第1章電子教案

第1章電子教案2025/1/2第1章電子教案個人簡介姓名：蔡孟秋出生：1974.8籍貫：湖南益陽學位：博士,南京大學,理論物理專業(yè)職稱：教授電子郵件：mqcai@聯系電話：131071184892第1章電子教案本學期基本教學安排一、教學內容：教材《大學物理學》上

第1篇力學與相對論（1-3章）第2篇振動波動與光學（4-8章）第3篇熱學（10-11章）

二、教學時間：

1-17周考試在第19周進行。三、考核方式：考試（70%）+平時成績（30%）平時成績：作業(yè)（20%）、開放實驗（10%）考試題型：選擇（30%）、填空（30%）、計算（40%）四、作業(yè)大學物理（一）練習冊題型：選擇、填空、計算、研討。要求：獨立、認真、按時完成，研究生助教負責批改作業(yè)！3第1章電子教案一.物理學的研究對象

物理學所研究的是物質最基本、最普遍的運動形式：包括機械運動、分子熱運動、電磁運動、原子和原子核內部的運動等。（一）緒論二.物理學的研究方法

觀察、實驗、抽象、假說等，并通過實踐而建立起物理學的理論體系。

抽象方法：根據問題的內容和性質，抓住主要因素，撇開次要的，局部的，偶然的因素；建立一個于實際情況差距不大的理想模型來進行研究。課程簡介例如：質點、剛體等。4第1章電子教案物理模型是科學的抽象，物理建模方法是物理學的基本研究方法之一，也是其他科學和工程技術中常用的方法。假說：為了尋找事物的規(guī)律，對于現象的本質所提出的一些說明方案，或基本論點。物理定律：一般指實驗定律，是實驗事實的總結，說明某些現象之間的相互聯系，或說明某些物理量之間的關系，常用文字或數學公式的形式來描述。

從

觀察．實驗．抽象．假說理論繼續(xù)受實踐的檢驗。如果事實與理論矛盾，理論要修改，甚至放棄。要建立起更能反映客觀實際的新理論。例如：原子結構模型。5第1章電子教案

大學理工科各專業(yè)的一門重要的基礎課(知識結構的需要），可以認為，物理學是除數學以外，一切自然科學的基礎，也是當代工程技術的重大支柱。四．學習中應注意的幾個方面講課有重點，有的章節(jié)內容講的較少，而有的內容則作重點講授，講課內容與教材章節(jié)上的安排會有所區(qū)別，但基本內容、基本要求相同。2.作為學習過程中不可缺少的環(huán)節(jié)，要求聽課時作好筆記，課后認真完成作業(yè)。3.要注意中學學習過的物理知識與大學將要學習的物理知識的銜接與過渡。三．物理學的地位6第1章電子教案銜接與過渡（1）要注意研究對象的區(qū)別

例：一物體質量為m，受一恒力F

的作用，作一維直線運動，求其加速度與速度。解：由牛頓定律：F=ma,有a=F/m,v=v0+at.牛頓定律：這是一個微分方程，要用積分的方法來求出它的解。如果受力F=F(t)，或者F=F(x)；那么牛頓定律的表述和處理方法上又將如何呢？

一般講中學所講的物理量是與空間或者時間無關的常量；而大學物理將要處理的物理量則往往是以空間或者時間作為變量的函數。這將在物理定律的表述和數學工具的使用上將有所區(qū)別，也是我們在學習中要重點解決的問題。7第1章電子教案大學物理的學習，只有112學時，而基本內容包括：力學、分子物理學、熱力學、波動學、光學、電磁學、近代物理學等傳統(tǒng)內容；另外，除了引入高等數學中微積分的方法外，還加入一定內容的現代物理學的新知識。學習方法上要從被動轉為主動，要注意提高自學能力。銜接與過渡（2）要注意學習方法上的區(qū)別中學物理的學習主要以老師講授為主，學生以一種被動的學習方式，從初中到高中歷時數年，除了基本規(guī)律的學習以外著重在解題能力的培養(yǎng)。8第1章電子教案（二）、破解“大一”難題央視國際2003年11月13日14:12CCTV10（科學與教育頻道）當代教育

