《大学物理》教学大纲

《大学物理》教学大纲课程编号：53051-2#课程性质：专业必修课程名称：大学物理学时学分：96/6英文名称：collegephysics考核方式：闭卷考试选用教材：《大学物理》吴百诗主编科学出版社大纲执笔人：陈宪锋先修课程：高等数学大纲审核人：吴春青适用专业：信息与计算科学批准人：孙霓刚执行时间：2016年9月1日一、课程目标1、独立获取知识的能力——逐步掌握科学的学习方法，阅读并理解相当于大学物理水平的物理类教材、参考书和科技文献，不断地扩展知识面，增强独立思考的能力，更新知识结构；能够写出条理清晰的读书笔记、小结或小论文。2、科学观察和思维的能力——运用物理学的基本理论和基本观点，通过观察、分析、综合、演绎、归纳、科学抽象、类比联想、实验等方法培养学生发现问题和提出问题的能力，并对所涉问题有一定深度的理解，判断研究结果的合理性。3、分析问题和解决问题的能力——根据物理问题的特征、性质以及实际情况，抓住主要矛盾，进行合理的简化，建立相应的物理模型，并用物理语言和基本数学方法进行描述，运用所学的物理理论和研究方法进行分析、研究。通过大学物理课程教学,应注重培养学生以下素质：4、求实精神——通过大学物理课程教学，培养学生追求真理的勇气、严谨求实的科学态度和刻苦钻研的作风。5、创新意识——通过学习物理学的研究方法、物理学的发展历史以及物理学家的成长经历等，引导学生树立科学的世界观，激发学生的求知热情、探索精神、创新欲望，以及敢于向旧观念挑战的精神。6、科学美感——引导学生认识物理学所具有的明快简洁、均衡对称、奇异相对、和谐统一等美学特征，培养学生的科学审美观，使学生学会用美学的观点欣赏和发掘科学的内在规律，逐步增强认识和掌握自然科学规律的自主能力。二、课程目标、教学方法与毕业要求的对应关系毕业要求毕业要求指标点课程目标教学方法1.工程知识1.1能将数学、自然科学、工程基础和专业知识运用到复杂计算机工程问题的恰当表述中。课程目标1、2、3、4、5、6通过概念讲解，举例分析、课堂与课后的练习及作业使学生掌握大学物理的重点知识与应用方法。三、教学内容及学时分配教学内容的基本要求分三级：掌握、理解、了解。掌握：属较高要求。对于要求掌握的内容（包括定理、定律、原理等的内容、物理意义及适用条件）都应比较透彻明了，并能熟练地用于分析和计算工科大学物理课水平的有关问题，对于那些由基本定律导出的定理要求会推导。理解：属一般要求。对于要求理解的内容（包括定理、定律、原理等的内容、物理意义及适用条件）都应明了，并能用于分析和计算工科大学物理课水平的有关问题。对于那些由基本定律导出的定理不要求会推导。了解：属较低要求。对于要求了解的内容，应该知道所涉及问题的现象和有关实验，并能对它们进行定性解释，还应知道与问题直接有关的物理量和公式等的物理意义。对于要求了解的内容，在经典物理部分一般不要求定量计算。第一篇力学（20学时）（一）教学内容第1章质点运动学：质点运动的描述、相对运动；第2章牛顿运动定律：牛顿运动定律及其应用、变力作用下的质点动力学基本问题；第3章功与能：变力的功、动能定理、保守力的功、势能、机械能守恒定律；第4章动量与冲量：质点与质点系的动量定理和动量守恒定律；质心、质心运动定理；第5章刚体运动学：刚体的平动、定轴转动；第6章刚体动力学：刚体定轴转动定律、转动惯量；刚体转动中的功和能；角动量定理、角动量守恒定律。（二）基本要求1、理解质点、刚体等模型和参照系、惯性系等概念。2、掌握位置矢量、位移、速度、加速度等描述质点运动和运动变化的物理量。3、能藉助于直角坐标系熟练地计算质点在平面内运动时的速度和加速度，熟练地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。4、掌握牛顿三定律及其适用条件。能用微积分处理一维变力作用下简单的质点动力学问题。了解非惯性系和惯性力。5、掌握功的概念。能熟练地计算直线运动情况下变力的功。理解保守力作功的特点及势能的概念，会计算势能。