大学物理_施卫_教学大纲.doc

大学物理教学大纲
大学物理(A)(上、下)
University Physics (A)
课程代码：08100061、08100071                 学   分：7.5
总 学 时：120学时                                  讲课学时：120学时
实验学时：                                        上机学时：  
课程设计：                        课程性质：公共基础课
适用专业：理、工、管理各专业
先修课程：高等数学(上、下)，08100012/08100022
开课学期：第二学期、第三学期        其   他：学位课
一、课程性质及作用
大 学物理是高等学校中理工科各专业的一门十分重要的必修基础课。由于物理学在自然科学中的基础地位和与社会科学的联系，以及物理科学对人的思维训练和能力形 成有很大的影响，因而它在人才培养中起着十分重要和独特的作用，对于培养跨世纪的、参与国际竞争的高级科学与工程技术人才是至关重要的。通过本课程的学 习，为理工科各专业课及其技术基础课打好基础，传授必需掌握的物理基础知识；培养学生能力，提高学生物理素质，激发和初步培育学生的创新思维和能力，诸如 物理建模能力、科学分析能力、联系工程实际的能力、独立获取知识的能力等，培养多种科学观点和研究方法了；使学生了解近代与现代物理的最新发展以及对于当 代科技有重大影响物理效应的应用和新技术。
二、本课程与其他有关课程的联系
本课程的先修课程为高等数学，通过对本课程的学习为理工科各专业课及其技术基础课打好基础。
三、课程教学内容和课时分配
绪论                                （2学时）
第一部分 力学                       （18学时）
1、质点运动学和牛顿运动定律
(1)参照系和坐标系。质点，时间和时刻。
(2)位置矢量，运动方程。曲线运动中的位移、速度、加速度，圆周运动，运动迭加原理，角位移，角速度、角加速度。角量与线量的关系。
(3)牛顿运动定律。惯性、质量、力的概念。力学量单位和量纲。惯性系。
 2、功、能和动量
(1)功、变力的功、功率。保守力与非保守力。动能，动能定理。势能(重力势能，弹性势能、引力势能)。功能原理。机械能守恒定律。能量转化和守恒定律。
(2)动量、冲量、动量原理。动量守恒定律。碰撞。
 3、刚体的运动
(1)刚体的平动、转动和定轴运动。
(2)力矩、转动定律、转动惯量。力矩的功和转动动能，
(3)角动量和角动量守恒定律。
第二部分 热学                     （14学时）
 1、气体动理论
(1)分子运动论的基本概念。气体的状态参量。平衡态。理想气体状态方程。理想气体的压强和温度的统计解释。玻尔兹曼恒量。能量按自由度均分原理。理想气体的内能。
(2)气体分子速率分布。麦克斯韦分布定律。重力场中粒子按高度分布。平均碰撞次数和平均自由程。
2、热力学基础
(1)系统的内能，功和热量。热力学第一定律及其对理想气体等值过程的应用。气体的摩尔热容。绝热过程。多方过程。循环过程，卡诺循环。热机的效率。热力学第二定律的两种叙述，可逆过
(2)程和不可逆过程。卡诺定理，熵及熵增加原理，热力学第二定律的统计意义。
第三部分 电磁学                     （40学时）
1、静电场
(1)电荷。电荷量子化，电荷守恒定律。库仑定律。
(2)静电场。电场强度。电场强度迭加原理，电场强度的计算。
(3)电力线，电通量。真空中的高斯定理。
(4)电场力的功。电场强度的环流。电势能、电势、电势差及其计算。等势面。电场强度与电势梯度的关系。
