大學(xué)物理(工設(shè))教學(xué)大綱

1、大學(xué)物理（工設(shè)）課程教學(xué)大綱 College Physics for Industrial Design課程負(fù)責(zé)人： 執(zhí)筆人:楊祥鵬 編寫日期： 一、課程基本信息1.課程代碼： 2.學(xué)分：43.學(xué)時(shí)：644.適用專業(yè)：工業(yè)設(shè)計(jì)各專業(yè)二、課程教學(xué)目標(biāo)及學(xué)生應(yīng)達(dá)到的能力（一）課程的教學(xué)任務(wù)大學(xué)物理課的教學(xué)任務(wù)，一方面在于為學(xué)生較系統(tǒng)地打好必要的物理基礎(chǔ)；另一方面使學(xué)生初步學(xué)習(xí)科學(xué)的思想方法和研究問題的方法。這些都起著開闊思路、激發(fā)探索和創(chuàng)新精神、增強(qiáng)適應(yīng)能力、提高人文素質(zhì)的重要作用。學(xué)好大學(xué)物理課，不僅對(duì)學(xué)生在校的學(xué)習(xí)十分重要，而且對(duì)學(xué)生畢業(yè)后的工作和進(jìn)一步學(xué)習(xí)新理論、新技術(shù)、不斷更新知識(shí)，都將發(fā)

2、生深遠(yuǎn)的影響。（二）課程的知識(shí)目標(biāo)使學(xué)生對(duì)物理學(xué)的基本內(nèi)容有一定的理解，對(duì)物質(zhì)的各種運(yùn)動(dòng)形式的物理圖像有一定的認(rèn)識(shí)，對(duì)物理學(xué)的現(xiàn)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。為學(xué)生今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，適應(yīng)新工藝、新技術(shù)、新材料的發(fā)展，承擔(dān)有關(guān)工藝、技術(shù)及管理工作打下必要的物理基礎(chǔ)。（三）課程的能力目標(biāo)通過向?qū)W生傳授物理學(xué)的基本知識(shí)，使學(xué)生的科學(xué)思維能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)解決物理問題的能力、自學(xué)能力等諸多方面得到初步但卻是嚴(yán)格的訓(xùn)練，從而提高學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力。培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識(shí)，努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。 （四）課程的素質(zhì)目標(biāo)開闊思路，激發(fā)學(xué)生的

3、探索和創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的科學(xué)文化素養(yǎng)；幫助學(xué)生建立辨證唯物主義世界觀。培養(yǎng)科學(xué)思想、探索和創(chuàng)新精神，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，同時(shí)對(duì)物理學(xué)的近代發(fā)展和成就及物理學(xué)在工程技術(shù)中的應(yīng)用有所了解。三、課程教學(xué)內(nèi)容與基本要求第一篇 力學(xué)（30課時(shí)）第一章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)（8課時(shí)）第二章 動(dòng)力學(xué)基本定律（10課時(shí)）第三章 剛體動(dòng)力學(xué)和流體力學(xué)（10課時(shí)）第四章 狹義相對(duì)論（2課時(shí)）1.基本要求：重點(diǎn)為位矢、位移、速度、加速度、角速度和加速度等描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)變化的物理量。計(jì)算質(zhì)點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的角速度、角加速度、切向加速度和方向加速度。功的概念，計(jì)算直線運(yùn)動(dòng)情況下變力的功。機(jī)械能守恒定律

