《大學(xué)物理學(xué)》理論教學(xué)大綱(信息與計算科學(xué))

1、物理學(xué)理論教學(xué)大綱(供四年制本科信息與計算科學(xué)專業(yè)使用) 前 言物理學(xué)是高等院校教育中的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。它的任務(wù)和目的是：使學(xué)生比較系統(tǒng)地掌握物理學(xué)基礎(chǔ)理論、基本知識、基本技能，培養(yǎng)學(xué)生辯證唯物主義世界觀和觀察問題、分析問題、解決問題的能力，為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程以及將來從事科學(xué)研究工作打下必要的物理基礎(chǔ)。教學(xué)內(nèi)容是以高中畢業(yè)為起點，以學(xué)習(xí)所需要的物理“三基”內(nèi)容為主，對于那些為了保持物理學(xué)體系所必須保留而又與中學(xué)重復(fù)的內(nèi)容，要求學(xué)生掌握，但不作講授。對于全新的或是根據(jù)專業(yè)需要應(yīng)加強的內(nèi)容，即是教師講授和要求學(xué)生掌握的內(nèi)容，也應(yīng)做到少而精，既保證教學(xué)質(zhì)量又不使學(xué)生負(fù)擔(dān)過重。在教學(xué)法上要充分調(diào)動和

2、發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。為了鞏固所學(xué)的知識，應(yīng)布置適當(dāng)數(shù)量的習(xí)題作業(yè)，并介紹一些課外參考書，以擴展學(xué)生的眼界和思路。若條件允許應(yīng)積極開展電化教學(xué)。本大綱適用于四年制本科信息與計算科學(xué)專業(yè)使用。現(xiàn)將大綱使用中有關(guān)問題說明如下：一 為了使教師和學(xué)生更好地掌握教材，大綱中每一章節(jié)均由教學(xué)目的、教學(xué)要求和教學(xué)內(nèi)容三部分組成。教學(xué)目的注明教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)要求分掌握、熟悉和了解三個級別，教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)要求級別對應(yīng)，并統(tǒng)一標(biāo)示(核心內(nèi)容即知識點以下劃實線，重點內(nèi)容以下劃虛線，一般內(nèi)容不標(biāo)示)便于學(xué)生重點學(xué)習(xí)。二 教師在保證大綱核心內(nèi)容的前提下，可根據(jù)不同教學(xué)手段，講授重點內(nèi)容和介紹一般內(nèi)容。三 物理學(xué)總

3、教學(xué)參考學(xué)時為126學(xué)時，理論與實驗學(xué)時之比為4.251。即理論課102學(xué)時，實驗課為24學(xué)時。四 教材：<<物理學(xué)>>，高等教育出版社，馬文蔚，4版，1999年11月。 正文第一章 質(zhì)點運動學(xué) 一 教學(xué)目的掌握和熟悉描述質(zhì)點運動的基本物理量及其基本運動規(guī)律。二 教學(xué)要求 （一）掌握位矢、位移、速度、加速度、角速度、角加速度等描述質(zhì)點運動和位置變化的物理量。 （二）掌握位矢、位移、速度、加速度在直角坐標(biāo)系下的表示（只限于二維情形），并在直角坐標(biāo)系下由質(zhì)點的二維形式的運動方程求速度和加速度，以及由質(zhì)點的二維形式的加速度求速度和運動方程。 （三）能計算質(zhì)點作圓周運動時的角速

4、度、角加速度、切向加速度和法向加速度. （四）掌握相對運動概念。 三 教學(xué)內(nèi)容（一）質(zhì)點運動的描述參考系 質(zhì)點、位置矢量、運動方程、位移、速度、加速度（二）圓周運動平面極坐標(biāo)、圓周運動的角速度、圓周運動的切向加速度和法向加速度、角加速度、勻速率圓周運動和勻變速率圓周運動（三）相對運動時間與空間、相對運動第二章牛頓定律一 教學(xué)目的熟悉和掌握牛頓三大定律及其應(yīng)用。二 教學(xué)要求（一） 掌握牛頓運動三定律及適用條件。能用微積分方法求解一維變力作用下的簡單質(zhì)點動力學(xué)問題。（二）了解物理量的單位及量綱。 （三）掌握幾種常見的力：萬有引力，彈性力，摩擦力。 （四）掌握慣性參考系及力學(xué)相對性原理。 （五）牛頓

