《大学物理》课程教学大纲

1《大学物理》课程教学大纲一、课程基本信息1、课程名称（中/英文）：大学物理/CollegePhysics2、课程性质：学科基础3、周学时/学分：4/44、授课对象：电子信息科学与技术、计算机科学与技术、通信工程、电子信息工程专业5、使用教材：刘克哲，张承琚.物理学[M](第三版)（上、下卷）.北京：高等教育出版社，2005.6二、课程简介物理学是研究物质世界中最普遍、最基本的运动形式及其相互转化规律的科学。它的基本理论渗透在自然科学的各个领域，广泛应用于工程技术各个部门。可以预见，21世纪科学技术的进步，必须在极大程度上依赖物理学的发展。同时，物理学又是一门重要的素质教育课程，它所体现的科学的思维方式以及认识论和方法论对人才的文化修炼、素质和能力的培养以及知识构成举足轻重。本课程为信息学院本科各专业的必修基础课，主要讲授内容：力学部分：介绍质点的运动，牛顿运动定律，力学中常见的力，机械能守恒定律，动量守恒定理，角动量守恒定律；电磁学部分：介绍静电场的基本性质，电流与恒磁场的物理量和基本规律，电磁感应基本性质和规律；振动与波动部分：介绍简谐振动、简谐振动的合成、分解，波的产生和传播、波的干涉、多普勒效应；波动光学部分：介绍光的传播、干涉、衍射和偏振；量子物理基础等。三、教学目的与基本要求物理学是整个自然科学的基础，是高等理工科教育的重要组成部分，物理课是信息学院各专业的一门重要的必修基础课。本课程所阐述的物理学基本知识、基本概念、基本规律和基本方法，不仅使学生继续学习专业课程和其他科学技术的基础，而且也是培养和提高学生科学素质、科学思维方法和科学研究能力的重2要内容。通过对本课程的教学，使学生对物理学的基本概念、基本理论、基本方法能够有比较全面和系统的认识和正确的理解，将微积分知识具体地、灵活地应用于物理问题之中，培养学生分析、解决实际问题的能力，并为后继课程的学习打下坚实的基础。四、主要教学方法1、以课堂讲授为主，充分利用教材、多媒体课件、参考书，尽可能多采取课堂讲授和学生自学相结合、课内与课外相结合、讲授与提问相结合的教学组织形式和方法；2、加强课外辅导、答疑，通过习题强化知识点。五、教学进度表章次题目教学时数第一章质点的运动6第二章守恒定律7第三章刚体力学3第四章电荷与静电场12第五章电流和恒磁场10第六章电与磁的相互作用和相互关系4第七章振动和波动8第八章波动光学8第九章量子物理基础6总计64六、考核方式和成绩评定办法1、考核方式：闭卷考2、成绩评定办法：平时、期中、期末成绩分别为10%、20%、70%（平时成绩由作业成绩、出勤等构成）3七、正文第一章质点的运动（教学时数6）教学目的：1．了解大学物理课程的地位、作用、学习方法和教学要求，了解物理学的研究对象及其分类；2．了解质点、参考系、坐标系、惯性参考系的概念；3．理解位移、位矢、速度、加速度、角速度和角加速度等描述质点运动和运动变化的物理量;4．掌握直角坐标系计算质点作空间运动时的速度、加速度；掌握自然坐标系，能计算质点作圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度。5．理解力学中常见的几种力，掌握牛顿三定律及其应用；6．了解惯性系和非惯性系的基本概念；了解非惯性系和惯性力的概念；理解质点的相对运动问题。教学重点：1．位置矢量、位移、速度、加速度、角速度和角加速度的概念；2．直角坐标系计算质点作空间运动时的速度、加速度；掌握自然坐标系，能计算质点作圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度；3．力学中常见的几种力；4．牛顿运动定律求解动力学问题。教学难点：1．位置矢量、位移、速度、加速度四个物理量概念；2．自然坐标系，角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度的概念；3．牛顿三大定律及应用。