4、、動(dòng)能守恒定律，運(yùn)用守恒定律分析問題的思想和方法，簡(jiǎn)單系統(tǒng)在平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的力學(xué)問題。難點(diǎn)為用微積分方法求解一維變力作用下的簡(jiǎn)單質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)問題；計(jì)算直線運(yùn)動(dòng)情況下變力的功。課程教學(xué)要求：1.掌握位矢、位移、速度、加速度、角速度和加速度等描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)變化的物理量。能借助直角坐標(biāo)系，計(jì)算質(zhì)點(diǎn)在平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度、加速度。能計(jì)算質(zhì)點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的角速度、角加速度、切向加速度和方向加速度。2.掌握牛頓三定律及其適用條件。能用微積分方法求解一維變力作用下的簡(jiǎn)單質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)問題。3.掌握功的概念，能計(jì)算直線運(yùn)動(dòng)情況下變力的功。理解保守力作功的特點(diǎn)及勢(shì)能的概念，會(huì)計(jì)算重力、彈性力和萬有引力勢(shì)能。4.掌握質(zhì)點(diǎn)

5、的動(dòng)能定理和動(dòng)量定理，通過質(zhì)點(diǎn)在平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)情況理解角動(dòng)量（動(dòng)量矩）和角動(dòng)量守恒定律，并能用它們分析、解決質(zhì)點(diǎn)在平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)的簡(jiǎn)單力學(xué)問題。掌握機(jī)械能守恒定律、動(dòng)能守恒定律，掌握運(yùn)用守恒定律分析問題的思想和方法，能分析簡(jiǎn)單系統(tǒng)在平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的力學(xué)問題。5.了解守恒定律與對(duì)稱性在物理學(xué)中的地位。6.了解轉(zhuǎn)動(dòng)慣量概念。理解剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)定律和剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)情況下的角動(dòng)量守恒定律。7.了解流體力學(xué)及伯努利方程。 2.課外學(xué)習(xí)要求3.作業(yè)及要求：習(xí)題4.教學(xué)方法：課堂講授第二篇?dú)怏w動(dòng)理論及熱力學(xué)（8課時(shí)）第五章 熱力學(xué)基礎(chǔ)（4課時(shí)）第六章 氣體動(dòng)理論（4課時(shí)）1.基本要求：重點(diǎn)為理想氣體的壓強(qiáng)公式和

6、溫度公式。從宏觀和統(tǒng)計(jì)意義上理解壓強(qiáng)、溫度、內(nèi)能等概念。麥克斯韋速率分布律及速率分布函數(shù)和速率分布曲線。氣體分子平均能量按自由度均分定理以及用該定理計(jì)算理想氣體的定壓熱容、定容熱容和內(nèi)能。熱力學(xué)第一定律。分析、計(jì)算理想氣體等容、等壓、等溫過程和絕熱過程中的功、熱量、內(nèi)能改變量及卡諾循環(huán)等簡(jiǎn)單循環(huán)的效率。難點(diǎn)為麥克斯韋速率分布律及速率分布函數(shù)和速率分布曲線。用氣體分子平均能量按自由度均分定理計(jì)算理想氣體的定壓熱容、定容熱容和內(nèi)能。熱力學(xué)第一定律。熵及熵增加原理。課程教學(xué)要求：1.了解氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的圖象。理解理想氣體的壓強(qiáng)公式和溫度公式。通過推導(dǎo)氣體壓強(qiáng)公式，了解從提出模型、進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均、建立宏

7、觀量與微觀量的聯(lián)系，到闡明宏觀量的微觀本質(zhì)的思想和方法。能從宏觀和統(tǒng)計(jì)意義上理解壓強(qiáng)、溫度、內(nèi)能等概念。了解系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)是微觀運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)表現(xiàn)。2.了解氣體分子平均碰撞頻率及平均自由程。3.了解麥克斯韋速率分布律及速率分布函數(shù)和速率分布曲線的物理意義。了解氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的算術(shù)平均速率、方均根速率。了解玻耳茲曼能量分布律。4.通過理想氣體的剛性分子模型，理解氣體分子平均能量按自由度均分定理，并會(huì)應(yīng)用該定理計(jì)算理想氣體的定壓熱容、定容熱容和內(nèi)能。5.掌握功和熱量的概念。理解準(zhǔn)靜態(tài)過程。掌握熱力學(xué)第一定律。能分析、計(jì)算理想氣體等容、等壓、等溫過程和絕熱過程中的功、熱量、內(nèi)能改變量及卡諾循環(huán)等簡(jiǎn)單循環(huán)

