大學物理基礎課程教學大綱

1、 大學物理基礎課程教學大綱 責任教師 林朝金一、 課程的地位和任務 物理學是研究物質最基本、最普遍的運動形式及其相互轉化規(guī)律的科學。物理學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的一切領域中，應用于生產技術的各個部門，它是自然科學的許多領域和工程技術的基礎。因此，“大學物理基礎”是廣播電視大學現(xiàn)代教育技術專業(yè)（師范方向）的一門重要的基礎課。“大學物理基礎”課程包括實驗課。實驗課是高等工程專科物理學課程中的重要實踐環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生科學實驗基本技能的必修的基礎課，是學生進入廣播電視大學以后，受到系統(tǒng)的實驗方法和實驗技能訓練的一門實驗課。它為學生以后學習專業(yè)實驗和進行工程實驗打下必要的

2、基礎。課程的教學目的和任務是：1 使學生對物理學的基本內容有比較全面、比較系統(tǒng)的認識。即學生通過學習物理學的基本概念、基本規(guī)律和實驗課教學，了解自然界比較完整的物理圖象，對物理學所研究的各種運動形式以及它們之間的聯(lián)系有比較全面、比較系統(tǒng)的認識，對物理學的近代發(fā)展和成就以及物理學在工程技術中的應用有初步的了解。 2使學生對科學實驗在物理學研究和發(fā)展中的作用有正確的認識，使學生在抽象思維能力方面受到初步訓練，使學生的計算能力和實驗操作能力得到提高，培養(yǎng)學生邏輯思維能力以及分析問題與解決問題的能力，并在對待科學實驗一絲不茍的態(tài)度和實事求是的作風方面受到初步訓練。3 運用各種教學媒體，介紹物理學的近代

3、發(fā)展、成就極其在工程技術中的應用，使學生對物理學的發(fā)展史有所了解，提高學生學習物理學的興趣。4 培養(yǎng)學生正確的思想方法和研究問題的方法，幫助學生建立辯證唯物主義世界觀，培養(yǎng)學生的愛國主義思想。5 為學生進一步學習專業(yè)知識、掌握工程技術以及今后知識更新打下必要的物理學基礎。二、 學時分配表 教學內容 學時 教學內容 學時緒論 物理學與我們周圍的世界1 （1） 第十章 電磁場3 （3） 第一編 守恒定律22（17） 第四編 波動18（16） 第一章 運動和力7 （6） 第十一章 波動7 （6） 第二章 動量守恒4 （3） 第十二章 光波11（10） 第三章 角動量守恒3 （2） 第五編 波和粒子5

4、 （5） 第四章 能量守恒8 （6） 第十三章 波和粒子5 （5） 第二編 熱現(xiàn)象10（9） 第六編 狹義相對論5 （4） 第五章 氣體動理論7 （6） 第十四章 經典力學1 （1）第六章 宏觀過程的方向性3 （3） 第十五章 狹義相對論3 （2） 第三編 電磁場23（20）第十六章狹義相對論的實驗檢驗1 （1） 第七章 靜電場8 （7） 大學物理專題講座18（18） 第八章 穩(wěn)恒磁場6 （6） 大學物理實驗 24 第九章 電磁感應6 （4） 總學時 126說明：括號內的學時數(shù)為電視播出的主講課的學時數(shù)。三、 大學物理理論課的教學內容及基本要求1 理論核心部分 教學內容 教學的基本要求緒論 物

5、理學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 物理學的研究對象 物理學對提高科學素養(yǎng)和學習專業(yè)知識以及對現(xiàn)代化建設的作用第一章 運動和力1.1 質點運動的描述（質點、參考系和坐標系、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 力與質點的運動（萬有引力和重力、電磁力、彈性力、摩擦力、應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)運動學方程求解質點運動的位移、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、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 質點動量定理（質點的動量、力的沖量、質點動量定理） 2.2 質點系動量定理和動量守恒定律（質點系動量定理、動量守恒定律、質點系動量守恒定律的應用、火箭飛行原理）1 理解動量和沖量的概念。2 理解質點和質點系動量定理。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 質點角動量定理及角動量守恒定律（質點的角動量、力矩、質點的角動量定理和 質點角動量守恒定律） 3.2 質點系角動量定理及角動量守恒定律（質點系角動量定理、

7、質點系角動量守恒定律） 1 理解質點的角動量和力矩的概念。掌握質點的角動量的計算。2 理解質點角動量定理和角動量守恒定律。理解質點在有心力作用下的角動量守恒。3 了解質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（質點動能定理、質點系動能定理） 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 理解質點動能定理和質點系動能定理。4 深入理

8、解功能原理和機械能守恒定律，并掌握有關計算方法。5 理解內能、熱量的概念。深入理解熱力學第一定律。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和壓強公式。4理解溫度的微觀實質，掌握溫度與氣體分子平均平動能的關系式。

9、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 熱力學第二定律 6.3 熱力學第二定律的微觀實質 6.4 熵 熵增加原理 1 了解宏觀過程的方向性。2 理解熱力學第二定律及其微觀實質。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、電勢能、電勢差和電勢、電勢疊加原理、電勢的計算、等勢

