普通物理教学大纲.docx

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普通物理教学大纲

一、课程的地位与作用

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。

它的基本理论渗透到自然科学的许多领域，它是工程技术的基础。

大学物理课是高等院校理工科各专业学生的一门重要的必修基础课。

开设大学物理课，一方面是为学生系统的学习研究打好必要的物理基础，另一方面也是让学生学习科学的思想方法和研究问题的方法。

学好大学物理课对学生以后的工作以及对新理论、新知识、新技术的进一步学习有着重大的影响。

二、课程的教学目标与基本要求

1．教学目标

通过本课程的课堂教学、辅导答疑、批改作业等教学环节的实施，让学生在以下方面得到培养：

（1）树立实事求是的科学态度和辩证唯物主义的世界观。

（2）抽象思维能力。

学会模型、抽象的思维方法，会根据具体条件，抓住主要矛盾，忽略次要因素，对研究对象作出合理的简化。

（3）自学能力。

能独立地阅读教材、参考书及有关文献资料，并能在理解主要内容的基础上写出条理比较清楚的阅读笔记及小结。

（4）分析问题和解决问题的能力。

学生在碰到问题后，能较深入细致地分析问题的条件和实质，运用所学过的物理概念和规律，寻找解决问题的思路和合适的方案。

（5）运算能力和判断正误的方法。

会运用已掌握的数学工具，计算并估算一般难度的物理问题。

并能把典型数据结果在量级上加以比较，对结果的合理性作出判断。

（6）必须获得作为一个高级工程技术人员所必不可少的物理基础知识。

2．基本要求

（1）本课程大纲内容要求在144学时内实施完成，适用于应用物理专业、光信息科学与技术专业。

（2）本课程分别在第二和第三学期实施。

（3）要求学生课前要预习，认真听课，积极思考和参与讨论，课后复习，独立完成作业。

△表示重点，★表示难点。

三、课程内容

第一篇力学基础

1．质点运动学

1.1参照系质点运动方程

参照系；坐标系；质点；矢径；运动方程；轨道方程

1.2位移速度和加速度△

位移；平均速度；瞬时速度；平均加速度；瞬时加速度；速率

1.3平面曲线运动

切向加速度△；法向加速度△；角位移；角速度；角加速度

1.4相对运动

位移的相对性；速度的相对性

2．质点动力学

2.1牛顿运动定律（自学）

惯性参照系；牛顿第一运动定律；牛顿第二运动定律；牛顿第三运动定律

2.2力学中的单位制和量纲

2.3机械功和功率

功；瞬时功率；

2.4动能动能定理

质点动能定理；质点系动能定理

2.5势能机械能守恒定律△

重力势能；弹性势能；保守力；功能原理；机械能守恒与转化定律；能量守恒与转化定律

2.6动量冲量动量定理

2.6动量守恒定律△火箭飞行原理

2.7质心质心运动定理

2.8质点的角动量角动量守恒定律

2.9质点系的角动量守恒定律（阅读）

3．刚体的转动

3.1刚体的平动转动和定轴转动

刚体；平动；转动；定轴转动；角速度矢量

3.2转动动能转动惯量

转动动能；转动惯量★；平行轴定理和垂直轴定理（阅读）

3.3力矩转动定律△

3.4矩的功转动动能定律

力矩；力矩的功；定轴转动中的转动动能定律△

3.5角动量和冲量矩角动量守恒定律

质点的角动量；质点的角动量定理；刚体的角动量；冲量矩；角动量定理；角动量守恒定律★

第二篇机械振动和波

4．机械振动

4.1简谐振动

简谐振动运动学特征；简谐振动动力学分析；简谐振动方程△；简谐振动过程中的位移、速度、加速度，简谐振动过程中的振幅、角频率、频率、位相（相位、周相）、初位相。

4.2谐振动的旋转矢量表示法

相位差；同相和反相；旋转矢量表示法

4.3谐振动的能量△

4.4谐振动的合成

