96工科学时大纲

1大学物理Ⅰ课程教学大纲CollegePhysicsⅠ课程编号：0721001课程类别：通修课适用专业：机械/材料/测控/农机/自动/电子/电气/通信/热动/水利/土木/交通/车辆/智能/土交/给排水/建环/环工/教技/数学/信科/化学各专业/先修课程：高等数学后续课程：理论力学、工程热力学、电工学、电磁场、物理化学、结构化学等总学分：6学分其中实验学分：0教学目的与要求：物理学是研究物质和运动，或物质世界及其各部分之间的相互作用，或物质的基本组成及它们的相互作用的一门科学。物理学的的基本理论渗透在自然科学的许多领域，应用于生产技术的各个部门，它是自然科学的许多领域和工程技术的基础。大学物理的知识是一个高级工程技术人员所必备的，是工科各专业学生的一门重要的必修基础课。开设大学物理的目的，一方面在于为后续课程准备必要的物理知识，另一方面使学生在物理思想、研究问题的科学方法与创新能力方面得到提高。通过本课程的学习，应使学生掌握物理学的基本理论和常用方法，训练科学的思考方法和创新能力，培养科学素质和激发探索自然的热情。教学内容与学时安排序号章目名称学时分配序号章目名称学时分配讲授实验讲授实验1绪论19第八章电磁感应电磁场72第一章质点运动学610第九章振动43第二章牛顿定律311第十章波动64第三章动量守恒定律和能量守恒定律612第十一章光学105第四章刚体的转动613第十二章气体动理论86第五章静电场814第十三章热力学基础67第六章静电场中的导体和电介质515第十四章相对论68第七章恒定磁场816第十五章量子物理6第一章质点运动学（6学时）第一节质点运动的描述第二节圆周运动第三节相对运动本章重点：位置矢量，速度，加速度本章难点：切向加速度，法向加速度本章基本要求：使学生掌握位置矢量、速度、加速度等物理量及其相互关系，掌握直线运动、圆周2运动的规律，理解相对运动。第二章牛顿定律（3学时）第一节牛顿定律第二节物理量的单位和量纲第三节几种常见的力第四节牛顿定律的应用举例本章重点：牛顿定律本章难点：牛顿第二定律及其应用本章基本要求：使学生掌握牛顿三定律及其应用。第三章动量守恒定律和能量守恒定律（6学时）第一节质点和质点系的动量定理第二节动量守恒定律第四节动能定理第五节保守力与非保守力势能第六节功能原理机械能守恒定律第七节完全弹性碰撞完全非弹性碰撞第八节能量守恒定律第九节质心质心运动定律本章重点：某方向上的动量守恒；某方向上的动量定理；直线运动中变力功的计算；势能概念；功能原理。本章难点：质点系的动量定理，质心运动定理本章基本要求：使学生掌握质点在运动过程中所遵循的动能定理、功能原理，掌握机械能守恒及其应用。第四章刚体的转动（6学时）第一节刚体的定轴转动第二节力矩转动定律转动惯量第三节角动量角动量守恒定律第四节力矩作功刚体绕定轴转动的动能定理本章重点：质点对轴的角动量；定轴刚体对转动轴的角动量；定轴刚体转动定理；质点系对轴的角动量守恒定律。本章难点：力对点的矩；质点对点的角动量本章基本要求：使学生掌握刚体定轴转动的动能、角动量概念，掌握转动定律、角动量定理及角动量定恒定律，掌握力矩的功。第五章静电场（8学时）第一节电荷的量子化电荷守恒定律第二节库仑定律第三节电场强度3第四节电场强度通量高斯定理第六节静电场的环路定理电势能第七节电势第八节电场强度与电势梯度本章重点：电场强度的计算；电场强度的通量；高斯定理应用；电势的计算。