大学物理课程标准

《大学物理》课程标准课程代码：课程名称:大学物理英文名称：CollegePhysics课程类型：专业必修课总学时：144授课学时：108实践学时:36学分：8适用对象：机械类及相近专业本科学生一、课程概述大学物理是高等院校非物理类理工科本科各专业学生一门重要的通识性必修基础课。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。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。该课程在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。二、课程目标通过本课程的学习，使学生逐步掌握物理学研究问题的思路和方法，在获取知识的同时，学生建立物理模型的能力，定性分析，估算与定量计算的能力，独立获取知识的能力，理论联系实际的能力获得同步提高与发展。开阔思路，激发探索和创新精神，增强适应能力，提升其科学技术的整体素养。同时，使学生掌握科学的学习方法和形成良好的学习习惯，养成辩证唯物主义的世界观和方法论。三、课程的内容与要求（一）教学基本要求与内容第一部分力学.第1章运动学1.1质点运动的描述1.2加速度为恒矢量时的质点运动1.3圆周运动1.4相对运动基本要求：1.深入地理解质点、位移、速度和加速度等重要概念，深入理解质点的运动。2.分析加速度为恒矢量时的质点运动方程。3.明确圆周运动中角位移、角速度、切向加速度、法向加速度的关系。重点与难点:1.加速度为恒矢量时质点运动方程的描写。2.质点圆周运动的分析。第2章牛顿定律2.1牛顿定律2.2物理量的单位和量纲2.3几种常见的力2.4惯性参考系力学相对性原理基本要求：1.清晰的理解牛顿第一定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律。2.熟练掌握几种常见力。3.掌握物理量的单位和量纲。4.理解惯性参考系和力学相对性原理,能列举出牛顿定律应用的例子。重点与难点:1.牛顿三定律的应用。2.参考系的选择。第3章动量守恒定律和能量守恒定律3.1质点和质点系的动量定理3.2动量守恒定律3.3动能定理3.4保守力与非保守力势能3.5功能原理机械能守恒定律3.6完全弹性碰撞完全非弹性碰撞3.7能量守恒定律基本要求：1.掌握质点和质点系的动量定理。2.熟练掌握动量守恒定律和动能定理。3.掌握功能原理和机械能守恒定律。4.清晰分辩出完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞。重点与难点:1.质点系动量定理、动能定理、功能原理、机械能守恒定律的应用。2.完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的区别。第4章刚体的转动4.1刚体的定轴转动4.2力矩、转动定律、转动惯量4.3角动量、角动量守恒定律4.4力矩做功基本要求：1.掌握刚体定轴转动的角速度和角加速度，正确写出匀变速转动公式。2.熟练掌握力矩、转动定律和转动惯量。3.熟练掌握点和刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律。4.掌握力矩做功和功率。重点与难点:1.刚体定轴转动分析。2.角动量定理和角动量守恒定律的应用。第二部分热学第5章气体动理论5.1物质的微观模型统计规律性5.2理想气体的压强公式5.3理想气体分子的平均平动动能与温度的关系5.4能量均分定理理想气体内能5.5麦克斯韦气体分子速率分布律5.6玻耳兹曼能量分布律5.7分子平均碰撞次数和平均自由程5.8热力学第二定律的统计意义基本要求：1.掌握理想气体的微观模型和压强公式。2.能量按自由度均分原理、理想气体的内能和摩尔热容。3.熟练掌握气体分子速率分布、麦克斯韦分布律和玻耳兹曼分布。4.掌握分子平均碰撞次数和平均自由程。重点与难点:1.理想气体的模型分析及压强公式。2.麦克斯韦气体分子速率分布律和玻耳兹曼能量分布律的应用。