北京的一所重點大學對今年入學的大學生進行了一次全面的調查，調查顯示，81%的學生對大學學習生活不適應，30%的大學生在第一學期的考試中有不及格的門次，一些班級里不及格的人數甚至超過了50%。非常不能理解的是，中學成績特別優(yōu)秀，為什么到了大學，學習就不行了呢？

不可不讀9第1章電子教案（采訪學生A）

高數印象最深的，就是第一節(jié)課講了33頁，我覺得挺難接受的，心里就覺得堵上一塊兒了。

（解說）學生A來自青海農村，2001年以高出重點分數線20多分的成績考入了北京科技大學，成了全村兩名考入重點大學的學生之一，他也成為父母和全村人的驕傲，但目前的困境讓他壓力很大?？偨Y自己在“大一”學習上的不適應主要有三個方面，一是大學老師上課進度比中學快多了，二是沒有找到一個合適的學習方法，三是考試失敗受到挫折后壓力太大，不能自拔。現在對于多門功課不及格的困境，他陷入了深深的自責之中。（主持人語）學生A告訴我們，在他們班，像他這樣對大學學習上不適應的并非他一人，在每年的新生中這種不適應現象普遍存在著。為了深入了解這種“大一現象”，我們對2003年的新生進行了跟蹤調查。

反正老是上自習天天看書，從早上差不多7點多吧，一直晚上11點半左右，一直在學，然后最多是中午，吃個午飯，就這樣。到后來考過試之后，成績還是不理想，效率不高。10第1章電子教案（采訪學生）A、老師講課特別快，而且感覺不是講得很明白，不像在中學里。B、中學的學習呢，大體上是老師把知識給你點透了，然后每個知識點都反復的咀嚼，讓我們有反復的練習時間，等到上大學以后發(fā)現老師更多側重于知識面的概括。C、到了大學我發(fā)現老師上課講課講的一些東西，老師并不給你往深處分析，就得靠自己就像一些同學那樣在這里自學，所以我覺得不太適應。因為畢竟我從小學到高中這一階段，一直到高中畢業(yè)，我一直都是在老師引導下學習的，所以到大學突然這么一下，我覺得不太適應。（解說）據學校介紹，每年入學的新生中，80%以上的學生都存在著這種不適應和煩惱，而這種現象最集中地反映在考試上。11第1章電子教案（解說）北京科技大學的老師認為，“大一”掛紅燈現象出現的原因是很多學生沒有從中學的學習模式中轉變過來，因為大學的教學方式是提綱挈領的，而中學的老師往往是把知識掰開了揉碎了灌輸給學生。就拿吃飯來做比喻，在高中的時候你吃飯，你的菜單是吧，你吃什么，然后吃多吃少，怎么去調整，這個老師全給你安排好了，你只要端到自己跟前去吞就行了，做一個吞咽的動作就好了。那么大學往往不一樣，大學可能老師提供給了你一份菜單，但是這個菜你吃多吃少，怎么去吃，這完全是你自己的事情。就說怎樣在最短的時間領會到最多的內容，這就是需要鍛煉你的自學能力，如果這一點你沒有鍛煉出來，我想你就很難能夠適應大學的學習生活，我想這就是最主要的原因導致很多同學學習成績大幅度下降的，一個主要的原因。12第1章電子教案（解說）為什么高中成績優(yōu)秀的學生，到了大學后就不適應呢？那么又如何解決在“大一”新生中普遍遇到的這一難題呢？北京科技大學學生處邀請了部分成績優(yōu)秀的大三學生進行座談，他們針對大一新生的困惑，講述了各自獨特的學習方法。學生A：提高學習效率是關鍵，我開始學習也是不太好，但我用了一個方法，就是笨鳥先飛，我特別提倡預習，在預習的過程中力求把這一章的內容基本搞通了，然后我?guī)е@種效果去老師的課堂聽課，我把老師的聽課看成一個復習的過程，來檢驗自己是否學得可以。學生B：我覺得學習的心態(tài)是一個最關鍵問題，很多同學籃球打的特別好，但是學習效果卻不是很好，我覺得他把激情融入到籃球中去，所以籃球技術進步的特別快。那為什么學習反而下降呢，我覺得最關鍵就是他在學習中沒有融入自己的激情，因為只要融入自己的激情以后，你就可以主動的去學習，而不是被動的老師教，所以我覺得激情是最關鍵的。13第1章電子教案學生C：上課，就是在學習的過程中，堅持不要欠債，如果說你前節(jié)課沒有聽好的話，那么你后面的幾節(jié)課，由于你前面幾節(jié)課造成的障礙，那就很可能堅持不下去，換句話說根本就聽不懂，那么就導致在學習過程中越來越困難。