(5)导体的静电平衡。导体上的电荷分布。静电屏蔽。
(6)电介质的极化。电极化强度。电位移矢量。有介质存在时的高斯定理。
(7)电容器的电容。简单电容器的电容计算。电场能量、电场能量密度。
2、电流与磁场
(1)基本磁现象。磁场。磁感应强度。磁通量。磁场中的高斯定律。毕奥一沙伐尔一拉普拉斯定
理。安培环路定律及其应用。运动电荷的磁场。
(2)磁场对运动电荷的作用(洛仑兹力)。磁场对载流导线的作用(安培定律)。磁场对载流线圈的
作用力矩。磁力的功。
(3)物质的磁化。铁磁质、磁滞现象，磁畴。
3、电磁感应的基本定律。
(1)动生电动势。用电子论解释动生电动势。磁场中转动线圈的电动势。
(2)感生电动势，涡旋电场，涡电流。
(3)自感与互感，在自感电路中电流的增长与衰减。磁场能量，磁场能量密度。
4、电磁场
(1)位移电流。
(2)麦克斯韦电磁场理论的基本概念。
(3)麦克斯韦方程组的积分形式。
(4)麦克斯韦方程组的微分形式。
5、电磁振荡和电磁波
(1)振荡电路。
(2)电磁振荡。
(3)电磁波的产生和传播。
(4)振荡偶极子。
(5)电磁波的基本性质。
(6)电磁波谱。
第四部分 振动和波动                 （12学时）
1、机械振动
(1)谐振动。谐振动动力学和运动方程。频率、园频率、周期、振幅和位相。谐振动的参考圆及旋转矢量表示法，谐振动的能量。
(2)阻尼振动，受迫振动，共振。
(3)同方向同频率谐振动的合成，同方向不同频率谐振动的合成，相互垂直的谐振动的合成，振动的分解。
2、机械波
(1)弹性媒质中波的产生和传播。纵波与横波。波速、波的频率与波长的关系。平面简谐波方程。
(2)波的能量、能流、能流密度。平面波和球面波。
(3)惠更斯原理。波的反射与折射。波的衍射现象。
(4)波的迭加原理，相干波及干涉。驻波。多普勒效应。
第五部分 波动光学                  （12学时）
1、光源、光的单色性和相干性。相干光的获得。杨氏双缝干涉、劈尖，牛顿环。等倾干涉。迈克耳逊干涉仪。时间相干性和空间相干性。
2、光的衍射现象。惠更斯一菲涅耳原理。单缝衍射，圆孔衍射，衍射光栅。光学仪器的分辨本领。x射线的衍射。
3、自然光与偏振光。偏振片的起偏和检偏。马吕斯定律。反射光和折射光的偏振。双折射。
第六部分 量子物理                  （22学时）
1、狭义相对论基础
(1)伽利略相对性原理，伽利略坐标变换式。狭义相对论基本原理。洛仑兹变换。狭义相对论的时空观(同时性、运动物体长度缩短、时间延长)
(2)相对论力学的基本方程，质量和速度的关系。质量和能量的关系，动量和能量的关系。广义相对论简介。
2、波与粒子
(1)热幅射，辐射本领和吸收系数。绝对黑体的辐射分布。普朗克量子假设，普朗克公式。
(2)光电效应基本定律。光子、爱因斯坦方程。康普顿效应。光的波粒二象性，德布罗意波及统计解释。电子衍射实验。
3、原子结构及量子力学基础
(1)原子有核模型。原子光谱的规律性。玻尔氢原子理论及其缺陷。测不准关系式。
(2)薛定谔方程。一维势阱。
4、近代物理知识讲座
四、执行大纲应注意的问题
本课程以课堂讲授为主，课堂教学与实验演示相结合，采用多媒体教学与传统教学相结合的教学方式，理论联系实际，增加学生的感性和理性认识，同时提高课程的趣味性与实用性。在传授物理知识的同时，注意学生科学思维方法和创新意识的培养。
本课程的成绩评定方法：平时成绩20～30分，其它由期末考试成绩给出。
大纲内章节的顺序和内容的安排仅供参考，教师可根据情况作适当的变动。
五、教材及参考书
1、《大学物理》（第二次修订本）上、下册，吴百诗主编，西安：西安交通大学出版社，2004
