《大學物理》課程教學大綱

1、PAGE PAGE 8大學物理課程教學大綱一、課程基本信息課程編號150200011（150200012）課程名稱大學物理課程英文名稱University Physics總學時數(shù)136講課學時102實驗學時8上機學時習題討論課學 時26周學時4學 分8.5開課單位東北大學 理學院 物理系適用專業(yè)理工科專業(yè)（非物理類）先修課程高等數(shù)學課程性質(zhì)公共基礎(chǔ)課課程類型必修課選用教材物理學（第五版），東南大學等七所工科院校編，馬文蔚 解希順 周雨青 改編，高等教育出版社，2006年。主要教學參考書（1）普通物理學（第五版），程守洙 江之永 主編，高等教育出版社， 1998年。（2）大學物理，吳伯詩主編，

2、西安交通大學出版社，1998年。本課程地位、作用和任務(wù)以物理學基礎(chǔ)為內(nèi)容的大學物理課程，是高等學校理工科各專業(yè)學生的一門重要的通識性必修基礎(chǔ)課。該課程所教授的基本概念、基本理論和基本方法是構(gòu)成學生科學素養(yǎng)的重要組成部分，是一個科學工作者和工程技術(shù)人員所必備的。大學物理課程在為學生打好必要的物理基礎(chǔ)，培養(yǎng)學生樹立科學的世界觀，增強學生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學生的探索精神和創(chuàng)新意識等方面，具有其他課程不能替代的重要作用。通過大學物理課程的學習，使學生對物理學的基本概念、基本理論和基本方法有比較系統(tǒng)的認識和正確的理解，為進一步學習打下堅實的基礎(chǔ)。在大學物理課程的各個教學環(huán)節(jié)中，都應(yīng)在傳授知識

3、的同時，注重學生分析問題和解決問題的能力的培養(yǎng)，注重學生探索精神和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，努力實現(xiàn)學生知識、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。二、教學安排及方式 總學時 136 學時，講課 102 學時，習題討論課 26 學時，演示實驗 8 .教學環(huán)節(jié)教學時數(shù)課程內(nèi)容講課實驗習題課討論課上機參觀或看錄像小計 本課程分兩學期授課，每學期68學時。第一學期第一單元 質(zhì)點運動學415第二單元 牛頓定律314第三單元 動量守恒和能量守恒415第四單元 剛體力學基礎(chǔ)415第五單元 靜電場6118第六單元 靜電場中的導體與電介質(zhì)81211第七單元 恒定磁場819第八單元 電磁感應(yīng) 電磁場62210第十四單元 狹義相對論基礎(chǔ)5

4、16第十六單元 天體物理與宇宙學33機 動22總 計5141368第二學期第九單元 振動415第十單元 波動819第十一單元 波動光學104317第十二單元 氣體動理論527第十三單元 熱力學基礎(chǔ)628第十五單元 量子物理基礎(chǔ)18220機 動22總 計5141368全課程總計102826136三、課程教學的有關(guān)說明 1、本課程課內(nèi)外學時比例：1:2 ；平均周學時：4。 2、本課程是公共基礎(chǔ)課，分連續(xù)兩個學期完成。 3、在教學中注意把傳統(tǒng)教學手段和現(xiàn)代化教學手段相結(jié)合，充分利用現(xiàn)代化教學手段進行教學。四、對于能力培養(yǎng)的基本要求通過大學物理課程教學,應(yīng)注意培養(yǎng)學生以下能力：1. 獨立獲取知識的能力

5、逐步掌握科學的學習方法，閱讀并理解相當于大學物理水平的物理類教材、參考書和科技文獻，不斷地擴展知識面，增強獨立思考的能力，更新知識結(jié)構(gòu)；能夠?qū)懗鰲l理清晰的讀書筆記、小結(jié)或小論文。2. 科學觀察和思維的能力運用物理學的基本理論和基本觀點，通過觀察、分析、綜合、演繹、歸納、科學抽象、類比聯(lián)想、實驗等方法培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的能力，并對所涉問題有一定深度的理解，判斷研究結(jié)果的合理性。3分析問題和解決問題的能力根據(jù)物理問題的特征、性質(zhì)以及實際情況，抓住主要矛盾，進行合理的簡化，建立相應(yīng)的物理模型，并用物理語言和基本數(shù)學方法進行描述，運用所學的物理理論和研究方法進行分析、研究。五、對于素質(zhì)培養(yǎng)的基