如果你前面知識每節(jié)課都學得特別透徹，特別清楚，那么越往后學就發(fā)現，你解決同一個問題的方法越來越多，而且越學越靈活。那這樣，無論從信息上來說，還有學習方法，你自然而然就摸索到了，那么成績肯定是越來越好。學生D：其實課上時間是非常重要的，因為在課上，我們不僅僅學到老師講的一些基礎知識，更重要學到老師告訴我們，哪些是難點、重點，那些都是我們平時在自己的學習中得不到的。14第1章電子教案（解說）根據北京科技大學的調查，很多大一學生出現考試不及格的現象，與他們花過多地時間去參加社團和娛樂活動有關。（解說）北京科技大學信息工程學院的學生會主席說，一些同學到了大學后就徹底地拋棄了學習，把上網、玩游戲作為自己的主業(yè)，一些人甚至成為游戲的奴隸。結果他們玩上游戲以后就上癮了，大一下學期，當他發(fā)現他成績嚴重下滑的時候，他就下決心不玩游戲了，讓我監(jiān)督他怎么怎么著，我沒有時間太多的投入到他那里，他就自己拆外設，拆鍵盤、拆鼠標、拔顯卡等等這些東西都做了，但是這些外設它是可拔也可插的，所以說當宿舍同學叫他說誰誰，咱們一塊兒玩什么什么游戲，特經典，結果他就忍不住了，當時就又把外設又全部插上，鍵盤、鼠標、顯卡又重新插上，又重新玩，他就這么來回插插拔拔，插插拔拔不下十次。15第1章電子教案學習方法學生C：剛剛想的時間很短，不一定太精辟，可能就是SQ3R，想一想，S就是scan，它們是簡略、泛讀的意思，然后Q是question的意思，3R第一個R是read閱讀，第二個R是recite背誦，第三個R是review復習，我感覺這個，其實你仔細想一想，這個SQ3R其實想起來，貫穿在每個人的學習當中，但是需要把它積淀起來，然后把它更加完整熟練地適用，其實我想，如果你把它用得很熟練，很得心應手了，我想其實學會學習是沒有問題的。專家：這個同學說得SQ3R方法，我覺得這是一個用心的同學，也就是說她能夠在進入大學以后很快的總結出一種適合自己的方法，縱觀一下她說得這個內容，實際上還是適用于大多數同學的一種方法，也就是預習要預習出來問題點，然后復習，你要領會書本的精神，要去練習，所以她所說的背誦，我想可能是更多指的對英語課程，那么對于高數呢，那可能這種背誦就演變成種做題，所以我覺得她這個方法應該說對大多數同學是適應的。16第1章電子教案（解說）“良好的開端是成功的一半”這句話對于大一的學生特別重要，因為有些同學之所以能順利地度過大學四年，就是因為大一的時候開了一個好頭。而一位多年擔任高三班主任的老師說，大一考不及格的現象病根就在高中，因為目前的高中老師并沒有教給學生如何自學的方法，只是一味地灌輸知識，他說，這些年他一直在跟蹤他們班考進大學的學生，他發(fā)現，學校實施素質教育后的這幾年，反映上了大學以后不適應的學生比例明顯減少，他呼吁，中學教師在給孩子們灌輸知識的時候，別忘了教給孩子如何學習的方法。17第1章電子教案（三）、如何學好大學物理大學物理是理工科院校各專業(yè)學生都要學習的一門重要的基礎課。它也是四年大學學習中唯一一門涉及到各個學科并與最前沿的科學技術相聯系的課程。它的作用一方面是為學生打好必要的物理基礎，另一方面是使學生初步學會科學的思維和研究問題的方法，這些都起著增強適應能力、開闊思路、激發(fā)探索和創(chuàng)新精神，提高科學素質等重要作用。打好物理基礎，不僅對學生在校學習起著十分重要的作用，而且對學生畢業(yè)后的工作和工作中進一步學習新理論、新知識、新技術，不斷更新知識都將產生深遠的影響。

