普通物理学工科教学大纲.docx

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普通物理学工科教学大纲

《普通物理学》（工科）教学大纲

一、课程基本信息

课程编号：

课程名称：

普通物理学GeneralPhysics

适用专业：

机械、工程类专业

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课程类别：

开课时间：

第二学期或第三学期

总学时：

90

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总学分：

5

二、课程简介

物理学是自然学的基础学科之一，是研究自然界物质运动基本规律的科学。

它研究的对象是物质最基本、最普遍的运动形式，包括机械运动，分子热运动，电磁运动，原子及原子核运动等。

它虽然不能包括或替代高级的复杂的运动形式，但是，它所研究的问题无一不包括在其他高级的、复杂的运动形式之中。

因此，物理学研究的规律具有极大的普遍性，这使它成为自然科学的基础和现代工程技术的重大支柱，也是工科各专业的必修基础课。

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三、相关课程的衔接

预修课程：

高等数学

后续课程：

理论力学、材料力学、结构力学、工程力学、电路分析、电工技术、电磁场与电磁波等课程

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四、教学目的、要求与方法

教学目的：

通过本课程学习，使学生正确认识物理学基本理论的建立和发展过程，培养学生正确的思想方法和研究方法，培养学生辩证唯物主义世界观，提高学生的基本素质，并为学生学习专业知识和近代科学技术打下必要的物理基础。

随着科学技术的迅速发展，物理学与各学科间相互交叉、相互渗透日益密切，物理学将为学生适应现代科学技术发展在专业领域中有所发现、有所创造、有所前进打好基础。

教学要求：

1、理论和知识方面

使学生对物理学的基本概念、基本原理、基本规律有比较全面而系统的认识，了解各种运动形式之间的联系，并能灵活地加以运用，并对近代物理学和新成就有一般的了解，且为进一步学习后继课程打下良好基础；

2、能力和技能方面

通过理论学习、培养学生辩证唯物主义世界观、科学素质和科学思维方法，培养学生应用物理知识解决问题的研究方法和分析能力；培养和提高学生应用高等数学解决实际问题的计算能力。

