《大學物理1》課程教學大綱

《大學物理1》教學大綱一、課程基本信息課程名稱大學物理（2-1）UniversityPhysics(2-1)課程編碼SCC623912100開課院部理學院課程團隊大學物理學分4.0課內(nèi)學時64講授64實驗0上機0實踐0課外學時64適用專業(yè)光電信息科學與工程授課語言中文先修課程高等數(shù)學（2-1）課程簡介（必修）《大學物理》是光電信息科學與工程專業(yè)學生一門重要的通識性必修基礎課。本課程所教授的基本概念、基本理論和基本方法是構(gòu)成學生科學素養(yǎng)的重要組成部分。本課程可以為學生系統(tǒng)地打好必要的物理基礎，幫助學生理解并掌握解決復雜光電工程問題所需的物理方面的基本概念和方法。通過課程的學習，學生可以綜合使用相關(guān)物理學原理和數(shù)學模型方法正確表達復雜光電信息工程問題，學習結(jié)果具有探究性和個性化，學生可以實現(xiàn)知識與能力的有機融合，可以增強學生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學生的探索精神和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學生解決復雜光電問題的綜合能力和高級思維。本課程主要講授力學、機械振動與機械波、電磁學等物理學各分支內(nèi)容。CollegePhysicsisanimportantcompulsorybasiccourseforstudentsmajoringinphotoelectricinformationscienceandengineering.Thebasicconcepts,theoriesandmethodstaughtinthiscourseareimportantcomponentsofstudents'scientificliteracy.Thiscoursecansystematicallylaythenecessaryphysicalfoundationforstudentsandhelpthemunderstandandmasterthebasicphysicalconceptsandmethodsneededtosolvecomplexphotoelectricengineeringproblems.Throughthecourselearning,studentscanuserelevantphysicsprinciplesandmathematicalmodelmethodstocorrectlyexpresscomplexphotoelectricinformationengineeringproblems,andthelearningresultsareInquiryandpersonalized,studentscanrealizetheorganicintegrationofknowledgeandability,enhancestudents'abilitytoanalyzeandsolveproblems,andcultivatestudents'explorationspiritandinnovationconsciousness,tocultivatestudents'comprehensiveabilityandadvancedthinkinginsolvingcomplexphotoelectricproblems.Thiscoursemainlyteachesvariousbranchesofphysicssuchasmechanics,mechanicalvibrationandmechanicalwaves,electromagnetism,etc.負責人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務自選1M1目標1：獲取知識和科學表達的能力——理解并掌握解決復雜工程問題所需的數(shù)學、物理學的基本概念和方法，能夠利用各類軟件和程序語言表述光電信息相關(guān)領(lǐng)域中的相關(guān)問題是1.12M2目標2：科學觀察和思維的能力——能夠運用物理學的基本理論和基本原理，通過觀察、演繹、歸納、科學抽象、類比聯(lián)想等方法識別和判斷復雜光電信息工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并對所涉問題有一定的理解，可以判斷和研究結(jié)果的合理性是2.13M3目標3：分析問題和解決問題的能力——能夠根據(jù)復雜光電信息工程問題的特征、性質(zhì)以及實際情況，抓住主要矛盾，進行合理的簡化，建立相應的物理模型，并用物理語言和基本數(shù)學方法