大學(xué)物理課程教學(xué)設(shè)計方案.doc

大學(xué)物理課程教學(xué)設(shè)計方案一、課程的地位和任務(wù)物理學(xué)是研究物質(zhì)最基本、最普遍的運動形式及其相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的科學(xué)。物理學(xué)的研究對象具有極大的普遍性，它的基本理論滲透在自然科學(xué)的一切領(lǐng)域中，應(yīng)用于生產(chǎn)技術(shù)的各個部門，它是自然科學(xué)的許多領(lǐng)域和工程技術(shù)的基礎(chǔ)。因此，中央廣播電視大學(xué)將“大學(xué)物理”列為高等工程專科各類、各專業(yè)的一門必修的統(tǒng)設(shè)公共基礎(chǔ)課?！按髮W(xué)物理”課程包含實驗課。實驗課是高等工程?？莆锢韺W(xué)課程中的重要實踐環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗基本技能的必修的基礎(chǔ)課，是學(xué)生進入廣播電視大學(xué)后，受到較系統(tǒng)的實驗方法和實驗技能訓(xùn)練的一門實驗課。它為學(xué)生以后學(xué)習(xí)專業(yè)實驗和進行工程實驗打下必要的基礎(chǔ)。課程的教學(xué)目的和任務(wù)是:1.使學(xué)生對物理學(xué)的基本內(nèi)容有較全面、較系統(tǒng)的認識。即學(xué)生通過學(xué)習(xí)物理學(xué)的基本概念、基本規(guī)律和實驗課教學(xué)，了解自然界比較完整的物理圖象，對物理學(xué)所研究的各種運動形式以及它們之間的聯(lián)系有較全面、較系統(tǒng)的認識，對物理學(xué)的當(dāng)代發(fā)展和成就以及物理學(xué)在工程技術(shù)中的應(yīng)用有初步的了解。2.使學(xué)生在邏輯思維能力、抽象思維能力以及分析問題與解決問題的能力方面受到初步訓(xùn)練；使學(xué)生掌握基本物理實驗技能；使學(xué)生對科學(xué)實驗在物理學(xué)研究和發(fā)展中的作用有正確的認識。3.提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，幫助學(xué)生增強愛國主義觀念并建立辯證唯物主義世界觀。4.為學(xué)生進一步學(xué)習(xí)專業(yè)知識、掌握工程技術(shù)以及今后知識更新打下必要的物理學(xué)基礎(chǔ)。二、課程的特點和教學(xué)要求本課程是一門公共基礎(chǔ)課。根據(jù)廣播電視大學(xué)高等工程專科培養(yǎng)應(yīng)用型高級工程技術(shù)人員的培養(yǎng)目標(biāo)，并參照近年來國際上物理學(xué)課程教學(xué)改革的趨勢，本課程應(yīng)具有以下的特點:1.保持物理學(xué)的核心內(nèi)容系統(tǒng)、完整；在講授經(jīng)典物理學(xué)的有關(guān)概念、規(guī)律時盡早介紹相應(yīng)的近代物理學(xué)的觀點；注意增強對當(dāng)代發(fā)展較活躍的物理學(xué)領(lǐng)域的成果和進展的介紹。2.以中學(xué)物理為起點，注意知識銜接，避免簡單重復(fù)。3.本課程應(yīng)安排在高等數(shù)學(xué)講授完微商和不定積分的有關(guān)內(nèi)容之后開始。應(yīng)注意訓(xùn)練學(xué)生使用已掌握的高等數(shù)學(xué)知識來表達物理規(guī)律、分析和處理物理問題。對學(xué)生計算能力的要求應(yīng)適當(dāng)。4.實驗課教學(xué)應(yīng)與理論課教學(xué)安排在同一學(xué)期進行。作為公共基礎(chǔ)課，教學(xué)內(nèi)容的共性是主要的。因此，對于高等工程?？聘黝惖乃胁煌瑢I(yè)，均應(yīng)達到本大綱所規(guī)定的基本要求，以免出現(xiàn)知識脫節(jié)或知識結(jié)構(gòu)缺陷。對本課程教學(xué)內(nèi)容的基本要求分為以下三級:1.