《普通物理三》課程教學(xué)大綱

《普通物理三》課程教學(xué)大綱課程編號(hào)：0612053課程總學(xué)時(shí)/學(xué)分：64/3.5（其中理論64學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)0學(xué)時(shí)）課程類(lèi)別：學(xué)科基礎(chǔ)與專業(yè)必修課一、教學(xué)目的和任務(wù)《普通物理（三）》即《電磁學(xué)》，是四年制本科院校物理學(xué)專業(yè)必修的基礎(chǔ)課程，主要研究電磁場(chǎng)的性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律；電磁場(chǎng)的求解以及與物質(zhì)的相互作用。通過(guò)本課程的教學(xué)，應(yīng)達(dá)到下列目標(biāo)：(1)使學(xué)生了解電磁運(yùn)動(dòng)的基本現(xiàn)象，系統(tǒng)地掌握電磁運(yùn)動(dòng)基本概念和基本規(guī)律，使學(xué)生建立“場(chǎng)”的概念和有關(guān)的物理圖象。(2)使學(xué)生了解電磁學(xué)發(fā)展史，了解重大發(fā)現(xiàn)和發(fā)明過(guò)程中的物理思想和實(shí)驗(yàn)方法。(3)使學(xué)生掌握電磁學(xué)的有關(guān)概念和規(guī)律，為后繼課程及專業(yè)訓(xùn)練做好準(zhǔn)備。(4)一定程度上培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為將來(lái)從事科學(xué)研究、教學(xué)和其它工作打下基礎(chǔ)。二、教學(xué)基本要求教學(xué)中講授課程內(nèi)容的同時(shí)，要注重物理思想和物理圖象的建立，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)；教學(xué)中注重理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用的聯(lián)系，為學(xué)生學(xué)成后報(bào)效社會(huì)，將知識(shí)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力奠定基礎(chǔ)；要注重學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)，為將來(lái)從事的科學(xué)研究或者教學(xué)和其它工作打下基礎(chǔ)。三、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配第一章靜電場(chǎng)的基本規(guī)律(12學(xué)時(shí))第一節(jié)電荷第二節(jié)庫(kù)侖定律第三節(jié)靜電場(chǎng)第四節(jié)高斯定理第五節(jié)電場(chǎng)線第六節(jié)電勢(shì)教學(xué)要求：(1)明確電荷的物質(zhì)屬性；掌握電荷守恒定律和電荷的量子性。(2)理解點(diǎn)電荷模型；會(huì)用庫(kù)侖定律和疊加原理計(jì)算。(3)理解場(chǎng)的概念；掌握電場(chǎng)強(qiáng)度的概念和意義，會(huì)用點(diǎn)電荷的場(chǎng)和場(chǎng)的疊加原理計(jì)算場(chǎng)強(qiáng)。(4)理解高斯定理的意義和內(nèi)容，能運(yùn)用高斯定理求解特定條件下的場(chǎng)強(qiáng)分布。(5)理解電場(chǎng)線的概念和性質(zhì)，能借助電場(chǎng)線理解簡(jiǎn)單帶電體的電場(chǎng)分布。(6)理解靜電場(chǎng)的有勢(shì)性，理解靜電場(chǎng)環(huán)路定理的意義；掌握電勢(shì)、電勢(shì)差的概念；理解電勢(shì)與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系；掌握電勢(shì)的計(jì)算。教學(xué)重點(diǎn)：電場(chǎng)強(qiáng)度的意義及計(jì)算；用點(diǎn)電荷的場(chǎng)及疊加原理計(jì)算場(chǎng)強(qiáng)，高斯定理的理解及應(yīng)用；電勢(shì)的求解。教學(xué)難點(diǎn)：用積分的方式計(jì)算連續(xù)分布的帶電體的場(chǎng)強(qiáng)和高斯定理得應(yīng)用。第二章有導(dǎo)體時(shí)的靜電場(chǎng)（6學(xué)時(shí)）第一節(jié)靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體第二節(jié)封閉金屬殼內(nèi)外的靜電場(chǎng)第三節(jié)電容器及其電容第四節(jié)帶電體系的靜電能教學(xué)要求：(1)掌握導(dǎo)體的靜電平衡條件及靜電平衡時(shí)的性質(zhì)。