第一节质点和参考系一、质点二、参考系第二节描述质点运动的物理量一、时刻和时间4二、位置矢量三、位移和路程四、速度与速率五、加速度第三节描述质点运动的坐标系一、直角坐标系二、平面极坐标系三、自然坐标系第四节牛顿运动定律（自学）一、牛顿第一定律二、牛顿第二定律三、牛顿第三定律第四节力学中常见的力一、万有引力二、弹性力三、摩擦力第五节伽利略相对性原理一、伽利略相对性原理二、伽利略变换三、惯性力本章基本概念：质点、参考系、坐标系、惯性参考系、位移、位置矢量、速度、加速度、角速度、角加速度、万有引力、弹性力、摩擦力、惯性力。本章思考题与习题：6～10题第二章守恒定律（教学时数7）教学目的：1．掌握功和功率的概念，正功和负功的物理意义；会计算功和功率；2．掌握保守力作功的特点及势能的概念，会计算重力、弹性力和万有引力势能。了解势能曲线；53．理解动量、碰撞的概念；掌握质点的动能定理、动量定理以及动量守恒定律；理解质点的力矩、角动量（动量矩）概念、角动量定理和角动量守恒定律；并能用它们分析、解决质点运动的力学问题；掌握机械能守恒定律。掌握运用守恒定律分析问题的思想和方法、能分析简单系统在平面内运动的力学问题；4.理解质心和质心运动定律。教学重点：1.质点动能定理及其应用；2．保守力作功的特点与势能的概念；3．质点系的功能原理及其应用；4．机械能守恒定律及其适用条件；5．质点系的动量定理；6．冲量，动量守恒定律的内容和适用条件；7．完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞。教学难点：1.保守力作功的特点与势能的概念；2．机械能守恒定律及其适用条件；3．动量守恒定律的内容和适用条件；4．质点的角动量定理和角动量守恒定律；5．力矩和角动量的概念；6．质点的角动量定理和角动量守恒定律。第一节机械能守恒定律一、功和功率二、动能和动能定理三、势能四、机械能守恒定律第二节动量守恒定律一、动量和动量定律二、质点系的动量定理和质心运动定理三、动量守恒定律6四、碰撞第三节角动量守恒定律一、力矩二、质点角动量守恒定律本章基本概念：功、功率、动能、势能、保守力、机械能、动量、冲量、质心、碰撞、力矩、角动量。本章思考题与习题：6～10题第三章刚体力学（教学时数3）教学目的：1．了解刚体的平动和转动；2．理解转动惯量概念；掌握刚体绕定轴转动的转动定律；3．会计算力矩的功、转动动能；掌握刚体定轴转动中动能定理和功能原理。教学重点：1．刚体绕定轴转动的转动定律；2．刚体定轴转动中动能定理和功能原理。教学难点：·1．转动惯量的计算；2．转动定理的应用。第一节刚体的运动一、平动和转动二、刚体的定轴转动第二节刚体动力学一、刚体的转动动能二、刚体的转动惯量三、力矩作的功四、动能定理五、转动定理本章基本概念：平动、转动、转动惯量、惯性参考系、位移、位置矢量、7速度、加速度、角速度、角加速度、万有引力、弹性力、摩擦力、惯性力。本章思考题与习题：2～4题第四章电荷和静电场（教学时数12）教学目的：1．理解电荷的量子化、电荷守恒定律；了解电场线、等势面的概念；理解电势和电势差的概念，理解电场力作功的特点；2．掌握静电场的基本性质、电场强度和电势的概念以及电场强度和电势的叠加原理；3．掌握用积分的方法计算电场强度；掌握电势的两种计算方法；4．掌握电势与电场强度的积分关系，理解其微分关系。能计算一般问题中的电场强度和电势；5．掌握静电场的基本规律：库仑定律、高斯定理和环路定理，掌握用高斯定理计算电场强度的条件和方法；6．掌握利用电势来求电场强度的分布的计算方法；7．理解静电感应和静电平衡条件；了解静电屏蔽及其应用；掌握静电平衡条件下导体上电荷的分布的特点；8．掌握电容器的概念和特殊情况下电容器的计算；掌握电容器的串联和并联的特点；了解电介质对电容的影响和相对电容率的概念；9．理解电介质的极化机理和电介质中的极化电荷和自由电荷的关系；掌握电极化强度的物理意义；掌握有电介质时的高斯定理。教学重点：·1．电场强度概念及其计算；2．电势的概念及其计算；3．高斯定理、环路定理及应用；4．电容和电容的计算；5．有电介质时的高斯定理。教学难点：1．库仑定律、高斯定理及应用；82．