大學(xué)物理課程教學(xué)大綱-化工學(xué)院歡迎您

1、大學(xué)物理自學(xué)指導(dǎo)書適用專業(yè)：染整工程專業(yè) 面授學(xué)時：30 一、課程性質(zhì)與任務(wù)物理學(xué)是關(guān)于自然界基本形態(tài)（實物和場）的科學(xué)。它研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、相互作用及物質(zhì)的運動。它是整個自然科學(xué)和工程技術(shù)的基礎(chǔ)，因此，大學(xué)物理是高等工科院校各專業(yè)學(xué)生的一門十分重要的必修基礎(chǔ)課，通過該課程的學(xué)習(xí)，一方面使學(xué)生較全面系統(tǒng)地獲得自然界各種運動形式及其規(guī)律的認識，另一方面培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思想和研究方法。二、課程教學(xué)基本內(nèi)容1、運動學(xué)緒論、質(zhì)點、參照系、坐標(biāo)系、位置矢量、位移、速度、加速度、運動方程、軌道方程、切向加速度、法向加速度、圓周運動的角量描述、角量和線量之間的關(guān)系、相對運動。2、質(zhì)點動力學(xué)慣性參照系、牛頓三定律及

2、其運用、非慣性系、沖量、力矩、動量定理、動量守恒定律、動量、質(zhì)點的角動量、質(zhì)點的角動量定理、質(zhì)點角自定理、能量轉(zhuǎn)換與守恒定律。3、剛體的定軸轉(zhuǎn)動剛體的平動和轉(zhuǎn)動、剛體定軸轉(zhuǎn)動的描述、剛體定軸轉(zhuǎn)動的力矩、轉(zhuǎn)動定律、轉(zhuǎn)動慣量、力矩的功、轉(zhuǎn)動的動能定理、角動量、角動量定理、角動量守恒定律。4、狹義相對論經(jīng)典時空觀、狹義相對論的兩條基本原理、洛侖茲坐標(biāo)變換和速度變換、相對論時空觀、相對論質(zhì)量、動量、動能、靜止質(zhì)量和總能量、狹義相對論動力學(xué)的基本結(jié)論（質(zhì)速關(guān)系、質(zhì)能關(guān)系、能量與動量的關(guān)系）。5、氣體分子動理論平衡態(tài)、狀態(tài)參量、準(zhǔn)靜態(tài)過程、理想氣體的狀態(tài)方程、分子運動論的基本概念、理想氣體的壓強公式、溫度

3、公式及統(tǒng)計解釋、麥?zhǔn)纤俾史植悸始叭N速率公式、自由度、能量按自由度的均分定理、理想氣體的內(nèi)能、分子平均碰撞頻率、平均自由程。6、熱力學(xué)內(nèi)能、功、熱量、熱力學(xué)第一定律及其對三種等值過程（等壓、等溫、等容）的應(yīng)用、摩爾熱容量、絕熱過程、循環(huán)過程、卡諾循環(huán)、致冷循環(huán)、可逆過程與不可逆過程、熱力學(xué)第二定律、熵、熵增加原理。7、靜電場庫侖定律、電場及電場強度、場強疊加原理、場強的計算（包括四個以內(nèi)點電荷系、電荷線分布）、高斯定理及應(yīng)用、環(huán)路定理、電勢、電勢疊加原理、電勢計算、場強與電勢梯度的關(guān)系及等勢面。8、靜電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì)導(dǎo)體的靜電平衡條件和性質(zhì)、導(dǎo)體上的電荷分布、電容與電容器、電介質(zhì)的極化、極

4、化強度矢量及D、E、P之間的關(guān)系、介質(zhì)中的高斯定理、電場能量和能量密度。9、磁力與磁場的源電流密度、磁場、磁感應(yīng)強度、磁通量、磁場中的高斯定理、安培定律、磁力距、畢薩定律及應(yīng)用、安培環(huán)路定律、位移電流、變化電場產(chǎn)生磁場的規(guī)律、霍爾效應(yīng)、磁場對運動電荷的作用。10、磁介質(zhì)磁介質(zhì)的分類與磁化、磁化強度、磁場強度、磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定律、鐵磁質(zhì)的磁化曲線和磁滯回線。11、電磁感應(yīng)法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、動生電動勢、感生電動勢、渦旋電場、自感、互感、磁場的能量、磁能密度。12、電磁場麥克斯韋方程組、電磁波。13、機械振動簡諧振動的微分方程及運動方程、單擺、旋轉(zhuǎn)矢量、簡諧振動的合成、阻尼振動、受迫