8、的效率。6.了解可逆過程和不可逆過程。了解熱力學(xué)第二定律及其統(tǒng)計(jì)意義。了解熵的玻耳茲曼表達(dá)式。 2.課外學(xué)習(xí)要求3.作業(yè)及要求：習(xí)題4.教學(xué)方法：課堂講授第三篇電磁學(xué)（16課時(shí)）第七章 靜電場(chǎng)（4課時(shí)）第八章 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)（4課時(shí)）第九章 恒定磁場(chǎng)（4課時(shí)）第十章 變化的電磁場(chǎng)（4課時(shí)）1.基本要求：重點(diǎn)為靜電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)。電勢(shì)與電場(chǎng)強(qiáng)度的積分關(guān)系。一些簡(jiǎn)單問題中的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的計(jì)算。高斯定理和環(huán)路定理。難點(diǎn)為電勢(shì)與電場(chǎng)強(qiáng)度的積分關(guān)系。用高斯定理計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的條件和方法。用環(huán)路定理計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的條件和方法。1.掌握靜電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的概念以及電場(chǎng)強(qiáng)度的迭加原理和電勢(shì)迭加原

9、理。2. 掌握電勢(shì)與電場(chǎng)強(qiáng)度的積分關(guān)系。計(jì)算一些簡(jiǎn)單問題中的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)。3.理解靜電場(chǎng)的規(guī)律：高斯定理和環(huán)路定理。理解用高斯定理計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的條件和方法。4.了解電容及電容器，電介質(zhì)的極化，靜電場(chǎng)的能量。 課程教學(xué)要求： 1.掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念。理解畢奧薩伐爾定律。能計(jì)算一些簡(jiǎn)單問題中的磁感應(yīng)強(qiáng)度。2.了解自感系數(shù)和互感系數(shù)。3.理解穩(wěn)恒磁場(chǎng)的規(guī)律：磁場(chǎng)高斯定理和安培環(huán)路定理。理解用安培環(huán)路定理計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度的條件和方法。4.理解安培環(huán)路定理和洛倫茲力公式。了解電偶極矩和磁矩的概念。能計(jì)算電偶極子在均勻電場(chǎng)中，簡(jiǎn)單幾何形狀載流導(dǎo)體和載流平面線圈在均勻磁場(chǎng)中或在無限長(zhǎng)直載流導(dǎo)線產(chǎn)生的非均勻

10、磁場(chǎng)中所受的力和力矩。能分析點(diǎn)電荷在均勻電磁場(chǎng)（包括純電場(chǎng)、純磁場(chǎng)）中的受力和運(yùn)動(dòng)。5.了解介質(zhì)的極化、磁化現(xiàn)象及其微觀解釋。了解鐵磁質(zhì)的特性。了解各向同性介質(zhì)的之間的關(guān)系和區(qū)別。了解介質(zhì)中的高斯定理和安培環(huán)流定理。6.掌握法拉第電磁感應(yīng)定律。理解電動(dòng)勢(shì)的概念。理解動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)及感生電動(dòng)勢(shì)的本質(zhì)。7.了解電能密度、磁能密度的概念。8.了解渦旋電場(chǎng)、位移電流的概念以及麥克斯韋方程組（積分形式）的物理意義。了解電磁場(chǎng)的物質(zhì)性。2.課外學(xué)習(xí)要求3.作業(yè)及要求：習(xí)題4.教學(xué)方法：課堂講授第四篇 振動(dòng)和波動(dòng)（8課時(shí)）第十一章 振動(dòng)和波動(dòng)（4課時(shí)）第十二章 波動(dòng)光學(xué)（4課時(shí)）1. 基本要求：第十一章 振動(dòng)和

