大学物理课程介绍

大学物理课程介绍

大学物理课程介绍大学物理是一门实验性科学，它很好的将理论和实践结合起来，是理论联系实际的一个窗口。能够培养学生用科学的眼睛看世界，坚持真理，破除迷信。大学物理是低年级开设的课程，在使学生树立正确学习态度、掌握科学学习方法，培养独立获取知识的能力方面起十分重要的作用。本课程主要由：质点运动学、质点动力学、振动和波、波动光学、分子动理论、热力学以及电磁学七个部分组成。本课程课程代码为：090201本课程课程类别为：基础课，必修课。本课程适用对象为：理工科各类非物理专业的本专科学生。授课学时：本科化工类、轻纺类授课总学时为68学时，3.4学分，第二学期一学期完成；本科材料类、建工类、机械类、动力类、电子信息类授课总学时为100学时，5学分，分第二学期68学时，3.4学分和第三学期32学时，1.6学分两学期完成。专科授课总学时为70学时，3.5学分。本课程目前师资配备为：教授2名，副教授2名，讲师6名，助教10名。本课程考核形式：闭卷考试占70%，作业及平时成绩占30%。本课程教材与教学参考书：基本教材：内蒙古工业大学物理系编.《大学物理》（第一版）.内蒙古大学出版社.2002.教学参考书：1、 祁关泉等译.《物理学史》.上海教育出版社.1986,3.2、 何维杰，欧阳玉.《物理学思想史与方法论》.湖南大学出版社.2001,9.3、 赵凯华，罗蔚茵.《新概念物理教程》（力学…）.高等教育出版社.1986,2.4、 尹鸿钧.《基础物理教程丛书》（力学…）.中国科学技术大学出版社.1996,2.5、 顾建中.《力学教程》.人民教育出版社.1979.3.6、 梁昆淼.《力学》（上、下册，修订版）.人民教育出版社.1980.1.7、 李椿，章立源，钱尚武.《热学》.人民教育出版社.1978.9.8、 赵凯华.《电磁学》（上、下册）.人民教育出版社.1978,4.9、 梁灿彬，秦光戎，梁竹健.《电磁学》.人民教育出版社.1980,12.10、姚启钧.《光学教程》.人民教育出版社.1981.6.11、母国光，李若蹯.《普通物理学》（光学部分）.高等教育出版社.1965.11.12、章志鸣，沈元华，陈惠芬.《光学》.高等教育出版社.2000,6.13、张三慧.《大学物理学》（第一、二、三、四、五册）.清华大学出版社.1999.12\n14、陆果.《基础物理学教程》（上、下册）.高等教育出版社.1998.15、[美]阿特.霍布森.《物理学：基本概念极其与方方面面的联系》.上海科学技术出版社.2001.16、邓飞帆，葛昆龄，王祖恺.《普通物理疑难问答》.湖南科技出版社.1984,7.17、华东师大普物研究室.《大学物理选择题》.北京工业学院出版社.1987,10.18、[英]TohkokAun,TanSeanHuat.《普通物理选择题》.上海科技文献出版社.1985,6.19、四川师范学院物理系电磁学教研组.《电磁学思考题解答》（上、下册）.1980,4.20、潘仲麟，黄有兴.《电磁学解题指导》.浙江科技出版社.1982,5.21、苏曾燧.《普通物理思考题集》（第二版）.高等教育出版社.1983,7.22、杨建华，苏惠惠.《大学物理学重大难点专题辅导》.成都科技大学出版社.1993,12.23、北京大学物理系，中国科技大学物理教研室.《物理学习题集》（第一、二、三集）.1980.4，1983.4.24、王发伯，赵仲罴，黄宁庆，罗维治等.《普通物理典型题解》.湖南科技出版社.1981,5.25、马文蔚等编.《物理学》（第三版）.高等教育出版社.1993.26、D.Halliday，R.Resnick，K.S.Krane.