(2)掌握封閉金屬殼內(nèi)外的電場(chǎng)。(3)理解電容的概念，會(huì)計(jì)算電容器的電容。(4)掌握帶電體系的靜電能，理解電場(chǎng)的能量。教學(xué)重點(diǎn)：導(dǎo)體的靜電平衡條件及性質(zhì)；封閉金屬殼內(nèi)外的靜電場(chǎng)，以及電容的計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)：封閉金屬殼內(nèi)外的靜電場(chǎng)，靜電屏蔽。第三章靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)（8學(xué)時(shí)）第一節(jié)概述第二節(jié)偶極子第三節(jié)電介質(zhì)的極化第四節(jié)極化電荷第五節(jié)有介質(zhì)時(shí)的高斯定理第六節(jié)有電介質(zhì)時(shí)的靜電場(chǎng)方程第七節(jié)電場(chǎng)的能量教學(xué)要求：(1)理解“重心模型”和電介質(zhì)極化的微觀機(jī)制。(2)理解極化強(qiáng)度的物理意義。(3)理解極化電荷，掌握極化強(qiáng)度與極化電荷、極化強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系。(4)掌握介質(zhì)中的高斯定理，能應(yīng)用該定理求解電場(chǎng)分布。(5)掌握有介質(zhì)時(shí)靜電場(chǎng)的場(chǎng)方程與性能方程。(6)掌握電介質(zhì)中電場(chǎng)的能量。教學(xué)重點(diǎn)：電介質(zhì)極化的微觀機(jī)制；極化強(qiáng)度與極化電荷、極化強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系；介質(zhì)中的高斯定理及應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)：極化強(qiáng)度與極化電荷、極化強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系；介質(zhì)中的高斯定理及應(yīng)用第四章恒定電流和電路（6學(xué)時(shí)）第一節(jié)恒定電流第二節(jié)直流電路歐姆定律第三節(jié)電源和電動(dòng)勢(shì)第四節(jié)基爾霍夫方程組第五節(jié)接觸電勢(shì)差和溫差電現(xiàn)象教學(xué)要求：(1)正確理解電流密度矢量，理解連續(xù)性方程和穩(wěn)恒電流的條件。(2)理解歐姆定律微分形式的意義，能熟練地運(yùn)用含源電路、不含源電路的歐姆定律求解簡(jiǎn)單電路問(wèn)題。(3)理解非靜電力和電動(dòng)勢(shì)的概念，理解電源電動(dòng)勢(shì)與路端電壓的區(qū)別和聯(lián)系。(4)熟練掌握基爾霍夫定律，并能解決復(fù)雜電路問(wèn)題。(5)了解接觸電勢(shì)差和溫差電現(xiàn)象。教學(xué)重點(diǎn)：理解電流密度矢量的概念，理解連續(xù)性方程和穩(wěn)恒電流的條件；含源電路歐姆定律的運(yùn)用；基爾霍夫定律及應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)：電流密度矢量；非靜電力和電動(dòng)勢(shì)的概念；含源歐姆定律的運(yùn)用；第五章恒定電流的磁場(chǎng)（10學(xué)時(shí)）第一節(jié)磁現(xiàn)象及其與電現(xiàn)象的聯(lián)系第二節(jié)畢奧——薩伐爾定律第三節(jié)磁場(chǎng)的高斯定理第四節(jié)安培環(huán)路定理第五節(jié)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)第六節(jié)磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用第七節(jié)用磁矩表示載流線圈的磁場(chǎng)，磁偶極子教學(xué)要求：(1)理解磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量的概念。(2)理解畢奧——薩伐爾定律，并會(huì)熟練計(jì)算簡(jiǎn)單電流的磁場(chǎng)。(3)理解磁場(chǎng)的高斯定理和安培環(huán)路定理，會(huì)熟練應(yīng)用安培環(huán)路定理計(jì)算某些電流分布的磁場(chǎng)。(4)掌握洛倫茲力公式和安培力公式，會(huì)熟練運(yùn)用洛倫茲力解決電荷在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。(5)了解速度選擇器、回旋加速器、質(zhì)譜儀、霍爾效應(yīng)的原理。