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；拍及拍频

4.5阻尼振动受迫振动共振

4.6谐振分析

5．机械波

5.1机械波的产生与传播

机械波；纵波和横波；波阵面；波线；平面波和球面波；波长；波的周期和频率；波速

5.2平面简谐波的波动方程

平面简谐波；平面简谐波波动方程△

5.3波的能量能流密度

波的能量；能量密度；能流；能流密度（波的强度）；波的吸收

5.4惠更斯原理及其应用

5.5波的叠加原理波的干涉△

波的叠加原理；波的干涉现象；波的干涉条件；

5.6驻波

驻波；波节；波腹；驻波方程；半波损失

5.7多普勒效应

5.8声波

第三篇热学

6．气体动理学理论

6.1理想气体的状态方程

热力学系统；平衡态；状态参量；温度；理想气体的状态方程

6.2理想气体的压强和温度公式

理想气体的微观模型；理想气体的压强公式；理想气体分子的平均平动动能；理想气体的温度公式；方均根速率

6.3能量均分定理理想气体的内能△

自由度；理想气体分子的自由度；能量按自由度均分定理△

6.4麦克斯韦分子速率分布定律

速率分布；速率分布函数★；归一化条件；麦克斯韦速率分布函数；麦克斯韦速率分布律；最概然速率△；平均速率△；方均根速率△；分子速率分布的实验测定

6.5玻耳兹曼分布律

6.6气体分子的平均碰撞频率和平均自由程

6.7气体内的迁移现象

6.8范德瓦耳斯方程徳

7．热力学基础

7.1热力学第一定律

准静态过程；准静态过程的功△；热量；内能；热力学第一定律

7.2气体的摩尔热容

摩尔热容量；气体定容摩尔热容量；气体定压摩尔热容量；

7.3热力学第一定律的应用△

等容过程；等压过程；等温过程中功、热量交换、内能变化的计算

7.4绝热过程

绝热过程及过程方程★；绝热过程的功和内能变化

7.5循环过程卡诺循环

循环过程；循环效率；卡诺循环△；卡诺循环效率；卡诺逆循环及制冷系数

7.6热力学第二定律★

热力学第二定律的开尔文表述；热力学第二定律的克劳修斯表述；两种表述的等价性

7.7可逆过程与不可逆过程

7.8卡诺定理

7.9热力学第二定律的统计意义

热力学第二定律的统计意义★；熵的概念★；熵增加原理；热力学第二定律的适用范围

第四篇电磁学

8．真空中的静电场

8.1库仑定律

点荷；点荷守恒定律；库仑定律；电力迭加原理

8.2电场电场强度

电场；电场强度；点电荷的电场；任意带电体的场强计算公式★；场强迭加原理；带电直线、圆环、圆盘及带电大平面的场强公式

8.3静电场的高斯定理

电场线；电通量；高斯定理；高斯定理的应用△；均匀带电球面、球体，均匀带电长圆柱、圆筒，均匀带电平面

8.4静电场的环流定理电势

电场力的功；静电场的环路定理△；电势能；电势△；电势差△；电势迭加原理；点电荷的电势；任意带电体的电势计算公式；

8.5场强与电势的关系

电势梯度矢量；场强与电势的微分公式

8．6运动电荷的电场（阅读）

9．静电场中的导体和电介质

9.1静电场中的导体

静电感应；静电平衡；静电平衡条件△；静电平衡时导体上电荷分布；静电平衡时导体表面场强△；导体表面电荷密度与曲率半径的关系；静电屏蔽★

9.2静电场中的电介质

9.2导体的电容电容器

孤立导体的电容；电容器及电容；平行平板电容器，圆柱形电容器和球形电容器的电容；电容器的串并联

9.3电场的能量

电容器的能量公式；电场的能量密度；电场的能量△

10．稳恒磁场磁场对电流的作用

10.1稳恒电流的基本概念

电流密度；稳恒电场；电动势；非静电力；欧姆定律的微分形式

10.2磁场磁感应强度

磁的基本现象；磁场；磁感应强度△；磁矩

10.3磁场的高斯定理

磁感应线；磁通量△；磁场的高斯定理△

10.4毕奥—萨伐尔定律