《PHYSICS》FifthEdition.JOHNWILEY&SONS,INC.2002.12\n《大学物理》课程教学大纲一、课程名称大学物理（Universityphysics）二、课程编码090201三、学时数、学分数、开课学期总学时100学时；5学分第二学期：68学时；3.4学分。第三学期：32学时；1.6学分。四、适用专业化工类、轻纺类68学时；材料类、建工类、机械类、动力类、电子信息类100学时。五、编制者赵巨东，教授六、编制日期2005年6月10日七、课程开设的意义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。它的基本理论渗透在自然科学的许多领域，应用于生产技术的各个部门，它是自然科学的许多领域和工程技术的基础。以物理学基础知识为内容的大学物理课，它所包括的经典物理、近代物理和物理学在科学技术上应用的初步知识等都是一个高级工程技术人员所必备的。因此，大学物理课是高等工业学校各专业学生的一门重要的必修基础课。高等学校中开设大学物理课的作用，一方面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的思想方法和研究问题的方法。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。学好大学物理课，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。12\n大学物理课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所起的作用也是十分重要的。　　大学物理课在培养学生辩证唯物主义世界观方面也起着一定的作用。通过大学物理课的教学，应使学生对课程中的基本概念、基本理论、基本方法能够有比较全面和系统的认识和正确的理解，并具有初步应用的能力。八、本课程与其它课程的联系大学物理不仅是一门独立的科学基础课，同时也是理论力学、材料力学、电工学、电机原理、结构力学及电子、通信、机械类等多种课程的基础。学习大学物理首先应在高中学完物理必修课和选修课的基础上进行，高等数学是大学物理课程问题解决的主要工具，所以应在一年级的第二学期开始开课。大学物理知识及其研究问题的方法对于工科大学各专业的后续课程的学习有不可替代的基础作用，比如，力学理论是建工、机械、能动等专业的专业课的基础理论，光学理论是通信、机械、计量等专业的基础理论，热学理论是化工、能动轻纺等专业的基础理论，电磁学是电子、通信等专业的基础理论，原子结构理论是材料、化工、计算机等专业的基础理论等等。九、教学内容、重点和难点与教学进度、作业安排第一章质点的运动规律（12学时）1、主要内容第一节机械运动的一般概念理解物理模型—质点，体会物理建模的思想及其必要性和重要性；理解参照系、坐标系的概念，了解时间、空间的一些相关概念。第二节描述质点运动的物理量掌握位矢、位移、速度、加速度，理解切向加速度、法向加速度、角速度和角加速度等描述质点运动的物理量。能在直角坐标系熟练的建立运动方程，能根据运动方程计算速度、加速度，能计算平面运动时法向加速度、切向加速度。第三节运动学量的积分关系能够根据给定的已知条件（速度、加速度的函数形式）、初始条件确定质点的运动方程。第四节相对运动了解伽利略坐标、速度变换公式。第五节牛顿运动定律12\n掌握牛顿三定律及其适用条件，了解惯性系和非惯性系的概念，能求解一维变力作用下的质点的动力学问题。第六节力学相对性原理及牛顿运动定律的适用范围了解力学相对性原理，了解“惯性力”的概念2、本章重点位矢、位移、运动方程和速度、加速度等描述质点运动的物理量。应用牛顿第二定律（动力学方程）求解一维动力学问题。3、本章难点计算平面运动时法向加速度、切向加速度、角速度和角加速度。求解变力作用下质点的一维动力学问题。