深入理解、熟練掌握(屬較高要求)：規(guī)定為深入理解或熟練掌握的內(nèi)容，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)后能準(zhǔn)確、完整地理解有關(guān)物理概念、規(guī)律的表達及其依據(jù)的現(xiàn)象、實驗，能運用這些概念和規(guī)律，熟練地分析和解決一些問題，包括某些帶有綜合性的問題。2.理解、掌握(屬一般要求)：規(guī)定為理解或掌握的內(nèi)容，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)后能依據(jù)這些概念和規(guī)律進行簡單的分析、判斷，能應(yīng)用所學(xué)的公式進行計算。能正確地調(diào)整和操作有關(guān)的常用物理實驗儀器，能應(yīng)用處理實驗數(shù)據(jù)的有關(guān)方法。3.了解(屬較低要求)：規(guī)定為了解的內(nèi)容，要求學(xué)生學(xué)習(xí)后知道其所涉及的物理現(xiàn)象、概念和規(guī)律，能識別其主要特征、方法和結(jié)論。對當(dāng)代物理前沿專題部分標(biāo)明的有關(guān)概念的定義能夠識記。三、學(xué)時、學(xué)分與作業(yè)本課程課內(nèi)學(xué)時126，其中理論課102學(xué)時，實驗課24學(xué)時，共7學(xué)分。本課程分兩個學(xué)期開設(shè)，第一學(xué)期56課時，學(xué)習(xí)大學(xué)物理理論核心部分第一章至第十章；第二學(xué)期70課時，學(xué)習(xí)的內(nèi)容包括三部分：（1）大學(xué)物理理論核心部分的第十一章至第十六章；（2）大學(xué)物理當(dāng)代物理前沿專題部分；（3）大學(xué)物理實驗部分；的基礎(chǔ)知識和至少完成六個必做實驗。學(xué)時分配見下表：教學(xué)內(nèi)容學(xué)時思考題習(xí)題緒論物理學(xué)與我們周圍的世界1(1)第一章運動和力7(6)1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,161,2,3,4,5,7,9,10,11,12,14,16第二章動量守恒4(3)1,2,3,41,2,5,6第三章角動量守恒3(2)1,2,3,4,51,2,3第四章能量守恒8(6)1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,143,4,5,7,9,10,11,13,14第五章分子的熱運動7(6)1,3,8,9,12,13,15,17,18,21,24,25,26,27,282,4,6,8,9,10,12,15,16,17第六章宏觀過程的方向性3(3)1,2,3,7,9,10,125,11第七章靜電場8(7)1,2,3,6,7,8,9,11,12,13,14,15,161,2,3,5,6,7,9,11,12,13,15,16第八章穩(wěn)恒磁場6(6)1,2,3,4,5,6,8,9,10,11,13,14,151,2,4,6,7,8,9,10,11,13,15,17第九章電磁感應(yīng)6(4)1,5,8,9,10,11,122,3,4,5,6,7,8,9第十章電磁場3(3)1,2,3,4,5,6,71,2,5第十一章波動7(6)1,3,5,6,7,8,12,16,18,19,20,23,24,251,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,15,16,17,18第十二章光波11(10)1,3,4,5,7,8,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,242,4,7,9,10,11,12,13,16,18,20,22,25,26,27第十三章波和粒子5(5)1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,171,2,8,9,13,14,19,20第十四章經(jīng)典力學(xué)1(1)第十五章狹義相對論3(2)第十六章狹義相對論的實驗檢驗1(1)大學(xué)物理專題講座18(18)大學(xué)物理實驗24總學(xué)時126說明：括號內(nèi)的學(xué)時數(shù)為電視播出的主講課的學(xué)時數(shù)。