2、《物理学》（第四版）上、中、下册，东南大学等七所工科院校编，马文蔚改编，北京：高等教育出版社，1999
3、《物理学基本教程》（第二版）第一、二、三册，张达宋编，北京：高等教育出版社，2002
大学物理(B)(上、下)
University Physics (B)
课程代码：08100062、08100072                  学   分：6.5
总 学 时：104学时                                  讲课学时：104学时
实验学时：                                                   上机学时：
课程设计：                       课程性质：公共基础课
适用专业： 理、工、管理各专业
先修课程： 高等数学(上、下)，08100012/08100022
开课学期： 第二学期、第三学期     其他：学位课
一、课程性质及作用
大 学物理是高等学校中理工科各专业的一门十分重要的必修基础课。由于物理学在自然科学中的基础地位和与社会科学的联系，以及物理科学对人的思维训练和能力形 成有很大的影响，因而它在人才培养中起着十分重要和独特的作用，对于培养跨世纪的、参与国际竞争的高级科学与工程技术人才是至关重要的。通过本课程的学 习，为理工科各专业课及其技术基础课打好基础，传授必需掌握的物理基础知识；培养学生能力，提高学生物理素质，激发和初步培育学生的创新思维和能力，诸如 物理建模能力、科学分析能力、联系工程实际的能力、独立获取知识的能力等，培养多种科学观点和研究方法了；使学生了解近代与现代物理的最新发展以及对于当 代科技有重大影响物理效应的应用和新技术。
二、本课程与其他有关课程的联系
本课程的先修课程为高等数学，通过对本课程的学习为理工科各专业课及其技术基础课打好基础。
三、课程教学内容和课时分配
绪论                                （2学时）
第一部分 力学                       （18学时）
1、质点运动学和牛顿运动定律
(1)参照系和坐标系。质点，时间和时刻。
(2)位置矢量，运动方程。曲线运动中的位移、速度、加速度，圆周运动，运动迭加原理，角位移，角速度、角加速度。角量与线量的关系。
(3)牛顿运动定律。惯性、质量、力的概念。力学量单位和量纲。惯性系。
2、功、能和动量
(1)功、变力的功、功率。保守力与非保守力。动能，动能定理。势能(重力势能，弹性势能、引力势能)。功能原理。机械能守恒定律。能量转化和守恒定律。
(2)动量、冲量、动量原理。动量守恒定律。碰撞。
3、刚体的运动
(1)刚体的平动、转动和定轴运动。
(2)力矩、转动定律、转动惯量。力矩的功和转动动能，
(3)角动量和角动量守恒定律。
第二部分 热学                      （14学时）
1、气体动理论
(1)分子运动论的基本概念。气体的状态参量。平衡态。理想气体状态方程。理想气体的压强和温度的统计解释。玻尔兹曼恒量。能量按自由度均分原理。理想气体的内能。
(2)气体分子速率分布。麦克斯韦分布定律。重力场中粒子按高度分布。平均碰撞次数和平均自由程。
2、热力学基础
(1)系统的内能，功和热量。热力学第一定律及其对理想气体等值过程的应用。气体的摩尔热容。绝热过程。多方过程。
(2)循环过程，卡诺循环。热机的效率。热力学第二定律的两种叙述，可逆过程和不可逆过程。卡诺定理，熵及熵增加原理，热力学第二定律的统计意义。
第三部分 电磁学                    （40学时）
1、静电场
(1)电荷。电荷量子化，电荷守恒定律。库仑定律。
(2)静电场。电场强度。电场强度迭加原理，电场强度的计算。