5、振動、共振。14、機械波機械波的產(chǎn)生和傳播、波長、頻率、周期、波速、平面簡諧波動方程、波的能量及能流密度、惠更斯原理、波的疊加原理、波的干涉和衍射、駐波、多普勒效應(yīng)。15、光的干涉、衍射和偏振光的相干性、楊氏雙縫實驗、光程、光程差、薄膜干涉、（劈尖干涉、牛頓環(huán)），等傾條紋及邁克爾遜干涉儀。光的衍射現(xiàn)象、惠更斯莫涅耳原理、單縫夫瑯禾費衍射、光柵衍射、圓孔衍射、光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)、X射線衍射。自然光、偏振光、偏振光的產(chǎn)生與檢測、馬呂斯定律、布儒斯特定律、雙折射現(xiàn)象、偏振棱鏡。*16、量子物理基礎(chǔ)黑體輻射、普朗克量子假說、光電效應(yīng)及方程、康普頓效應(yīng)、德布羅意波的統(tǒng)計解釋、波粒二象性、測不準(zhǔn)關(guān)系、薛定

6、諤方程、量子力學(xué)對氫原子應(yīng)用的一些結(jié)果（能量量子化、角動量量子化、角動量空間量子化、自旋角動量）、原子的殼層結(jié)構(gòu)、能帶、核力、核的結(jié)合能、放射性和衰變規(guī)律。三、課程教學(xué)的基本要求第一章 運動學(xué)重點：速度和加速度的定義及計算；質(zhì)點做圓周運動的角速度、角加速度、切向加速度、法向加速度。能力培養(yǎng)：嚴格區(qū)分矢量與標(biāo)量的數(shù)學(xué)表達及其意義，初步了解矢量元和標(biāo)量的物理意義，初步學(xué)會運用微積分解決運動學(xué)問題的思路與方法。具體要求：1、掌握位矢、位移、速度、加速度和角加速度等描述質(zhì)點運動和運動變化的物理量。2、能借助直角坐標(biāo)系計算質(zhì)點在平面內(nèi)運動是的速度、加速度。3、能計算質(zhì)點作圓周運動是角速度、角加速度、切向

7、加速度和法向加速度。4、理解質(zhì)點在不同參照系中運動規(guī)律。第二章 質(zhì)點運動學(xué)重點：用隔離法對物體進行受力分析及運用牛頓三定律解題、機械功和機械能守恒定理、動量守恒定律及其他運用。能力培養(yǎng)：對牛頓運動方程應(yīng)用進行規(guī)范訓(xùn)練，以變力的功和變力的沖量為例，初步學(xué)會用微元法解決物理問題的基本思路。具體要求：1、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簡單質(zhì)點動力學(xué)問題。2、掌握功的概念，能計算直線運動情況下變力的功，理解保守力做功的特點及勢能的概念，會計算重力、彈性力和萬有引力的勢能。3、掌握質(zhì)點的動能定理和動量定理，通過質(zhì)點在平面內(nèi)的運動情況，理解角動量和角動量守恒定律，并能用它分析

8、、解決質(zhì)點在平面內(nèi)運動時的簡單力學(xué)問題。4、掌握機械能守恒定律，掌握運用守恒定律分析問題的思想和方法，能分析簡單系統(tǒng)在平面內(nèi)運動的力學(xué)問題。第三章 剛體定軸轉(zhuǎn)動重點：轉(zhuǎn)動慣量的意義、轉(zhuǎn)動定理、轉(zhuǎn)動動能、角動量的概念及守恒定律。能力培養(yǎng)：將質(zhì)點平動規(guī)律與剛體定軸轉(zhuǎn)動規(guī)律進行類比，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用類比法研究和理解問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生具有解決工科物理中力學(xué)部分綜合問題的能力，通過轉(zhuǎn)動慣量的計算和變力矩的計算再次學(xué)習(xí)微元法。具體要求：1、了解轉(zhuǎn)動慣量的概念和物理意義，理解剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動律，會運用轉(zhuǎn)動定律處理簡單的剛體繞定軸轉(zhuǎn)動問題。2、掌握轉(zhuǎn)動動能，角動量等概念，理解剛體定軸轉(zhuǎn)動的動能定理和角動量定

9、理。3、掌握剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的角動量守恒定律，并能運用它處理與此有關(guān)的問題。第四章 狹義相對論重點：愛因斯坦狹義相對論的兩個基本假設(shè)、運動時鐘變慢、運動長度收縮、質(zhì)速關(guān)系、質(zhì)能關(guān)系。能力培養(yǎng)：通過新時空觀的建立培養(yǎng)學(xué)生的辯證唯物主義認識論觀點。具體要求：1、理解狹義相對論的兩個基本假設(shè)。2、理解洛侖茲變換，理解狹義相對論中同時的相對性以及長度收縮。時間膨脹的概念，了解牛頓力學(xué)的時空觀和狹義相對論中的時空觀以及二者的差異。3、理解狹義相對論中質(zhì)量和速度的關(guān)系、質(zhì)量和能量的關(guān)系、能量和動量的關(guān)系。第五章 氣體分子動理論重點：理想氣體的壓強公式、溫度公式、理想氣體的內(nèi)能、速率分布函數(shù)的物理意義，三種速

