大学物理C教学大纲认证版.docx

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大学物理C教学大纲认证版

天津理工大学

《大学物理C》课程教学大纲

课程代码：

1590236

开课单位：

理学院

执笔人：

杨帅

制定时间：

2015年7月22日

天津理工大学教务处制

年月日

一、课程简介

课程名称

大学物理C

英文名称

UniversityphysicsC

课程代码

1590236

课程类别

公共基础课

学分

4

总学时

64

开课学期

第二学期、第三学期

修读类别

必修课

开课单位

理学院

适用专业

自动化、经管类、海运、化工、环境安全等各专业

先修课程

高等数学

主讲教师

杨帅/副教授、赵洪英/副教授、王丽艳/讲师、韩丽萍/讲师、段秀丽/讲师、杨杨/讲师、巩雪/讲师、杨玉娜/讲师、王聪/讲师、张玉杰/讲师、王睿/讲师。

考核方式及各环节所占比例

考试课；期末考试占70%，平时成绩占30%

课程概要

物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式以及相互作用规律的科学。

物理学作为一门基础理论科学，其重要性随着科学技术的发展而日益明显，许多边缘学科都是以物理规律为基础发展起来的，所以它是自然科学和工程技术的基础，是高等学校工科类各专业的一门主干基础课。

该课程在培养学生的科学素养和实事求是的探索精神以及多方面的思考问题、解决问题等方面有着重要的作用。

课程目标

1.开课目的

培养学生的物理思想和物理方法，通过学习物理学的基本概念，掌握基本原理和基本规律，了解物理学发展的概况及物理原理在生产技术上的应用；

培养学生科学的研究方法和思维方式方面；

培养学生科学的分析问题、解决问题的能力，为学生学习专业知识和参加工程实践奠定必要的物理基础。

2.本课程对学生达成如下毕业要求有贡献：

1.1具有数学与自然科学知识，并能用于解决复杂工程问题。

2.1能够将数学、自然科学和工程科学的基本原理运用于工程问题的识别、表达。

2.4能够从数学、自然科学和工程科学的角度对解决方案进行分析，并试图改进。

4.1能够对工程相关的各类物理现象、材料特性进行研究和实验验证。

12.1对自主学习和终身学习的必要性有正确的认识。

教学要求

完成课程后，学生将具备以下能力：

1、学习物理学的基本概念，掌握基本原理和基本规律，了解物理学发展的概况及物理原理在生产技术上的应用；

2、使学生在研究方法和思维方式方面受到进一步的训练，培养学生科学的分析问题、解决问题的能力，为学生学习专业知识和参加工程实践奠定必要的物理基础。

教材及主要参考书

教材：

[1]渊小春、王喆主编，《大学物理》，同济出版社，2014.7第一版。

[2]徐力等编，《物理学同步辅导》，天津大学出版社，2009年11月第一版。

参考书：

[1]刘永胜主编，《物理学》，天津大学出版社，2009年11月第二版。

[2]陈宜生主编，《大学物理学》，天津大学出版社，1999年7月第二版。

[3]马文蔚主编，《物理学》，高等教育出版社，2006年3月第五版。

[4]朱峰主编，《大学物理》，清华大学出版社，2008年11月第二版。

[5]张三慧主编，《大学基础物理学》，清华大学出版社，2007年3月第二版。

二、课程内容及学时分配

第0章绪论（讲课1学时）

0.1物理学的形成与发展（了解本课程研究的对象、内容及其在培养高素质复合型人才中的地位、作用和任务；了解物理学科的发展趋势。

）

0.2物理学的层次（初步阐明自然界的物质性和运动性，指出物理学的研究对象和它在科学技术中的重要作用，物理学作为重要的基础科学的许多研究成果已应用到许多科技领域中）

