《大學(xué)物理》課程教學(xué)大綱

1、大學(xué)物理課程教學(xué)大綱課程編碼：0700031 0700032 學(xué)時(shí)128 學(xué)分8 先修課程：高等數(shù)學(xué)一、課程性質(zhì)及教學(xué)目標(biāo)物理學(xué)是研究自然界物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)、物質(zhì)的最基本最普遍的運(yùn)動(dòng)形式，以及物質(zhì)之間的相互作用和運(yùn)動(dòng)形式的相互轉(zhuǎn)化的學(xué)科。物理學(xué)的基本理論業(yè)已滲透到了自然科學(xué)的一切領(lǐng)域，并廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)技術(shù)的各個(gè)部門，是自然科學(xué)和工程技術(shù)的基礎(chǔ)。因此，大學(xué)物理課程是高等學(xué)校理、工、醫(yī)科等各專業(yè)學(xué)生的一門重要的必修基礎(chǔ)課。大學(xué)物理課程教學(xué)目標(biāo)1. 通過(guò)本課程的教學(xué)，使學(xué)生對(duì)自然界的各種基本運(yùn)動(dòng)形式及其規(guī)律獲得比較全面和系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，對(duì)物理學(xué)的基本概念、基本理論、基本方法能夠有正確的認(rèn)識(shí)和理解，并具有初

2、步應(yīng)用的能力。2. 培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)的思維方法，幫助學(xué)生提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，激發(fā)他們的探索熱情和創(chuàng)新精神。3. 提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，幫助學(xué)生樹立正確的世界觀。 二、課程基本內(nèi)容力學(xué)（質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué) 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng) 流體力學(xué)簡(jiǎn)介 狹義相對(duì)論簡(jiǎn)介）電磁學(xué)（靜電場(chǎng) 穩(wěn)恒磁場(chǎng) 電、磁場(chǎng)與實(shí)物的相互作用 電磁感應(yīng) 麥克斯韋方程組）熱學(xué)（氣體動(dòng)理論 熱力學(xué)基礎(chǔ)） 振動(dòng)與波動(dòng)（機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 電磁振蕩 電磁波）波動(dòng)光學(xué) （光波的干涉 光波的衍射 光波的偏振）近代物理簡(jiǎn)介（早期量子論 量子力學(xué)基礎(chǔ) 激光與半導(dǎo)體簡(jiǎn)介 原子核物理簡(jiǎn)介）三、課程教學(xué)基本要求第1章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)1.掌握描

3、述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的參考系、坐標(biāo)系，掌握質(zhì)點(diǎn)的位置矢量、位移、速度、加速度、角速度、角加速度等物理量及有關(guān)它們的計(jì)算；2.了解牛頓時(shí)空觀，理解伽利略坐標(biāo)和速度變換，掌握質(zhì)點(diǎn)在低速情況的相對(duì)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。第2章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 1.掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)三定律的條件，掌握物體間基本相互作用力、慣性力；能用微積分的方法求解變力的問(wèn)題。2.掌握質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律，理解質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量及角動(dòng)量守恒定律。能用動(dòng)量定理解決質(zhì)點(diǎn)系的變質(zhì)量問(wèn)題（火箭運(yùn)行問(wèn)題）。3.掌握功、動(dòng)能、勢(shì)能的概念，了解保守力與勢(shì)能的關(guān)系；掌握動(dòng)能定理、功能原理、機(jī)械能守恒定律，并能靈活運(yùn)用它們解決一些質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，學(xué)會(huì)運(yùn)用守恒定律分析

4、解決問(wèn)題的思想方法。 第3章 剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng) 1.了解剛體平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、滾動(dòng)、進(jìn)動(dòng)，理解剛體質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理，能解決剛體平動(dòng)問(wèn)題。2.掌握剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的概念及定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律，能計(jì)算簡(jiǎn)單剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及求解簡(jiǎn)單剛體做定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的問(wèn)題。3.理解剛體的角動(dòng)量定理、角動(dòng)量守恒定律；掌握定軸轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能定理、定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的功能原理，能用它們計(jì)算定軸轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程的功和轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能、角動(dòng)量等物理量，解決一些定軸轉(zhuǎn)動(dòng)問(wèn)題。第4章 流體力學(xué)簡(jiǎn)介1.掌握理想流體穩(wěn)定流動(dòng)的連續(xù)性方程和伯努利方程，能計(jì)算一些簡(jiǎn)單的流體空吸和小孔流速的問(wèn)題。2.了解黏性流體的一些基本概念和規(guī)律：層流、湍流、雷諾數(shù)、牛頓黏性定律、黏性流體的伯努利方程等第5章 狹

