基于OBE模式的《大学物理》课程教学大纲

1《大学物理》课程教学大纲撰写人：袁庆新编写日期：2019年9月一、课程基本信息1．课程编号：KB005A、KB006A2．课程类别：学科专业基础课程3．课程性质：必修课4．学时/学分：80学时/5学分5．先修课程：高等数学、中学物理6．适用专业：机械类、计算机类、航空航天类、电子信息类、交通运输类等7．课程负责人：袁庆新；核准人：×××二、课程教学目标及学生应达到的能力以物理学基础为内容的大学物理课程，是高等学校理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。通过大学物理课程的学习，学生应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，为进一步学习打下坚实的基础。注重分析问题和解决问题能力的提高，探索精神和创新意识的养成，努力实现知识、能力、素质的协调发展。课程目标1：知识（了解类）详见第三部分中的知识内容教学要求。课程目标2：知识（理解、掌握类）详见第三部分中的知识内容教学要求。课程目标3：能力①独立获取知识的能力——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。课程目标4：素质①求实精神——通过大学物理课程教学，培养追求真理的勇气、严谨求实的科学态度和刻苦钻研的作风。②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，树立科学的世界观，激发求知热情、探索精神、创新欲望，以及敢于向旧观念挑战的精神。2③科学美感——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，培养自己的科学审美观，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。课程目标对“工程教育认证毕业要求12条”要求的支撑关系毕业要求毕业要求指标点课程目标对毕业要求的支撑关系1工程知识1能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题课程目标1课程目标22问题分析2能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论。课程目标3三、课程教学内容与学时分配序号模块内容教学要求建议学时教学方式支撑课程目标1力学（14）质点运动的描述、相对运动①掌握位置矢量、位移、加速度等描述质点运动及运动变化的物理量。理解这些物理量的矢量性、瞬时性和相对性。②理解运动方程的物理意义及作用。掌握运用运动方程确定质点的位置、位移、速度和加速度的方法，以及已知质点运动的加速度和初始条件求速度、运动方程的方法。③能计算质点在平面内运动时的速度和加速度，以及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理解伽利略速度变换式,并会用它求简单的质点相对运动问题。3讲授2、32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①掌握牛顿定律的基本内容及其适用条件。②熟练掌握用隔离体法分析物体的受力情况，能用微积分方法求解变力作用下的简单质点动力学问题。22、33质点与质点系的动量定理和动量守恒定律理解动量、冲量概念，掌握动量定理和动量守恒定律。1.52、44变力的功、动能定理、保守力的功、势能、机械能守恒定律①掌握功的概念，能计算变力的功，理解保守力作功的特点及势能的概念，会计算万有引力、重力和弹性力的势能。②掌握动能定理、功能原理和机械能守恒定42、33序号模块内容教学要求建议学时教学方式支撑课程目标律，掌握运用守恒定律分析问题的思想和方法。5刚体定轴转动定律、转动惯量①理解描写刚体定轴转动的物理量，并掌握角量与线量的关系。②理解力矩和转动惯量概念，掌握刚体绕定轴转动的转动定理。22、36质点、刚体的角动量、角动量守恒定律理解角动量概念，掌握质点在平面内运动以及刚体绕定轴转动情况下的角动量守恒问题。1.52、41电磁学（26）库仑定律、电场强度、电场强度叠加原理及其应用①掌握描述静电场的两个物理量：电场强度和电势的概念，理解电场强度E是矢量点函数，而电势V则是标量点函数。②理解高斯定理及静电场的环路定理是静电场的两个重要定理，它们表明静电场是有源场和保守场。③掌握用点电荷电场强度和叠加原理以及高斯定理求解带电系统电场强度的方法；并能用电场强度与电势梯度的关系求解较简单带电系统的电场强度。④掌握用点电荷和叠加原理以及电势的定义式求解带电系统电势的方法。2讲授2、32静电场的高斯定理223电势、电势叠加原理22、34电场强度和电势的关系、静电场的环路定理225导体的静电平衡理解静电场中导体处于静电平衡时的条件，并能从静电平衡条件来分析带电导体在静电场中的电荷分布。1讲授2、36有电介质存在时的电场了解电介质的极化及其微观机理，了解电位移矢量D的概念，以及在各向同性介质中，D和电场强度E的关系。了解电介质中的高斯定理，并会用它来计算对称电场的电场强度。2引导17电容理解电容的定义，并能计算几何形状简单的电容器的电容。1讲授28磁感应强度、毕奥—萨伐尔定律、磁感应强度叠加原理①掌握描述磁场的物理量——磁感强度的概念，理解它是矢量点函数。②理解毕奥－萨伐尔定律，能利用它计算一些简单问题中的磁感强度。2讲授2、3、49恒定磁场的高斯定理解稳恒磁场的高斯定理和安培2讲授2、34序号模块内容教学要求建议学时教学方式支撑课程目标理和安培环路定理环路定理。理解用安培环路定理计算磁感强度的条件和方法。10安培定律理解洛伦兹力和安培力的公式，能分析电荷在均匀电场和磁场中的受力和运动。了解磁矩的概念。能计算简单几何形状载流导体和载流平面线圈在均匀磁场中或在无限长载流直导体产生的非均匀磁场中所受的力和力矩。