《大学物理》标题质点运动学 牛顿定律 动量守恒定律和能量守.docx

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《大学物理》标题质点运动学牛顿定律动量守恒定律和能量守

《大学物理》

教学改革教学大纲

一、课程地位及教学目标：

    物理学是研究物质的基本结构、相互作用和物质最基本最普遍的运动形式及其相互转化规律的学科。

通过本课程的学习，可以培养学生现代的科学自然观、宇宙观和辩证唯物主义的世界观，培养学生的探索、创新精神和科学思维能力，努力实现学生知识、能力、素质的协调发展，在传授知识的同时着重培养能力为后继课的学习和专业训练提供必要的准备，是高等学校理工科各专业学生的一门重要的必修基础课程．

二、对于能力培养的基本要求

通过大学物理课程教学,应注意培养学生以下能力：

1.独立获取知识的能力——逐步掌握科学的学习方法，阅读并理解相当于

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、实验等方法培养学生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。

三、对于素质培养的基本要求

通过大学物理课程教学,应注重培养学生以下素质：

1.求实精神——通过大学物理课程教学，培养学生追求真理的勇气、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，引导学生树立科学的世界观，激发学生的求知热情、探索精神、创新欲望，以及敢于向旧观念挑战的精神。

3.科学美感——引导学生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，培养学生的科学审美观，使学生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。

总学时:

144 

第01部分   总学时34学时 

标   题：

质点运动学；牛顿定律；动量守恒定律和能量守恒定律；刚体的转动；相对论

教学要求：

1、掌握描述质点运动的基本物理量和质点的运动函数及它们的矢量表示、抛体运动、圆周运动、相对运动。

2、掌握牛顿运动定律及应用、冲量与动量定理  质点系动量定理和动量守恒定律 动量守恒定律与时间平移对称性、功、动能定理、保守力、势能、机械能守恒  能量守恒与时间平移对称性。

3、掌握刚体运动描述、刚体定轴转动定律、转动惯量、转动中的功和能  刚体定轴转动的角动量守恒、狭义相对论基本假设、洛仑兹变换。

相对论的速度变换、同时的相对性、长度收缩和时间膨胀。

4、理解伽利略相对性原理，伽利略坐标和速度变换，保守力做功的特点，动量和冲量的概念，描述刚体运动的物理量和转动惯量的概念。

4、了解惯性系与非惯性系、惯性力、质心、质心运动定理、进动、守恒定律与对称性、完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点、牛顿力学中的时空观和狭义相对论时空观.

重    点：

  1、位移、运动方程、速度、加速度等物理概念的矢量表示及其计算；

  2、牛顿运动定律的应用，用微积分方法求解一维变力作用下简单的的质点动力学问题；

  3、动量定理、动能定理、动量守恒定律、机械能守恒定律；

  4、刚体绕定轴转动的角动量定理和动能定理、转动定律和角动量守恒定律;

  5、爱因斯坦相对性原理和光速不变原理，同时性的相对性，时钟延缓，长度收缩等相对论效应，相对论质量、动量、能量和牛顿力学中相应各量的关系。

难    点：

  1、通过把力学的研究对象抽象为理想模型，逐步学会建立模型的科学研究方法；

  2、学习矢量运算、微积分运算等方法在物理学中的应用；

具体内容：

    第一章质点运动学

    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

    第二章牛顿定律

    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

    2.5牛顿定律的应用举例    

    第三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

    3.4动能定理

    3.5保守力与非保守力势能

    3.6功能原理机械能守恒定律

    3.7完全弹性碰撞完全非弹性碰撞

    3.8能量守恒定律

    *3.9质心质心运动定律

    第四章刚体的转动

    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力矩的动刚体绕定轴转动的动能定理

     4.6经典力学的成就和局限

  第五章相对论

    5.1伽利略变换式牛顿的绝对时空观

    5.2迈克耳孙-莫雷实验

    5.3狭义相对论的基本原理洛伦兹变换式

   5.4狭义相对论的时空观

第02部分   总学时20学时

标   题：

热力学基础；气体动理论

教学要求：

1、掌握温度概念、热力学第零定律、平衡态、理想气体状态方程、理想气体的压强和温度、 能量均分定理、理想气体内能。

掌握麦克斯韦速率分布律、三种速率、气体分子的平均碰撞频率和平均自由程、准静态过程、功、热量、热力学第一定律及其在理想气体等值过程中的应用、热容量、绝热过程、循环过程、热机效率、卡诺循环、致冷循环、自然过程的方向、可逆过程、热力学第二定律、热力学概率、熵和熵增加原理 。