進行描述，運用所學的物理理論和研究方法進行分析、研究是2.22.2三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標課內(nèi)學時教學方式課外學時課外環(huán)節(jié)1第一章第一章質(zhì)點運動學本章的重點難點：描述質(zhì)點運動的物理量；運動學方程和描述運動的各物理量間的關(guān)系；運用直角坐標系和自然坐標系解決運動學的兩類問題M1//0.5自學教學大綱21.11.1空間和時間絕對空間和絕對時間；空間的測量；時間的測量M10.25講授0.25線上自學31.21.2質(zhì)點運動的描述質(zhì)點；參考系和坐標系；質(zhì)點位置的描述方法；運動方程；加速度矢量M10.25講授、討論0.25課后作業(yè)41.31.3位移速度加速度位移矢量；速度矢量；加速度矢量M10.25講授、討論0.25課后作業(yè)51.41.4變速運動求運動方程的一般方法M20.25講授、討論0.25課后作業(yè)61.51.5平面曲線運動自然坐標系中的加速度；圓周運動；角量與線量的關(guān)系；圓周運動的第二類運動學問題；角速度矢量；角量和線量的關(guān)系M11.5講授、討論0.5課后作業(yè)71.61.6相對運動伽利略變換；速度變換和加速度變換M30.5講授、討論0.5課后作業(yè)8第二章第二章質(zhì)點動力學本章的重點難點：牛頓運動定律；質(zhì)點的動量定理和動量守恒定律；質(zhì)點的角動量定理和角動量守恒定律；功；質(zhì)點的動能定理；保守力；勢能；伽利略相對性原理；非慣性系和慣性力////92.12.1牛頓運動定律牛頓第一定律；質(zhì)量；動量；牛頓第二定律；牛頓第三定律；常見的幾種力；牛頓運動定律的應用M12講授、討論0.5課后作業(yè)102.22.2動量角動量動量定理；角動量；角動量定理；質(zhì)點的角動量守恒定律M12講授、討論1.5課后作業(yè)112.32.3動能功；功率；質(zhì)點的動能定理；保守力M11講授0.5課后作業(yè)122.42.4勢能勢能的定義；幾種常見的勢能；保守力和勢能梯度；勢能曲線M11講授0.5課后作業(yè)132.52.5伽利略相對性原理非慣性系伽利略坐標變換；伽利略相對性原理；非慣性參考系慣性力M31講授、討論4小論文14第三章第三章質(zhì)點系動力學本章的重點難點：質(zhì)心運動定理；質(zhì)點系的動量定理和動量守恒定律；質(zhì)點系的角動量定理和角動量守恒定律；質(zhì)點的動能定理；機械能守恒定律；碰撞問題////153.13.1質(zhì)心內(nèi)力外力；質(zhì)心；質(zhì)心運動定理M11講授0.5課后作業(yè)163.23.2動量守恒定律質(zhì)點系的動力學方程；質(zhì)點系的動量定理；動量守恒定律M21.5講授、演示2課后作業(yè)173.33.3角動量守恒定律質(zhì)點系的角動量；質(zhì)點系的角動量定理；角動量守恒定律；*質(zhì)心參考系中的角動量定理M21.5講授、演示2課后作業(yè)183.43.4機械能守恒定律質(zhì)點系的動能定理；質(zhì)點系的功能原理；機械能守恒定律；能量守恒定律M31.5講授1課后作業(yè)193.53.5碰撞完全彈性碰撞；完全非彈性碰撞；恢復系數(shù)M31講授、演示1課后作業(yè)、線上自學20第四章第四章剛體力學基礎本章重點難點：剛體的模型；剛體的角動量；剛體的轉(zhuǎn)動慣量；定軸轉(zhuǎn)動的剛體的角動量定理、角動量守恒定律；剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律////214.14.1剛體運動學剛體模型；剛體的運動；剛體定軸轉(zhuǎn)動的角量描述M11講授、討論1課后作業(yè)224.24.2剛體的角動量和角動量定理剛體的角動量；轉(zhuǎn)動慣量；定軸轉(zhuǎn)動剛體的角動量定理；定軸轉(zhuǎn)動剛體系統(tǒng)的角動量守恒定律M32講授、討論4作業(yè)+小論文234.34.3轉(zhuǎn)動動能機械能守恒定律剛體的轉(zhuǎn)動動能；力矩的功；定軸轉(zhuǎn)動剛體的動能定理；剛體的重力勢能；剛體系統(tǒng)的機械能守恒定律M21講授2課后作業(yè)、線上自學244.4旋進旋進；陀螺儀M31講授0.5課后作業(yè)25第五章第五章振動和波本章重點難點：簡諧振動判定以及旋轉(zhuǎn)矢量表示法；由初始條件確定振幅和初相位；描述諧振動各物理量的物理意義；同振動方向、同頻率的諧振動的合成；求解平面簡諧波的波函數(shù)；波的疊加和駐波；半波損失////265.15.1簡諧振動簡諧振動