4、本章作业10道题第二章运动的守恒定律（10学时）1、主要内容第一节功和能掌握功、动能、势能的概念，理解保守力做功特点及其保守力做功与相应势能之间的转换关系，能熟练计算一维变力的功，能熟练应用系统的势能；掌握质点的动能定理、质点系的动能定理、质点系的功能原理。第二节动量守恒定律掌握冲量的概念，掌握质点的动量定理、质点系的动量定理、质点系的动量守恒定律；能熟练应用质点的动量定理、质点系的动量定理、质点系的动量守恒定律解决一些简单的平面力学问题，体会应用守恒定律分析问题的思想和方法。第三节角动量守恒理解角动量、力矩的概念及其计算方法，理解质点的角动量守恒定律。2、本章重点功、动能、势能、冲量、动量、力矩、角动量等概念，动量、机械能、角动量守恒定律。3、本章难点势能、守恒定律的应用4、本章作业10道题第三章机械振动（8学时）1、主要内容第一节简谐振动12\n掌握振幅、周期、频率、相位的概念及其计算方法。能分析建立谐振动的动力学方程，能根据给定条件写出谐振动方程，能根据谐振动方程计算出任意时刻的速度、加速度；能根据振动曲线写出谐振动方程。第二节简谐振动的矢量图示法掌握简谐振动的矢量图，能熟练应用矢量图求出谐振动相位。第三节简谐振动的合成掌握两个同频率、同方向的简谐振动的合成。了解两个不同频率、同方向的简谐振动的合成，了解“拍”的形成，了解两个相互垂直的简谐振动的合成。第四节阻尼振动受迫振动共振了解阻尼振动、受迫振动、共振。2、本章重点谐振动方程、谐振动的矢量图示法、振动相位的意义及其确定、同方向同频率振动的合成。3、本章难点谐振动方程的导出与分析、振动的合成方法、旋转矢量图、相位的概念。4、本章作业8道题第四章机械波（10学时）1、主要内容第一节波的基本概念理解简谐波的形成条件，理解横波、纵波、波面、波线的概念，掌握波长、波的周期、波动相位、波速的概念及计算方法。第二节简谐波的描述——波函数掌握由已知质点的振动方程得出平面简谐波波函数的方法及波函数的物理意义，能区分波形图和振动图线。第三节波的能量了解波的能量传播特征及能流、能流密度的概念。第四节波的干涉理解波的迭加原理和波的干涉条件，掌握相干波迭加后的加强和减弱条件，熟练计算相位差和波程差。理解驻波及其形成条件和特点，了解驻波和行波的区别。第五节惠更斯原理波的衍射反射和折射12\n了解惠更斯原理对波的衍射、反射和折射的解释。第六节声波了解声波的基本概念（声压、声强、声强级、响度），了解超声波、次声波的概念及其应用。第七节多普勒效应了解机械波的多普勒效应及其产生原因，了解多普勒效应的应用。2、本章重点波函数，波的图象、波的干涉。3、本章难点波动图、波函数、驻波4、本章作业8道题第五章波动光学（12学时）1、主要内容第一节光的本性了解光学的发展简史，了解光的波粒二象性。第二节光的干涉原理理解相干光的获得方法，掌握光程的概念及光程差与相位差之间的关系，熟练计算有介质时的光程和光程差。第三节光的干涉实验能分析确定杨氏双缝、薄膜干涉、劈尖、牛顿环的干涉图象,达到熟练应用的程度；了解劳埃得镜的干涉原理，掌握半波损失的条件。第四节光的衍射了解惠更斯—菲涅耳原理，了解衍射分类第五节单缝圆孔的夫琅和费衍射掌握分析单缝衍射条纹分布规律的方法，了解圆孔衍射及光学仪器的分辨本领，会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响。第六节衍射光栅X射线衍射理解光栅衍射公式，能确定光栅光谱线的位置,对光栅的缺级做一般介绍；了解X射线衍射原理。第七节光的偏振理解自然光和偏振光的概念，了解获得自然光和偏振光的方法，了解检验自然光和偏振光方法；理解并熟练应用马吕斯定律。第八节反射光和折射光的偏振12\n理解布儒斯特定律；了解通过玻璃堆获得偏振光的方法。2、本章重点：光的干涉实验、衍射实验，光的偏振。