大学物理学课程教学大纲.docx
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大学物理学课程教学大纲
西安建筑科技大学
“大学物理学〞课程教学大纲
英文名称：
CollegePhysics
课程编号：
110301
课程类型：
通修
学时：
112学分：
7
适应对象：
工科各专业本科生
先修课程：
高等数学
建议教材及参考书：
吴百诗?
大学物理?
〔新版〕，科学出版社,2002
程守诛?
普通物理?
〔第五版〕，高等教育出版社,1998
许启明?
工程物理学?
，，武汉理工大学出版社,2002
一、课程性质、目的和任务
1．课程性质
物理学是研究物质世界中最普遍、最根本的运动形式及其规律的科学。
它是许多自然科学和工程技术的根底。
在高等工业学校中，普通物理学是一门重要的必修根底课，与许多根底课、技术根底课都有亲密的联络。
2．课程目的和任务
通过本课程的学习，使学生对物理学的根本概念、根本原理和根本规律有比拟全面而系统的认识，理解各种运动形式之间的联络，以及对物理学的近代开展及新成就有一般理解；
使学生在科学实验才能、运算才能和抽象思维才能方面受到初步而严格的训练；使学生熟悉物理学的根本思想方法，培养学生分析问题和解决问题的才能；
使学生正确理解物理概念和规律，正确认识物理根本理论的建立和开展过程，培养学生正确的思想方法和研究方法，发挥本课程在培养学生辨证唯物主义世界观方面所起的作用。
总的目的是为培养学生具有较高的科学素质，并为学生学习专业知识和近代科学技术打下必要的物理根底。
二、课程教学内容及要求
绪论
在绪论讲授中，应对以下问题作初步的阐述：
自然界是物质的，物质是永久运动的；物理是研究物质世界中最普遍最根本的运动形式和规律；物理学是其他自然科学和工程技术的根底，它对开展现代科学技术有着重要的作用；物理学是高等工业学校各专业必修的重要根底理论课；用理论的观点、辨证唯物主义的观点来研究物理现象。
第一篇力学
内容：
力学是普通物理学中最根本而又非常重要的局部，它是物理学其他局部的根底，与其他学科有着亲密的联络。
鉴于力学在中学物理中已有一定的根底，后续课程如理论力学、材料力学等还要继续深化，因此，应特别注意和中学物理及后续课程之间的衔接和配合，防止不必要的重复。
大学物理的力学局部应在中学根底上适当进步。
初步运用微积分及矢量代数等高等数学，稳固和加深力、动量、功、动能、势能等根本概念、牛顿运动定律、动量定理、动能定理、功能原理、动量守恒和机械能守恒等根本定律，并掌握对质点系的分析。
根本要求：
1． 掌握位置矢量、位移的矢量性，掌握速度、加速度的瞬时性、以及运动的相对性和独立性。
理解切向加速度和法向加速度。
掌握从的运动方程求导得到速度和加速度的方法。
理解从的速度或加速度用积分得出运动方程的方法。
2． 理解圆周运动的角量描绘，理解角量的运动方程。
3． 理解牛顿运动定律，突出惯性、质量和力的概念。
掌握用牛顿运动定律解题的根本思路和方法，并学会建立和求解运动方程。
理解惯性系和伽利略相对性原理。
理解介绍力学量的国际单位。
4． 掌握变力作功。
理解保守力作功的特征，理解势能的概念。
理解重力势能、弹性势能、引力势能的计算式。