本章难点：场强与电势的关系。本章基本要求：使学生掌握库仑定律、电场强度、电势的定义及计算方法，理解静电场高斯定律、环路定理，掌握电场力做功。第六章静电场中的导体与电介质（5学时）第一节静电场中的导体第二节静电场中的电介质第三节电位移有电介质时的高斯定理第四节电容电容器第五节静电场的能量能量密度本章重点：静电平衡下导体的性质；电容的计算；电场能量密度的概念；有电介质时的高斯定理。本章难点：有电介质时的高斯定理。本章基本要求：使学生掌握导体静电平衡条件，理解电解质的极化，掌握电容器及其组合的计算方法，掌握电场能量的计算。第七章恒定磁场（8学时）第一节恒定电流第二节电源电动势第三节磁场磁感强度第四节毕奥-萨伐尔定律第五节磁通量磁场的高斯定理第六节安培环路定理第七节带电粒子在电场和磁场中的运动第八节载流导线在磁场中所受的力第九节磁场中的磁介质本章重点：电源电动势，毕奥-萨伐尔定律，安培环路定理，载流导线在磁场中所受的力本章难点：毕奥-萨伐尔定律，安培环路定理，安培力的计算。本章基本要求：使学生掌握掌握电源电动势的概念，磁感应强度的概念，掌握毕奥一沙伐尔定律，掌握磁场对电流的作用，理解磁场的高斯定理、安培环路定理。了解磁介质分类及其磁化规律，理解有磁介质时的安培环路定律。第八章电磁感应电磁场（7学时）第一节电磁感应定律第二节动生电动势和感生电动势第三节自感和互感第五节磁场的能量磁场的能量密度4第六节位移电流电磁场基本方程的积分形式本章重点：电磁感应定律；动生电动势；感生电动势；磁场能。本章难点：动生电动势，涡旋电场本章基本要求：使学生掌握法拉弟电磁感应定律、楞次定律，掌握动生电动势及感生电动势的计算，理解涡电流及涡旋电场，掌握互感、自感及磁场能量的计算。理解位移电流的概念，了解电磁场基本方程的积分形式。第九章振动（4学时）第一节简谐运动振幅周期和频率相位第二节旋转矢量第三节单摆和复摆第四节简谐运动的能量第五节简谐运动的合成第七节电磁振荡本章重点：简谐振动的余弦表达式，旋转矢量、掌握同方向同频率简谐振动的合成本章难点：旋转矢量，掌握同方向同频率简谐振动的合成本章基本要求：使学生掌握简谐振动的余弦表达式，旋转矢量、相位等概念。掌握无阻尼自由振动的周期、频率、能量等概念，掌握同方向同频率简谐振动的合成，了解阻尼振动、受迫振动。第十章波动（6学时）第一节机械波的几个概念第二节平面简谐波的波函数第三节波的能量能量密度第四节惠更斯原理波的衍射和干涉第五节驻波第六节多普勒效应第七节平面电磁波本章重点：平面简谐波的波函数，惠更斯原理波的衍射和干涉，驻波。本章难点：平面简谐波的波函数，波的衍射和干涉本章基本要求：使学生理解机械波的产生和传播，平面简谐波的余弦表达式及其意义，理解波的能量、能量密度，掌握波的干涉，理解多普勒效应，了解电磁波的特性。第十一章光学（10学时）第一节想干光第二节杨氏双缝干涉劳埃德镜第三节光程薄膜干涉第四节劈尖牛顿环第五节迈克尔逊干涉仪时间想干性第六节光的衍射第七节单缝衍射5第八节圆孔衍射第九节衍射光栅第十节光的偏振性马吕斯定律第十一节反射光和折射光的偏振第十二节双折射本章重点：想干光的概念，获得想干光的两种主要方法（波前分割法和振幅分割法），单缝衍射，衍射光栅，偏振光的概念，马吕斯定律，布鲁斯特定律。本章难点：薄膜干涉及其典型实验，单缝衍射，衍射光栅本章基本要求：掌握相干光的概念，掌握杨氏双缝干涉，劈尖干涉、牛顿环等，理解迈克尔逊干涉仪的原理及应用。