10、率。能力培養(yǎng)：學(xué)會運用理想化的物理模型的基本方法，學(xué)會從宏觀和微觀不同角度研究熱運動的規(guī)律，初步運用統(tǒng)計概念和統(tǒng)計方法進行簡單計算的能力。具體要求：1、了解氣體分子熱運動的圖像，理解理想氣體的壓強公式和溫度公式，能從宏觀和統(tǒng)計意義上理解壓強、溫度等概念。2、了解麥克斯韋速率分布函數(shù)和速率分布曲線的物理意義，了解三種速率（最可幾速率、平均速率、方均根速率）。3、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，掌握理想氣體的內(nèi)能公式。4、了解氣體分子的平均碰撞頻率及平均自由程。第六章 熱力學(xué)重點：等容、等溫、等壓過程和絕熱過程中功、熱量、內(nèi)能的改變量的計算，摩爾熱容、卡諾循環(huán)的效

11、率、熵的概念、熵增加原理。能力培養(yǎng)：學(xué)會運用功能觀點分析物質(zhì)運動的基本方法。具體要求：1、掌握功和熱量的概念，理解準(zhǔn)靜態(tài)過程，掌握熱力學(xué)第一定律及其在等容、等壓、等溫和絕熱過程中的應(yīng)用，會計算理想氣體的定壓摩爾熱容和定容摩爾熱容。2、理解循環(huán)過程，會計算卡諾循環(huán)等簡單循環(huán)的效率。3、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)計意義。4、理解熵的概念，會計算熵變，理解熵增加原理，了解熵的玻耳茲曼表達式。第七章 靜電場重點：場強的定義及計算、高斯定理及其應(yīng)用電勢和電勢差的含義及計算、場強與電勢的關(guān)系。能力培養(yǎng)：集中訓(xùn)練并掌握微元法的思路與方法學(xué)會運用對稱性和疊加性處理具體問題的能力，即培養(yǎng)

12、學(xué)生對于對稱性的分辨能力并將某些復(fù)雜問題轉(zhuǎn)化為簡單問題的組合能力。具體要求：1、掌握靜電場的電場強度和電勢的概念，以及電場強度和電勢的疊加原理，掌握電勢與電場強度的積分關(guān)系，能計算一些簡單問題中的電場強度和電勢。2、理解靜電場規(guī)律：高斯定理和安培環(huán)路定理。理解用高斯定理計算電場強度的條件和方法。第八章 靜電場中導(dǎo)體和電介質(zhì)重點：各向同性介質(zhì)中P、D、E之關(guān)系，電場的能量。能力培養(yǎng)：學(xué)會運用功能關(guān)系分析和解決電場能量的能力。具體要求：1、理解導(dǎo)體的靜電平衡條件，了解介質(zhì)的極化及其微觀解釋，理解介質(zhì)中的高斯定理及應(yīng)用。2、掌握帶電電容器內(nèi)儲存的電能，理解靜電場的能量和能流密度第九章 磁力和磁場的源

13、重點：位移電流、磁感應(yīng)強度，畢奧薩伐爾定律應(yīng)用，磁力距、安培力，洛侖茲力。能力培養(yǎng)：使學(xué)生進一步熟練掌握運用微積分的解題過程，培養(yǎng)學(xué)生運用高等數(shù)學(xué)分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生對“對稱性”的分辨能力和將某些復(fù)雜磁學(xué)問題轉(zhuǎn)化為簡單問題的組合能力，培養(yǎng)學(xué)生運用類比法研究和理解問題的能力。具體要求：1、掌握磁感應(yīng)強度的概念，理解畢奧薩伐爾定律，能計算一些簡單問題中的磁感應(yīng)強度（線段、圓弧構(gòu)成的閉合回路）。2、理解磁場中的高斯定理和安培環(huán)路定理，理解用安培環(huán)路定理計算磁感應(yīng)強度的條件和方法。3、理解安培定律和洛侖茲公式，了解磁距的概念，能計算簡單幾何形狀載流導(dǎo)體和載流平面線圈在均勻磁場中或無限長直