學(xué)生一定要完成以上的作業(yè)，凡是未完成以上作業(yè)的學(xué)生，不能參加期末的“大學(xué)物理”課程考試。四、大學(xué)物理理論課的教學(xué)內(nèi)容及基本要求1理論核心部分教學(xué)內(nèi)容教學(xué)的基本要求緒論物理學(xué)與我們周圍的世界周圍世界中形形色色、絢麗多彩的物理現(xiàn)象物理學(xué)的研究對象物理學(xué)對提高科學(xué)素養(yǎng)和學(xué)習(xí)專業(yè)知識以及對現(xiàn)代化建設(shè)的作用第一章運動和力1.1質(zhì)點運動的描述（質(zhì)點、參考系和坐標(biāo)系、位置矢量和運動方程、速度、加速度）1.2牛頓運動定律（牛頓第一定律、牛頓第二定律、牛頓第三定律）1.3力與質(zhì)點的運動（萬有引力和重力、電磁力、彈性力、摩擦力、應(yīng)用牛頓定律的基本方法）1理解運動方程的概念。2深入理解速度、加速度的矢量性和瞬時性。3掌握根據(jù)運動學(xué)方程求解質(zhì)點運動的位移、速度、加速度的方法（一維和二維）。4理解法向加速度和切向加速度的概念。5理解牛頓運動定律及其適用條件。6理解萬有引力、重力、彈性力和摩擦力的基本作用規(guī)律，并掌握在這些力作用下典型運動的特征。第二章動量守恒2.1質(zhì)點動量定理（質(zhì)點的動量、力的沖量、質(zhì)點動量定理）2.2質(zhì)點系動量定理和動量守恒定律（質(zhì)點系動量定理、動量守恒定律、質(zhì)點系動量守恒定律的應(yīng)用、火箭飛行原理）1理解動量和沖量的概念。2理解質(zhì)點和質(zhì)點系動量定理。3深入理解動量守恒定律，掌握處理動量守恒問題的方法（一維和二維）。4了解火箭飛行原理。第三章角動量守恒3.1質(zhì)點角動量定理及角動量守恒定律（質(zhì)點的角動量、力矩、質(zhì)點的角動量定理和質(zhì)點角動量守恒定律）3.2質(zhì)點系角動量定理及角動量守恒定律（質(zhì)點系角動量定理、質(zhì)點系角動量守恒定律）1理解質(zhì)點的角動量和力矩的概念。掌握質(zhì)點的角動量的計算。2理解質(zhì)點角動量定理和角動量守恒定律。理解質(zhì)點在有心力作用下的角動量守恒。3了解質(zhì)點系角動量定理和角動量守恒定律。第四章能量守恒4.1功和功率（恒力做的功、變力做的功、功率）4.2動能定理（質(zhì)點動能定理、質(zhì)點系動能定理）4.3勢能（保守力和非保守力、勢能和勢能曲線）4.4功能原理和機械能守恒定律（質(zhì)點系的功能原理、機械能守恒定律）4.5能量守恒定律（熱力學(xué)第一定律、能量守恒定律）1理解功、動能、勢能的概念。2掌握計算變力的功的方法（限一維）3理解質(zhì)點動能定理和質(zhì)點系動能定理。4深入理解功能原理和機械能守恒定律，并掌握有關(guān)計算方法。5理解內(nèi)能、熱量的概念。深入理解熱力學(xué)第一定律。第五章氣體動理論5.1氣體動理論的基本概念5.2理想氣體的物態(tài)方程5.3理想氣體的壓強和溫度（理想氣體的微觀模型、壓強公式、溫度與分子平均平動能的關(guān)系）5.4氣體分子的速率分布律（葛正全實驗、統(tǒng)計規(guī)律、麥克斯韋速率分布律）5.5能量按自由度均分定理（分子運動的自由度數(shù)、能量按自由度均分定理、理想氣體的內(nèi)能）1理解熱運動、理想氣體、平衡態(tài)等概念。2理解氣體分子動理論的基本思想。3深入理解氣體壓強的微觀實質(zhì)和壓強公式。4理解溫度的微觀實質(zhì)，掌握溫度與氣體分子平均平動能的關(guān)系式。5了解氣體分子熱運動速率分布的統(tǒng)計規(guī)律，了解速率分布曲線的物理意義。6理解能均分定理。掌握理想氣體內(nèi)能的計算方法。第六章宏觀過程的方向性6.1宏觀過程的方向性6.2熱力學(xué)第二定律6.3熱力學(xué)第二定律的微觀實質(zhì)6.4熵熵增加原理1了解宏觀過程的方向性。2理解熱力學(xué)第二定律及其微觀實質(zhì)。3了解熵及熵增加原理。