《大学物理》教学大纲

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1、1大学物理教学大纲大 纲 说 明总学时：96 学时，其中面授 32 学时，自学 64 学时适用专业：理工科各专业一、课程的性质、目的、任务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内，应用于生产技术的各个部门，它是自然科学和工程技术的基础。以物理学最基本的概念、理论为内容的大学物理课程，它所包含的经典理论、近代理论以及它们在科学技术上实际应用的初步知识；处理问题、解决问题、寻找规律、建立基本理论的科学方法，这些都是一个高级工程技术人员所必须了解和掌握的。大学物理的基本概念以及基

2、本原理固然重要，但更重要的却是它的科学思维方式，解决、处理、研究问题的方法。因此，本课程是高等工科学校各专业学生的一门重要的基础必修课。本课程的目的，一方面在于为学生较系统地打好必要的物理基础；另一方面使学生学习科学的思维方式和研究问题的方法，开阔学生思路，激发探索和创新精神、增强适应能力、提高科学素养。同时，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。通过本课程的教学，使学生对大学物理的基本概念、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，为学生进一步学习新理论、新知识和新技术打下必要的基础。使学生在科学实验能力、运算能力和抽象思

3、维能力方面受到初步而严格的训练，使学生熟悉物理学的基本思想方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。使学生正确理解物理概念和规律，正确认识物理学基本理论的建立和发展过程，发挥本课程在培养学生辫证唯物主义世界观方面所起的作用。通过本课程的教学，使学生初步具备以下能力：(一)能够独立地阅读相当于大学物理水平的教材、参考书和文献资料，并能理解其主要内容和写出条理较清晰的笔记、小结或读书心得。(二)了解各种理想物理模型并能够根据物理概念、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。(三)会运用物理学的理论、观点和方法，分析、研究、计算或估算般难度的物理问题，并能根据单位、

4、数量级与已知典型结果的比较，判断结果的合理性。二、课程教学的基本要求（1）着重掌握物理学基本槪念，理解物理学基本规律，初步建立自然界完整而形象的物理学图象。（2）初步学习科学的思维方法和研究问题的方法。培养根据问题的性质，在抽象思维基础上突出主要因素，对研究对象和过程进行合理简化的能力，逐步训练用高等数学处理自然科学和工程技术问题的方法。（3）加强理论联系实际，抓住典型事例，强化应用，重视物理学理论在各生产技术领域中的应用，特别是本专业中的应用。三、教学方法和教学手段的建议1、本课程的学习中，特别要注意物理概念，建立起物理现象与内在的物理本质相关联2的比较完整的概念。2、本课程教学中应突出理论

5、内容的物理意义和实际问题应用，可在课堂教学中采用讲授与讨论相结合的手段，加深学生对物理过程，物理概念和理论分析的理解和消化。在主要内容讲解结束后，可考虑安排一次现代物理最新发展（如物理化学，生物物理，纳米材料等）的课堂讨论，来对课程的学习进一步扩展和深化。3、建议本课程采用多媒体教学，并将内容尽可能利用图片演示与理论分析相结合。四、大纲的使用说明本课程是一门基础理论课，在教学中需注意与有关课程的联系，既要避免不必要的重复，也要避免脱节。为此，应切实保证普通物理学的科学系统性和基本内容的完整性，不过分强调结合专业；注意与中学物理的衔接；充分利用高等数学表述物理规律和分析问题；凡涉及具体技术范围的

6、内容，不宜在本课程过深入讲授。本课程宜在高等数学课程之后开设大纲正文第一章 质点力学 12 学时（面授 4 学时，自学 8 学时）基本要求：1 掌握位置适量、位移、速度、加速度等描述质点运动和运动变化的物理量。2 理解常见的几种力的产生原因及力的方向。3 理解冲量、动量和角动量的概念及其矢量性。4 掌握功能定理5 掌握角动量变化定理和角动量守恒定理重点：位置矢量 位移 速度 加速度 角速度 角加速度 功能定理 角动量变化和守恒定理难点：位移 速度 加速度 切向加速度 法向加速度 角动量变化定理本章教学内容：第一节：质点运动的描述第二节：牛顿力学的基本定律第三节：动量变化定理和动量守恒第四节：功