3、本章难点：杨氏双缝干涉、光的衍射、菲涅耳半波带法、光程差的计算、半波损失。4、本章作业：12道题第六章气体动理论（8学时）1、主要内容第一节物质的微观模型统计规律了解气体的微观结构；了解气体分子热运动的统计规律。了解分布函数的一般意义。第二节气体状态参量理想气体状态方程理解气体状态参量；掌握理想气体状态方程及应用。第三节理想气体的压强温度理解理想气体微观模型，理解压强公式、温度公式及其物理意义。第四节能量均分定理理想气体内能理解气体分子平均能量按自由度均分定理，理解理想气体的摩尔热容和内能的概念。第五节麦克斯韦气体分子速率分布律了解麦克斯韦速率分布律及速率分布函数和速率分布曲线的物理意义。理解气体分子热运动的算术平均速率、方均根速率、最概然速率的意义。第六节分子平均碰撞次数和平均自由程了解解气体分子的平均碰撞次数和平均自由程。第七节实际气体的范德瓦耳斯方程了解范德瓦斯方程的物理意义。第八节气体的迁移现象了解内摩擦现象、热传导现象、扩散现象的物理图象。2、本章重点理想气体压强公式和温度公式、能量按自由度均分定理、内能。3、本章难点能量均分定理、气体迁移现象。4、本章作业8道题第七章热力学基础(8学时)1、主要内容第一节准静态过程理解准静态过程的特征，了解非静态过程，理解平衡过程。12\n第二节热力学第一定律掌握功、热量、内能等概念、热力学第一定律。第三节热力学第一定律在理想气体中的应用能熟练分析、计算理想气体各等值过程和绝热过程中的功、热量、内能增量。第四节循环过程掌握正循环、逆循环的概念，会计算热机效率，了解制冷机致冷系数。掌握卡诺循环的效率，达到熟练应用的程度。理解卡诺定理。第五节热力学第二定律理解热力学第二定律的两种表述，了解两种表述的等效性，了解可逆过程与不可逆过程。理解自然过程的方向性。第六节熵及熵增加原理了解热力学第二定律的统计意义及无序性，了解熵的概念。了解波尔兹曼的熵公式。2、本章重点：热力学第一定律及其在理想气体等容、等压、等温、绝热过程中的应用，热机效率，卡诺循环的效率。3、本章难点：循环效率、绝热过程。4、本章作业：8道题第八章静电场（10学时）（68学时不要求）1、主要内容第一节库仑定律理解真空中库仑定律及其矢量表达式，了解介质中库仑定律及其矢量表达式。第二节电场强度掌握场强概念及场强叠加原理，会用矢量积分法计算简单规则电荷分布的场强。第三节高斯定理理解高斯定律的物理意义，掌握并熟练应用高斯定理计算场强的条件和方法。第四节静电场的环路定理电势理解静电场的环路定理，掌握电势、电势差、电势能及电场力作功的概念及其关系，能计算简单问题的电势。第五节电场强度与电势的关系理解场强与电势的积分关系、了解场强与电势的微分关系。第六节静电场中的导体12\n了解静电平衡条件及导体电势的概念，了解导体表面面电荷分布及静电屏蔽现象。第二节电容理解电容的概念，会计算简单形状电容器电容及简单串、并联电容。第三节静电场的能量了解静电场能量密度概念，了解电容器的贮能公式，会计算简单问题的电场能量。2、本章重点：场强、电势叠加原理、高斯定理及其应用、电容。3、本章难点：高斯定理的意义及应用、用场强、电势叠加原理计算场强与电势。4、本章作业：12道题第九章稳恒磁场（10学时）（68学时不要求）1、主要内容：第一节磁场磁场的高斯定理掌握磁感应强度概念，理解磁场线分布规律和磁场的高斯定理。第二节毕奥—萨伐尔定律理解毕奥—萨伐尔定律，能计算简单电流产生的磁感应强度。第三节安培环路定理理解安培环路定理、掌握用安培环路定理计算磁感应强度的条件和方法。第四节安培定律理解安培定律和磁力矩概念，能计算简单几何形状载流导体和平面线圈在磁场中所受的力和力矩。第五节洛仑兹力理解洛仑兹力公式，会应用洛仑兹力公式计算带电粒子在均匀电磁场中的运动。