第七章靜電場7.1電荷7.2庫侖定律（點電荷、庫侖定律、靜電力疊加原理）7.3電場和電場強度矢量（電場、電場強度矢量、場強疊加原理、場強的計算、電場線）7.4靜電場力的功電勢（靜電場力的功與路徑無關(guān)、電勢能、電勢差和電勢、電勢疊加原理、電勢的計算、等勢面）7.5高斯定理和環(huán)路定理（電通量、高斯定理、高斯定理應(yīng)用舉例、靜電場的環(huán)量和環(huán)路定理）7.6電容器靜電場的能量（電容器、電容器儲能、靜電場能）1深入理解靜電場、電場強度的概念和電場強度疊加原理。2理解電場力的功。理解電勢能的概念。深入理解靜電場中兩點間的電勢差及靜電場中某一點的電勢的概念。掌握簡單情況下根據(jù)電場強度分布，用線積分計算電勢差和電勢分布的方法。3理解真空中靜電場的高斯定理。掌握電荷分布具有對稱性時應(yīng)用高斯定理求解電場強度的基本方法。4理解靜電場的環(huán)路定理。5理解電容的概念。掌握電容器的儲能公式。理解真空中的電場能量密度公式。第八章穩(wěn)恒磁場8.1磁現(xiàn)象的電本質(zhì)（早期發(fā)現(xiàn)的磁現(xiàn)象、電流的磁效應(yīng)、磁現(xiàn)象的電本質(zhì)）8.2磁場磁感應(yīng)強度矢量（磁場、磁感應(yīng)強度矢量、磁感應(yīng)線）8.3畢奧薩伐爾定律（畢奧薩伐爾定律、應(yīng)用舉例）8.4磁場的高斯定理和安培環(huán)路定理（磁場的高斯定理、安培環(huán)路定理）8.5磁場對運動電荷及通電導(dǎo)線的作用（磁場對運動電荷的作用、帶電粒子在均勻磁場中的運動、磁場對通電導(dǎo)線的作用、磁場作用于通電線圈的力矩）1了解磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。2理解磁場和磁感應(yīng)強度的概念。3掌握畢奧薩伐爾定律，能應(yīng)用該定律求解通電長直導(dǎo)線周圍和通電圓線圈軸線上的磁感應(yīng)強度分布。4理解磁場的高斯定理和安培環(huán)路定理。5理解洛倫茲公式。掌握帶電粒子垂直射入均勻磁場時作圓周運動的特點。了解霍耳效應(yīng)的原理。掌握安培公式及計算磁場對通電直導(dǎo)線的作用力和對通電線圈的作用力矩的方法。第九章電磁感應(yīng)9.1電磁感應(yīng)現(xiàn)象9.2電磁感應(yīng)的基本規(guī)律（感應(yīng)電動勢的方向、楞次定律、感應(yīng)電動勢的大小、法拉第電磁感應(yīng)定律）9.3電磁感應(yīng)的本質(zhì)（電動勢、動生電動勢、感生電動勢）9.4電磁感應(yīng)的應(yīng)用（互感、自感、渦電流、電子感應(yīng)加速器）9.5磁場的能量（通電線圈儲能、磁場的能量）1理解感應(yīng)電動勢的概念。深入理解楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律，熟練掌握其應(yīng)用。2理解電動勢、動生電動勢和感生電動勢的概念。3了解互感、自感和渦電流的概念。4了解磁能密度公式。第十章電磁場10.1電磁場麥克斯韋方程組（渦旋電場和位移電流、電磁場、麥克斯韋方程組）10.2電磁波（電磁波的傳播、電磁波的產(chǎn)生、赫茲實驗、電磁波的基本性質(zhì)、電磁波的能流密度坡印亭矢量、電磁波譜）1了解麥克斯韋位移電流假設(shè)。2了解電磁場的概念。3了解真空中麥克斯韋方程組的積分形式。4理解平面電磁波的基本性質(zhì)。5了解坡印亭矢量的意義。6了解電磁波譜。第十一章波動11.1簡諧振動（簡諧振動及其特征量、簡諧振動的旋轉(zhuǎn)矢量描述法、簡諧振動的能量）11.2同一直線上簡諧振動的合成（同一直線上同頻率簡諧振動的合成、同一直線上不同頻率簡諧振動的合成、拍）11.3簡諧波波的傳播（簡諧波的形成與傳播、簡諧波的特征、平面簡諧波的表達式、波動微分方程、波的能量和能流、惠更斯原理、波的反射和折射）11.4波的疊加（波的疊加原理、波的干涉、駐波）11.5多普勒效應(yīng)1理解簡諧振動的概念和角頻率、振幅及相位的物理意義。2了解簡諧振動的旋轉(zhuǎn)矢量描述法。3了解簡諧振動過程中系統(tǒng)的機械能的性質(zhì)。4理解同一直線上同頻率簡諧振動合成的基本規(guī)律。了解同一直線上不同頻率簡諧振動合成的基本規(guī)律及拍的現(xiàn)象。