他山之石以下粗淺地討論了一些學習方法，更具體地、更有效的學習方法需要同學自己在學習過程中不斷摸索、總結。18第1章電子教案怎樣才能學好物理呢﹖長期以來同學們對大學物理的學習普遍感到“學起來很吃力，與后續(xù)課程似乎沒有聯系”。這完全是不正確的學習方法導致的結果。要學好大學物理，應作好以下幾個環(huán)節(jié)：一、課前預習課前的預習可使你預先了解課堂上要介紹的內容，在聽課時就可以做到有的放矢。對于預習中不理解的地方，作下記號，帶著問題去聽課；對已理解的內容，可以帶著探求的觀點去聽課，看看老師的分析方法是否與你的理解一致，是否還有遺漏的地方，同樣的問題如何從不同的方面進行分析，物理模型是如何建立起來的等等。充分的預習，會使你事半功倍。

二、做好筆記

俗話說：“好記性不如爛筆頭”。在聽課中不少同學都有記筆記的好習慣，但翻開大多數同學的筆記，卻如出一轍。只有一條條定義，一個個公式、好像是同一個人作的讀書摘抄。不會作筆記，不知道應該記些什么，這是不少同學在學習中碰到的一大難題，在物理課中，應當記老師在課堂上對各個概念、定義、公式中的符號和公式本身含義以及應用條件的解釋，應記下你在預習時未領悟到的東西，而不是書上已有的內容，只有這樣你的聽課才會有收獲。

19第1章電子教案三、課后復習課后的復習是對所學過的內容進行消化、吸收，把它變成自己的知識的重要環(huán)節(jié)。要勤于思考，對新的概念、定義、公式中的符號和公式本身的含義，要用自己的語言陳述出來。對于應掌握的定理的證明、公式的推導，最好在了解了基本思路后，自己背著書本和筆記把它們演算出來。這樣你才能對它們成立的條件、關鍵的步驟、推演的技巧和應掌握的數學知識有深刻的理解。四、完成作業(yè)

大學物理的作業(yè)是檢查學生對知識掌握、運用程度的重要一環(huán)。作業(yè)中的每道題都是經過精心選擇，通過作業(yè)學生可以檢查自己掌握了多少知識，對數學的運用是否熟練；通過作業(yè)學生可以知道自己在那方面還有不足，習題做完了，不要對一下答案或者交給老師批改就行了，應該自己從物理上想一想，答案的數量級是否合理﹖所反映的物理過程是否合理﹖是否還能從別的角度來判斷一下自己的結果是否正確﹖應做到對自己的答案有一個理直氣壯的解釋。20第1章電子教案五、向別人學習要虛心向別人學習，向同學們學習，向周圍的人學習，看人家是怎樣學習的，經常與他們進行“學術上”的交流，互教互學，共同提高，千萬不能自以為是。也不能保守，有了好方法要告訴別人，這樣別人有了好方法也會告訴你。在學習方面要有幾個好朋友。