14、載流導(dǎo)線產(chǎn)生的非均勻磁場所受的力和力矩。第十章 磁介質(zhì)具體要求：1、了解介質(zhì)的磁化現(xiàn)象及其微觀解釋，了解各向同性磁介質(zhì)中H和B的關(guān)系與區(qū)別。2、了解鐵磁質(zhì)的特性。3、了解介質(zhì)中的高斯定理和安培環(huán)路定理。第十一章 電磁感應(yīng)重點：法拉第電磁感應(yīng)定律，動生電動勢及感生電動勢，自感、互感、自感磁能。能力培養(yǎng)：培養(yǎng)學(xué)生具有分析和解決電磁學(xué)的綜合問題的能力。具體要求：1、掌握法拉第電磁感應(yīng)定律，理解動生電動勢和感生電動勢。2、理解自感系數(shù)和互感系數(shù)，了解渦旋電場，會計算L、M。3、理解自感磁能，了解磁場能量和磁能密度。第十二章 電磁場和電磁波具體要求：1、了解麥克斯韋方程組（積分形式）的物理意義。2、了解

15、電磁波的性質(zhì)，了解電磁場的物質(zhì)性。第十三章 機械振動重點：簡諧振動的微分方程和運動方程，同方向、同頻率的兩個簡諧振動的合成規(guī)律。能力培養(yǎng)：運用解析法以及旋轉(zhuǎn)矢量法、圖示法等輔助方法，認識和描述簡諧振動的性質(zhì)和規(guī)律，認識物質(zhì)運動描述的多樣性和研究方法的多樣性。具體要求：1、掌握描述簡諧振動的基本特征，能建立一維簡諧振動的方程，能根據(jù)給定的初始條件，寫出一維簡諧振動的方程，并理解其物理意義。2、理解旋轉(zhuǎn)矢量法。3、理解同方向、同頻率的兩個簡諧振動的合成規(guī)律。4、了解阻尼振動、受迫振動和共振。第十四章 機械波重點：平面簡諧波方程，相差與波程差的關(guān)系，相干波疊加振幅加強和減弱的條件，駐波特點。能力培養(yǎng)

16、：通過類比認識振動與波動的聯(lián)系與區(qū)別。具體要求：1、理解機械波產(chǎn)生的條件，掌握由已知質(zhì)點的簡諧振動方程得出平面簡諧波的波函數(shù)的方法及波動方程的物理意義，理解波形圖形。2、了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、波程差分析、確定相干波疊加后振幅加強和減弱的條件。4、理解駐波及其形成條件，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)生原因。第十五章 光的干涉、衍射和偏振重點：光程差和位相差的關(guān)系，薄膜等厚干涉條紋，單縫夫瑯禾費衍射條紋分布規(guī)律，光柵衍射條紋分布，布儒斯特定律及馬呂斯定律。能力培養(yǎng)：培養(yǎng)學(xué)生運用光程差的概念

17、處理干涉現(xiàn)象的基本能力，認識光波在微量測量中的重要應(yīng)用，通過比較干涉和衍射的區(qū)別與聯(lián)系，提高學(xué)生逐漸深入分析問題的能力，通過闡述獲得偏振光的方法，進一步提高學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。具體要求：1、理解獲得相干光的方法，掌握光程的概念以及光程差和位相差的關(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。了解邁克爾干涉儀的工作原理。2、了解惠更斯菲涅爾原理，理解分析單縫夫瑯禾費衍射半波帶及其明暗紋分布規(guī)律，會分析縫寬及波長對衍射條紋分布的影響。了解圓孔衍射和光學(xué)儀器的分辨率。3、理解光柵衍射公式，會確定光柵衍射譜線的位置，會分析光柵常量及波長對光柵衍射譜線分布的影響，了解X射線衍射及布喇格

18、公式。4、理解自然光和線偏振光，理解布儒斯特定律和馬呂斯定律了解雙折射現(xiàn)象和偏振棱鏡。了解偏振光的獲得方法和檢測方法。第十六章 量子物理基礎(chǔ)重點：光的量子性，光電效應(yīng)，康普頓散射，測不準(zhǔn)關(guān)系，薛定諤方程，波函數(shù)，原子中電子運動運動的四個量子數(shù)。能力培養(yǎng)：深刻理解假說是建立和發(fā)展科學(xué)的必由之路，以培養(yǎng)學(xué)生由感性認識到提出科學(xué)假說的自覺性和必要性。通過波粒二象性的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生辯證唯物主義認識論的思維方法，通過微觀粒子運動規(guī)律的學(xué)習(xí)，使學(xué)生逐步掌握微觀世界的研究方法。具體要求：1、了解黑體輻射及普朗克的量子假設(shè)。了解光電效應(yīng)現(xiàn)象，愛因斯坦光子學(xué)說，理解康普頓散射規(guī)律，了解德布羅意物質(zhì)波假設(shè)及其正確的實驗證實，了解實物粒子的波粒二象性。2、理解物質(zhì)波的波長、頻率和粒子的動量、能量的關(guān)系。3、了解波函數(shù)及其統(tǒng)計解釋，了解一維