的微分方程和運動方程；由初始條件確定振幅和初相位；坐標原點的選取對于振動表達式的影響；簡諧振動的其它表示法；諧振動的能量M12講授、討論2課后作業(yè)275.25.2阻尼振動和受迫振動共振阻尼振動；受迫振動；共振M20.5講授、演示0.25課后作業(yè)285.35.3簡諧振動的合成同振動方向、同頻率的簡諧振動的合成；同振動方向、不同頻率的簡諧振動的合成；同頻率的兩個相互垂直的簡諧振動的合成；相互垂直的不同頻率的簡諧振動的合成M21講授2課后作業(yè)、線上自學295.55.5機械波的產(chǎn)生和傳播機械波產(chǎn)生的條件；波面和波線；橫波和縱波；波速；波長、周期、頻率M21講授1課后作業(yè)305.65.6平面簡諧波的波函數(shù)波函數(shù)；平面簡諧波的波函數(shù)；波函數(shù)的物理意義；平面波的波動方程；波的能量M22講授2課后作業(yè)315.75.7波的干涉駐波波的疊加原理；波的干涉；駐波；半波損失；簡正模式M22講授2課后作業(yè)325.85.8多普勒效應波源相對于媒質(zhì)不動，觀測者以速度vR沿著二者的連線運動；觀測者相對于媒質(zhì)不動，波源以速度vs沿著二者的連線運動；波源和觀測者相對于媒質(zhì)在二者連線上同時運動M21講授、討論3作業(yè)+小論文33第六章第六章真空中的靜電場本章重點難點：電場強度和電勢的概念及物理意義；電通量、電勢能和電場力的功的概念；電場強度、電勢的計算；高斯定理和環(huán)路定理////346.16.1電荷庫侖定律電荷；電荷守恒定律；庫侖定律；靜電力的疊加原理M11.5講授、演示0.5課后作業(yè)356.26.2靜電場電場強度電場；電場強度；點電荷的電場強度；電場強度的疊加原理；電荷連續(xù)分布的帶電體產(chǎn)生的電場強度；電場線；帶電粒子在電場中的運動M12講授、討論2課后作業(yè)366.36.3高斯定理電通量；高斯定理；高斯定理的應用——利用高斯定理求電場強度的分布M22講授、討論2課后作業(yè)376.46.4電勢靜電場的環(huán)路定理；電勢差電勢；電勢的疊加原理；電場強度與電勢的微分關(guān)系M22.5講授、討論2課后作業(yè)38第七章第七章靜電場中的導體和電介質(zhì)本章重點難點：導體靜電平衡的條件；靜電平衡下導體的性質(zhì)及其電荷的分布；有介質(zhì)存在時的高斯定理；電容的概念及典型電容器電容的計算////397.17.1靜電場中的導體導體的靜電平衡條件；處于靜電平衡時實心導體的電荷分布；導體表面外附近一點的電場強度；孤立導體表面上的電荷分布；導體殼和靜電屏蔽；有導體存在時靜電場的分析與計算M12.5講授、討論4作業(yè)+小論文407.27.2靜電場中的電介質(zhì)電介質(zhì)的極化；極化強度矢量；電介質(zhì)的極化規(guī)律；電位移矢量；有介質(zhì)時的高斯定理；電介質(zhì)的性質(zhì)方程；有介質(zhì)時高斯定理的應用；M22講授3課后作業(yè)、線上自學417.37.3電容電容器孤立導體的電容；電容器；電容的計算；電容器的連接：串聯(lián)和并聯(lián)M32講授2課后作業(yè)427.47.4靜電場的能量靜電場的能量M20.5講授、演示0.5課后作業(yè)43第八章第八章恒定電流本章重點難點：電流密度的概念；歐姆定律的微分形式；電動勢的概念////448.18.1恒定電流的條件電流密度；電流的連續(xù)性方程；歐姆定律的微分形式；焦耳定律的微分形式；恒定電流條件M10.25講授、討論0.25課后作業(yè)458.28.2電動勢電動勢M10.25講授、討論0.25課后作業(yè)46第九章第九章穩(wěn)恒磁場本章重點難點：磁感應強度的概念；畢奧-薩伐爾定律及其應用；穩(wěn)恒磁場的高斯定理和安培環(huán)路定理及其應用；洛倫茲力和安培力概念及計算////479.19.1磁場磁感應強度磁現(xiàn)象；磁場；磁感應強度矢量；磁感應線；洛倫茲力；帶電粒子在磁場中的運動；霍爾效應M11.5講授、演示0.5課后作業(yè)489.29.2電流的磁場畢奧－薩伐爾定律；畢奧－薩伐爾定律的應用；勻速運動電荷的磁場M22講授、討論1.5課后作業(yè)499.39.3磁場的高斯定理和安培環(huán)路定理磁通量；磁場的高斯定理；安培環(huán)路定理及其應用M22.5講授、討論1.5課后作業(yè)509.49.4磁場對載流導體的作用安培定律；磁場對平面載流線圈的作用M21.5講授1課后作業(yè)51第十章第十章穩(wěn)恒磁場中的磁介質(zhì)本章重點難點：磁場強度、磁化強度的概念；有磁介質(zhì)存在時的安培環(huán)路定理和高斯定理////5210.110.1磁介質(zhì)