2、本章重点：毕奥—萨伐尔定律及应用，安培环路定理及应用，安培力，带电粒子在电磁场中的运动。3、本章难点：毕奥萨伐尔定律的应用、安培力计算。4、本章作业：10道题第十章电磁感应电磁场（10学时）（68学时不要求）1、主要内容：第一节电流密度电动势了解电流密度的物理意义，理解电源电动势的定义。第二节法拉第电磁感应定律12\n掌握并熟练应用法拉第电磁感应定律，理解楞次定律，会应用楞次定律判断感应电流的方向。第三节动生电动势和感生电动势理解动生电动势和感生电动势的概念，并会计算简单问题的电动势，了解感生电场的物理意义。第四节自感和互感理解自感系数和互感系数和定义及其物理意义，会简单问题的计算。第五节磁场能量：了解磁场能量密度的概念，能计算简单对称情况下磁场的能量。第六节电磁理论的基本概念了解位移电流概念，了解麦克斯韦方程组的物理意义。第七节电磁波了解电磁波的一般概念及基本性质2、本章重点：法拉第电磁感应定律、动生电动势计算、感生电动势。3、本章难点：动生电动势计算、感生电场、位移电流。4、本章作业：10道题十、课程考核形式闭卷考试占70%，作业及平时成绩占30%。十一、教材与教学参考书基本教材：内蒙古工业大学物理系编.《大学物理》.内蒙古大学出版社.2002.教学参考书：1、 祁关泉等译.《物理学史》.上海教育出版社.1986,3.2、 何维杰，欧阳玉.《物理学思想史与方法论》.湖南大学出版社.2001,9.3、 赵凯华，罗蔚茵.《新概念物理教程》（力学…）.高等教育出版社.1986,2.4、 尹鸿钧.《基础物理教程丛书》（力学…）.中国科学技术大学出版社.1996,2.5、 顾建中.《力学教程》.人民教育出版社.1979.3.6、 梁昆淼.《力学》（上、下册，修订版）.人民教育出版社.1980.1.7、 李椿，章立源，钱尚武.《热学》.人民教育出版社.1978.9.8、 赵凯华.《电磁学》（上、下册）.人民教育出版社.1978,4.9、 梁灿彬，秦光戎，梁竹健.《电磁学》.人民教育出版社.1980,12.10、姚启钧.《光学教程》.人民教育出版社.1981.6.11、母国光，李若蹯.《普通物理学》（光学部分）.高等教育出版社.1965.11.12、章志鸣，沈元华，陈惠芬.《光学》.高等教育出版社.2000,6.12\n13、张三慧.《大学物理学》（第一、二、三、四、五册）.清华大学出版社.1999.14、陆果.《基础物理学教程》（上、下册）.高等教育出版社.1998.15、[美]阿特.霍布森.《物理学：基本概念极其与方方面面的联系》.上海科学技术出版社.2001.16、邓飞帆，葛昆龄，王祖恺.《普通物理疑难问答》.湖南科技出版社.1984,7.17、华东师大普物研究室.《大学物理选择题》.北京工业学院出版社.1987,10.18、[英]TohkokAun,TanSeanHuat.《普通物理选择题》.上海科技文献出版社.1985,6.19、四川师范学院物理系电磁学教研组.《电磁学思考题解答》（上、下册）.1980,4.20、潘仲麟，黄有兴.《电磁学解题指导》.浙江科技出版社.1982,5.21、苏曾燧.《普通物理思考题集》（第二版）.高等教育出版社.1983,7.22、杨建华，苏惠惠.《大学物理学重大难点专题辅导》.成都科技大学出版社.1993,12.23、北京大学物理系，中国科技大学物理教研室.《物理学习题集》（第一、二、三集）.1980.4，1983.4.24、王发伯，赵仲罴，黄宁庆，罗维治等.《普通物理典型题解》.湖南科技出版社.1981,5.25、马文蔚等编.《物理学》（第三版）.高等教育出版社.1993.26、D.Halliday，R.Resnick，K.S.Krane.《PHYSICS》FifthEdition.JOHNWILEY&SONS,INC.2002.12