教学方法：

以课堂讲授为主，结合多媒体课件教学，个别内容可采用学生自学或讨论。

五、教学内容及学时分配

第一篇力学

绪论1学时

1、教学内容：

物理学研究对象、物理学与哲学、自然科学和工程技术的关系、物理学的发展、学习物理学方法及对学生要求。

2、教学基本要求

让学生明确学习物理学目的、方法、激发学习物理学兴趣。

3、教学重点和难点：

物理学的地位和作用及发展

第一章质点运动学6学时

1、教学内容：

质点的运动方程：

参照系、坐标系、位置矢量、运动方程；速度和加速度：

位移、速度、加速度；曲线运动：

抛体运动、圆周运动；相对运动：

相对位移、相对速度、伽利略速度变换。

2、教学基本要求：

（1）掌握描述质点运动的基本物理量，位置矢量、位移、速度、加速度的概念，明确它们具有的矢量性、相对性、瞬时性；

（2）明确运动方程和轨道方程的物理意义，并能用求导方法由已知的运动方程求速度加速度；反之用积分方法由已知质点运动的速度或加速度求质点的运动方程；

（3）熟练掌握直线运动，抛体运动和圆周运动的规律。

3、重点、难点：

教学重点：

参照系速度和加速度运动方程

教学难点：

相对运动

4、作业

1-2，1-3，1-5，1-6，1-7。

第二章质点动力学10学时

1、教学内容：

牛顿运动定律：

牛顿运动定律、牛顿运动定律应用举例、非惯性系中的力学定律、惯性力

功和能：

功、保守力的功、势能；动能、动能原理；功能原理；机械能守恒定律；能量转化与守恒定律

动量：

冲量和动量；动量定理；动量守恒定律；碰撞；质点的角动量与角动量守恒定律

2、教学基本要求：

（1）掌握牛顿运动定律的内容及惯性力的概念，明确牛顿运动定律的适用范围，并能熟练地应用牛顿运动定律解答质点动力学问题。

（2）掌握质点的动能和动能定理。

（3）掌握保守力和势能的概念，以及它们的关系。

（4）掌握系统的功能原理及其应用

（5）掌握机械能守恒定律及适用条件、应用。

（6）掌握动量定理、动量守恒定律及它的适用条件，掌握运用它们分析问题的思路和方法。

（7）掌握角动量、角动量守恒定律及它的适用条件、应用。

3、重点、难点：

教学重点：

牛顿运动定律的应用、动量定理、动能定理、功能原理、机械能守恒定律、动量守恒定律、角动量守恒定律。

教学难点：

非惯性系中的力学定律、角动量和角动量守恒定律。

4、作业

2-1，2-4，2-6，2-8，2-9。

2-10，2-11。

第二章连续体力学8学时

1、教学内容：

刚体的定轴转动：

刚体的平动、转动和定轴转动；对转轴的力矩、转动定律、转动惯量；力矩的功、转动动能；质心、质心运动定律；刚体的角动量、角动量守恒定律；进动。

2、教学基本要求：

（1）掌握用角速度、角加速度的概念解刚体定轴转动的运动学问题。

（2）理解力矩和转动惯量概念，掌握刚体定轴转动定理，并能运用它解决刚体定轴转动问题；

（3）了解质心的概念和质心运动定律；

（4）理解力矩的功的概念，掌握刚体定轴转动的动能定理和机械能守恒定律。

（5）理解角动量概念，掌握角动量定理及其守恒定律，并能用它来解决具体问题。

3、重点、难点：

教学重点：

刚体的定轴转动

教学难点：

刚体的角动量及其守恒定律

4、作业

3-1，3-2，3-8，3-10，3-14，3-15。

第二篇气体分子动理论与热力学

第五章气体分子动理论6学时

1、教学内容：

气体分子动理论基本概念：

平衡态、理想气体状态方程、理想气体的压强和温度

能量按自由度均分原则：

自由度、能量按自由度均分原则、理想气体的内能

气体分子速率分布的统计规律：

气体分子的速率分布函数、麦克斯韦速率分布分律及其应用

气体分子的平均自由程：

平均碰撞频率、平均自由度；气体内的输运过程：

内摩擦、热传导、扩散。

2、教学基本要求：

（1）理解平衡态概念，掌握理想气体状态方程；

（2）掌握理想气体压强公式和分子的平均平动动能与温度的关系，理解压强和温度的微观实质；

（3）理解分子平均动能按自由度均分的统计规律，掌握理想气体内能的特点及其计算；

（4）理解速率分布函数概念，掌握运用麦克斯韦速率分布律计算与速率有关的量的平均值方法；

（5）理解平均碰撞频率和平均自由程概念；

（6）理解三种输运过程的宏观规律和微观解释；

（7）理解范德瓦耳斯方程。

3、重点、难点：

教学重点：

理想气体的压强公式和能量公式，能量按自由度均分原理、麦克斯韦速率分布律

教学难点：

麦克斯韦速率分布律、范德瓦耳斯方程

4、作业