7、和能量第五节：角动量变化定理和角动量守恒第六节：抛体运动第七节：圆周运动第八节：相对运动第二章 刚体力学 10 学时（面授 4 学时，自学 6 学时）3基本要求：1 理解描述转动的角量（角位移、角速度和角加速度）与线量的关系。2 理解力矩、力矩的功、转动惯量、刚体的角动量和转动动能等物理量的意义。3 理解转动定律和对定轴的角动量守恒定律，会分析处理包括质点和刚体、平动和转动的简单系统的力学问题。重点：转动的角量与线量的关系 力矩 力矩的功 转动惯量 刚体的角动量 转动动能 转动定律 对定轴的角动量守恒定律难点：力矩的功 转动惯量 刚体的角动量 本章教学内容：第一节：刚体的定轴转动和平面平行运动

8、第二节：转动惯量的计算 平行轴定理第三节：用刚体转动定理解题第四节：刚体转动的功和能第五节：定轴转动刚体的角动量守恒第三章 静止电荷的电场 6 学时（面授 2 学时，自学 2 学时）基本要求：1 掌握电场强度的概念，场强叠加原理。2 掌握对一些简单问题进行场强计算。3 理解高斯定理。4 掌握用高斯定律计算场强的条件和方法，并能熟练地应用。5 理解电偶极矩概念，并能计算电偶极子在电场中所受的力和力矩。6 掌握电势的概念重点： 电场强度及其矢量性 场强叠加原理 高斯定理 用高斯定律计算场强难点：场强叠加原理 高斯定理 用高斯定律计算场强 电势本章教学内容：第一节：电荷和库仑定律第二节：电场和电场强

9、度第三节：电通量和高斯定理第四节：静电场的环路定理和电势第四章 静电场中的导体和电介质 6 学时（面授 2 学时，自学 4 学时）基本要求：1 理解导体静电平衡条件及导体表面电荷分布，了解静电屏蔽的原理。2 掌握有导体存在时的静电场的分析计算3 掌握电容的定义及其物理意义。能计算平板、球、圆柱形电容器的电容。44 了解电介质极化对电场的影响。5 理解电介质中的高斯定理和各向同性介质中电位移矢量与电场强度的关系。6 理解电容器的能量，能计算一些简单对称分布电场中贮存的电能。重点： 导体静电平衡条件及导体表面电荷分布 有导体存在时的静电场的分析计算 电容的定义及其物理意义 计算平板、球、圆柱形电容

10、器的电容 电介质极化对电场的影响 电介质中的高斯定理 电容器的能量 计算一些简单对称分布电场中贮存的电能难点： 有导体存在时的静电场的分析计算 电容的定义 电容器的能量本章教学内容：第一节：静电场中的导体第二节：电容和电容器第三节：静电场中的电介质第四节：静电场的能量第五章 稳恒电流的磁场 6 学时（面授 2 学时，自学 4 学时）基本要求：1 理解电源和电动势。2 理解磁场和磁感应强度的概念，稳恒磁场的高斯定理。3 理解运动电荷和载流导线均匀磁场中所受的磁力，理解安培力公式和洛仑兹力公式，理解载流回路磁矩的概念和载流回路在均匀磁场中所受的磁力矩。重点： 磁感应强度的定义 稳恒磁场的高斯定理

11、运动电荷在均匀磁场中所受的洛仑兹力 载流导线在均匀磁场中所受的安培力 载流回路在均匀磁场中所受的磁力矩 难点：载流导线在均匀磁场中所受的安培力 载流回路在均匀磁场中所受的磁力矩 本章教学内容：第一节：电流密度和稳恒电流第二节：磁感应强度和毕奥-萨伐尔定律第三节：安培环路定理第四节：安培力 磁矩 洛伦兹力 第五节：磁场中的磁介质第六章 电磁感应 位移电流 电磁波 6 学时（面授 2 学时，自学 4 学时）基本要求：1 掌握法拉第电磁感应定律，理解楞次定律。2 理解动生电动势和感生电动势，掌握动生电动势的计算和感生电动势的简单计算。3 了解自感现象和互感现象及自感系数和互感系数。54 理解磁场和磁