电势、电场强度的概念及计算方法，以及它们之间的关系；3．电介质极化机理；电极化强度以及极化电荷和自由电荷的关系；4．电容和电容计算；5．有电介质时的高斯定理。第一节电荷和库仑定律一、电荷二、库仑定律第二节电场和电场强度一、电场二、电场强度第三节高斯定理电场线，电通量，高斯定理，闭合曲面。第四节电势及其与电场强度的关系一、静电场属于保守场二、电势能、电势差和电势三、电势的计算四、等势面第五节静电场中的金属导体一、金属导体的静电平衡二、导体表面的电荷和电场三、导体空腔的性质四、导体静电平衡性质的应用第六节电容和电容器一、孤立导体的电容二、电容器三、电容的计算四、电容器的联接第七节静电场的电介质一、电介质的极化9二、极化强度矢量三、极化强度与极化电荷间的关系四、极化电荷对电场的影响五、电介质存在时的高斯定理电介质存在时的高斯定理，电感应强度矢量（电位移矢量）。六、边界条件本章基本概念：电荷、电场强度、电通量、高斯定理、电势、电势差、静电平衡、电容、电介质、极化电荷、电介质极化。本章思考题与习题：6～10题第五章电流和恒磁场（教学时数10）教学目的：1．掌握电流强度和电流密度的概念及其计算方法；了解电流的连续性方程和稳恒条件；掌握电阻率的公式和电阻的计算方法；掌握欧姆定律的微分形式；掌握电源和电动势的概念；2．了解磁感应线的物理意义；理解磁通量的物理意义及计算方法；理解磁场的基本性质和磁感应强度的基本概念；掌握毕一萨定律的物理意义，能计算一些简单问题中的磁感应强度；3．掌握稳恒磁场的规律：磁场高斯定理和安培环路定理。重点是用安培环路定理计算磁感应强度的条件和方法；4．掌握安培定律和洛仑兹力公式；掌握磁场对载流线圈的作用的磁力矩的物理意义及其计算方法，会计算安培力、洛伦兹力的大小；能分析点电荷在均匀电磁场（包括纯电场、纯磁场）中的受力和运动；了解霍耳效应；5．了解磁介质及其分类；了解磁介质的磁化机理，理解磁化强度的物理意义；了解铁磁质的物理性质，磁化曲线和磁滞回线的物理意义。掌握磁场强度H的概念，物理意义，B与H之间的关系；掌握磁介质中的高斯定理和安培环路定理；会计算介质作均匀规则分布时的场强。教学重点：1．电流密度；102．磁感应强度的定义；3．毕一萨定律及其应用；4．安培环路定律及应用；5．安培力、洛伦兹力的计算6．磁场强度，磁介质的安培环路定律。教学难点：1．磁感应强度的定义；2．毕一萨定律及其应用；3．安培环路定律及应用；4．安培力、洛仑兹力的计算；5．磁介质的安培环路定律。第一节恒定电流条件和导电规律一、电流强度和电流密度二、电流的连续性方程和恒定电流条件三、导体的电阻四、欧姆定律五、电功率和焦耳定律六、电动势第二节磁场和磁感应强度一、磁现象二、磁感应强度三、磁感应线和磁通量第三节毕奥_萨伐尔定律电流元，毕奥_萨伐尔定律第四节磁场的高斯定理和安培环路定理一、磁场的高斯定理二、安培环路定理第五节磁场对电流的作用一、安培定律11二、两平行长直电流之间的相互作用三、磁场对载流线圈的作用第六节带电粒子在磁场中的运动一、洛伦兹力和粒子的运动方程二、带电粒子在匀强磁场中的运动三、带电粒子比荷的测定四、霍耳效应第七节磁介质的磁化一、物质磁性的概述二、磁化的磁介质内的磁感应强度三、磁化强度与磁化电流的关系四、有磁介质存在时的安培环路定理五、边界条件第八节铁磁性一、自发磁化强度二、居里温度三、铁磁体内的磁畴结构四、磁滞现象本章基本概念：电流、电阻、欧姆定律、电动势、洛伦兹力、磁感应强度、毕奥_萨伐尔定律、安培环路定理、安培定理、洛伦兹力、霍耳效应、磁介质本章思考题与习题：6～8题第六章电与磁的相互作用和相互关系（教学时数4）教学目的：1．理解电动势基本概念，掌握法拉第电磁感应定律与愣次定律，并能熟练应用法拉第电磁感应定律分析研究电磁感应现象；2．理解产生动生电动势的非静电力是洛仑兹力，掌握动生电动势的计算方法；3．理解产生感生电动势的非静电力是变化的磁场，掌握感生电动势的计算12方法；4．掌握自感与互感概念的物理意义，并能熟练计算自感电动势与互感电动势，自感系数与互感系数；