5、義相對(duì)論 1.了解愛因斯坦的狹義相對(duì)論基本原理及牛頓時(shí)空觀與狹義相對(duì)論時(shí)空觀的區(qū)別。2.了解洛侖茲坐標(biāo)變換，理解高速運(yùn)動(dòng)時(shí)的相對(duì)時(shí)空觀：同時(shí)性的相對(duì)性，運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢、運(yùn)動(dòng)的尺子收縮，并能做一些簡(jiǎn)單計(jì)算。3.理解相對(duì)論質(zhì)量、動(dòng)量和能量的概念，掌握物體質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度、質(zhì)量與能量的關(guān)系，。第6章 靜電場(chǎng) 1.理解電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)的概念，掌握電力疊加原理及電場(chǎng)強(qiáng)度矢量、電勢(shì)疊加原理，能計(jì)算一些簡(jiǎn)單帶電體的電場(chǎng)分布和電勢(shì)分布問(wèn)題。2.理解靜電場(chǎng)的基本規(guī)律和性質(zhì)，掌握電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的微積分關(guān)系，能利用高斯定理和環(huán)路定理求解電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差。3.了解靜電場(chǎng)與實(shí)物相互作用的規(guī)律，了解有導(dǎo)體和電介質(zhì)時(shí)電荷與電場(chǎng)

6、的分布及一些相關(guān)應(yīng)用。掌握電介質(zhì)中電位移矢量D與電場(chǎng)強(qiáng)度E的關(guān)系，能計(jì)算有導(dǎo)體或介質(zhì)存在時(shí)電場(chǎng)和電勢(shì)分布；掌握電勢(shì)能、帶電體系靜電勢(shì)能、電場(chǎng)能量的計(jì)算。第7章 穩(wěn)恒磁場(chǎng) 1.掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念及畢奧薩伐爾定律，能用該定律計(jì)算一些簡(jiǎn)單幾何形狀載流導(dǎo)體的磁場(chǎng)分布。2.理解磁場(chǎng)的高斯定理、安培環(huán)路定理所描述的性質(zhì)，并學(xué)會(huì)用安培環(huán)路定理計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度的方法。3.掌握安培定律，能用該定律和洛侖茲力公式計(jì)算在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的電荷及載流導(dǎo)線、載流線圈所受磁場(chǎng)的作用。4.了解磁介質(zhì)的磁化現(xiàn)象和微觀機(jī)理及鐵磁質(zhì)的磁化特性。掌握在磁介質(zhì)中磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場(chǎng)強(qiáng)度H的關(guān)系，能用介質(zhì)中的安培環(huán)路定理計(jì)算有磁介質(zhì)存在時(shí)的磁

7、場(chǎng)分布。第8章 電磁感應(yīng) 1.掌握法拉第電磁感應(yīng)定律，理解動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理及麥克斯韋提出的感應(yīng)電場(chǎng)的概念，會(huì)計(jì)算簡(jiǎn)單導(dǎo)體或回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，了解感應(yīng)電場(chǎng)的性質(zhì)和計(jì)算。2.了解電路中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象：自感、互感，能計(jì)算一些簡(jiǎn)單電路中的自感和互感系數(shù)。3.理解磁能密度概念，會(huì)計(jì)算一些簡(jiǎn)單的磁場(chǎng)能量。 4.理解位移電流的概念，了解麥克斯韋方程組積分形式的物理意義及電磁場(chǎng)的物質(zhì)性。第9章 氣體動(dòng)理論 1.掌握理想氣體微觀模型和理想氣體狀態(tài)方程。理解理想氣體的壓強(qiáng)和溫度的概念，通過(guò)用統(tǒng)計(jì)的方法推導(dǎo)理想氣體系統(tǒng)的壓強(qiáng)公式了解氣體分子微觀熱運(yùn)動(dòng)的圖像，并了解建立宏觀量與微觀量之間聯(lián)系的思想方

8、法。2.了解麥克斯韋速率分布率及分布曲線的物理意義，了解用麥克斯韋速率分布函數(shù)計(jì)算氣體系統(tǒng)分子的平均速率、最概然速率、方均根速率。3.理解能量按自由度均分定理，能用該定理和理想氣體剛性分子模型計(jì)算系統(tǒng)的內(nèi)能、定容定壓摩爾熱容。4.了解一種描述真實(shí)氣體的方程（范德瓦爾斯方程）及分子的平均碰撞次數(shù)、平均自由程；了解幾種簡(jiǎn)單的非平衡態(tài)的輸運(yùn)過(guò)程（內(nèi)摩擦 熱傳導(dǎo) 擴(kuò)散）。第10章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 1.掌握熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)過(guò)程的功及熱量的概念，理解準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，能熟練計(jì)算理想氣體系統(tǒng)經(jīng)歷等值過(guò)程的功、熱量、內(nèi)能增量以及卡諾循環(huán)熱機(jī)和一些簡(jiǎn)單循環(huán)熱機(jī)的效率。2.理解可逆過(guò)程、不可逆過(guò)程，了解熱力學(xué)第二定律

