的测定1、内容：（1）介绍实验原理（2）演示实验基本过程（3）用乌式黏度计测定酒精的黏滞系数（4）用落球法测量甘油的黏滞系数2、目的：（1）学会用乌式黏度计测和落球法测量黏滞系数的方法（2）巩固和理解黏滞系数的概念。3、要求：（1）理解黏滞系数的概念（2）掌握用乌式黏度计测定黏滞系数的方法（3）握落球法测量黏滞系数的方法实验五电表改装及万用电表的使用1、内容：（1）介绍电表改装实验原理。（2）将微安表改装成电流表、电压表和欧姆表。（3）作出误差曲线、完成实验报告2、目的：巩固电表改装的原理学，会将微安表改装成电流表、电压表和欧姆表3、要求：（1）掌握电表改装原理（2）掌握电表改装的方法实验六直流电桥的使用1、内容：（1）讲述电桥实验电路（2）使用惠斯通电桥测量待测电阻的阻值。2、目的：（1）巩固分析复杂电路的方法10\n（2）学会电桥的搭建和电阻阻值的测量方法3、要求：（1）掌握惠斯通电桥的原理和使用方法。（2）了解半导体体温计的原理和标度方法。实验七示波器的使用1、内容：（1）示波器的描述；（2）低频信号发生器的使用介绍；（3）利用李萨如图形测交流电的频率。2、目的：（1）了解示波器的工作原理；（2）熟悉示波器各旋钮的作用；（3）学会用示波器观察信号波形（4）研究互相垂直的简谐振动的合成，验证李萨如图形中两个信号的频率与图形的关系3、要求：（1）了解示波器的基本结构；（2）熟悉和掌握示波器面板上各旋钮的作用；（3）掌握示波器的基本使用方法。实验八阿贝折射仪的使用1、内容：（1）介绍阿贝折射仪测量液体折射率的原理（2）描述调节仪器演示实验基本过程（3）测不同浓度的葡萄糖溶液浓度和折射率并作n-C曲线图2、目的：（1）巩固全反射的概念（2）学会用阿贝折射仪测定液体折射率的方法并学习实验数据的图示法。3、要求：（1）了解阿贝折射仪的原理、构造。（2）掌握阿贝折射仪的使用方法。（3）学会用阿贝折射仪测定液体折射率的方法。（4）熟悉实验数据的图示法。实验九旋光仪的使用1、内容：（1）介绍旋光仪测量溶液浓度的原理。（2）观察旋光现象（3）测量葡萄糖溶液的浓度。2、目的：观察旋光现象，通过直观认识加深对偏振光的理解3、要求：（1）熟悉三荫式旋光仪测溶液浓度的原理和方法。（2）熟悉比较法测量糖溶液的浓度的方法。（3）学习曲线直接测定方法。课时分配建议表、序教　　学　　内　　容学时分配备　　注10\n号理论讲授课内实践小计1质点力学基础432刚体的转动433流体动力学基础434分子物理学基础45热力学基础26静电场27恒定电流与电路238恒定磁场239电磁感应210振动和波211波动光学2312光学基本知识与药用光学仪器213量子力学基础214原子光谱与分子光谱2合　　　　计361854推荐教材及参考资料推荐教材：《物理学》中国中医药出版社长新友主编参考资料：1.程守洙、江之永主编《普通物理学》（上、中、下）高教出版社1998年6月第五版。2.赵近芳主编《大学物理》（上、下），北京邮电大学出版社出版，2006年2月第二版（高等教育21世纪课程教材）。3.马文蔚主编《物理学》（上、中、下）高教出版社1999年2月第四版（面向21世纪）。使用说明（供四年制信息工程专业使用）1、教学和考核方式教学：在物理学课程的各个教学环节中，注意讲课、习题课和课外作业等教学环节的密切配合，注意在传授知识的同时，着重培养学生分析问题、解决问题的能力。考核方式：闭卷，笔试2、本课程以高中毕业为起点，以高等数学为基础制订人签字：主任审核签字：制订日期：（单位盖章）10