2、理解玻尔兹曼分布律、气体分子的平均碰撞和平均自由程。

3、了解气体的迁移现象、范德瓦尔斯方程、非平衡态热力学。

重    点：

  1、气体分子运动论的基本观点和理想气体的分子模型，压强公式和温度公式，压强和温度微观本质，能量按自由度均分原理，理想气体内能的计算；

  2、热力学第一定律对理想气体等值过程及绝热过程的应用，循环效率的计算。

难    点：

  1、大量粒子组成的系统的统计研究方法和统计规律，以及热现象中宏观量与微观量之间的关系。

  2、理想气体的压强等公式的建立及科学研究的建模方法

3、熵和熵增加原理。

具体内容：

    第六章热力学基础

    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热力学第二定律卡诺定理

    6.8熵熵增加原理

    第七章气体动理论　

    7.1物质的微观模型　统计规律性

    7.2理想气体的压强公式

    7.3理想气体分子平均平动动能与温度的关系

7.4能量按自由度均分定理理想气体内能

    7.5麦克斯韦气体分子速率分布律

    *7.6玻耳兹曼能量分布律　等温气压公式

    7.7分子平均碰撞次数和平均自由程

    7.8气体的迁移现象

    *7.9实际气体的范德瓦耳斯方程

    7.10热力学第二定律的统计意义

第03部分   总学时42学时 

标   题：

静电场第九章导体和电介质；稳恒电流；稳恒磁场；磁介质；电磁感应电磁场；电磁振荡和电磁波

教学要求：

1、掌握库仑定律、静电场强及叠加原理、电通量、高斯定理及应用、静电场环路定理、电势差和电势、电势叠加原理、静电势能、电场能量、静介质中的高斯定理、电场能量。

掌握电流密度、恒定电场、欧姆定律微分形式、电动势、磁感应强度、磁通量、磁场对运动电荷及电流的作用、磁矩、霍尔效应、毕奥—撒伐尔定律及应用、磁场高斯定理、磁场安培环路定理及应用位移电流、普遍的安培环路定理（全电流定律）、磁场强度、 介质中的高斯定理和安培环路定理。