使学生理解惠更斯－菲涅耳原理，掌握单缝夫琅和费衍射及光栅方程，理解多缝、圆孔夫琅和费衍射及最小分辨角。使学生掌握自然光和线偏振光的特点，掌握马吕斯定律、布儒斯特定律，了解光的双折射的概念。第十二章气体动理论（8学时）第一节平衡态理想气体物态方程热力学第零定律第二节物质的微观模型统计规律性第三节理想气体压强公式第四节理想气体分子的平均平动动能与温度的关系第五节能量均分定理理想气体内能第六节麦克斯韦气体分子速率分布律第八节分子平均碰撞次数和平均自由程本章重点：物质的微观模型，理想气体压强公式，能量均分定理，麦克斯韦气体分子速率分布律。本章难点：能量均分定理，麦克斯韦气体分子速率分布律本章基本要求：使得学生能正确理解物宏观量的微观本质，掌握理想气体压强公式、能量均分定理。理解麦克斯韦气体分子速率分布律，掌握理想气体的三个特征速率表达式。理解分子平均碰撞次数和平均自由程的概念。第十三章热力学基础（6学时）第一节准静态过程功热量第二节热力学第一定律内能第三节理想气体的等体过程和等压过程摩尔热容第四节理想气体的等温过程和绝热过程多方过程第五节循环过程卡诺循环第六节热力学第二定律的表述卡诺定理第七节熵熵增加原理第八节热力学第二定律的统计意义本章重点：热力学第一定律及其在等值过程中的应用；循环过程的效率；可逆过程与不可逆过程；热力学第二定律。熵及熵增加原理，热力学第二定律的统计意义。本章难点：循环过程的效率；熵及熵增加原理，热力学第二定律的统计意义。本章基本要求：使学生能掌握热力学第一定律及其在等值和循环过程中的应用，理解可逆与不可逆过程，理解热力学第二定律，理解熵及熵增加原理，了解热力学第二定律的统计意义。6第十四章相对论（6学时）第一节伽利略变换式牛顿的绝对时空观第二节迈克尔-莫雷实验第三节狭义相对论的基本原理洛伦兹变换式第四节狭义相对论的时空观第五节相对论性动量和能量本章重点：狭义相对论基本原理；狭义相对论的时空观；洛伦兹变换；长度收缩；时间延缓；质速关系；质能关系。本章难点：狭义相对论的时空观；洛伦兹变换本章基本要求：使学生理解狭义相对论基本假设，掌握洛仑兹变换，理解狭义相对论时空观及相对论动力学基本规律。第十五章量子物理（6学时）第一节黑体辐射普朗克能量子假设第二节光电效应光的波粒二象性第三节康普顿效应第四节氢原子的玻尔理论第六节德布罗意波实物粒子的二象性第七节不确定关系第八节量子力学简介第九节氢原子的量子理论简介本章重点：普朗克能量子假设；爱因斯坦光量子假设；康普顿效应；氢原子玻尔理论；德布罗意波；不确定关系；波函数的统计解释。本章难点：康普顿效应；不确定关系；波函数的统计解释。本章基本要求：使学生理解黑体辐射及其规律，了解普朗克的能量子假设，理解光电效应、康普顿效应及玻尔模型。理解德布罗意假设及波粒二象性，理解不确定关系，理解波函数及其统计解释，了解薛定谔方程及其简单应用。教材：马文蔚等编《物理学》（第五版）、高等教育出版社、2006年主要参考书目：1、程守洙，江之永，胡盘新主编，《普通物理学》第五版、高等教育出版社、2004年2、张三慧主编《大学物理学》、北京科学技术出版社、2006年3、D.Halliday,R.Resnick,J.Walker,FundamentalsofPhysics(Extended),JohnWiley&Sons,Inc,2001.4、钟锡华陈熙谋主编，《大学物理通用教程》、北京大学出版社、2002年