5． 掌握功能原理，理解能量是状态的单值函数，而功是能量变化的一种量度，与状态变化的过程相联络等根本概念。
6．掌握动能定理、动量定理，掌握机械能守恒和动量守恒的条件。
7．*理解碰撞局部中的对心完全弹性碰撞、完全非弹性碰撞以及一般碰撞之间的区别，理解二维碰撞问题。
8．掌握刚体局部中刚体的定轴转动。
掌握力矩、转动惯量、角动量等概念，以及转动定律、角动量守恒定律。
重点、难点：
矢量及微积分的应用；速度、加速度的瞬时性；机械能守恒和动量守恒的条件；转动惯量的概念；角动量及其守恒；转动定律的应用。
第二篇热学
内容：
气体动理论和热力学是从不同的角度、用不同的方法来研究物质热运动的规律。
分子运动论是微观理论，热力学是宏观理论。
进展这局部教学时，要求学生初步领会微观理论和宏观理论各自的特点，以及两者之间相辅相成的关系。
由于学生对微观理论中的统计平均概念，以及宏观理论中的逻辑推理方法还不熟悉、不习惯，因此在数学中应多加诱导，使学生逐步掌握这两种处理问题的方法。
根本要求：
1． 掌握压强和温度的微观意义。
在推导压强公式和温度公式时，应着重说明统计平均值的概念，强调宏观量和微观量的联络。
在推出温度公式后，可通过举例计算分子的方均根速率，给出数量级的概念。
2． 掌握能量按自由度均分原那么，从而理解导出理想气体的内能公式的条件。
掌握理想气体的内能只是温度的单值函数。
理解真实气体的内能是温度和体积的单值函数。
3． 理解气体分子速率的统计分布规律。
掌握利用分布函数曲线来分析问题。
理解气体分子三种速率的统计意义。
4．理解分子平均碰撞次数和平均自由程及其推导和讨论。
5． 掌握内能、功和热量三者的意义。
理解作功和传递热量对系统内能的变化的等效性，和本质上的区别。
掌握内能是状态的函数，而作功和传递热量那么与过程有关。
6． 掌握从普遍的能量转换和守恒定律角度理解热力学第一定律及其在理想气体各准静态等值过程中的应用。
掌握计算循环过程的效率。
7． 理解热力学第二定律，要突出说明并非所有不违犯第一定律的过程都能实现，理解过程进展的不可逆性。
理解热力学第二定律几种表述的一致性。
理解卡诺定理及其意义和其应用。
重点、难点：
压强公式和温度公式的推导及物理量的统计意义；能量按自由度均分原那么；理想气体的内能公式，强调内能只是温度的单值函数；气体分子速率的统计分布规律；几个速率的计算及其统计意义；内能、功和热量三者的意义；热力学第一定律及其对理想气体各等值过程中的应用；计算循环过程的效率；第二定律几种表达的一致性。
第三篇电磁学
内容：
电磁运动是物质的一种根本运动形式。
电磁运动的规律和理论在工程技术中有广泛的应用，因此电磁学在普通物理学中占有很重要的地位。
电磁学局部应以场为主。
重点介绍静电场和稳恒磁场的根本概念和根本规律，以及随时间而变的磁场与电场间的互相关系。
利用微积分和矢量分析等来表达电场、磁场所遵循的规律并进展简单运算。
关于电流局部，主要用场的观点说明稳恒电流中的根本概念和根本规律。
至于这些规律的应用，可在物理实验中进展教学。
根本要求：
1．掌握静电场中电场强度、电势差、电容等根本概念，以及库仑定律、场强迭加原理、高斯定理等根本规律，理解场强与电势梯度的关系。
要求学生能运用高等数学计算简单几何形状带电体附近的场强、电势以及电容器的电容。
2．理解介质的极化和磁化的微观机理及特性。