6、本要求通過大學物理課程教學,應(yīng)注重培養(yǎng)學生以下素質(zhì)：1. 求實精神通過大學物理課程教學，培養(yǎng)學生追求真理的勇氣、嚴謹求實的科學態(tài)度和刻苦鉆研的作風。2. 創(chuàng)新意識通過學習物理學的研究方法、物理學的發(fā)展歷史以及物理學家的成長經(jīng)歷等，引導學生樹立科學的世界觀，激發(fā)學生的求知熱情、探索精神、創(chuàng)新欲望，以及敢于向舊觀念挑戰(zhàn)的精神。3. 科學美感引導學生認識物理學所具有的明快簡潔均衡對稱奇異相對，培養(yǎng)學生的科學審美觀，使學生學會用美學的觀點欣賞和發(fā)掘科學的內(nèi)在規(guī)律，逐步增強認識和掌握自然科學規(guī)律的自主能力。六、教學內(nèi)容及基本要求模塊1 力學: 第一單元 質(zhì)點運動學第一講 質(zhì)點運動的描述，第二講 圓周運動

7、與一般平面曲線運動，第三講 相對運動基本要求：1、質(zhì)點運動的描述(1) 掌握：位矢、位移、速度、加速度等物理量的定義及表達式，能夠從已知的運動方程求導得到速度、加速度；同時能夠從已知的速度或加速度積分得出運動方程。(2) 理解：位矢、位移、速度、加速度的“矢量性”和“瞬時性”，會計算位矢、位移、速度、加速度等的各種分矢量。2、圓周運動 (1) 掌握：圓周運動的角量描述，角速度、角加速度、切向加速度、法向加速度的計算及角量與線量的關(guān)系。(2) 理解：勻速率圓周運動和勻變速率圓周運動。(3) 了解：圓周運動的位矢、位移、速度、加速度在直角坐標、平面極坐標、自然坐標下的表示。3、相對運動(1) 掌握

8、：伽利略速度變換關(guān)系，并能計算相對運動問題。第二單元 牛頓定律第一講 牛頓定律，第二講 常見力 非慣性系 慣性力，第三講 牛頓定律的應(yīng)用舉例基本要求：(1) 掌握：牛頓定律及其適用條件，牛頓定律的應(yīng)用。(2) 理解：慣性、質(zhì)量和力的概念；力的疊加原理；力學相對性原理；物理量的單位和量綱。(3) 了解：幾種常見的力（萬有引力、彈性力、摩擦力）；非慣性系、慣性力。第三單元 動量守恒定律和能量守恒定律第一講 質(zhì)點和質(zhì)點系的動量定理，第二講 動量守恒定律 動能定理，第三講 保守力 勢能 成對力的功，第四講 功能原理 機械能守恒定律 能量守恒定律，第五講 碰撞 碰撞定律 質(zhì)心運動定律基本要求：1、動量守

9、恒定律 (1) 掌握：質(zhì)點系的動量定理；動量守恒定律。 (2) 理解：沖量的概念；質(zhì)點和質(zhì)點系的動量。 (3) 了解：系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量移動問題。2、能量守恒定律 (1) 掌握：變力作功的計算；動能定理；功能原理；機械能守恒定律；能量守恒定律；質(zhì)心運動定律。 (2) 理解：保守力與非保守力；保守力作功；勢能；完全彈性碰撞；完全非彈性碰撞；質(zhì)心。 (3) 了解：勢能曲線。第四單元 剛體的轉(zhuǎn)動第一講 剛體的定軸轉(zhuǎn)動 力矩，第二講 轉(zhuǎn)動慣量 轉(zhuǎn)動定律，第三講 角動量 角動量守恒定律，第四講 力矩作功 剛體定軸轉(zhuǎn)動的動能定理基本要求：(1) 掌握：轉(zhuǎn)動定律；質(zhì)點的角動量定理和角動量守恒定律；剛體定軸轉(zhuǎn)動的角動

10、量定理和角動量守恒定律；剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的動能定理。 (2) 理解：剛體定軸轉(zhuǎn)動的角位移、角速度和角加速度；勻變速轉(zhuǎn)動公式；角量與線量的關(guān)系；力矩；轉(zhuǎn)動慣量；平行軸定理；角動量；沖量矩；力矩作功；力矩的功率；轉(zhuǎn)動動能。模塊2 電磁學: 第五單元 靜電場 第一講 電荷量子化 電荷守恒定律 庫侖定律，第二講 電場強度 場強疊加原理，第三講 電場強度通量 高斯定理，第四講 靜電場環(huán)路定理 電勢能 電勢，第五講 電勢疊加原理 電場強度與電勢梯度基本要求：（1）掌握：描述靜電場的兩個基本物理量電場強度和電勢的概念，理解電場強度是矢量點函數(shù)，而電勢V 則是標量點函數(shù)。（2）理解：靜電場的兩條基本定理高斯定理