6、掌握质点的动能定理和动量定理，并能用它们分析、解决质点在平面内运动时的简单力学问题。掌握机械能守恒定律、动量守恒定律以及它们的适用条件。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。了解质心和质心运动定理。7、掌握刚体绕定轴转动的运动学规律和转动定律。了解转动惯量的概念。8、理解动量矩(角动量)概念，通过质点在平面内运动和刚体绕定轴转动情况，理解动量矩守恒定律及其适用条件。能应用动量矩守恒定律分析、计算有关问题。9、理解牛顿力学的相对性原理、理解伽利略坐标、速度变换。（三）重点1、质点、刚体模型和惯性系概念。2、位置矢量、位移、速度、加速度等物理量之间的联系。3、在位矢坐标系、直角坐标系、自然坐标系中速度与加速度的表示方法。4、圆周运动的角量表示、角量与线量的关系。5、牛顿运动三定律及其应用。6、动能定理、功能原理、机械能守恒律的理解及其应用。7、动量定理、动量守恒律的理解及其应用。8、刚体绕定轴转动的转动定律及其应用。9、动量矩(角动量)概念、动量矩守恒定律及其适用条件。（四）难点1、一维情况下的两类运动学问题的处理，特别是第二类运动学问题（积分型）。2、圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度的计算。3、用微积分处理一维变力作用下简单的质点动力学问题。4、利用动能定理和动量定理分析解决质点在平面内运动时的简单力学问题。5、会用机械能守恒定律、动量守恒定律分析简单系统在平面内运动的力学问题。6、定轴刚体的转动定律的应用分析。7、应用动量矩守恒定律分析、计算有关问题。第一篇力学（20学时）章节序号单元名称主要教学内容及要求学习目标学时数知识目标能力目标第1章质点运动学§1.1质点位置的确定掌握矢量与标量的有关区别，矢量的运算规则；掌握确定质点位置的几种方法；掌握一些概念：质点、位矢。掌握矢量与标量；质点概念及位置确定；能处理矢量与标量物理量的各种微分关系1§1.2位移、速度和加速度掌握一些概念：位移、速度、加速度、参照系等；掌握位矢、位移、速度、加速度概念及联系能处理位矢系中质点的运动表示1§1.3直角坐标系中的表示掌握直角坐标系中速度与加速度的表示方法掌握位矢、速度、加速度之间微分、积分关系能处理一维情况下的两类运动学问题1§1.4自然坐标系中的表示掌握在自然坐标系中速度与加速度的表示方法。掌握自然坐标系；切向加速度和法向加速会计算质点曲线运动时的速度和加速度1§1.5圆周运动的角量表示§1.6相对运动掌握圆周运动中的角量表示以及它们之间的关系；掌握相对运动。掌握角位置、角位移、角速度、角加速度的关系；伽利略变换能处理质点圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度。1第2章牛顿运动定律§2.1牛顿运动三定律掌握牛顿三定律及其适用条件掌握牛顿三定律会分析牛顿三定律的适用条件1§2.2常见的几种力掌握自然界中普遍存在的几种力掌握重力、万有引力、弹性力、摩擦力会对物体进行受力分析1§2.3牛顿运动定律的应用§2.4牛顿运动定律的适用范围掌握牛顿运动定律的处理过程惯性系、受力分析、牛顿运动定律的应用能用牛顿运动定律的处理质点运动2第3章功和能§3.1功§3.2几种常见力的功掌握功的定义及计算；掌握几种常见力的功的表达式及意义。掌握功的定义；常见力的功会用功的定义式进行计算1§3.3动能定理掌握动能定理的含义及应用。掌握动能定理会用动能定理进行处理1§3.4势能、机械能守恒律§3.5能量守恒律掌握势能的概念，及几种常见保守力的势能表达式；理解机械能守恒律及能量守恒律，及其应用掌握势能、保守力、功能原理、机械能守恒、能量守恒律能应用动能定理，功能原理，机械能守恒律处理问题。1第4章冲量与动量§4.1质点动量定理§4.2质点系动量定理理解动量、冲量的概念；掌握动量定理理解动量、冲量；动量定理会用动量定理进行处理1§4.3动量守恒定理掌握动量守恒律。