理解电位移矢量和磁场强度。
3．掌握通电线圈在磁场中受到的力矩或运动电荷在磁场中受到的力及其定义。
掌握毕奥—萨伐定律、安培环路定理、安培定律和法拉第电磁感应定律，并能根据这些定律进展简单问题的运算。
4．理解自感和互感的概念，并能进展简单问题的计算。
5.理解电场、磁场的能量和场能密度，可分别从平板电容器和无限长直螺线管导出根本概念。
6.理解位移电流的概念，理解变化磁场引起电场和变化电场引起磁场的两个根本概念，理解其是电磁感应定律和安培环路定律相应的推广。
理解麦克斯韦方程组的积分形式。
重点、难点：
电场强度、电势差、电容等的定义及根本概念；场强迭加原理、高斯定理等根本定律及其应用；场强与电势梯度的关系；电通量的介绍；磁感应强度的定义；毕奥—萨伐定律、安培环路定理、安培定律和法拉第电磁感应定律及其应用；自感和互感现象；电场、磁场的能量和场能密度；位移电流的概念；麦克斯韦方程组的积分形式。
第四篇振动和波动
内容：
振动和波动是一种普遍而又重要的运动形式。
机械振动、机械波和电磁振荡、电磁波虽然机理不同但运动规律和根本特征却是一样的。
在自然界和工程技术中振动和波动是很普遍的。
振动与波动局部的重点内容是：
谐振动的根本特征和规律，同方向同频率振动的合成，平面简谐波方程，波传递能量的概念和波的迭加原理。
在波动光学局部着重通过光的干预、衍射和偏振现象认识光的波动性，以及干预、衍射和偏振的根本规律和应用。
根本要求：
1．掌握谐振动的运动学方程的建立。
掌握谐振动的根本特征、描写谐振动的根本物理量，以及它们的物理意义。
掌握相位的概念。
2． 掌握谐振动中的能量转换过程，理解振动能量与振幅的关系。
3． *理解阻尼振动、受迫振动和共振现象。
4． 理解同方向同频率振动的合成，掌握合振幅的大小与分振动周相差的关系，*理解不同频率振动的合成。
*理解垂直振动的合成。
5． 掌握平面简谐波函数及其意义。
理解波动中能量的传播和变化，理解能流密度公式，理解波的能量和振动能量之间的异同。
6． 掌握驻波的概念极其形成驻波的条件和它与行波的区别。
7． 理解机械振动和机械波〔放在力学之后讲述〕。
8． 理解电磁振荡和电磁波〔此局部内容也可以合并在一起讲述，也可分插在振动和波动中讲述〕。
9． 掌握光的相干性及相干光的获得方法和光程、光程差的概念。
掌握等厚干预.理解等倾干预。
理解科学技术上应用光的干预现象的一些根本根据。
10．掌握光的衍射局部中的半波带法。
掌握光栅衍射和光栅光谱。
11．理解偏振光的产生和检验以及其根本规律。
理解双折射中的单轴晶体,理解二色性和偏振片。
重点、难点：
谐振动的运动学方程的建立与导出；谐振动的相位；谐振动中的能量转换过程；旋转矢量法；同方向同频率振动的合成；合振幅的大小与分振动周相差的关系；平面简谐波函数及其意义；波动中能量的传播和变化；光的相干性及相干光的获得方法和光程、光程差的概念；等厚干预；半波带法；光栅衍射；偏振光的产生和检验以及其根本规律。
第五篇近代物理
内容：
近代物理在科学技术上的开展与应用日趋重要,现代尖端技术中不少课题是与近代物理有关的.因此局部涉及的内容很广泛,不可能在本课程的有限时间内阐述得很详细、很深化局部那么以经典量子为主,适当介绍量子力学的根本深化讲授,可根据专业需要开设选修课.