11、和環(huán)路定理，明確認識靜電場是有源場和保守場。（3）掌握：用點電荷的電場強度和疊加原理以及高斯定理求解帶電系統(tǒng)電場強度的方法；能用電場強度與電勢梯度的關(guān)系求解較簡單帶電系統(tǒng)的電場強度。（4）了解：電偶極子概念，能計算電偶極子在均勻電場中的受力和運動。第六單元 靜電場的導體和電介質(zhì) 第一講 靜電場中的導體，第二講 靜電場中的電介質(zhì)，第三講 電位移 有介質(zhì)時的高斯定理，第四講 電容 電容器，第五講 電場的能量 能量密度基本要求：（1）掌握：靜電平衡的條件，導體處于靜電平衡時的電荷、電勢、電場分布。 （2）掌握：電位移矢量和電場強度的關(guān)系，理解：電介質(zhì)中的高斯定理，并會用它來計算電介質(zhì)中對稱電場的電場

12、強度，了解：電介質(zhì)的極化機理。(3) 掌握：電容器的電容，能計算常見電容器的電容。(4) 理解：電場能量密度的概念，掌握：電場能量的計算。第七單元 恒定磁場 第一講 恒定電流 磁場，第二講 畢奧-薩伐爾定律，第三講 磁場的高斯定理 安培環(huán)路定理，第四講 帶電粒子在電場和磁場中的運動，第五講 載流導線在磁場中所受的力，第六講 磁介質(zhì)及磁化微觀機制，第七講 介質(zhì)中的安培環(huán)路定理基本要求：（1）理解：恒定電流產(chǎn)生的條件，電流密度和電動勢的概念。（2）掌握：描述磁場的物理量磁感強度的概念，理解：它是矢量點函數(shù)。（3）理解：畢奧薩伐爾定律，能利用它計算一些簡單問題中的磁感強度。（4）理解：穩(wěn)恒磁場的高斯

13、定理和安培環(huán)路定理，理解：用安培環(huán)路定理計算磁感強度的條件和方法。（5）理解：洛倫茲力和安培力的公式，能分析電荷在均勻電場和磁場中的受力和運動；了解：磁矩的概念。 第八單元 電磁感應(yīng) 電磁場 第一講 電磁感應(yīng)定律，第二講 動生電動勢和感生電動勢，第三講 自感和互感，第四講 磁場的能量 磁場能量密度，第五講 位移電流 電磁場基本方程的積分形式基本要求：（1）掌握：并能熟練應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律來計算感應(yīng)電動勢，并判明其方向。（2）理解：動生電動勢和感生電動勢的本質(zhì)；了解：有旋電場的概念。（3）了解：自感和互感的現(xiàn)象，會計算幾何形狀簡單的導體的自感和互感。（4）了解：磁場具有能量和磁能密

14、度的概念，會計算均勻磁場和對稱磁場的能量。（5）了解：位移電流和麥克斯韋電場的基本概念以及麥克斯韋方程組（積分形式）的物理意義。模塊3 振動與波動： 第九單元 振動 第一講 簡諧振動 旋轉(zhuǎn)矢量，第二講 單擺和復擺 簡諧運動的能量，第三講 簡諧運動的合成基本要求：（1）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。（2）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。（3）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。（4）理解：同方向、同頻率簡諧運動的合成規(guī)律，了解

15、拍和相互垂直簡諧運動合成的特點。（5）了解：阻尼振動、受迫振動和共振的發(fā)生條件及規(guī)律。第十單元 波動 第一講 機械波的幾個概念，第二講 平面簡諧波的波函數(shù)，第三講 波動能量的傳播，第四講 惠更斯原理 波的衍射 干涉，第五講 駐波，第六講 多普勒效應(yīng)，第七講 平面電磁波基本要求：（1）理解：描述簡諧波的各物理量的意義及各量間的關(guān)系。（2）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；理解波的能量傳播特征及能流、能流密度概念。（3）了解：惠更斯原理和波的疊加原理.理解波的相干條件，能應(yīng)用相位差和波程差分析、確定相干波疊加后振幅加強和減弱的