六、數學物理計算要依靠數學，學物理數學太重要了。沒有數學這個計算工具物理學是寸步難行的。大學里物理系的數學課與物理課是并重的。要學好數學，利用好數學這個強有力的工具。

七、體育活動

健康的身體是學習好的保證，旺盛的精力是學習高效率的保證。要經常參加體育活動，要會一種、二種鍛煉身體的方法，要終生參加體育活動，不能間斷，僅由興趣出發(fā)三天打魚兩天曬網地搞體育活動，對身體不會有太大好處。要自覺地有意識地去鍛煉身體。要保證充足的睡眠，不能以減少睡覺的時間去增加學習的時間，這種辦法不可取。不能以透支健康為代價去換取一點好成績，不能動不動就講所謂“沖刺”、“拼搏”，學習也要講究規(guī)律性，也就是說總是努力，不搞突擊。21第1章電子教案（四）、教學資源和學習交流空間介紹：湖南大學精品課程網站地址：/大學物理精品課程特點介紹自主學習電子化超市：知識點例題集、動畫文件集、視頻文件集、電子教案集、各章習題解答、模擬試卷與答案、物理學家傳記、物理學史料。所有資源都可以下載。網絡資源與交流空間22第1章電子教案實踐教學環(huán)節(jié)16學時1學分大學物理演示實驗室教學東樓3樓通識探索(五)、開放性實驗人體發(fā)電——揭露偽科學現代無線電通訊基礎——電磁波發(fā)射與接收身邊的科學——靜電屏蔽科技常識——氣體發(fā)光23第1章電子教案/24第1章電子教案（六）、矢量代數例如：大?。悍较颍菏噶康幕具\算AxAyAz矢量的加法數學工具25第1章電子教案——標量如果：矢量的乘法——矢量大?。悍较蛴捎沂致菪▌t確定26第1章電子教案第一篇力學與相對論作業(yè)：練習冊選擇題：1-10填空題：1-10計算題：1-5§1參照系、坐標系、質點§2質點運動的描述§3切向加速度和法向加速度§4幾種典型的質點運動§5相對運動第一章質點運動學27第1章電子教案§2描述質點運動的物理量方向：大小：z(t)y(t)x(t)·P(t)xzy0直角坐標系：2.運動方程（x,y,z）運動方程包含時間t，描述坐標與時間的關系。從運動方程消去時間t得到軌道方程。1.位矢

(表示質點位置)§1參照系、坐標系、質點（自學）28第1章電子教案3.位移

（表示質點位置的改變）t

+

t,Bt,Ayzxo位移：因為所以4.速度(1)

t

內的平均速度：

S矢量，方向與

相同。(2)瞬時速度：方向為曲線所在點切線方向。速度是位矢對時間的導數A29第1章電子教案例:質點從A點順時針沿圓周運動到B點路程：位移：請同學分析:坐標原點取在圓心,則位矢和位移的描述有變化?BR030第1章電子教案5.速率（標量）

等于質點在單位時間內走過的路程，不考慮運動方向。瞬時速度的大小。瞬時速率：（4）速度的大?。褐苯亲鴺讼担浩骄俾剩海?）速度的分量由速度定義,有另外,速度可寫成31第1章電子教案6.加速度一般曲線運動AB

t0

t內：平均加速度：瞬時加速度：

t內速度的增量32第1章電子教案在直角坐標系：方向：大?。旱眉铀俣鹊姆至渴剑焊鶕铀俣鹊亩x，有：33第1章電子教案討論題討論思考題P23、研討題：兩種方法求速度、加速度。哪種方法正確?