5、運動二定律的應(yīng)用舉例。 三 教學(xué)內(nèi)容（一）牛頓定律牛頓第一定律、牛頓第二定律、牛頓第三定律（二）物理量的單位和量綱（三）幾種常見的力萬有引力、彈性力、摩檫力（四）慣性參考系 力學(xué)相對性原理慣性參考系、力學(xué)相對性原理（五）牛頓定律的應(yīng)用舉例第三章 動量守恒定律和能量守恒定律一 教學(xué)目的 掌握和熟悉動量定律、動量守恒定律、動能定律、功能原理、機械能守恒定律、質(zhì)心運動。二 教學(xué)要求（一）掌握沖量、質(zhì)點的動量定理。 （二）掌握質(zhì)點系的動量定理。 （三）掌握動量守恒定律及使用條件。 （四）掌握功的概念，能計算直線運動情況下變力的功。 （五）理解保守力作功的特點及勢能概念；會計算重力、彈性力勢能，并了解萬

6、有引力勢能形式； （六）掌握動能定理并能用其分析解決質(zhì)點在平面內(nèi)運動時的簡單動力學(xué)問題； （七）掌握機械能守恒定律（限于兩質(zhì)點構(gòu)成的系統(tǒng)）；掌握質(zhì)點系的動量定理和動量守恒定律（限于兩質(zhì)點構(gòu)成的系統(tǒng)）；并能用它們分析解決質(zhì)點在平面內(nèi)運動時的簡單力學(xué)問題；并 能計算有關(guān)問題。（八）掌握功能原理。 （九）掌握完全彈性碰撞、掌握非完全彈性碰撞。（十）掌握質(zhì)心、質(zhì)心運動定律。三 教學(xué)內(nèi)容（一）質(zhì)點和質(zhì)點系的動量定律沖量 、質(zhì)點的動量定律、 質(zhì)點系的動量定律（二）動量守恒定律（三）動能定律功、質(zhì)點的動能定律（四）保守力與非保守力 勢能萬有引力、重力、彈性力作功的特點、保守力與非保守力、保守力作功的數(shù)學(xué)表達(dá)

7、式、勢能、勢能曲線（五）功能原理 機械能守恒定律。質(zhì)點系的動能定律、質(zhì)點系的功能原理、機械能守恒定律、宇宙速度（六）完全彈性碰撞、完全非彈性碰撞 （七）能量守恒定律（八）質(zhì)心、質(zhì)心運動定律第五章 靜 電 場一 教學(xué)目的掌握描述電場的二個物理量場強和電勢的性質(zhì)和它們之間的關(guān)系。掌握高斯定理和靜電場的環(huán)路定理。二 教學(xué)要求（一）掌握庫侖定律、電場強度、電場強度疊加原理，能計算一些簡單問題中的電場強度。 （二）了解電偶極子及電偶極矩的概念。（三）了解電通量概念。理解高斯定理及用高斯定理計算電場強度的條件和方法，并能分析計算。（四）掌握環(huán)路定理及其意義。 （五）掌握電勢、電勢差概念及電勢疊加原理。 （

8、六）掌握電勢與電場強度的積分關(guān)系。能計算簡單問題中的電勢。了解電勢能、等勢面概念。（七）掌握靜電場中的電偶極子：力矩、電勢能和平衡位置。三 教學(xué)內(nèi)容（一）電荷的量子化 電荷守恒定律 電荷的量子化 、電荷守恒定律（二）庫侖定律 （三）電場強度 靜電場、電場強度、點電荷電場強度、電場強度疊加原理、電偶極子的電場強度（四）電場強度通量 高斯定理電場線、電場強度通量、高斯定理、高斯定理應(yīng)用舉例（五）靜電場的環(huán)路定理 電勢能靜電場力所作的功、靜電場的環(huán)路定理、電勢能（六）電勢 電勢、點電荷電場的電勢、電勢疊加原理（七）電場強度與電勢梯度等勢面、電場強度與電勢梯度（八）靜電場中的電偶極子外電場對電偶極子的