的磁化分子電流；磁化強度；磁化強度與磁化電流的關(guān)系；有介質(zhì)時磁場的基本規(guī)律；磁介質(zhì)的性質(zhì)方程M11講授0.5課后作業(yè)5310.210.2鐵磁質(zhì)鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律；鐵磁質(zhì)的分類；磁疇M20.5講授0.5課后作業(yè)54第十一章第十一章電磁感應電磁場理論本章重點難點：法拉第電磁感應定律、楞次定律的物理意義及其應用；動生電動勢和感生電動勢及其計算方法；自感和互感現(xiàn)象；磁場的能量////5511.111.1電磁感應定律電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)；楞次定律；法拉第電磁感應定律M31講授、演示、討論1課后作業(yè)5611.211.2動生電動勢和感生電動勢動生電動勢；動生電動勢對應的非靜電力；感生電動勢和感應電場；電場的環(huán)流；電子感應加速器M22講授、討論4作業(yè)+小論文5711.311.3互感和自感互感；自感；互感和自感的關(guān)系M20.5講授、演示0.25課后作業(yè)5811.411.4磁場的能量磁場的能量；互感磁能M30.5講授0.25課后作業(yè)5912.212.2麥克斯韋電磁場理論麥克斯韋方程組的積分形式和微分形式；麥克斯韋電磁場理論M32.5講授、討論0.25課后作業(yè)6012.312.3電磁波電磁波的波動方程；電磁波的性質(zhì)M31講授、討論0.25課后作業(yè)61第十二章麥克斯韋電磁場理論感應電場、位移電流的基本假設；麥克斯韋方程組的物理意義////6212.112.1位移電流位移電流假設；極化電流密度M31講授0.25課后作業(yè)四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1平時作業(yè)1.每周布置一份試卷。2.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3.考核學生對力學、機械波、電磁場等理論基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力題型主要有作圖、分析和計算題。15%2期中考試1.閉卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.主要考核學生對力學基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有判斷題、簡答題、計算題等。10%3平時表現(xiàn)隨機點名、刷卡點名、隨機檢查學生上課精神狀態(tài)、回答問題情況10%4階段考試1、閉卷考試、成績采用百分制，卷面成績總分100分。2、主要考核學生對力學基本知識的掌握能力，學生綜合運用知識分析問題、解決問題的能力。20%5智慧樹在線考核1.在線考核，閉卷；2.主要考查學生解決具體問題的能力5%6期末考試1.閉卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.主要考核學生對力學、電磁學基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有判斷題、簡答題、計算題等。40%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時表現(xiàn)20%隨機點名、刷卡點名、隨機檢查學生上課精神狀態(tài)、回答問題情況2M1平時作業(yè)30%A-獨立思考、按時完成，解答規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準確；B-獨立思考、按時完成，解答比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準確率高；C-獨立思考、按時完成，解答基本規(guī)范，解題思路基本清晰、步驟基本完整、格式基本合理、答案基本準確；D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，解題思路混亂，解答錯誤3M1階段考試30%（見試卷評分標準）4M1智慧樹在線考核20%見評分標準5M2平時作業(yè)40%A-獨立思考、按時完成，解答規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準確；B-獨立思考、按時完成，解答比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準確率高；C-獨立思考、按時完成，解答