(3)电力线，电通量。真空中的高斯定理。
(4)电场力的功。电场强度的环流。电势能、电势、电势差及其计算。等势面。电场强度与电势梯度的关系。
(5)导体的静电平衡。导体上的电荷分布。静电屏蔽。
(6)电介质的极化。电极化强度。电位移矢量。有介质存在时的高斯定理。
(7)电容器的电容。简单电容器的电容计算。电场能量、电场能量密度。
2、电流与磁场
(1)基本磁现象。磁场。磁感应强度。磁通量。磁场中的高斯定律。毕奥一沙伐尔一拉普拉斯定理。安培环路定律及其应用。运动电荷的磁场。
(2)磁场对运动电荷的作用(洛仑兹力)。磁场对载流导线的作用(安培定律)。磁场对载流线圈的作用力矩。磁力的功。
(3)物质的磁化。铁磁质、磁滞现象，磁畴。
3、电磁感应的基本定律。
(1)动生电动势。用电子论解释动生电动势。磁场中转动线圈的电动势。
(2)感生电动势，涡旋电场，涡电流。
(3)自感与互感，在自感电路中电流的增长与衰减。磁场能量，磁场能量密度。
4、磁场
(1)位移电流。
(2)麦克斯韦电磁场理论的基本概念。
(3)麦克斯韦方程组的积分形式。
(4)麦克斯韦方程组的微分形式。
5、磁振荡和电磁波
6、振荡电路。电磁振荡。电磁波的产生和传播。振荡偶极子。电磁波的基本性质。电磁波谱。
第四部分 振动和波动                （12学时）
1、机械振动
(1)谐振动。谐振动动力学和运动方程。频率、园频率、周期、振幅和位相。谐振动的参考圆及旋转矢量表示法，谐振动的能量。
(2)阻尼振动，受迫振动，共振。
(3)同方向同频率谐振动的合成，同方向不同频率谐振动的合成，相互垂直的谐振动的合成，振动的分解。
2、机械波
(1)弹性媒质中波的产生和传播。纵波与横波。波速、波的频率与波长的关系。平面简谐波方程。
(2)波的能量、能流、能流密度。平面波和球面波。
(3)惠更斯原理。波的反射与折射。波的衍射现象。
(4)波的迭加原理，相干波及干涉。驻波。多普勒效应。
第五部分 波动光学                  （12学时）
1、光源的单色性和相干性。相干光的获得。杨氏双缝干涉、劈尖，牛顿环。等倾干涉。迈克耳逊干涉仪。时间相干性和空间相干性。
2、光的衍射现象。惠更斯一菲涅耳原理。单缝衍射，圆孔衍射，衍射光栅。光学仪器的分辨本领。x射线的衍射。
3、自然光与偏振光。偏振片的起偏和检偏。马吕斯定律。反射光和折射光的偏振。双折射。
第六部分  近代物理基础              （8学时）
1、狭义相对论基础                                             
(1)伽利略相对性原理，伽利略坐标变换式。狭义相对论基本原理。洛仑兹变换。狭义相对论的时空观(同时性、运动物体长度缩短、时间延长)
(2)相对论力学的基本方程，质量和速度的关系。质量和能量的关系，动量和能量的关系。广义相对论简介。
2 、近代物理知识讲座
四、执行大纲应注意的问题
本课程以课堂讲授为主，课堂教学与实验演示相结合，采用多媒体教学与传统教学相结合的教学方式，理论联系实际，增加学生的感性和理性认识，同时提高课程的趣味性与实用性。在传授物理知识的同时，注意学生科学思维方法和创新意识的培养。
本课程的成绩评定方法：平时成绩20～30分，其它由期末考试成绩给出。
大纲内章节的顺序和内容的安排仅供参考，教师可根据情况作适当的变动。
五、教材及参考书
1、《大学物理》（第二次修订本）上、下册，吴百诗主编，西安：西安交通大学出版社，2004
2、《物理学》（第四版）上、中、下册，东南大学等七所工科院校编，马文蔚改编，北京：高等教育出版社，1999
3、《物理学基本教程》（第二版）第一、二、三册，张达宋编，北京：高等教育出版社，2002