5理解簡諧波、波形曲線、橫波和縱波的概念。理解簡諧波的特征量的意義。理解平面簡諧波的表達式。6了解惠更斯原理。7理解波的疊加原理。8理解波的干涉的條件和干涉極大和極小的條件。9了解駐波現(xiàn)象及其特征。10了解多普勒效應(yīng)。第十二章光波12.1光波（光源與光的傳播、光程與光程差、光的非相干疊加與相干疊加）12.2光的干涉（楊氏干涉實驗、薄膜干涉、邁克耳孫干涉儀）12.3光的衍射（衍射現(xiàn)象、惠更斯菲涅耳原理、單縫夫瑯禾費衍射、光學(xué)成像儀器的分辨本領(lǐng)、光柵衍射與光柵光譜）12.4光的偏振（自然光與偏振光、起偏與檢偏、反射與折射光的偏振、雙折射現(xiàn)象）1了解光振動和光強的概念。理解折射率的概念。2深入理解光程和光程差的概念。掌握相位差與光程差的關(guān)系式。3掌握雙縫干涉實驗中明紋中心與暗紋中心的條件公式。掌握干涉條紋間距公式。理解雙縫干涉實驗中光強曲線的意義。4理解薄膜干涉的基本原理，掌握計算增透膜最小厚度的方法。理解形成等厚干涉條紋的原理，掌握光線正入射時計算劈尖干涉條紋的簡單問題的方法。5了解惠更斯菲涅耳原理。6理解單縫夫瑯禾費衍射現(xiàn)象，理解暗紋中心位置公式及光強分布曲線的意義。7了解艾里斑的概念。了解瑞利判據(jù)及望遠鏡最小分辨角的概念。8掌握應(yīng)用光柵公式進行計算的基本方法。9了解光的偏振現(xiàn)象，理解自然光、線偏振光和部分偏振光的概念。10了解用偏振片獲得和判斷線偏振光的基本方法。理解馬呂斯定律。11了解布儒斯特定律。12了解雙折射現(xiàn)象。第十三章波和粒子13.1光的波粒二象性（光電效應(yīng)、愛因斯坦光子理論、光的波粒二象性）13.2實物粒子的波粒二象性（德布羅意物質(zhì)波假說、電子衍射實驗、海森伯不確定關(guān)系、波函數(shù)）1理解光電效應(yīng)的實驗規(guī)律。2深入理解愛因斯坦的光子理論及愛因斯坦光電效應(yīng)方程。3理解光的波粒二象性。4了解德布羅意物質(zhì)波假說。5了解電子衍射實驗的意義。6了解海森伯不確定關(guān)系。7了解波函數(shù)的概念及波函數(shù)的統(tǒng)計詮釋。第十四章經(jīng)典力學(xué)14.1經(jīng)典力學(xué)簡介（坐標(biāo)系和同時性定義、慣性定律和伽利略坐標(biāo)系、伽利略相對性原理和牛頓第二定律、伽利略坐標(biāo)變換、牛頓絕對時空觀）14.2經(jīng)典物理學(xué)的困難1了解經(jīng)典力學(xué)中的同時性的概念。2了解伽利略的相對性原理。3了解伽利略變換表達的絕對時空觀。4了解經(jīng)典物理學(xué)的困難。第十五章狹義相對論15.1狹義相對論的兩個基本假設(shè)15.2慣性坐標(biāo)系與愛因斯坦同時性定義15.3洛倫茲變換和相對性原理15.4洛倫茲變換與伽利略變換的差別15.5運動學(xué)效應(yīng)（極限速度、愛因斯坦速度相加定理、同時性的相對性和因果律、長度收縮、時間延緩）15.7相對論力學(xué)（相對論力學(xué)定律、質(zhì)速關(guān)系、質(zhì)能關(guān)系、物體運動的極限速度和光子的靜質(zhì)量）1理解愛因斯坦狹義相對性原理和光速不變原理。2了解愛因斯坦同時性定義。3了解洛倫茲變換。4理解極限速度的概念。了解狹義相對論的時空觀。5了解相對論力學(xué)的主要結(jié)論。第十六章狹義相對論的實驗檢驗16.1狹義相對性原理和光速不變原理的檢驗16.2時鐘變慢的實驗檢驗16.3相對論力學(xué)實驗16.4緩慢運動介質(zhì)的電磁實驗1了解邁克耳孫莫雷實驗。2了解質(zhì)速關(guān)系實驗。2大學(xué)物理專題講座大學(xué)物理專題講座以物理學(xué)核心內(nèi)容為基礎(chǔ)。通過學(xué)習(xí)，要求學(xué)生對在當(dāng)代獲得重大發(fā)展的物理學(xué)的主要領(lǐng)域有所了解，對其中的重大成就的理論意義和應(yīng)用有所了解。大學(xué)物理專題講座以定性介紹的內(nèi)容為主，不強調(diào)教學(xué)推導(dǎo)。講授中應(yīng)將相應(yīng)的研究、應(yīng)用和發(fā)展