9、力矩和取向作用、電偶極子在電場中的電勢能和平衡位置第六章 靜電場中的導(dǎo)體與電介質(zhì)一 教學(xué)目的掌握靜電場中的導(dǎo)體與電介質(zhì)的基本性質(zhì)。掌握靜電感應(yīng)、電容器、有電介質(zhì)時的高斯定理。二 教學(xué)要求（一）掌握靜電感應(yīng)的概念。 （二）掌握電容器。 （三）掌握電介質(zhì)的極化 、電位移 、 有電介質(zhì)時的高斯定理。（四）掌握靜電場中的能量三 教學(xué)內(nèi)容（一）靜電場中的導(dǎo)體靜電感應(yīng)、靜電平衡條件、靜電平衡時導(dǎo)體上電荷的分布、靜電屏蔽（二）靜電場中的電介質(zhì)電介質(zhì)對電容的影響 相對電容率、電介質(zhì)的極化、電極化強度、電介質(zhì)中的電場強度、極化電荷與自由電荷的關(guān)系（三）電位移 有電介質(zhì)時的高斯定理（四）電容 電容器孤立導(dǎo)體的電容

10、、電容器、電容器的并聯(lián)和串聯(lián)（五）靜電場中的能量 能量密度電容器的電能、靜電場中的能量、能量密度第七章穩(wěn)恒磁場一 教學(xué)目的掌握電流產(chǎn)生的原因及運動規(guī)律、掌握磁場的基本性質(zhì)和磁場對運動電荷或電流的作用以及磁場和電場的聯(lián)系和區(qū)別。掌握磁場中的高斯定律、畢奧薩伐爾定律、安培環(huán)路定律、磁場對電流的作用。掌握磁化強度、磁場強度、磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定律。二 教學(xué)要求（一）掌握電流密度及其與漂移速度的關(guān)系。（二）掌握磁感應(yīng)強度的概念。 （三）理解畢奧薩伐爾定律。能計算一些簡單問題中的磁感應(yīng)強度。 （四）理解磁場高斯定理和安培環(huán)路定理及用安培環(huán)路定理計算磁感應(yīng)強度的條件和方法。 （五）掌握安培定律及電流單位的

11、意義。能計算載流導(dǎo)體在磁場中的磁場力 。 （六）了解磁矩的概念。 （七）理解洛淪茲力。了解霍爾效應(yīng)。能分析點電荷在均勻電磁場中的受力和運動。（八）了解介質(zhì)的磁化現(xiàn)象及微觀解釋。了解各向同性介質(zhì)中磁場強度和磁感應(yīng)強度之間的關(guān)系和區(qū)別。掌握介質(zhì)中的安培環(huán)路定理。了解磁疇、磁化曲線、磁滯回線、磁屏蔽。三 教學(xué)內(nèi)容（一）電流 電流密度電流、電流密度、電流的連續(xù)性方程、恒定電流的條件（自學(xué)）（二）電源 電動勢（三）磁場磁感應(yīng)強度（四）畢奧薩伐爾定律畢奧薩伐爾定律、畢奧薩伐爾定律應(yīng)用舉例、磁偶極子、運動電荷的磁場（五）磁通量 磁場中高斯定理磁感線、磁通量 磁場中高斯定理（六）安培環(huán)路定律安培環(huán)路定律、安培

12、環(huán)路定律應(yīng)用舉例（七）帶電粒子在電場和磁場中的運動帶電粒子在電場和磁場中所受的力、帶電粒子在磁場中運動舉例、帶電粒子在電場和磁場中運動舉例（八）載流導(dǎo)線在磁場中所受的力安培力、電流的單位 兩無限長平行載流直導(dǎo)線間的相互作用 磁場載流線圈的作用磁場作用于載流線圈的磁力矩、磁電式電流計原理（九）磁場中的磁介質(zhì) 磁介質(zhì)、磁化強度 磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定律磁場強度 磁疇、磁化曲線、磁滯回線、鐵磁性材料、磁屏蔽第八章 電磁感應(yīng) 電磁場一 教學(xué)目的掌握法拉第電磁感應(yīng)定律。了解自感系數(shù)和互感系數(shù)。了解位移電流的概念和麥克斯韋方程組積分形式及其物理意義。二 教學(xué)要求（一）理解電動勢的概念。掌握法拉第電磁感應(yīng)定律

