《大学物理A》课程教学大纲详解

《大学物理A》课程教学大纲课程代码：07021110017/8课程名称：大学物理AⅠ/Ⅱ英文名称：CollegePhysicsAⅠ/Ⅱ学分：3/3总学时：96讲课学时：48/48实验学时：上机学时：课外学时：适用对象：适用于四年制工科本科各专业先修课程：高等数学学生自主学习时数建议：150一、课程性质、目的和任务物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用的自然科学。它的基本理论渗透在自然科学的各个领域，应用于生产技术的许多部门，是其他自然科学和工程技术的基础。以物理学基础为内容的大学物理课程，是高等学校工科各专业学生一门重要的通识性必修基础课。该课程所教授的基本概念、基本理论和基本方法是构成学生科学素养的重要组成部分，是一个科学工作者和工程技术人员所必备的。大学物理课程在为学生系统地打好必要的物理基础，培养学生树立科学的世界观，增强学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的探索精神和创新意识等方面，具有其他课程不能替代的重要作用。因此，大学物理是高等工科院校和专业学生的一门重要的必修基础课。二、教学基本要求通过大学物理课程的学习，使学生达到以下基本要求：1．全面完成大学学业以及在毕业后的工作中进一步深造和不断更新知识打好必要的物理基础。(1)对物理学的基本概念，基本理论和基本方法有比较系统的认识和正确的理解。(2)学会运用基本概念和基本规律来分析、处理物理问题的基本方法。在自学能力、运算技巧和抽象思维能力等方面均能受到一个初步而又严格的训练。(3)培养科学的思考方法和研究问题、判断正误的一般思路。2．培养辩证唯物主义世界观。三、教学内容第1章质点运动学与牛顿定律1、教学内容（1）掌握参考系、质点、位置矢量、位移、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。（2）能借助于直角坐标系计算质点在平面内运动时的速度、加速度；能计算质点做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）理解相对位移，相对速度的概念。（4）掌握牛顿运动定律及应用，了解惯性参考系、力学相对性原理。2、重点和难点（1）重点：位置矢量、位移、速度、加速度、角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度；牛顿运动定律及应用；（2）难点：计算质点在平面内运动时的速度、加速度；计算质点做圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度。第2章动量守恒与能量守恒定律1、教学内容（1）理解冲量、动量的概念；理解变力作功的概念；理解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；（2）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；（3）掌握机械能守恒定律、动量守恒定律，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。2、重点和难点（1）重点：冲量、动量、功的概念；动量定理、动量守恒定律、动能定理、机械能守恒定律。（2）难点：变力作功、运用守恒定律分析问题的思想和方法。第3章连续物体的运动1、教学内容（1）理解转动惯量的概念，掌握刚体绕定轴转动的转动定律。（2）通过质点在平面内的运动情况理解角动量（动量矩）和角动量守恒定律。（3）刚体在绕定轴转动情况下的角动量守恒定律和刚体在绕定轴转动情况下的动能定理；并能用它解决杆、圆盘、圆柱的定轴转动问题。2、重点和难点（1）重点：角动量、转动惯量的概念；角动量守恒定律、转动定律。（2）难点：理解转动惯量的概念；定轴转动情况下的角动量守恒定律、动能定理和转动定律。第4章机械振动1、教学内容（1）掌握描述简谐振动的各物理量（特别是相位）及各量间的关系；理解旋转矢量法。（2）掌握简谐振动的基本特征，能建立一维简谐振动的微分方程，能根据给定的初始条件写出一维简谐振动的运动方程，并理解其物理意义。(3)理解同方向、同频率的两个简谐振动的合成规律；了解阻尼振动、受迫振动等可列出微分方程，给出方程能着重物理概念和物理含意的讨论。2、重点和难点（1）重点：简谐振动；旋转矢量法；同方向、同频率的两个简谐振动的合成。（2）难点：旋转矢量法；同方向、同频率的两个简谐振动的合成。第5章机械波1、教学内容（1）理解机械波产生的条件；掌握由已知质点的简谐振动方程得出平面简谐波的波函数的方法及波函数的物理意义；理解波形图线。（2）了解波的能量传播特征及能流、能流密度概念。(3)了解惠更斯原理和波的叠加原理；理解波的相干条件，能应用相位差和波程差分析、确定相干波叠加后振幅加强和减弱的条件；理解驻波及其形成条件；了解驻波和行波的区别。（4）了解机械波的多普勒效应及其产生原因；在波源或观察者单独相对介质运动，且运动方向沿二者连线的情况下，能用多普勒频移公式进行计算。2、重点和难点（1）重点：平面简谐波的波函数；波的相干条件；相干波叠加后振幅加强和减弱的条件；驻波及其形成；多普勒效应。