9、及其物理意義。3.理解熵概念及熵增加原理，能計(jì)算一些簡(jiǎn)單過(guò)程的熵增量。 第11章 振動(dòng)與波動(dòng)1.掌握諧振動(dòng)的基本特征及描述諧振動(dòng)的物理量（振幅 頻率 位相 能量等），能建立一維諧振動(dòng)的微分方程并由初始條件求解其振動(dòng)方程；掌握用旋轉(zhuǎn)矢量法求解一維諧振動(dòng)的問(wèn)題。2. 掌握兩個(gè)同方向同頻率諧振動(dòng)合成的規(guī)律，了解兩不同頻率諧振動(dòng)合成“拍”和兩個(gè)垂直諧振動(dòng)合成的情況。3. 了解阻尼振動(dòng)、受迫振動(dòng)、 共振振動(dòng)的規(guī)律及振動(dòng)的相空間描述。4. 掌握機(jī)械波產(chǎn)生的條件及振動(dòng)與波動(dòng)的關(guān)系，能熟練從已知點(diǎn)的諧振動(dòng)方程寫出平面簡(jiǎn)諧波的波函數(shù)。了解振動(dòng)曲線與波動(dòng)曲線的差異及波動(dòng)能量與振動(dòng)能量的區(qū)別；理解波動(dòng)的能量密度、能

10、流密度概念。5.理解惠更斯原理和波的疊加原理，掌握機(jī)械波的相干條件，能用位相差和波程差確定兩列相干波在相遇點(diǎn)的極大或極小條件（包含駐波）。6.了解聲波的多普勒效應(yīng)。7.了解電磁振蕩規(guī)律及發(fā)射電磁波的條件，掌握平面電磁波的性質(zhì)及能量的計(jì)算。 第12章 幾何光學(xué) （自學(xué)）第13章 光波的干涉1.理解光程的概念，掌握光波相干疊加的條件及光程差與位相差的關(guān)系，了解產(chǎn)生相干光的方法，能確定分振幅干涉和薄膜干涉條紋的位置，掌握有關(guān)光波干涉的應(yīng)用（牛頓環(huán) 邁克爾孫干涉儀等）；了解光波的時(shí)間相干性與空間相干性。2.理解惠更斯菲涅耳原理，掌握單縫夫朗和費(fèi)衍射的規(guī)律，了解雙縫衍射與雙縫干涉的區(qū)別，掌握光柵衍射公式

11、及缺級(jí)的概念，會(huì)計(jì)算光柵衍射條紋的位置，能分析光柵常數(shù)及波長(zhǎng)對(duì)衍射條紋分布的影響。3.了解X光衍射、圓孔衍射，掌握布喇格公式、光學(xué)儀器的分辨率。4.了解光波的各種偏振態(tài)及如何區(qū)分它們，掌握馬呂斯定律、布儒斯特定律及線偏光的起偏和檢偏；了解晶體的雙折射現(xiàn)象及獲得圓偏光和橢圓偏振光的方法，了解線偏振光的干涉。第14章 早期量子論 1.了解普朗克的能量子假說(shuō)，理解愛因斯坦光電方程、康普頓效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律及光的波粒二象性。2.了解氫原子光譜的規(guī)律及巴爾末公式，理解玻爾的原子量子論及氫原子理論。第15章 量子力學(xué)基礎(chǔ)1.了解德布羅意的物質(zhì)波假說(shuō)及電子衍射實(shí)驗(yàn)規(guī)律，理解實(shí)物粒子的波粒二象性及其波動(dòng)性物理量與

12、粒子性物理量的關(guān)系。2.理解描述微觀粒子波粒二象性波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)意義及不確定關(guān)系，能用波函數(shù)及一維位置與動(dòng)量的不確定關(guān)系做簡(jiǎn)單的計(jì)算。3.掌握一維定態(tài)薛定諤方程，能用其求解一維無(wú)限深勢(shì)阱中電子的問(wèn)題；了解勢(shì)阱中電子駐波與其能量量子化的關(guān)系；了解一維方勢(shì)壘及隧道效應(yīng)。4.了解原子中電子角動(dòng)量量子化及角動(dòng)量空間量子化；了解斯忒恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)及電子自旋運(yùn)動(dòng)；了解泡利不相容原理，掌握描述原子中電子運(yùn)動(dòng)的四個(gè)量子數(shù)，了解多電子原子狀態(tài)及原子殼層結(jié)構(gòu)。第16章 激光和半導(dǎo)體 1.了解激光的特性、產(chǎn)生的機(jī)理及其應(yīng)用。2.了解半導(dǎo)體及固體能帶結(jié)構(gòu)。第17章 原子核物理簡(jiǎn)介1.了解原子核的結(jié)構(gòu)及其基本性質(zhì)。2.了解原子核的衰變和核反應(yīng)的基本規(guī)律及核能的利用?，F(xiàn)代物理專題（可選講） 廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介、耗散結(jié)構(gòu)、超導(dǎo)、等離子體、混沌與分形、光學(xué)信息處理四、建議學(xué)時(shí)分配 序號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)備注1力學(xué)28含2學(xué)時(shí)習(xí)題課2電磁學(xué)36含2學(xué)時(shí)習(xí)題課3熱學(xué)144振動(dòng)與波動(dòng)16含2學(xué)時(shí)習(xí)題課5波動(dòng)光學(xué)166近代物理18含2學(xué)時(shí)選講五、考核方式和成績(jī)?cè)u(píng)定大學(xué)物理分上、下兩學(xué)期