0.3物理学的特点（推动社会生产力发展，及其对社会科学深刻影响，使人们对于物理学的认识产生新的飞跃）

0.4物理学的方法和思想（并阐明物理学的研究方法，思维方式对于提高学生的综合能力和素质所发挥的重要作用。

）

0.5几何学与物理学

第1章质点力学（讲课5学时）

1.1参照系和坐标系质点（理解质点模型、坐标系等基本概念）

1.2位置矢量运动方程（掌握位置矢量、运动方程，能用已知的运动方程求速度、加速度和轨道方程）

1.3速度

1.4加速度（了解速度、加速度的瞬时性、矢量性以及运动的相对性、独立性；正确理解切向加速度、法向加速度和位移、速度、加速度间积分关系。

）

1.5牛顿运动定律（自学）

1.6功动能定律（理解功的概念，熟练计算一维情况的变力功问题）

1.7功能原理机械能守恒（了解保守力作功的特点，会应用功能原理解决在平面内运动时的简单力学问题）

1.8冲量动量定律（理解动量、冲量等概念，掌握动量定理和动量守恒定律，会写其矢量式，掌握运用守恒定律分析问题的思想和方法）

重点：

用已知的运动方程求速度、加速度和轨道方程；用角量描述圆周运动。

难点：

位移、速度、加速度之间的积分关系，变力的功。

要点说明：

①强调速度、加速度瞬时性、矢量性、相对性及位移、速度、加速度间的微积分关系。

②会熟练的计算圆周运动的切向加速度、法向加速度和总加速度。

③会用一元微积分解较简单的运动学两类问题。

④简要复习矢量运算。

第2章刚体的转动（讲课6学时）

2.1刚体的定轴转动

2.2转动动能转动惯量（理解转动惯量的定义及典型刚体转动惯量的计算）

2.3力矩转动定律（掌握刚体的定轴转动定律及应用）

2.4力矩的功转动动能定理（理解转动中的动能和力矩的功及相应的动能定理）

2.5动量矩和冲量矩（掌握刚体角动量定理和角动量守恒定律）

重点：

刚体绕定轴的转动定律和角动量守恒定律。

难点：

转动惯量计算、力矩、角动量和角动量守恒条件。

要点说明：

①加强对力矩（矢量性及叉积表示）、转动惯量、转动动能及力矩的功等概念的讲解。

②注意质点力学、刚体的定轴转动力学对应的物理量、定理、定律的比较。

第3章真空中的静电场（讲课6学时）

3.1电荷库仑定律（了解库仑定律在静电学中的地位、掌握库仑定律的矢量表示；了解电荷的量子化及电荷守恒定律）

3.2电场电场强度（掌握场强的基本概念和电场的迭加原理，掌握简单问题中场强的计算方法）

3.3电通量高斯定理（理解高斯定理的物理意义，并能用它计算某些对称场中的有关问题）

3.4静电场的环路定理电势能电势（理解静电场的环路定理，使学生认识到通量和环流是研究场性质的最基本的两个物理量；掌握电势的基本概念和迭加原理，掌握简单问题中电势的计算方法）

3.5等势面场强和电势的微分关系（自学）

重点：

场强和电势、静电场高斯定理和环流定理。

难点：

场强和电势的计算。

要点说明：

①讲解中注意总结计算电场强度和电势的两种方法。

②由于学生对矢量的表示和运算掌握的不好，矢量运算用到静电场中来有些困难，针对这个问题，建议教学注意侧重以下问题的讲解：

在直角坐标系中F、E、dE、dq如何表示；用叠加原理求场强时要强调其基本步骤；学生对用高斯定理求场强方法认识上存有片面性，认为静电场中的场强都可以用高斯定理来求，但实际情况并不是这样的，只有球对称、面对称和轴对称分布的场才可以用高斯定理来求。