第6章热力学基础6.1气体物态参量平衡态理想气体物态方程6.2准静态过程功热量6.3内能热力学第一定律6.4理想气体的等体过程和等压过程摩尔热容6.5理想气体的等温过程和绝热过程6.6循环过程卡诺循环6.7热力学第二定律的表述卡诺定理6.8熵熵增加原理基本要求：1.掌握系统的内能、功和热量、气体的摩尔热容。2.熟练掌握热力学第一定律及其对理想气体等值过程和绝热过程的应用。3.熟练掌握循环过程、卡诺循环、热机效率。4.掌握热力学第二定律及其统计意义。重点与难点:1.理想气体的物态参量及其物态方程。2.热力学第一定律和热力学第二定律的应用。第三部分振动和波第7章机械振动7.1简谐运动7.2简谐运动中的振幅周期频率和相位7.3旋转矢量7.4单摆和复摆7.5简谐运动的能量7.6简谐运动的合成7.7阻尼振动受迫振动共振*基本要求：1.简谐运动中的振幅、周期、频率和相位的确定。2.熟练掌握简谐振动的旋转矢量法。3.熟练掌握简谐运动的合成。4.区分阻尼振动、受迫振动和共振。重点与难点:1.简谐振动运动学中振幅、周期、频率、相位和动力学方程的确定。2.同方向同频率、多个同方向同频率、相互垂直方向以及两个相互垂直的不同频率简谐运动的合成。第8章机械波8.1机械波的几个概念8.2平面简谐波的波函数8.3波的能量8.4惠更斯原理波的衍射、反射和折射8.5波的干涉8.6驻波8.7多普勒效应基本要求：1.掌握机械波的形成、分类及传播。2.熟练掌握平面简谐波的波函数的物理含义和表达式。3.熟练掌握波动能量的传播，能流和能流密度。4.掌握惠更斯原理、波的叠加原理及波的干涉、衍射、反射和折射。5.驻波的产生、驻波方程、能量和半波损失。重点与难点:1.波的产生和传播中波速、波频与波长的关系确定。2.利用惠更斯原理、波的叠加原理分析波的干涉、衍射、反射和折射。第四部分光学第9章几何光学9.1几何光学基本定律9.2光在平面上的反射和折射9.3光在球面上的反射和折射9.4薄透镜9.5显微镜、望远镜、照相机*基本要求：1.掌握几何光学的几个基本定律。2.熟练掌握光在平面和球面上的反射和折射。3.理解薄透镜、显微镜、望远镜的几何光学原理。重点与难点:1.几何光学基本定律的应用。2.光在球面上的反射和折射。第10章波动光学10.1相干光10.2杨氏双缝干涉实验双镜劳埃德镜10.3光程薄膜干涉10.4劈尖牛顿环10.5迈克耳孙干涉仪时间相干性10.6光的衍射10.7单缝衍射10.8圆孔衍射光学仪器的分辨率10.9衍射光栅10.10X射线的衍射*10.11光的偏振性马吕斯定律10.12反射光和折射光的偏振10.13双折射10.14偏振光的干涉基本要求：1.掌握光的单色性和相干性、相干光的获得。2.熟练掌握光程、光程差和相位差之间的关系。3.熟练掌握杨氏双缝干涉、薄膜干涉、等倾干涉、等厚干涉以及迈克耳逊干涉仪的原理分析。4.掌握惠更斯-菲涅耳原理以及菲涅耳衍射、夫琅禾费衍射。5.熟练掌握单缝衍射、圆孔衍射和光学仪器分辨率。6.掌握自然光和偏振光、马吕斯定律和布儒斯特定律。7.熟练掌握1/4波片和半波片、光的双折射和偏振光干涉。重点与难点:1.杨氏双缝干涉实验中的光强分布、缝宽对干涉条纹的影响。2.迈克耳逊干涉仪的原理分析。3.光栅衍射条纹的形成、衍射光谱。4.惠更斯原理对双折射现象的解释。5.椭圆偏振光、圆偏振光以及偏振光的干涉。第五部分电磁学第11章静电场11.1电荷的量子化电荷守恒定律11.2库仑定律11.3电场强度11.4电场强度通量高斯定理11.5密立根测定电子电荷的实验*11.6静电场的环路定理电势能11.7电势11.8电场强度与电势梯度11.9静电场中的电偶极子基本要求：1.掌握电荷守恒定律和库仑定律。2.熟练掌握静电场、电场强度及其计算。3.熟练掌握电场线、电场强度通量和真空中的高斯定理4.掌握电场力的功、静电场的环路定律、电势能、电势及其计算。5.熟练掌握等势面、电场强度与电势梯度的关系。6.掌握外电场对电偶极子的力矩和取向作用、电偶极子在电场中的电势能和平衡位置。重点与难点:1.电荷守恒定律和库仑定律的应用。2.点电荷电场强度和电偶极子的电场强度的计算。3.高斯定理及其应用举例。4.