掌握法拉第电磁感应定律、动生和感生电动势、磁场能量、麦克斯韦方程组积分形式。

2、理解高斯定理计算电场强度的条件和方法，反映磁场性质的两个定理、毕奥-萨伐尔定律、位移电流、感应电动势和涡旋电场的概念。

3、了解导体的静电平衡现象、静电场中的导体电介质的极化、电容和电容器、电容器的能量、介质的磁化、互感和自感，磁场能量和能量密度的概念。

重    点：

    1、高斯定理和静电场的环路定理，电场强度和电势的概念及计算；

    2、应用有电介质时的高斯定理计算简单情形下电介质内、外的电位移矢量及电场强度；

    3、部分含源电路的欧姆定律的应用，电流密度的概念，欧姆定律的微分形式的理解和有关计算；

    4、磁感强度的概念及计算，毕奥萨伐尔定律，安培环路定理，安培定律及其应用；

    5、磁介质存在时的安培环路定理及其应用，磁场强度H的引入，以及有关介质的磁化机制；

    6、法拉第电磁感应定律，动生电动势的计算。

    7、电磁波的产生、传播及电磁波的特性。

难    点：

    1、电电荷的电场和电流元的磁场为基础的叠加法；

     2、磁感强度的计算，毕奥萨伐尔定律，安培环路定理，安培定律及其应用；

    3、法拉第电磁感应定律，以及麦克斯韦关于涡旋电场和位移电流的基本假设；

    4、电磁波的传播。

具体内容：

    第八章静电场

    8.l电荷的量子化电荷守恒定律

    8.2库仑定律

    8.3电场强度

    8.4电场强度通量高斯定理

    *8.5密立根测定电荷实验

    8.6静电场的环路定理电势能

    8.7电势　　

    8.8电场强度与电势梯度

    8.9静电场中的电偶极子

    第九章静电场中的导体和电介质

    9.1静电场中的导体

    9.2电容电容器

    9.3静电场中的电介质

    9.4电位移有电介质时的高斯定理

    9.5静电场的能量能量密度

    9.6静电的应用

    第十章恒定电流

    10.1l电流电流密度

    10.2电阻率欧姆定律的微分形式

    10.3电源电动势

    10.4全电路欧姆定律    

    第十一章稳恒磁场

    11.1磁场磁感强度　　

    11.2毕奥-萨伐尔定律

    11.3磁通量磁场的高斯定理

    11.4安培环路定理

    11.5带电粒子在电场和磁场中的运动

    11.6载流导线在磁场中所受的力

    11.7磁场对载流线圈的作用

第十二章磁场中的磁介质

    12.1磁介质磁化强度

    12.2磁介质中的安培环路定理　磁场强度

    12.3铁磁质

        第十三章电磁感应电磁场

    13.1电磁感应定律

    13.2动生电动势和感生电动势

    13.3自感和互感

    *13.4RL电路

    13.5磁场的能量　磁场能量密度

    13.6位移电流电磁场基本方程的积分形式

    第十六章　电磁振荡和电磁波

    16.1电磁振荡

    16.2电磁波

第04部分   总学时18学时 

标   题：

机械振动；机械波

教学要求：

1、掌握简谐运动、旋转矢量、简谐运动的能量、简谐运动的动力学方程、两个同频率同方向简谐运动的合成、拍。

简谐波及其波函数、波动方程、波的能量、波强、电磁波及其能流密度、惠更斯原理、波的干涉、半波损失。

2、理解同方向、同频率的两个简谐运动的合成规律，驻波及其形成条件、波形曲线。

3、了解阻尼振动、受迫振动、两个同频率相互垂直简谐运动的合成、能量传播的特征及能流、能流密度的概念、械波的多普勒效应及其产生原因。

重    点：

    1、旋转矢量、简谐运动的能量、简谐运动的合成；

   2、平面简谐波的波函数、波的能量、波的叠加；

难    点：

    1、相位传播的概念和相位差在波的叠加中的作用

2、简谐运动的合成；

具体内容：

    第十四章机械振动

    14.1简谐运动　　　

    14.2简谐运动中的振幅周期频率和相位

    14.3旋转矢量

    14.4单摆和复摆

    l4.5简谐运动的能量

    14.6简谐运动的合成

    14.7阻尼振动受迫振动共振

    第十五章　机械波

    15.1机械波的几个概念　

    15.2平面简谐波的波函数

    15.3波的能量

    15.4惠更斯原理波的衍射、反射和折射

    15.5波的干涉

    15.6驻波

    *15.7声波超声波

    15.8多普勒效应

第05部分   总学时18学时 

标   题：

波动光学

教学要求：

1、掌握杨氏双缝干涉、相干光、光程、等倾和等厚干涉、迈克尔逊干涉仪。

掌握惠更斯—菲涅尔原理、单缝夫琅和费衍射、圆孔衍射、光学仪器分辨率、光栅衍射。

掌握自然光和偏振光、马吕斯定律、布儒斯特定律。

2、理解惠更斯-菲涅尔原理及其对光的衍射现象的定性解释、偏振光的起偏和检偏

3、衍射对光学仪器分辨本领的影响、光的时间相干性和空间相干性、波片的作用、双折射、偏振光干涉、旋光现象、全息术。

重    点：

 1、光程差的概念及其应用；

 2、杨氏双缝干涉和薄膜的等厚干涉规律；

 3、用波带法分析夫琅和费单缝衍射明、暗纹分布规律的方法；

 4、中央明纹半角宽的定义；

 5、单缝衍射的明、暗纹条件和光栅方程式及其有关知识的应用；

 6、偏振光的定义及产生偏振光的几种主要方法；

 7、马吕斯定律及其应用。

难    点：

    1用干涉的基本理论去解释和分析某些现象和规律；

   2光栅光谱的特征以及光谱分析的意义；

    3、衍射与干涉的关系及光栅的实际应用。

具体内容：

    第十七章波动光学

    17.1相干光

    17.2杨氏双缝干涉实验双镜洛埃镜

    17.3光程薄膜干涉

    17.4劈尖牛顿环

    17.5迈克耳孙干涉仪

    17.6光的衍射

17.7单缝衍射

    17.8圆孔衍射光学仪器的分辨率

    17.9衍射光栅

    17.10X射线的衍射

    *17.11全息照相简介

    17.12光的偏振性　马吕斯定律

    17.13反射光和折射光的偏振

    17.14双折射偏振棱镜

    17.15旋光现象

    17.16偏振光的干涉

第06部分   总学时12学时 

标   题：

量子物理

教学要求：

1、掌握黑体辐射、普朗克能量子假说、光电效应、爱因斯坦光子论、康普顿效应、粒子的波动性、德布罗依关系式、波函数及其概率解释、不确定关系。

掌握薛定谔方程、一维无限深方势阱、势垒和隧道效应、扫描隧道显微镜、氢原子光谱和能级、电子自旋、四个量子数、泡利不相容原理、电子壳层结构。

2、理解光的波粒二象性及其基本公式，

3、了解量子力学量算符、线性谐振子、量子统计、激光。

重    点：

1、波粒二象性及其相关公式；

    2、玻尔的氢原子理论。

难    点：

    1、波粒二象性的理解；

    2、波函数的统计意义；

    3、定态薛定谔方程。

具体内容：

    第十九章　量子物理

    19.1黑体辐射普朗克能量子假设

    19.2光电效应光的波粒二象性

    19.3康普顿效应

    19.4氢原子的波尔理论

    19.5弗兰克-赫兹实验

    19.6德布罗意波　实物粒子的二象性

    19.7不确定关系

    19.8量子力学简介

    19.9氢原子的量子理论简介

    19.10多电子原子中的电子分布

    19.11激光

    19.12半导体

    19.13超导电性

考核方式及成绩评定方式

1.考核方式：

考试。

2.考试方法：

笔试。

3.课程总成绩：

期末考试、平时考核（包括期中考试、作业、小测验、小制作、提问等）成绩的总和。