根本要求:
1. 掌握爱因斯坦两个根本假设和狭义相对论的时空观,理解质量和速度的关系,质量和能量的关系。
2. 理解绝对黑体辐射的能量分布、普朗克量子假说等。
*理解光电效应的根本定律,和用经典理论解释这些规律的困难,理解爱因斯坦的光子假说极其光的二象性。
3．理解原子核模型构造的实验根底。
理解原子光谱实验规律性的研究是探究原子内部电子运动规律性的重要途径。
理解玻尔关于氢原子的理论。
4．理解实物粒子的二象性、德布罗意假说,理解量子力学中几个根本概念,如波函数的物理意义、薛定谔方程、测不准关系和以一维势阱及氢原子问题为例指出薛定谔方程的应用。
并能理解这理论对经典量子论缺陷的弥补。
重点、难点：
爱因斯坦两个根本假设和狭义相对论的时空观；质量和速度的关系；质量和能量的关系；光的二象性；原子光谱实验规律性；玻尔氢原子理论；实物粒子的二象性；德布罗意假说；波函数的物理意义、薛定谔方程、测不准关系。
三、课程教学根本要求
1．课堂讲授：
教学采用课堂讲授与演示相结合或多媒体授课方法，根据本课程的目的和任务，须正确处理好经典与近代的关系。
经典局部是根底，应实在加强；但应防止过分强调经典局部，而把近代局部作为可有可无。
正确的处理应是精选经典局部，加深与现代科学技术有亲密联络的内容，使学生眼界放宽，思路活泼，在以后的消费理论和科学研究中可继续进步。
在理论讲授中，应精讲根本内容，注意教学方法，充分利用演示实验、多媒体的教学手段，说明根本概念及根本规律，分清主次，突出重点，并注意逐步培养学生的物理思想、及逻辑思维才能、应用高等数学的才能及自学才能。
2．作业方面：
为了训练学生将理论应用到理论中去，从而深化稳固地掌握根本概念和根本定律，进步学生分析问题和解决问题的才能，就必须做一定数量的习题。
在习题中，不但要有足够数量的计算题，也要有一定数量的概念题。
在课外习题中，除一般必做习题外，也可增加假设干较难的题目给优秀学生选做，以利因材施教。
关于是否用习题课这一教学环节，还是在讲课时多举例题，不作统一规定，可由各专业自行安排。
但不管采用什么教学方式，都要注意培养学生正确的解题方法和判断答案是否合理的才能。
对学生解题习惯的严格训练，老师要作出典范，以后严格要求，贯彻到底。
假如安排习题课，开场时可适当多安排一些，到后面可适当减少。
老师应对平时作业进展评分。
3．考核方式：
考核为闭卷笔试，题型为填空题、选择题和计算题。
在学期的总评成绩中，平时成绩占15%~25%，考试的卷面成绩占85%~75%。
四、理论教学环节
无
五、学时分配
章
学时分配
合计
讲课
习题课
实验课
上机课
讨论课
其它
力学
6
4
10
热学
12
4
16
电磁学
28
8
36
振动、波动、光学
22
8
30
近代物理
16
4
20
合计
84
28
112
注：
理论教学中各局部的时间分配，不作硬性规定，可参考上表根据学生根底、专业要求和老师经历自行确定。
六、关于内容更新和带*号内容的处理
本大纲中不带*号的内容是属于根本内容。
学生在学完本门课程后，应对这些根本内容掌握到一定的要求。
有一局部内容虽属根本内容〔如力学中某些章节、核物理等〕，假如学生在中学已有一定根底，可以只作总结归纳，或略讲，甚至不讲让学生自学。
并非所有不带*号的内容都必需平均使用时间，详细讲述。
大纲中有一些带*号的工程也属于根本内容，但由于学时有限，为了确保最根本的局部，只得暂将这些工程列入带*号一类。
假如时间允许，应将这些工程尽量安排讲授。
大纲中还有一些带*号的工程那么属于加深加宽的内容，可供老师根据专业要求、学生根底和学时安排进展选择。
这些带*号的工程要求加上后不显得繁琐，删去时也不影响整个物理课程的系统。
讲授带*号内容的时间，根本上不包括在规定学时内，如有关专业需要该局部内容时，应另计学时。
考虑到物理教学中内容多时间紧的矛盾比拟突出，各校各专业可以根据详细情况，采取不同方式：
例如，在可能范围内增加学时数；增设某些必修或选修的专题课〔如近代物理、量子力学、统计物理、固体物理或近代物理实验等〕；或在课程教学体系上作较大的变动，以到达大纲的要求。
暂无内容更新安排。
制定者：
凌亚文
审定者：
史彭批准者：
冯小娟校对者：
华中文
制定日期：
2005年5月8日
西安建筑科技大学
教学整体安排
2004～2005学年第2学期
第1次课的教学整体安排
授课时间
第1周周三第3-4节
课时安排
2
授课题目〔教学章、节或主题〕：
绪论、质点运动学。
教学目的、要求〔分掌握、理解、理解三个层次〕：
理解物理学科的根本构造及物理课程的根本内容。
掌握位矢、位移、速度、加速度和角加速度等描绘质点运动和运动变化的物理量。
说明位置矢量、位移的矢量性。
突出速度、加速度的瞬时性，以及运动的相对性和独立性。
能计算质点在平面内运动时的速度、加速度，以及质点做圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度。
教学内容〔包括根本内容、重点、难点〕：
1．说明位置矢量、位移的矢量性。
突出速度、加速度的瞬时性，以及运动的相对性和独立性。
讲清切向加速度和法向加速度。
应使学生初步学会从的运动方程求导得到速度和加速度。
如数学配合得当，也应使学生初步学会从的速度或加速度用积分得出运动方程。
2．圆周运动的角量描绘可在中学根底上进展总结，并通过与直线运动比照给出角量的运动方程。
重点、难点：
矢量及微积分的应用；速度、加速度的瞬时性；圆周运动的角量描绘。
讨论、考虑题、作业：
对物理学及本课程的认识；运动的相对性和独立性；作业册中质点运动学习题。
参考资料〔含参考书、文献等〕：
吴百诗?