静电场力所作的功以及静电场的环路定理。5.等势面的划分、电场强度与电势梯度的确定。第12章静电场中的导体与电介质12.1静电场中的导体12.2电容、电容器12.3静电场中的电介质12.4电位移有电介质时的高斯定理12.5静电场的能量能量密度基本要求：1.掌握导体的静电感应、平衡条件以及静电屏蔽。2.熟练掌握电容器的电容及其简单计算。3.熟练掌握电介质的极化、极化强度、电位移矢量和电介质中的高斯定理。4.掌握电场能量、电场能量密度。重点与难点:1.静电平衡条件、平衡时导体上电荷的分布。2.电容器的并联和串联。3.电介质对电容的影响、电介质的极化、极化强度以及电介质中电场强度的计算。4.静电场的能量、能量密度的计算。第13章稳恒电流13.1电流电流密度13.2电阻率欧姆定律的微分形式13.3电源电动势13.4全电路欧姆定律13.5基尔霍夫定律13.6电容器的充放电基本要求：1.掌握电流、电流密度以及电流的连续性方程。2.熟练掌握全电路欧姆定律、基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第二定律。3.熟练掌握电容的充放电过程。重点与难点:1.欧姆定律的微分形式。2.利用基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第二定律分析电路。3.电容充电及放电过程分析。第14章稳恒磁场14.1磁场磁感强度14.2毕奥—萨伐尔定律14.3磁通量磁场的高斯定理14.4安培环路定理14.5带电粒子在电场和磁场中的运动14.6载流导线在磁场中所受的力14.7磁场对载流线圈的作用基本要求：1.掌握磁场、磁感强度、磁通量以及磁场的高斯定理。2.熟练掌握毕奥—萨伐尔定律、安培环路定理。3.熟练掌握带电粒子在电场和磁场中的运动。4.掌握安培定律、载流线圈的磁力矩以及磁场对载流线圈的作用重点与难点:1.磁感强度、磁通量的计算。2.毕奥—萨伐尔定律、安培环路定理的应用举例。3.洛仑兹力、带电粒子在电磁场中的运动。第15章磁场中的磁介质15.1磁介质磁化强度15.2磁介质中的安培环路定理磁场强度基本要求：1.掌握物质的磁化、磁介质、磁化强度。2.熟练掌握介质中的高斯定理和安培环路定理。重点与难点:1.磁介质中的安培环路定理的应用。第16章电磁感应与电磁场16.1电磁感应定律16.2动生电动势和感生电动势16.3自感和互感16.4磁场的能量磁场能量密度16.5位移电流电磁场基本方程的积分形式基本要求：1.掌握电磁感应定律和楞次定律。2.熟练掌握动生电动势和感生电动势。3.熟练掌握自感电动势、自感、互感电动势和互感。4.掌握位移电流、麦克斯韦方程组的积分形式。重点与难点:1.电磁感应定律和楞次定律的应用。2.自感电动势和互感电动势的计算。3.全电流安培环路定理和麦克斯韦电磁场方程。（二）课程内容与学时分配课程内容与学时分配表内容学时1运动学62牛顿定律43动量守恒定律和能量守恒定律44刚体的转动65气体动理论46热力学基础87机械振动88机械波69几何光学810波动光学1011静电场1012静电场中的导体与电介质613稳恒电流414稳恒磁场1015磁场中的磁介质416电磁感应电磁场1017试验36总学时144注：教材中打“*”号的内容和没列入的内容教师可根据教学对象调整四、实施建议（一）教学方式与考核方式1、教学方式:以教师通过讲授为主，辅以课后习题和课堂讨论，完成相应的计算，理论联系实际。2、考核方式:闭卷考试。3、成绩评定方式：考试成绩占70%，平时成绩占30%（二）教材、教学参考书1.物理学（上、中、下），七所工科院校编，马文蔚、柯景凤改编，高等教育出版社。2.大学物理学（面向21世纪课程教材），卢德馨主编，高等教育出版社。3.大学物理学（第二版）（上、下），汪晓元主编，复旦大学出版社。参考书：（1）普通物理学（一、二、三册）（1982年修订本），程守洙，江之永编，未永春等修订，人民教育出版社。（2）普通物理学（一、二、三册）（第三版），程守洙，江之永编，人民教育出版社。（3）物理学基本教程（一、二、三册），张达宋主编，高等教育出版社。（4）基础物