掌握内力与外力；动量守恒律会用动量守恒律进行处理14.4质心和质心运动定理理解质心和质心运动定理理解质心、质心运动定理会计算质心位置，能应用质心运动定理1第5章刚体运动学§5.1刚体§5.2刚体的平动§5.3刚体绕定轴转动掌握刚体的概念；掌握刚体绕定轴转动的运动学规律掌握刚体、平动与转动；定轴转动能处理刚体绕定轴转动的运动学规律1第6章刚体动力学§6.1力矩、转动定律理解力矩概念；掌握定轴转动刚体的转动定律；了解转动惯量理解力矩、转动惯量；转动定律能处理定轴转动刚体的动力学问题2§6.2动能定理理解定轴转动刚体的动能定理理解定轴刚体的转动动能，动能定理能分析定轴刚体的能量问题1§6.3动量矩和动量矩守恒定理理解角动量的概念；理解角动量定理及守恒律理解角动量、角动量定理、角动量守恒律能应用动量矩守恒定律分析、计算有关问题。1第二篇电磁学（30学时）（一）教学内容第8章静电场1．库仑定律、电场强度、电场强度叠加原理及其应用；2．静电场的高斯定理；3．电势、电势叠加原理；4．电场强度和电势的关系、静电场的环路定理；5．导体的静电平衡；6．电介质的极化、有电介质存在时的电场；7．电容；第9章恒定磁场1．磁感应强度：毕奥—萨伐尔定律、磁感应强度叠加原理；2．磁场的高斯定理和安培环路定理；3．安培定律；4．洛伦兹力；5．磁介质、有磁介质存在时的磁场；第10章变化的磁场和变化的电场1．恒定电流、电流密度和电动势；2．法拉第电磁感应定律；3．动生电动势和感生电动势；4．自感和互感；5．麦克斯韦电磁场理论。（二）基本要求1．掌握静电场的电场强度和电势的概念以及场的叠加原理。掌握电势与场强的积分关系。了解场强与电势的微分关系。能计算一些简单问题中的场强和电势。2．理解静电场的规律，高斯定理和环路定理。理解用高斯定理计算场强的条件和方法。3．掌握磁感应强度的概念，理解毕奥-萨伐尔定律。能计算一些简单问题中的磁感应强度。4．理解稳恒磁场的规律：磁场高斯定理和安培环路定理。理解用安培环路定理计算磁感应强度的条件和方法。5．理解安培定律和洛伦兹力公式。了解电偶极矩和磁矩的概念。能分析点电荷在均匀电磁场(包括纯电场、纯磁场)中受力和运动的简单情况。6．了解导体的静电平衡条件，了解介质的极化、磁化现象。7．理解电动势的概念。8．掌握法拉第电磁感应定律。理解动生电动势及感生电动势和概念和规律。9．了解电容、自感系数和互感系数的定义及其物理意义。10．了解电磁场的物质性。了解麦克斯韦方程组的物理意义。（三）重点1．静电场的电场强度和电势的概念。2．电场强度和电势的叠加原理。3．静电场的高斯定理和环路定理。4．计算磁感应强度的毕奥-萨伐尔定律。5．稳恒磁场的高斯定理和安培环路定理。6．安培定律和洛伦兹力公式。7．法拉第电磁感应定律、动生电动势。（四）难点1．静电场中电场强度和电势的计算。2．静电场中用高斯定理计算场强的条件和方法。3．利用毕奥-萨伐尔定律计算一些简单电流产生的磁感应强度。4．利用安培环路定理计算磁感应强度的条件和方法。5．电荷在均匀电磁场(包括纯电场、纯磁场)中的受力与运动。6．回路中的感应电动势的计算。第二篇电磁学（30学时）章节序号单元名称主要教学内容及要求学习目标学时数知识目标能力目标第8章静电场§8.1电荷、库仑定律§8.2电场、电场强度掌握静电场中电场强度的定义；掌握库仑定律；理解场强的叠加原理。掌握库仑定律、电场强度、场强叠加原理会计算电场强度2§8.3高斯定理理解电力线、电通量概念；理解高斯定理。理解电力线、电通量；高斯定理；对称性能用高斯定理计算具有对称性场的电场强度。2§8.4静电场的环路定理、电势能理解电势能概念；理解安培环路定理。理解电势能；安培环路定理。能用安培环路定理分析电场。2§8.5电势、电势差掌握电势概念；理解电势的叠加原理掌握电势；电势的叠加原理能计算电荷的电势2§8.6等势面理解等势面与电力线的关系理解电力线与等势面会画等势面1§8.7静电场中的导体了解导体的静电平衡条件；了解电容；了解导体的静电平衡；电容会分析导体的静电平衡，会计算电容2§8.8静电中