5-5，5-7，5-11，5-12，5-14，5-17，。

第六章热力学8学时

1、教学内容：

热力学第一定律及其对理想气体的各种准静态过程的应用；循环过程、卡诺循环；热力学第二定律；可逆过程和不可逆过程；熵、熵增加原理、热力学第二定律的统计意义。

2、教学基本要求：

（1）理解准静态过程中内能、功和热量的概念，并掌握其计算；

（2）掌握热力学第一定律及其对理想气体的各种准静态过程的应用；

（3）掌握循环的概念和循环效率、致冷系数的定义及其计算，理解卡诺定理；

（4）掌握热力学第二定律的两种表达，理解可逆过程和不可逆过程的概念及热力学第二定律的统计意义；

（5）理解熵的概念，掌握熵增加原理及熵变的计算。

3、重点、难点：

教学重点：

热力学第一定律及其对理想气体的各种准静态过程的应用、循环效率的计算、热力学第二定律、卡诺定理、熵增加原理。

教学难点：

热力学第一定律及其对理想气体的各种准静态过程的应用、熵及熵增加原理。

4、作业

6-3，6-6，6-10，6-11，6-14，6-22。

第三篇电磁学

第八章静电场8学时

1、教学内容：

静电的基本规律：

电荷、电荷守恒定律、库仑定律；电场、电场强度：

电场、电场强度迭加原理、带电体在电场中受的力及其运动；高斯定理：

电通量、高斯定理、高斯定理的应用；

电场力的功、电势：

电场力的功、电势能、静电场环路定理、电势及其迭加原理、电场强度与电势梯度的关系。

2、教学基本要求：

（1）掌握库仑定律，理解电场强度概念及其迭加原理，能在已知电荷分布的情况下计算简单电荷分布的电场；

（2）理解电势和电势迭加原理，掌握电场强度与电势的关系，掌握在已知电荷分布的情况下电势的计算方法；

（3）理解电通量概念，掌握表征静电场性质的两条基本定理：

高斯定理和环路定理。

必须明确：

两条定理各自反映了静电场的一个侧面，只有两者结合起来，才能全面地反映静电场的性质。

3、重点、难点：

教学重点：

电场强度，电势及电通量概念，高斯定理和环路定理，电场强度与电势梯度的关系，计算电场强度和电势的各种方法。

教学难点：

带电体的电场强度和电势的计算、高斯定理及其应用、电场强度与电势梯度微分关系，

4、作业

8-6，8-8，8-11，8-13，8-18，8-21。

第九章静电场中的导体和电介质6学时

1、教学内容：

静电场中的导体：

导体的静电平衡条件、导体的电荷分布、静电屏蔽

电容和电容器：

孤立导体的电容、电容器及其电容、电容器的串联、并联

电介质：

电介质的极化、极化强度矢量、电介质极化规律、极化率、有介质时的高斯定理、电位移、电介质在电容器中的作用；电场的能量。

2、教学基本要求：

（1）掌握导体静电平衡条件和静电平衡时导体的电特性，并能熟练地求出几何形状比较规则的导体内外的场强和电势；

（2）理解电介质极化概念，掌握有介质时的高斯定理；理解电介质中的场强，电位移和极化强度的物理意义及其关系，并能熟炼地求出几何形状比较规则的各向同性的均匀介质内外的场强和电势。

（3）理解电容器电容概念，掌握计算电容的方法和电容器串、并联时电荷、电压分配的规律；

（4）掌握电容器的储能公式，了解电场能量和能量密度概念。

3、重点、难点：

教学重点：

导体静电平衡条件，电介质的极化规律，电介质中的高斯定理，场强、电位移和极化强度的物理意义及其关系。

教学难点：

电介质的极化规律，

4、作业

9-7，9-13，9-14，9-16，9-17，9-18。

第十章电流和电场6学时

1、教学内容：

稳恒电流和稳恒电场、电动势：

电流密度矢量、电流的连续方程、稳恒条件、欧姆定律的微分形式、电流的功和功率、焦耳——楞次定律及其微分形式、电动势；闭合电路和一段含源电路的欧姆定律；基尔霍夫定律及其应用

2、教学基本要求：

（1）要求从电场的观点阐明稳恒电流的原理，掌握电流的稳恒条件，理解电流密度、电动势概念；

（2）掌握直流电路的基本定律：

欧姆定律、基尔霍夫定理、焦耳定律，并能熟炼地运用它们解决有关直流电路问题。

3、重点、难点：

教学重点：

电流密度概念、电流的稳恒条件，电动势概念，欧姆定律的微分形式，一段含源电路的欧姆定律，基尔霍夫定理及其应用。

教学难点：

基尔霍夫定理的应用

4、作业

10-7，10-12，10-14，10-15，10-17。

第十一章稳恒磁场10学时

1、教学内容：

磁场磁感应强度；毕奥——萨伐尔定律及其应用；磁场的“高斯定理”、安培环路定理及其的应用；磁场对运动电荷的作用：

洛伦兹力、质谱仪、回旋回速器、霍耳效应；