10、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

11、本質（早期發(fā)現(xiàn)的磁現(xiàn)象、電流的磁效應、磁現(xiàn)象的電本質） 8.2 磁場 磁感應強度矢量（磁場、磁感應強度矢量、磁感應線） 8.3 畢奧薩伐爾定律（畢奧薩伐爾定律、應用舉例） 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。2 理解磁場和磁感應強度的概念。3 掌握畢奧薩伐爾定律，能應用該定律求解通電長直導線周圍和通電圓線圈軸線上的磁感應強度分布。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

12、垂直射入均勻磁場時作圓周運動的特點。了解霍耳效應的原理。掌握安培公式及計算磁場對通電直導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9.1 電磁感應現(xiàn)象 9.2 電磁感應的基本規(guī)律（感應電動勢的方向、楞次定律、感應電動勢的大小、法拉第電磁感應定律） 9.3 電磁感應的本質（電動勢、動生電動勢、感生電動勢） 9.4 電磁感應的應用（互感、自感、渦電流、電子感應加速器） 9.5 磁場的能量（通電線圈儲能、磁場的能量）1 理解感應電動勢的概念。深入理解楞次定律和法拉第電磁感應定律，熟練掌握其應用。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

13、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、電磁波的產生、赫茲實驗、電磁波的基本性質、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。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。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

14、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。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

15、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。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、光學成像儀器的分辨本領、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

16、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、愛因斯坦光子理論、光的波

17、粒二象性）13.2 實物粒子的波粒二象性（德布羅意物質波假說、電子衍射實驗、海森伯不確定關系、波函數(shù)）1 理解光電效應的實驗規(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方程。3 理解光的波粒二象性。4 了解德布羅意物質波假說。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 經典力學14.1 經典力學簡介（坐標系和同時性定義、慣性定律和伽利略坐標系、伽利略相對性原理和牛頓第二定律、伽利略坐標變換、牛頓絕對時空觀）14.2 經典物理學的困難1 了解經典力學中的同時性的概念。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

18、觀。4 了解經典物理學的困難。第十五章 狹義相對論15.1 狹義相對論的兩個基本假設15.2 慣性坐標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 運動學效應（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（相對論力學定律、質速關系、質能關系、物體運動的極限速度和光子的靜質量）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 了解相對論力學的主要結論。第十六章 狹義相對論的實驗檢驗16.1 狹義

19、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 相對論力學實驗16.4 緩慢運動介質的電磁實驗1 了解邁克耳孫莫雷實驗。2 了解質速關系實驗。2大學物理專題講座大學物理專題講座以物理學核心內容為基礎。通過學習，要求學生對在當代獲得重大發(fā)展的物理學的主要領域有所了解，對其中的重大成就的理論意義和應用有所了解。大學物理專題講座以定性介紹的內容為主，不強調教學推導。講授中應將相應的研究、應用和發(fā)展和各種科技文獻以及物理學史的有關內容有機地結合在一起。大學物理專題講座包含的內容非常生動和豐富。因此，各教學班應認真組織學生收看電視課。四、 大學物理實驗課的教學基本要求1 物理實驗的基

20、礎知識（1） 了解物理實驗課的作用和任務。理解并遵守物理實驗課的基本程序（實驗課前的預習實驗操作寫出完整的實驗報告）和實驗室規(guī)則。（2） 理解兩種測量方法。理解測量誤差的概念。理解絕對誤差和相對誤差、系統(tǒng)誤差和隨機誤差的概念。掌握測量結果的正確表示方法。理解有效數(shù)字的概念。掌握列表、制圖、曲線改直等實驗處理方法。（3） 了解物理實驗中的基本實驗方法和測量方法。例如：比較法；放大法；補償法；干涉法以及用實驗直接檢驗或間接檢驗理論的方法和用實驗尋求有關物理量的關系的方法等。（4） 理解實驗條件的概念。例如：某些物理現(xiàn)象或規(guī)律的存在條件；實驗所依據(jù)的理論公式所要求的理論條件；實驗所采用的實驗方法所要求的限制條件；測量儀器所要求的工作條件以及實驗的環(huán)境條件等。2 常用儀器、儀表了解常用儀器、儀表的基本原理和性能，初步掌握儀器的調整和操作中的基本技術以及正確的讀數(shù)方法。例如水平和鉛直調整；零位校準和零位調節(jié)；消除視差；電學實驗的故障分析與排除以及逐次逼近的調節(jié)方法等。3 在實驗操作中應做到：（1）能安全、合理、有效的調整、配置和使用儀器裝置。（2）讀數(shù)正確。（3）采集數(shù)據(jù)的密度合理，記錄真實準確。4 實驗小組與實驗報告（1） 每個小組的學生人數(shù)不應超過二人，爭取實現(xiàn)每組一人。（2） 每個學生應獨立采集實驗數(shù)據(jù)，按時獨立完成實驗報告。5 實驗題目必做實驗實驗一 長度和