13、。理解動生電動勢及感生電動勢的本質(zhì)。 （二）了解渦旋電場。 （三）了解自感系數(shù)和互感系數(shù)。會計算較簡單情形的自感與互感； （四）了解磁能密度的概念。 （五）了解位移電流的概念和麥克斯韋方程組積分形式及其物理意義。三 教學(xué)內(nèi)容（一）電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)現(xiàn)象、電磁感應(yīng)定律、愣次定律（二）動生電動勢和感生電動勢動生電動勢、感生電動勢、渦電流（三）自感和互感自感電動勢、自感、互感電動勢、互感（四）RL電路（五）磁場的能量 磁場能量密度 （六）位移電流 電磁場基本方程的積分形式位移電流、全電流安培環(huán)路定律、電磁場、麥克斯韋電磁場方程的積分形式第九章 機械振動一 教學(xué)目的 掌握和熟悉描述簡諧運動的物理量及

14、物理量的意義，了解簡諧運動的基本特征，了解振動合成的基本規(guī)律。二 教學(xué)要求（一）掌握描述簡諧運動的各個物理量（特別是相位）的物理意義及各量間的關(guān)系.（二）掌握描述簡諧運動的旋轉(zhuǎn)矢量法和圖線表示法，并會用于簡諧運動規(guī)律的討論和分析.（三）掌握簡諧運動的基本特征，能建立一維簡諧運動的微分方程，能根據(jù)給定的初始條件寫出一維簡諧運動的運動方程，并理解其物理意義.（四）理解同方向、同頻率簡諧運動的合成規(guī)律，了解拍和相互垂直簡諧運動合成的特點.三教學(xué)內(nèi)容（一）簡諧運動：簡諧運動方程、簡諧運動的速度和加速度。（二）簡諧運動中的振幅、周期、頻率和相位（三）旋轉(zhuǎn)矢量（四）簡諧運動的能量（五）簡諧振動的合成：兩個

15、同方向、同頻率簡諧運動的合成，同方向、不同頻率簡諧振動的合成，兩個相互垂直的同頻率的簡諧運動的合成。第十章機械波一 教學(xué)目的掌握和熟悉波動的基本概念和規(guī)律。二 教學(xué)要求（一）掌握描述簡諧波的各物理量及各量間的關(guān)系；（二）理解機械波產(chǎn)生的條件；掌握由已知質(zhì)點的簡諧運動方程得出平面簡諧波的波函數(shù)的方法；理解波函數(shù)的物理意義；了解波的能量傳播特征及能流、能流密度概念。三教學(xué)內(nèi)容（一）機械波的幾個概念：機械波的形成、橫波與縱波，波長、波的周期和頻率、波速、波線、波面和波前。（二）平面簡諧波的波函數(shù)：平面簡諧波的波函數(shù)、波函數(shù)的物理含義。（三）波的能量 能流密度： 波動能量的傳播、能流和能流密度（四）惠

16、更斯原理 波的衍射和干涉 惠更斯原理、波的衍射、波的干涉（五）駐波 駐波的產(chǎn)生、駐波方程、相位躍變、駐波的能量、振動的簡正模式（六）多普勒效應(yīng) 波源不動，觀察者相對介質(zhì)以速度v0運動 ；觀察者不動，波源相對介質(zhì)以v0速度運動第十一章 光學(xué)一 教學(xué)目的熟悉和掌握光的基本特性，掌握光程的概念，獲得相干光的方法；了解光產(chǎn)生衍射的條件及如何對光的衍射進(jìn)行分析。二 教學(xué)要求（一）理解相干光的條件及獲得相干光的方法.（二）掌握光程的概念以及光程差和相位差的關(guān)系，（三）理解在什么情況下的反射光有相位躍變.能分析楊氏雙縫干涉條紋及薄膜等厚干涉條紋的位置.了解邁克耳孫干涉儀的工作原理（四）了解惠更斯菲涅耳原理及