教學(xué)重點(diǎn)：畢奧——薩伐爾定律的理解及應(yīng)用；安培環(huán)路定理的理解及應(yīng)用，洛倫茲力公式和安培力公式的掌握及應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)：畢奧——薩伐爾定律的理解及應(yīng)用；安培環(huán)路定理的推導(dǎo)及應(yīng)用第六章電磁感應(yīng)與暫態(tài)過(guò)程（10學(xué)時(shí)）第一節(jié)電磁感應(yīng)第二節(jié)楞次定律第三節(jié)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)第四節(jié)感生電動(dòng)勢(shì)和感生電場(chǎng)第五節(jié)自感互感第六節(jié)渦電流第七節(jié)RL電路的暫態(tài)過(guò)程第八節(jié)RC電路的暫態(tài)過(guò)程第九節(jié)RLC電路的暫態(tài)過(guò)程第十節(jié)磁能教學(xué)要求：(1)理解并掌握法拉第定律和楞次定律。(2)熟練動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算，了解感應(yīng)電場(chǎng)的概念和感生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算。(3)掌握感生電場(chǎng)的特點(diǎn)及與靜電場(chǎng)的區(qū)別。(4)了解自感、互感觀象及其規(guī)律，掌握自感系數(shù)、互感系數(shù)的計(jì)算。(5)了解暫態(tài)過(guò)程，掌握RL、RC串聯(lián)電路暫態(tài)過(guò)程的計(jì)算方法。了解RL、RC串聯(lián)電路。(6)理解磁能和磁能密度的概念,了解自感磁能和互感磁能的計(jì)算。教學(xué)重點(diǎn)：法拉第定律和楞次定律的理解及應(yīng)用，動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算；自感、互感觀象的理解，RL、RC串聯(lián)電路暫態(tài)過(guò)程的計(jì)算方法。教學(xué)難點(diǎn)：自感、互感觀象的理解；RL、RC串聯(lián)電路暫態(tài)過(guò)程的計(jì)算；自感磁能和互感磁能的計(jì)算。第七章磁介質(zhì)（8學(xué)時(shí)）第一節(jié)磁介質(zhì)存在時(shí)靜磁場(chǎng)的基本規(guī)律第二節(jié)順磁性與抗磁性第三節(jié)鐵磁性與鐵磁質(zhì)第四節(jié)磁路及其計(jì)算第五節(jié)磁場(chǎng)的能量教學(xué)要求：(1)認(rèn)識(shí)磁介質(zhì)的磁化現(xiàn)象，從分子電流觀點(diǎn)正確理解磁介質(zhì)的結(jié)構(gòu)及磁化過(guò)程。(2)掌握磁化強(qiáng)度、磁化電流的概念和二者的關(guān)系。(3)熟練掌握有磁介質(zhì)存在時(shí)的安培環(huán)路定理，并運(yùn)用它計(jì)算一些特殊電流分布所產(chǎn)生的磁場(chǎng)。(4)了解順磁性和抗磁性，了解鐵磁質(zhì)的磁化性能。(5)理解和掌握磁路定理，會(huì)運(yùn)用它對(duì)簡(jiǎn)單磁路進(jìn)行計(jì)算。(6)掌握介質(zhì)中電磁場(chǎng)的能量密度與能流密度表達(dá)式教學(xué)重點(diǎn)：磁介質(zhì)的磁化強(qiáng)度、磁化電流的關(guān)系；有磁介質(zhì)存在時(shí)的安培環(huán)路定理及運(yùn)用；了解順磁性和抗磁性及鐵磁質(zhì)的磁化性能教學(xué)難點(diǎn)：磁介質(zhì)的磁化強(qiáng)度、磁化電流的關(guān)系；有磁介質(zhì)存在時(shí)的安培環(huán)路定理及運(yùn)用第九章時(shí)變電磁場(chǎng)和電磁波（4學(xué)時(shí)）第一節(jié)位移電流與麥克斯韋方程組第二節(jié)平面電磁波教學(xué)要求：(1)深刻理解位移電流的概念及其物理實(shí)質(zhì)。(2)牢記麥克斯韋方程組的積分形式及物理意義。(3)掌握真空中平面電磁波的特點(diǎn)。教學(xué)重點(diǎn)：理解位移電流的概念及其物理實(shí)質(zhì)；麥克斯韋方程組的積分形式及物理意義；真空中平面電磁波的特點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)：麥克斯韋方程組的積分形式及物理意義；真空中平面電磁波的特點(diǎn)四、推薦教材及參考書(shū)目推薦教材：[1]梁燦彬，秦光戎，梁竹健.《電磁學(xué)》第二版.高等教育出版社，2004[2]趙凱華，陳熙謀.《電磁學(xué)》第二版.高等教育出版社，2003參考書(shū)目：[1]賈起民，鄭永令，陳暨耀.《電磁學(xué)》第二版.