11、波動(dòng)重點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)矢量法。簡(jiǎn)諧振動(dòng)的基本特征和建立一維簡(jiǎn)諧振動(dòng)的微分方程。由已知質(zhì)點(diǎn)的簡(jiǎn)諧振動(dòng)方程得出平面簡(jiǎn)諧波的波函數(shù)的方法及波函數(shù)的物理意義。波形圖線。難點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)矢量法；能根據(jù)給定的初始條件寫出一維簡(jiǎn)諧振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程； 第十二章 波動(dòng)光學(xué)重點(diǎn)為獲得相干光的方法。光程的概念以及光程差和相位差的關(guān)系。楊氏雙縫干涉條紋及薄膜等厚干涉條紋?；莞狗颇?。單縫夫瑯禾費(fèi)衍射暗紋分布規(guī)律的方法。光柵衍射公式。布儒斯特定律及馬呂斯定律。難點(diǎn)為光程的概念以及光程差。楊氏雙縫干涉條紋及薄膜等厚干涉條紋?；莞狗颇?。光柵衍射公式及其應(yīng)用。馬呂斯定律。 課程教學(xué)要求：第十一章 振動(dòng)和波動(dòng)1.掌握描述簡(jiǎn)諧振動(dòng)

12、和簡(jiǎn)諧波的各物理量（特別是相位）及各量間的關(guān)系。2.掌握旋轉(zhuǎn)矢量法。3.掌握簡(jiǎn)諧振動(dòng)的基本特征，能建立一維簡(jiǎn)諧振動(dòng)的微分方程，能根據(jù)給定的初始條件寫出一維簡(jiǎn)諧振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程，并理解其物理意義。4.理解同方向、同頻率兩個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成規(guī)律。5.理解機(jī)械波產(chǎn)生的條件。掌握由已知質(zhì)點(diǎn)的簡(jiǎn)諧振動(dòng)方程得出平面簡(jiǎn)諧波的波函數(shù)的方法及波函數(shù)的物理意義。理解波形圖線。第十二章 波動(dòng)光學(xué)1.理解獲得相干光的方法。掌握光程的概念以及光程差和相位差的關(guān)系。能分析、確定楊氏雙縫干涉條紋及薄膜等厚干涉條紋的位置，了解邁克耳遜干涉儀的工作原理。2.了解惠更斯菲涅耳原理。理解分析單縫夫瑯禾費(fèi)衍射暗紋分布規(guī)律的方法。會(huì)分析縫

13、寬及波長(zhǎng)對(duì)衍射條紋分布的影響。3.理解光柵衍射公式。4.理解自然光和線偏振光。理解布儒斯特定律及馬呂斯定律。 2.課外學(xué)習(xí)要求3.作業(yè)及要求：習(xí)題4.教學(xué)方法：課堂講授第五篇近代物理（2課時(shí)）第十三章 廣義相對(duì)論（1課時(shí)）第十四章 量子物理（1課時(shí)）1基本要求：重點(diǎn)為愛因斯坦狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)。洛侖茲坐標(biāo)變換。牛頓力學(xué)中的時(shí)空觀和狹義相對(duì)論中的時(shí)空觀以及二者的差異。狹義相對(duì)論中的質(zhì)量和速度的關(guān)系，質(zhì)量和能量的關(guān)系。固體能帶的形式。半導(dǎo)體。難點(diǎn)為愛因斯坦狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)。牛頓力學(xué)中的時(shí)空觀和狹義相對(duì)論中的時(shí)空觀以及二者的差異。課程教學(xué)要求：1.狹義相對(duì)論基礎(chǔ)（1）了解愛因斯坦狹義相