大学物理?
〔新版〕；程守洙?
普通物理学?
〔第五版〕。
教学过程设计：
复习_____分钟，授新课_95__分钟，安排讨论__4___分钟，布置作业_1__分钟
授课类型〔请打√〕：
理论课□√讨论课□实验课□练习课□其他□
教学方式〔请打√〕：
讲授□√讨论□指导□其他□
教学资源〔请打√〕：
多媒体□模型□实物□挂图□音像□其他□
填表说明：
1.每项页面大小可自行添减；
2.教学内容与讨论、考虑题、作业局部可合二为一。
第2次课的教学整体安排
授课时间
第1周周六第1-2节
课时安排
2
授课题目〔教学章、节或主题〕：
质点动力学。
教学目的、要求〔分掌握、理解、理解三个层次〕：
掌握牛顿三定律及其适用条件。
能用微积分方法求解一维变力作用下简单的质点动力学问题。
掌握功的概念，能计算直线运动情况下变力的功。
理解保守力做功的特点及势能的概念。
掌握动能定理、动量定理、动量守恒定律及机械能守恒定律，并能用它们分析、解决简单质点系统在平面内运动的力学问题。
教学内容〔包括根本内容、重点、难点〕：
1．总结性地讲述牛顿运动定律，突出惯性、质量和力的概念。
使学生掌握用牛顿运动定律解题的根本思路和方法，并学会建立和求解运动方程。
介绍惯性系和伽利略相对性原理以及力学量的国际单位。
2．讲清保守力做功的特征，从而引出势能的概念。
推导出重力势能、弹性势能、引力势能的计算式。
功的计算要进步到变力做功的问题。
3．讲清功能原理，使学生初步理解能量是状态的单值函数，而功是能量变化的一种量度，与状态变化的过程相联络。
4．讲清动能定理、动量定理，强调机械能守恒和动量守恒的条件。
5．说明牛顿力学的适用范围。
重点、难点：
势能的概念；动量守恒和机械能守恒的条件及其灵敏应用。
讨论、考虑题、作业：
势能的概念及守恒定律的灵敏运用；作业册中质点动力学习题。
参考资料〔含参考书、文献等〕：
吴百诗?
大学物理?
〔新版〕；程守洙?
普通物理学?
〔第五版〕。
教学过程设计：
复习_____分钟，授新课___分钟，安排讨论_____分钟，布置作业____分钟
授课类型〔请打√〕：
理论课□√讨论课□实验课□练习课□其他□
教学方式〔请打√〕：
讲授□√讨论□指导□其他□
教学资源〔请打√〕：
多媒体□模型□实物□挂图□音像□其他□
填表说明：
1.每项页面大小可自行添减；
2.教学内容与讨论、考虑题、作业局部可合二为一。
第3次课的教学整体安排
授课时间
第2周周三第3-4节
课时安排
2
授课题目〔教学章、节或主题〕：
刚体。
教学目的、要求〔分掌握、理解、理解三个层次〕：
掌握刚体的定轴转动，理解刚体的平动和转动，掌握刚体定轴转动的角速度和角加速度。
教学内容〔包括根本内容、重点、难点〕：
1． 根本内容：
刚体的定轴转动。
2． 重点：
刚体的定义。
3． 难点：
角速度和角加速度的计算。
讨论、考虑题、作业：
讨论、考虑题2~3题，作业册中刚体局部相应习题。
参考资料〔含参考书、文献等〕：
吴百诗?