方法二、先算速度和加速度的分量再合成。34第1章電子教案兩種方法求速度、加速度。哪種方法正確?

方法二、先算速度和加速度的分量再合成。解：方法二是正確的。因為速度和加速度都是矢量，根據定義，因為：根據定義，有：所以：35第1章電子教案為r方向的單位矢量。方法一是錯誤的，問題的關鍵在于位移、速度、加速度的矢量性!問題的關鍵：明顯有：則

也成立！0只有在直線運動中，速度的大小才等于質點的運動方程，質點作平面曲線運動.

大小不變，但方向改變！36第1章電子教案vAvB

v

v是v

方向的變化所引起的。

t0,B

A,

0此時

v方向垂直于vA，指向圓心。由二個相似等腰三角形，有

t0,AB長趨向AB弧長。中學：an=v

2/R，法向加速度，指向圓心?！?切向加速度和法向加速度1.勻速圓周運動0A,tvAB,t

+

tvBR

37第1章電子教案0AB,t

+

tvAvBR

vAvB

v

vn

v

vn

v

v

v不僅產生于v方向的改變，而且也決定于v大小的變化。方向：指向圓心，大?。呵邢颍琩v/dt2.變速圓周運動38第1章電子教案速度方向變化的快慢；速度大小隨時間的變化。對一般的曲線運動，有：自然坐標系（P11）：0p切向單位矢量：

法向單位矢量：

n切向法向39第1章電子教案3.圓周運動的角量描述（角速度和角加速度）0ABR

S

t

=

S/R；角位移（弧度）平均角速度：瞬時角速度：平均角加速度：瞬時角加速度：4.角量與線量的關系：

S=R

有：

dS=Rd

線量：x、v、a；位移、速度、加速度角量：、、；角位移、角速度、角加速度40第1章電子教案解：1.軌道方程.x=3y=0t=

t>0；{x>0y>0運動方程消去t，得到軌道方程：且當t=0，{0xyrab作逆時鐘圓周運動。2.速度

任一時刻速度的大小,v

=常數。勻速圓周運動。例：一質點運動的矢徑為：求：該質點運動的軌道方程、速度、加速度。圓周運動41第1章電子教案即速度沿切線方向。0

rv３.加速度：也是一個常數。又：方向：指向圓心。證：速度方向：沿圓周的切線方向,即42第1章電子教案例:典型的勻加速運動，運動疊加和運動的獨立性運動平面在內拋體運動軌道方程運動方程

yxv00拋體運動可以分解為沿拋射方向的勻速直線運動與豎直方向的自由落體運動的疊加.43第1章電子教案例1：質點作直線運動,a(t)=3t,求速度和運動方程。解：由得：得：由例2：質點作直線運動，a=3x，求速度。解：由得：討論題對不對？？？44第1章電子教案補充：質點運動學的基本問題有確定的解。（可分為兩類）一.已知運動方程，求v，a.例：已知

x=12t2，求3秒末的速度和加速度.解：第一類問題的求解在數學上使用：微分求導的方法。運動學：位移（x）、速度（v）、加速度（a），隨時間變化的關系，不涉及變化的原因。45第1章電子教案例:一質點沿半徑為0.10m的圓周運動,其角位置

=2+4t3,式中t以秒記.求:t=2s時,質點的切向加速度和法向加速度各為多少?解:由：所以：46第1章電子教案二.已知速度、加速度，求運動方程x=x

(

t

).一般公式如果質點作勻速直線運動，v(

t

)=常數.(1)中學一般公式如果質點勻加速運動,

a(t)=常數.(2)中學47第1章電子教案得由得：(3)中學第二類問題的求解使用的數學工具是積分。例：質點作直線運動,a(

t

)=3t,求速度和運動方程。解：注意:由公式(2),得：×!48第1章電子教案一般形式如果勻加速直線運動，a

(x)=