17、它對光的衍射現(xiàn)象的定性解釋.（五）理解用波帶法來分析單縫的夫瑯禾費衍射條紋分布規(guī)律的方法，會分析縫寬及波長對衍射條紋分布的影響.理解光柵衍射公式，會確定光柵衍射譜線的位置，會分析光柵常數(shù)及波長對光柵衍射譜線分布的影響.三教學(xué)內(nèi)容（一）相干光 相干光（二）楊氏雙縫干涉 勞埃德鏡 楊氏雙縫干涉、勞埃德鏡（三）光程 薄膜干涉 光程、透鏡不引起附加的光程差、薄膜干涉、等傾干涉（四）光的衍射光的衍射現(xiàn)象、惠更斯-菲涅耳原理（五）單縫衍射單縫衍射（六）圓孔衍射 光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng) 圓孔衍射 光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)教學(xué)組織與方法一 實施機構(gòu)：由基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院物理學(xué)教研室執(zhí)行。二 組織內(nèi)容：教案講義審核、集體教學(xué)備課

18、、教學(xué)方法研究、教學(xué)手段應(yīng)用。三 教學(xué)方法：1理論教學(xué)：采用啟發(fā)式、討論式、交換式課堂教學(xué)方式，輔助現(xiàn)代教育技術(shù)和傳統(tǒng)教學(xué)手段。核心內(nèi)容以講授為主，重點內(nèi)容以介紹為主，一般內(nèi)容以自學(xué)為主。2實驗教學(xué)：實驗分組（25人/實驗室），學(xué)生每個人獨立操作。3輔導(dǎo)形式：輔導(dǎo)講義、課堂、課后答疑。四 考核辦法：閉卷考試，教學(xué)測量：理論考試占70，實驗占20，平時成績占10。教學(xué)時數(shù)分配表講課內(nèi)容教學(xué)手段時數(shù)實驗內(nèi)容時數(shù)實驗類型緒論、 質(zhì)點運動學(xué)、質(zhì)點運動的描述、參考系、質(zhì)點、位置矢量運動方程 、位移CAI2位移、速度、舉例討論CAI2加速度、例1、例2、斜拋運動CAI2圓周運動、平面極坐標(biāo)、圓周運動的角速

19、度、圓周運動的切向加速度和法向加速度、角加速度、勻速率圓周運動和勻變速率圓周運動、例3 P19例CAI2相對運動、時間與空間 、相對運動 P23例CAI2牛頓第一定律、牛頓第二定律 、牛頓第三定律、例題CAI2物理量的單位和量綱、幾種常見的力、萬有引力、彈性力、 摩擦力、牛頓定律的應(yīng)用舉例CAI2動量守恒定律和能量守恒定律、質(zhì)點和質(zhì)點系的動量定律、沖量、質(zhì)點的動量定律、質(zhì)點系的動量定律、動量守恒定律CAI2動能定律、功、質(zhì)點的動能定律、保守力與非保守力、勢能、CAI2保守力與非保守力、勢能、功能原理、機械能守恒定律CAI2宇宙速度、完全彈性碰撞、 完全非彈性碰撞 、能量守恒定律、CAI2質(zhì)心、

20、質(zhì)心定律、小結(jié)第三章內(nèi)容CAI2簡諧運動、振幅、周期和頻率、相位、旋轉(zhuǎn)矢量、單擺、復(fù)擺CAI2簡諧運動的能量、簡諧運動的合成CAI2復(fù)習(xí)（第一學(xué)期完）CAI2緒論、電荷的量子化、電荷守恒定律、庫侖定律、靜電場 、電場強度、點電荷電場強度 CAI2緒論、長度測量4驗證型電場強度疊加原理、電偶極子的電場強度、例1、例2CAI2靜電場的描繪4驗證型電場線、電場強度通量、高斯定理CAI2示波器及其應(yīng)用4驗證型高斯定理應(yīng)用舉例、靜電場力所作的功CAI2萬用電表的使用4驗證型靜電場的環(huán)路定理、電勢能 、電勢 、點電荷電場的電勢CAI2電勢疊加原理、電場強度與電勢梯度、等勢面CAI2電場強度與電勢梯度外電場對電偶極子的力矩和取向作用、電偶極子在電場中的電勢能和平衡位置CAI2靜電場中的導(dǎo)體、靜電平衡條件、靜電平衡時導(dǎo)體上電荷的分布、靜電屏蔽CAI2靜電場中的電介質(zhì)、電介質(zhì)對電場的影響、相對電容率、電介質(zhì)的極化、電介質(zhì)的強化、極化電荷與自由電荷的關(guān)系、電位移、有電介質(zhì)時的高斯定理CAI2電容、電容