大学物理?
〔新版〕；程守洙?
普通物理学?
〔第五版〕。
教学过程设计：
复习_____分钟，授新课____分钟，安排讨论_____分钟，布置作业____分钟
授课类型〔请打√〕：
理论课□√讨论课□实验课□练习课□其他□
教学方式〔请打√〕：
讲授□√讨论□指导□其他□
教学资源〔请打√〕：
多媒体□模型□实物□挂图□音像□其他□
填表说明：
1.每项页面大小可自行添减；
2.教学内容与讨论、考虑题、作业局部可合二为一。
第4次课的教学整体安排
授课时间
第2周周六第1-2节
课时安排
2
授课题目〔教学章、节或主题〕：
力矩、转动惯量、转动定律。
教学目的、要求〔分掌握、理解、理解三个层次〕：
掌握力矩、转动惯量，掌握转动定律。
理解转动惯量的计算。
教学内容〔包括根本内容、重点、难点〕：
1． 根本内容：
转动定律、转动惯量。
2． 重点：
转动定律的应用、转动惯量的概念。
3． 难点：
转动惯量的含义
讨论、考虑题、作业：
讨论、考虑题2~3题；作业册中刚体局部相应习题。
参考资料〔含参考书、文献等〕：
吴百诗?
大学物理?
〔新版〕；程守洙?
普通物理学?
〔第五版〕。
教学过程设计：
复习_____分钟，授新课____分钟，安排讨论_____分钟，布置作业____分钟
授课类型〔请打√〕：
理论课□√讨论课□实验课□练习课□其他□
教学方式〔请打√〕：
讲授□√讨论□指导□其他□
教学资源〔请打√〕：
多媒体□模型□实物□挂图□音像□其他□
填表说明：
1.每项页面大小可自行添减；
2.教学内容与讨论、考虑题、作业局部可合二为一。
第5次课的教学整体安排
授课时间
第3周周三第3-4节
课时安排
2
授课题目〔教学章、节或主题〕：
角动量、角动量定理和角动量守恒定律；刚体的平衡条件。
教学目的、要求〔分掌握、理解、理解三个层次〕：
掌握角动量概念、角动量定理和角动量守恒定律；理解刚体的平衡条件；理解角动量定理和角动量守恒定律在工业、科技等领域中的应用。
教学内容〔包括根本内容、重点、难点〕：
1． 根本内容：
角动量、角动量定理和角动量守恒定律；刚体的平衡条件。
2． 重点：
角动量定理和角动量守恒定律。
3． 难点：
利用角动量定理和角动量守恒定律解决问题。
讨论、考虑题、作业：
讨论角动量守恒的条件；考虑题1~2题，作业册中刚体局部相应习题。
参考资料〔含参考书、文献等〕：
吴百诗?
大学物理?
〔新版〕；程守洙?
普通物理学?
〔第五版〕。
教学过程设计：
复习_____分钟，授新课____分钟，安排讨论_____分钟，布置作业____分钟
授课类型〔请打√〕：
理论课□√讨论课□实验课□练习课□其他□
教学方式〔请打√〕：
讲授□√讨论□指导□其他□
教学资源〔请打√〕：
多媒体□模型□实物□挂图□音像□其他□
填表说明：
1.每项页面大小可自行添减；
2.教学内容与讨论、考虑题、作业局部可合二为一。
第6次课的教学整体安排
授课时间
第3周周六第1-2节
课时安排
2
授课题目〔教学章、节或主题〕：
谐振动的表示、所用物理量、能量。
教学目的、要求〔分掌握、理解、理解三个层次〕：
掌握谐振动方程及各个物理量的含义；旋转矢量表示方法；理解谐振动势能、动能、机械能及其转换；理解工业科技中的各种谐振动及谐振动方程
升级会员 