电流元；毕奥—萨伐尔定律★；直线电流的磁场的磁感应强度公式；圆电流轴线上磁场公式；载流螺线管内的磁场公式；运动电荷的磁场公式

10.5安培环路定理

真空中的安培环路定理；安培环路定理的应用△

10.6安培力安培定律

安培力；安培定律△；安培定律的应用；平行长直线电流间的相互作用；安培的定义

10.7磁场对载流线圈的作用

均匀磁场中载流线圈的磁力矩

10.8磁力的功△

磁场对运动载流导线的功；磁场对运动载流线圈的功

10.9磁场对运动电荷的作用力

洛仑兹力△；霍耳效应；霍耳电势差

10.10带电粒子在电场或磁场中的运动

11．磁场中的磁介质

11．1磁介质的磁化磁化强度

顺磁质；逆磁质；磁化机制；磁化强度

11．2磁介质中的安培环路定理磁场强度

11．3铁磁质

铁磁质的磁化机制；磁滞回线；简单磁路；磁畴

12．电磁感应

12.1电磁感应定律

电磁感应的基本现象；感应电动势；法拉第电磁感应定律△；楞次

定律△

12.2动生电动势△

12.3感生电动势

感生电场（涡旋电场）★；感生电场场方程；感生电动势

12.4电磁感应现象的应用

12.5自感和互感

自感现象；自感系数；自感电动势；互感现象；互感系数；互感电动势

12.6磁场的能量

自感磁能公式；磁场的能量密度；磁场的能量公式

13．电磁场理论的基本概念电磁振荡

13.1位移电流

位移电流★；位移电流密度；位移电流的磁场

13.2麦克斯韦方程组

麦克斯韦方程组的积分形式★；麦克斯韦方程组的微分形式

13.3电磁振荡电磁波

电磁振荡；振荡的周期和频率；电磁波的产生和传播；振荡电偶极子模型；平面电磁波及性质△；电磁波速度；电磁波的能量蜜度△

第五篇光学

14．光的干涉

14.1相干光及获得光程差

光矢量；原子发光机制；相干光条件；相干光叠加；非相干光叠加光程；光程差△；相长与相消干涉条件△；透镜的等光程性（自学）

14.2杨氏双缝干涉

杨氏双缝干涉实验△（装置、结果）；分波面法干涉；菲涅耳双面镜（阅读）实验；洛埃镜实验；半波损失浬

14.3薄膜干涉劈尖干涉牛顿环

分振幅法干涉；薄膜干涉；等倾干涉；劈尖干涉△；牛顿环△；等厚干涉

14.4迈克尔逊干涉仪

14.5空间相干性与时间相干性

15．光的衍射

15.1光的衍射现象惠更斯—菲涅耳原理

光的衍射现象；惠更斯—菲涅耳原理；衍射分类

15.2夫琅和费单缝衍射

半波带法；单缝衍射明纹和暗纹公式△；中央明纹宽度△

15.3光栅衍射

光栅；光栅常数；光栅主极大方程△；缺级现象★；光栅衍射光谱

15.4圆孔衍射光学仪器的分辨率

圆孔夫琅和费衍射；爱里光斑；瑞利判据★；最小分辨角；光学仪器的分辨率

15.5X射线的衍射

16光的偏振

16.1自然光和偏振光

自然光；偏振光；部分偏振光；

16.2马吕斯定律

二向色性；偏振片；马吕斯定律△

16.3布儒斯特定律

布儒斯特角；布儒斯特定律

16.4光的双折射现象

16.5椭圆偏振光和圆偏振光偏振光的干涉偏振光

第六篇近代物理基础

17．狭义相对论基础

17．1伽利略变换经典力学的时空观

17．2迈克尔逊莫雷实验

17．3爱因斯坦的两条假设洛仑兹变换

狭义相对论的相对性原理；光速不变原理；洛仑兹坐标变换△；洛仑兹速度变换

17．4狭义相对论的时空观△★

长度收缩；时间膨胀；同时性的相对性；狭义相对论的时空观

17．5狭义相对论的动力学基础

运动质量；狭义相对论中动量、能量、动能；相对论动力学方程；质能关系式△；能量与动量的关系△

18．量子光学基础

18．1热辐射基尔霍夫定律

热辐射；辐射出射度（辐出度）；单色辐出度；吸收比与反射比；绝对黑体；平衡热辐射；基尔霍夫定律

18．2绝对黑体的辐射定律

绝对黑体的实验曲线；斯特藩玻尔兹曼定律；维恩位移定律

18．3普朗克公式

普朗克假设；普朗克公式；能量量子化△