16、條件。（4）理解：駐波及其形成，了解駐波和行波的區(qū)別。（5）了解：機械波的多普勒效應(yīng)及其產(chǎn)生的原因。模塊4 波動光學：第十一單元 光學 第一講 光源 光的相干性 光程差，第二講 楊氏雙縫干涉 勞埃德鏡，第三講 波膜干涉等傾干涉，第四講 薄膜干涉等厚干涉，第五講 邁克爾遜干涉儀 時間相干性，第六講 單縫夫瑯禾費衍射，第七講 圓孔衍射 光學儀器的分辨本領(lǐng)，第八講 光柵方程，第九講 晶體對X射線的衍射，第十講 光的偏振性 馬呂斯定律，第十一講 反射和折射光的偏振性 布儒斯特定律，第十二講 雙折射現(xiàn)象基本要求：1、光的干涉（1）理解：相干光的條件及獲得相干光的方法。（2）掌握：光程的概念以及光程差和相

17、位差的關(guān)系，在什么情況下的反射光有相位躍變。（3）能夠分析楊氏雙縫干涉條紋及薄膜等厚干涉條紋的位置。（4）了解：邁克耳孫干涉儀的工作原理。2、光的衍射（1）了解：惠更斯菲涅耳原理及它對光的衍射現(xiàn)象的定性解釋。（2）了解：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。（3）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。（4）了解：衍射對光學儀器分辨率的影響。（5）了解：X 射線的衍射現(xiàn)象和布拉格公式的物理意義。3、光的偏振（1）理解：自然光與偏振光的區(qū)別。（2）理解：布儒斯特定律和馬呂斯定律。（3）了解

18、：雙折射現(xiàn)象。（4）了解：線偏振光的獲得方法和檢驗方法。模塊5 熱學：第十二單元 氣體動理論 第一講 平衡態(tài) 理想氣體物態(tài)方程，第二講 微觀模型及統(tǒng)計規(guī)律，第三講 理想氣體壓強公式和溫度公式，第四講 能量均分定理 理想氣體內(nèi)能，第五講 Maxwell 氣體分子速率分布率，第六講 分子平均碰撞次數(shù)和平均自由程基本要求：（1）了解：氣體分子熱運動的圖像，理解平衡態(tài)、平衡過程、理想氣體等概念。（2）理解：理想氣體的壓強公式和溫度公式，能從宏觀和微觀兩方面理解壓強和溫度的統(tǒng)計意義。（3）了解：自由度概念，能量均分定理，會計算理想氣體的內(nèi)能。（4）理解：麥克斯韋速率分布律、速率分布函數(shù)和速率分布曲線的物

19、理意義。會計算氣體分子熱運動的三種統(tǒng)計速度。（5）理解：氣體分子平均碰撞次數(shù)和平均自由程的概念和公式。第十三單元 熱力學基礎(chǔ) 第一講 熱力學第一定律，第二講 熱力學第一定律在等值過程中應(yīng)用，第三講 絕熱過程，第四講循環(huán)過程，第五講 熱力學第二定律，第六講 克勞修斯熵和玻爾茲曼熵基本要求：（1）掌握：內(nèi)能、功和熱量等概念，理解準靜態(tài)過程。（2）掌握：熱力學第一定律，理解理想氣體的摩爾定體熱容、摩爾定壓熱容，能分析計算理想氣體在等體、等壓、等溫和絕熱過程中的功、熱量和內(nèi)能的改變量。（3）理解：循環(huán)的意義和循環(huán)過程中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，會計算卡諾循環(huán)和其它簡單循環(huán)的效率。（4）了解：可逆過程和不可逆過程，了解熱力學第二定律和熵增加原理。模塊6 近代物理基礎(chǔ)：第十四單元 相對論 第一講 伽利略變換式 牛頓的絕對時空觀，第二講 狹義相對論基本原理 洛倫茲變換，第三講 狹義相對論的時空觀，第四講 狹義相對論的動力學基本要求：（1）理解伽利略變換及牛頓力學的絕對時空觀。（2）了解邁克耳孫莫雷實驗。（3）理解狹義相對論的兩條基本原理，掌握洛倫茲變換式。（4）理解同時的相對性，以及長度收縮和時間延緩的概念，掌握狹義相對論的時空觀。（5）掌握狹義相對論中質(zhì)量、動量與速度的關(guān)系，以及質(zhì)量與能量間的關(guān)系。第十五單元