12、场能量密度，会简单计算的磁场能量 重点： 法拉第电磁感应定律 楞次定律 动生电动势及计算 感生电动势及简单计算 磁场能量难点：动生电动势及计算 自感系数和互感系数的计算 磁场能量本章教学内容：第一节：电磁感应第二节：动生电动势 感生电动势 感生电场第三节：互感和自感第四节：麦克斯韦方程组和电磁波 第七章 气体动理论 4 学时（面授 0 学时，自学 4 学时）基本要求：1 理解宏观与微观 理解温度的概念。了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现和气体分子热运动图象。2 了解气体温标。3 理解气体状态方程。重点：宏观与微观 气体温标 气体状态方程 理想气体的压强公式和温度公式难点：气体温标 能量按自

13、由度均分定理本章教学内容： 第一节：理想气体和平衡态第二节：理想气体的压强和温度第三节：能量均分定理 理想气体的内能第四节：分子按空间位置的分布第五节：麦克斯韦分布律第八章 热力学基础 8 学时（面授 4 学时，自学 4 学时）基本要求：1 掌握功和热量的概念。理解准静态过程。理解热容的概念。2 掌握热力学第一定律，能熟练分析、计算理想气体各等值过程和绝热过程中功、热量、内能改变量及卡诺循环的效率。3 理解可逆和不可逆过程 理解热力学第二定律的两种叙述并了解两种叙述的等价性4 熟练分析、计算理想气体各等值过程和绝热过程中功、热量、内能改变量及卡诺循环的效率 65 了解可逆和不可逆过程 6 理解

14、热力学第二定律的两种叙述并了解两种叙述的等价性重点： 功和热量 准静态过程 热力学第一定律 热容 难点：热容 可逆和不可逆过程 本章教学内容：第一节：热力学第一定律第二节：理想气体的典型过程和热容第三节：循环过程和卡诺循环第四节：热力学第二定律第五节：熵和熵增加原理第九章 振动和波动 12 学时（面授 4 学时，自学 8 学时）基本要求：1 掌握简谐振动的基本特征，根据受力分析能建立简谐振动的微分方程。 2 掌握简谐振动的运动学方程。根据简谐振动系统特征及初始条件，能确定简谐振动方程中的三个特征量：振幅、初位相和圆频率。 3 理解旋转矢量法，能比较同一谐振动在不同时刻的位相差。 4 理解同方向

15、、同频率的两个简谐振动的合成规律以及合振幅极大和极小的条件。 6 了解拍现象和频率。 7 理解机械波产生的条件，能求解平面余弦波的波动方程，并掌握其物理意义及波形图线。8 掌握平面余弦波的特征量物理意义及其相互关系。9 理解波的能量传播特征及能流、能流密度等概念。10 理解惠更斯原理和波的叠加原理。11 掌握波的相干条件，能应用位相差或波程差概念分析和确定相干波叠加振幅加强和减弱的条件。12 理解解驻波形成的条件，驻波和行波的区别，能确定波腹和波节的位置。重点：振动的基本特征 振动的微分方程 运动学方程 振动中的三个特征量 旋转矢量法 惠更斯原理和波的叠加原理 波的相干条件 相干波叠加振幅加强和减弱的条件 驻波形成的条件 波腹和波节难点：运动学方程 旋转矢量法 相干波叠加振幅加强和减弱的条件本章教学内容：第一节：简谐振动第二节：两个简谐振动的合成7第三节：阻尼振动 受迫振动 共振第四节：简谐波 第五节：惠更斯原理和波的传播方向第六节：波的叠加 干涉 驻