第4章静电场中的导体和电介质（讲课4学时）

4.1静电场中的导体（理解导体的静电感应和静电平衡性质，掌握导体的静电平衡条件和电荷分布特点，了解静电屏蔽及其物理本质和尖端放电现象）

4.2静电场中的电介质（了解电介质的极化现象，理解介质中高斯定理）

4.3电容电容器（掌握典型电容器的电容的计算）

4.4电场的能量（掌握静电场的能量，了解静电场的能量密度）

4.5静电的一些应用（自学）

重点：

导体的静电平衡条件和平衡性质，导体上的电荷分布，电介质的极化，介质中的高斯定理

难点：

有导体时的场强、电势的计算，极化电荷和极化强度，电位移矢量。

要点说明：

①讲解注意强调处理导体的静电平衡问题的思路，主要是两点：

电荷守恒定律和导体的静电平衡条件。

②注意电容的基本概念的理解，电介质对电容器电容的影响。

第5章电流与磁场（讲课4学时）

5.1稳恒电流的基本概念

5.2磁场磁感应强度（掌握磁感应强度的概念和磁场的迭加原理）

5.3磁通量磁场中的高斯定理（掌握磁通量概念并会计算，了解稳恒磁场的高斯定理）

5.4毕奥-萨伐尔定律及其应用（掌握毕奥一萨伐尔定律，并能计算一些简单问题的磁感应强度）

5.5安培环路定理（理解并掌握用安培环路定理，求解电流具有对称性的磁场的磁感应强度）

5.6运动电荷的磁场（自学）

重点：

磁感应强度；毕-萨定律、安培定律和安培环路定理。

难点：

利用毕-萨定律求解磁感应强度。

要点说明：

①注意稳恒磁场和静电场的对比讲解，了解它们的异同。

②应用安培环路定理计算B时注意强调使用条件和方法。

③加强对回路所围面积上磁通量的概念与计算的讲解，为法拉第定律做准备。

第6章磁场对电流的作用（讲课2学时）

6.1磁场对载流导线的作用力（理解安培定律，并能计算简单几何形状的载流导体在磁场中受力问题）

6.2磁场对载流线圈的作用（理解磁矩的概念并能计算载流平面线圈在匀强磁场中受力矩问题）

6.3磁力所做的功

6.4磁场对运动电荷的作用力（理解洛仑兹力的矢量表示）

6.5带电粒子在电场和磁场中的运动（自学）

6.6磁介质对磁场的影响（了解磁介质的磁化现象及其微观解释。

了解磁场强度的定义。

了解各向同性介质中H和B的关系，了解介质中的安培环路定理。

了解磁介质的磁化现象及微观解释。

）

重点：

安培定律

难点：

安培力的计算，磁矩及磁力矩

第7章电磁感应与电磁场（讲课4学时）

7.1电磁感应的基本规律（理解法拉第电磁感应定律，掌握利用楞次定律判断电动势方向的方法）

7.2动生电动势和感生电动势（理解动生电动势和感生电动势的概念和计算方法；理解感生电场及其性质，并理解静电场性质的区别）

7.3自感和互感（理解自感系数、互感系数的定义及物理意义，并能对简单问题进行计算）

7.4磁场能量（了解磁场能量和磁能密度的概念，能计算简单对称情况下的磁场能量）

7.5麦克斯韦电磁场理论简介（了解位移电流的概念及麦克斯韦方程组（积分形式）的物理意义）

重点：

法拉第电磁感应定律、动生电动势和感生电动势。

难点：

感生电场及感生电动势。

要点说明：

①注重动生电动势和感生电动势的讲解；注重感生电场与静电场异同的讲解。

②注重麦克斯韦方程组物理意义的讲解。

第8章气体分子运动理论（讲课4学时）

8.1平衡态理想气体状态方程（了解用统计平均方法研究系统宏观性质的实质，掌握理想气体状态方程以及简单应用）

8.2理想气体的压强公式（理解理想气体的压强公式和温度公式并通过推导气体的压强公式，了解理想气体的微观模型和利用统计平均的方法建立宏观量与微观量平均值关系的思想方法）

8.3气体分子的平均平动动能与温度的关系（理解温度的微观本质）

8.4理想气体的内能（理解能均分原理并能应用其计算理想气体的定压摩尔热容、定容摩尔热容、内能）

8.5麦克斯韦分子速率分布律（了解麦克斯韦速率分布、玻尔兹曼能量分布；理解麦克斯韦速率分布曲线的物理意义）

8.6分子碰撞和平均自由程（了解气体分子平均碰撞频率及平均自由程）

重点：

理想气体的压强公式和温度公式；能均分原理和麦克斯韦速率分布律。

难点：

对两个统计规律—能均分原理和麦克斯韦速率分布律的正确理解及其相关计算。

要点说明：

①不要求推导，但要求熟练应用压强公式、温度公式及其与分子平均平动动能的关系。

②讲麦克斯韦速率分布函数时要注意讲解曲线下面积的意义和它随m、T两参数的变化。

第9章热力学（讲课4学时）

9.1功热量内能热力学第一定律（掌握热力学第一定律的内容及数学表示）

9.2准静态过程中的功和热量的计算（理解准静态过程的概念并会在P-V图上表示平衡态、准静态过程，掌握准静态过程中功的计算方法）

9.3理想气体的摩尔