1.5讲授211洛伦兹力0.5引导112有磁介质存在时的磁场了解磁场强度的概念以及在各向同性介质中H和B的关系，了解磁介质中的安培环路定理。1引导113恒定电流、电流密度和电动势理解恒定电流产生的条件，理解电流密度和电动势的概念。1讲授214法拉第电磁感应定律掌握并能熟练应用法拉第电磁感应定律和楞次定律来计算感应电动势，并判明其方向.22、3、415动生电动势和感生电动势、涡旋电场理解动生电动势和感生电动势的本质。了解有旋电场的概念。2讲授1、216自感和互感了解自感和互感的现象,了解几何形状简单的导体的自感和互感确定。1引导117电场和磁场的能量①了解静电场是电场能量的携带者，了解电场能量密度的概念，能用能量密度计算电场能量。②了解磁场具有能量和磁能密度的概念,了解均匀磁场和对称磁场的能量计算。111振动和波9简谐运动的基本特征和表述、振动的相位、旋转矢量法①掌握描述简谐运动的各个物理量（特别是相位）的物理意义及各量间的关系。②掌握描述简谐运动的旋转矢量法和图线表示法，并会用于简谐运动规律的讨论和分析。2讲授2、32简谐运动的动力学方程掌握简谐运动的基本特征，能建立一维简谐运动的微分方程，能根据给定的初始条件写出一维简谐运动的运动方程，并理解其物理意义。12、33简谐运动的能量理解能量的变化及守恒。24一维简谐运动的合理解同方向、同频率简谐运动的11、25序号模块内容教学要求建议学时教学方式支撑课程目标成、拍现象合成规律，了解拍现象。5机械波的基本特征、平面简谐波波函数①掌握描述简谐波的各物理量及各量间的关系。②理解机械波产生的条件。掌握由已知质点的简谐运动方程得出平面简谐波的波函数的方法。理解波函数的物理意义。22、36波的能量、能流密度了解波的能量传播特征及能流、能流密度概念。117惠更斯原理、波的干涉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。21、21光学（10）光源、光的相干性理解相干光的条件及获得相干光的方法。0.5讲授22光程、光程差的概念掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系，理解在什么情况下的反射光有相位跃变。0.523分波阵面干涉能分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜12、34分振幅干涉等厚干涉条纹的位置。25惠更斯-菲涅耳原理了解惠更斯－菲涅耳原理及它对光的衍射现象的定性解释。1引导16夫琅禾费单缝衍射理解用波带法来分析单缝的夫琅禾费衍射条纹分布规律的方法，会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响。1讲授27光栅衍射理解光栅衍射公式，会确定光栅衍射谱线的位置，会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布的影响。12、38光学仪器的分辨本领了解衍射对光学仪器分辨率的影响。1引导19光的偏振性、马吕斯定律理解自然光与偏振光的区别。理解布儒斯特定律和马吕斯定律。1讲授210布儒斯特定律121平衡态、态参量、热力学第零定律掌握内能、功和热量等概念。理解准静态过程。1讲授22理想气体状态方程2、33准静态过程、热量126序号模块内容教学要求建议学时教学方式支撑课程目标热学（11）和内能4热力学第一定律、典型的热力学过程掌握热力学第一定律，能分析、计算理想气体在等体、等压、等温和绝热过程中的功、热量和内能的改变量。2讲授2、35循环过程、卡诺循环、热机效率、致冷系数理解循环的意义和循环过程中的能量转换关系，会计算卡诺循环和其他简单循环的效率。1.52、36热力学第二定律了解可逆过程和不可逆过程，了解热力学第二定律和熵增加原理。0.5引导1、47统计规律、理想气体的压强和温度理解理想气体的压强公式和温度公式，通过推导气体压强公式，了解从提出模型、进行统计平均、建立宏观量与微观量的联系，到阐明宏观量的微观本质的思想和方法。能从宏观和微观两方面理解压强和温度等概念。了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现。3讲授+引导1、28理想气体的内能、能量按自由度均分定理了解自由度概念，理解能量均分定理，会计算理想气体（刚性分子模型）的定体摩尔热容、定压摩尔热容和内能。1、29麦克斯韦速率分布律、三种统计速率了解麦克斯韦速率分布律、速率分布函数和速率分布曲线的物理意义。了解气体分子热运动的三种统计速度。2引导110气体分子的平均碰撞频率和平均自由程了解气体分子平均碰撞次数和平均自由程。127狭义相对论基础（4）狭义相对论的两个基本假设了解爱因斯坦狭义相对论的两条基本原理，以及在此基础上建立起来的洛伦兹变换式。1讨论+引导1、3、428洛伦兹坐标变换和速度变换1129同时性的相对性、长度收缩和时间延缓了解狭义相对论中同时的相对性，以及长度收缩和时间延缓的概念，了解牛顿力学的时空观和狭义相对论的时空观以及二者的差异。11、43相对论动力学基础理解狭义相对论中质量、动量与11、27序号模块内容教学要求建议学时教学方式支撑课程目标0速度的关系，以及质量与能量间的关系。1量子物理基础（6）黑体辐射、光电效应、康普顿散射①了解热辐射的两条实验定律：斯特藩—玻耳兹曼定律和维恩位移定律，以及经典物理理论在说明热辐射的能量按频率分布曲线时所遇到的困难。理解普朗克量子假设。②了解经典物理理论在说明光电效应的实验规律时所遇到的困难。理解爱因斯坦光子假设，掌握爱因斯坦方程。③理解康普顿效应的实验规律，以及爱因斯坦的光子理论对这个效应的解释。理解光的波粒二象性。2讲授+引导1、2、3、42戴维孙-革末实验、德布罗意的物质波假设了解德布罗意假设及电子衍射实验。了解实物粒子的波粒二象性。理解描述物质波动性的物理量（波