（2）难点：平面简谐波的波函数；相干波叠加后振幅加强和减弱的条件；驻波及其形成。第6章波动光学1、教学内容（1）了解光波、光矢量、光的单色性和相干性，理解获得相干光的方法，掌握光程的概念，以及光程差和相位差的关系，能分析、确定、杨氏双缝干涉、牛顿环、劈尖、薄膜干涉中明、暗条纹的位置及其应用。（2）理解惠更斯——菲涅耳原理；理解分析单缝夫琅禾费衍射暗纹分布规律的方法；会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响；理解光栅衍射公式；会确定光栅衍射谱线的位置；会分析光栅常量及波长对光栅衍射谱线分布的影响。(3)理解自然光和线偏振光；掌握布儒斯特定律和马吕斯定律；了解线偏振光的获得方法和检验方法；了解双折射现象。2、重点和难点（1）重点：光的干涉；光程差；光的衍射；光的偏振。（2）难点：干涉中明、暗条纹的位置及其应用；分析单缝夫琅禾费衍射暗纹分布规律的方法；会确定光栅衍射谱线的位置；掌握布儒斯特定律和马吕斯定律。第7章气体动理论1、教学内容（1）从宏观和统计意义上理解压强、温度、内能的概念理解系统宏观性质是微观运动的统计表现、平衡态的概念。（2）掌握理想气体状态方程，掌握运用分布函数曲线分析问题，了解分子运动速率分布规律、曲线的物理意义、三种速率的统计意义。2、重点和难点（1）重点：理解压强、温度、内能的概念；分子运动速率分布规律。（2）难点：理解系统宏观性质是微观运动的统计表现。第8章热力学基础1、教学内容（1）掌握热力学第一、第二定律，理解可逆和不可逆过程，掌握功和热量的概念；理解准静态过程；掌握热力学过程中的功、热量、内能改变量及卡诺循环等简单循环的效率。（2）了解卡诺定理；理解熵的概念；了解熵增加原理；了解热力学第二定律及其统计意义。2、重点和难点（1）重点：热力学第一、第二定律，热力学过程中的功、热量、内能改变量及卡诺循环等简单循环的效率；熵的概念。（2）难点：热力学第一、第二定律，熵的概念。第9章静电场1、教学内容（1）掌握静电场的电场强度和电势的概念以及电场强度叠加原理和电势叠加原理。掌握电势与电场强度的积分关系。能计算一些简单问题中的电场强度和电势；掌握高斯定理和静电场的环路定理，理解高斯定理的普遍性，掌握运用它来求解几种特殊带电体的电场。（2）了解导体的静电平衡条件；了解电容，掌握电容量的计算。（3）了解介质的极化及电偶极矩；理解各向同性介质中E和D的联系和区别；了解电介质中的高斯定理；了解电场能量密度的概念。2、重点和难点（1）重点：电场强度和电势的概念；高斯定理和静电场的环路定理；电容；介质的极化；理解各向同性介质中E和D的联系和区别。（2）难点：高斯定理和静电场的环路定理；介质中E和D的联系和区别。第10章稳恒磁场1、教学内容（1）理解电流和电流密度的概念，理解电源电动势的概念。掌握磁感应强度概念和毕奥—萨伐尔定律，理解运动电荷的磁场、理解稳恒磁场的高斯定理，掌握安培环路定理，能计算一些简单问题中的磁感应强度。（2）掌握洛伦兹力和安培力。（3）了解磁矩的概念和磁化现象及其微观解释；了解铁磁质的特性；理解均匀磁介质中B和H的联系与区别。2、重点和难点（1）重点：毕奥—萨伐尔定律，高斯定理，安培环路定理；洛伦兹力和安培力。（2）难点：毕奥—萨伐尔定律，高斯定理，安培环路定理。第11章电磁感应1、教学内容（1）掌握法拉第电磁感应定律。理解动生电动势及感生电动势。（2）了解自感系数和互感系数；了解磁场能量密度的概念。（3）了解有旋电场和位移电流的概念，理解变化磁场引起电场和变化电场引起磁场这两个基本规律是电磁感应定律和安培环路定律的相应的推广；了解涡旋电场、位移电流的概念以及麦克斯韦方程组（积分形式）的物理意义；了解电磁场的物质性。2、重点和难点（1）重点：法拉第电磁感应定律；动生电动势及感生电动势。（2）难点：法拉第电磁感应定律；动生电动势及感生电动势。四、实践环节设计采用课堂演示实验并结合大学物理实验课程开展实践环节。五、课外习题及课程讨论为达到本课程的教学基本要求，课外习题（包括自测题）不应少于100题。六、教学方法与手段本课程采用板书与多媒体课件结合的方式进行课堂教学。七、各教学环节学时分配章节（或内容）讲课实验上机习题课讨论课自主学习合计质点运动学与牛顿定律62动量守恒与能量守恒定律4连续物体的运动62机械振动6机械波62波动光学122气体动理论4热力学基础82静电场142稳恒磁场122电磁感应4合计821496八、学生自主学习要求学生应在课前做好预习，课后对所学内容深化理解进行小结；独立自主完成作业。九、考核方式本课程为考试课程，期末考试为闭卷笔试。学生的课程总评成绩由平时成绩（占30%）和期末考试成绩两部分构成。平时成绩由出勤、作业、课堂测验、学习主动性等构成。十、推荐教材和教学参考书教材：《物理学及其工程应用》，刘扬正编著，高等教育出版社，2015参考书：《大学物理学习指导与习题详解》，刘扬正编著，科学出版社，2011《物理学》（第五版），马文蔚编著，高等教育出版社，2006《物理学第五版学习指导》，马文蔚编著，高等教育出版社，2006《物理学原理在工程技术中的应用第二版》，马文蔚编著，高等教育出版社，2006十一、说明本课程宜从一年级第二学期开始，以确保学生学习本课程具有所需要的数学基础。大纲制定人：唐曙光大纲审定人：制订日期：2015年7月