14、對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)。（2）了解洛侖茲坐標(biāo)變換。了解狹義相對(duì)論中同時(shí)性的相對(duì)性，以及長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹的概念。了解牛頓力學(xué)中的時(shí)空觀和狹義相對(duì)論中的時(shí)空觀以及二者的差異。（3）了解狹義相對(duì)論中的質(zhì)量和速度的關(guān)系、質(zhì)量和能量的關(guān)系。2.量子物理基礎(chǔ)（1）理解氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律及玻爾的氫原子理論。（2）理解康普頓效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，以及愛因斯坦的光子理論對(duì)這個(gè)效應(yīng)的解釋，理解光的波粒二象性。（3）了解德布羅意的物質(zhì)波假設(shè)及電子衍射實(shí)驗(yàn)。了解實(shí)物粒子的波粒二象性。（4）理解描述物質(zhì)波動(dòng)性的物理量（波長(zhǎng)、頻率）和粒子性的物理量（動(dòng)量、能量）間的關(guān)系。（5）了解波函數(shù)及其統(tǒng)計(jì)解釋。了解一維定態(tài)的薛定諤方程。

15、課程教學(xué)內(nèi)容：（八）現(xiàn)代電子工業(yè)、計(jì)算機(jī)、機(jī)械制造、工程技術(shù)的物理基礎(chǔ)專題（屬于了解要求）課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)為現(xiàn)代電子工業(yè)、計(jì)算機(jī)、機(jī)械制造、工程技術(shù)的物理基礎(chǔ)。課程教學(xué)要求：了解現(xiàn)代電子工業(yè)、計(jì)算機(jī)、機(jī)械制造、工程技術(shù)的物理基礎(chǔ)。四、課程的考核模式 本課程考核形式為閉卷，統(tǒng)一命題，流水閱卷。 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：期末成績(jī)占，平時(shí)成績(jī)占。平時(shí)成績(jī)包括期中考試、平時(shí)測(cè)驗(yàn)、作業(yè)、提問等內(nèi)容。五、本課程與其他課程的聯(lián)系（先修與后續(xù)課程） 先修課程：高等數(shù)學(xué) 后續(xù)課程：理論力學(xué)、材料力學(xué)、電工學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程力學(xué)、及機(jī)械類和工業(yè)設(shè)計(jì)類等多種課程的基礎(chǔ)。六、課程說明（“四線”、“四點(diǎn)”）課程四點(diǎn)： 1.記憶

16、點(diǎn)和理解點(diǎn)：作為一門課程有其特殊的需要記憶與理解的知識(shí)點(diǎn)和理論知識(shí)，如力學(xué)、電學(xué)、聲學(xué)、原子物理等都屬于需要記憶和理解的知識(shí)點(diǎn)。 2.實(shí)用點(diǎn)：了解各種理想物理模型并能夠根據(jù)物理概念、問題的性質(zhì)和需要，抓住主要的因素，略去次要要素，對(duì)所研究的對(duì)象進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化。 會(huì)運(yùn)用物理學(xué)的理論、觀點(diǎn)和方法、分析、研究、計(jì)算或估算一般難度的物理問題、并能根據(jù)單位、數(shù)量級(jí)與已知典型結(jié)果的比較，判斷結(jié)果的合理性。 3、工藝點(diǎn)：物理學(xué)是研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、相互作用和物質(zhì)最基本、最普遍的運(yùn)動(dòng)方式及其相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的學(xué)科。物理學(xué)的研究對(duì)象具有極大的普遍性。它的基本理論滲透到自然科學(xué)的一切領(lǐng)域，應(yīng)用于生產(chǎn)技術(shù)的各個(gè)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)。課程四線： 1.歷史線：現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)端是從牛頓力學(xué)開始。 2.價(jià)值線：大學(xué)物理課是在低年級(jí)開設(shè)的課程，它在使學(xué)生樹立正確的學(xué)習(xí)態(tài)度，掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)獨(dú)立獲取知識(shí)的能力，以盡快適應(yīng)大學(xué)階段的學(xué)習(xí)規(guī)律等方面所起的作用也是十分重要的。大學(xué)物理課在培養(yǎng)學(xué)生辯證唯物主義世界觀方面也起著一定的作用。 3.