《大学物理》课程教学大纲.docx

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《大学物理》课程教学大纲

英文名称:

EngineeringUniversityPhysics

课程编码：

0084，0085

课内教学时数：

56学时+56学时，其中课堂讲授56学时+56学时。

学分：

3.5学分+3.5学分

适用专业：

全院所有理工科专业开课单位：

基础部大学物理教研室撰写人：

xx

审核人：

xx

制定（或修订）时间：

2014年9月

一、课程的性质和任务

1课程的性质、目的和任务

工科大学物理是高等工科专业培养高级工程技术人员或培养高素质有工程背景的各类人员的必修基公共础课程。

它不仅对后续课程教学提供保障作用，而且对最终提高学生的物理素质、科学素养发挥基础性作用，发挥其自然科学素质培养中的核心课程作用。

目的和任务。

通过本课程的学习：

1）使学生较系统地获得自然界各种基本运动形式及其规律的知识，通过大学物理的这种少学时教学，应使学生对基础物理的最基本概念、最基本理论、最基本方法能够有比较全面的认识和正确理解，具有最基本应用的能力，形成对于物理学科体系、框架的总体认识，为后续课程的学习发挥基础性的作用。

2）在工程化倾向的教学中加强科学方法和科学素养的训练（培养学生的科学思想和研究方法，使学生在科学实验、逻辑思维和解决问题的能力等方面都得到基本的训练），为进一步的学习、工作和生活发挥更长远的基础性作用。

3）在课程的教学过程中，要通过各个教学环节逐步培养学生具有形象思维能力、抽象思维能力、逻辑推理能力和自学能力，并注意培养学生具有灵活运用所学知识去综合分析问题和解决问题的能力。

2课程教学基本目标

通过本课程的教学，应使学生初步具备以下能力：

1）能够独立地阅读相当于大学物理水平的教材、参考书和文献资料，并能理解其主要内容和写出条理较清晰的笔记、小结或读书心得，从而迅速提高自学能力和培养良好的学习方法。

2）了解各种理想物理模型并能够根据物理概念、问题的性质和需要，抓住主要因素，略去次要因素，对所研究的对象进行合理的简化。

3）会运用物理学的理论、观点和方法分析、研究、计算或估算一般难度的物理问题。

并能根据单位、数量级与已知典型结果的比较，判断结果的合理性。

4）会运用物理学的基本原理、科学方法，分析相关的工程技术问题，提出原理上的工程技术思路。

5）运用科学方法和辩证唯物主义的科技史观分析科技史上的科技事件，并对科技发展的方向、特征有初步的认识。

大学物理教学的目的就是让学生打下较好的物理基础，提高学生的科学素养，开阔思路及激发其探索和创新精神，增强学生自我更新知识的能力，以适应飞速发展的知识经济时代的各种基本要求。

二、课程教学内容的基本要求、重点和难点

绪言大学物理准备知识

㈠基本要求掌握七个基本单位及两个辅助单位的单位名称、单位符号，了解其定义；了解具有专门名称的导出单位有哪些，单位名称及单位符号；理解矢量和标量的概念，掌握矢量的表示方法及特性；掌握矢量合成的计算方法；掌握矢量的标积与矢积运算法则；会对矢量进行求导和积分运算。

❖教学重点矢量合成的计算方法；矢量的标积与矢积运算法则；对矢量进行求导和积分运算。

㈢教学难点矢量的标积与矢积运算法则；对矢量进行求导和积分运算。

㈣教学内容

1国际单位制

⑴ 国际单位制的基本单位

⑵国际单位制的辅助单位

⑶ 国际单位制中具有专门名称的导出单位

2矢量

⑴矢量和标量

⑵矢量合成的几何法

⑶ 矢量合成的解析法

⑷ 矢量的标积与矢积

⑸矢量的导数和积分

第一章 质点运动学

㈠基本要求掌握位矢、位移、速度、加速度、角速度、角加速度、运动方程和轨迹方程等描述质点运动和运动变化的物理量；能借助于直角坐标系简单计算质点在平面内运动时的速度、加速度、运动方程；能简单计算切向加速度、法向加速度；了解伽利略相对性原理和伽利略坐标、速度变换。

❖教学重点已知位矢或者运动方程计算质点在平面内运动时的速度、加速度、切向加速度、法向加速度；已知加速度与初始条件求解质点的速度、运动方程。

㈢教学难点已知加速度与初始条件求解质点的速度、运动方程。

㈣教学内容

1质点运动的描述

⑴质点

⑵参照系和坐标系

⑶ 位置矢量，运动方程，轨迹方程

⑷位移

⑸速度和速率

⑹加速度

⑺运动学的两类问题

2直线运动

⑴直线运动方程，速度，加速度

⑵匀变速直线运动

⑶ 直线运动的图像

3圆周运动

⑴圆周运动的加速度

⑵圆周运动的角量描述

⑶ 匀角速圆周运动和匀角加速圆周运动

⑷ 曲线运动

4相对运动

⑴经典力学时空观

⑵相对运动的位移，速度，加速度

第二章 质点动力学

㈠基本要求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；理解保守力作功的特点及势能的概念，会计算重力、弹性力和万有引力势能；掌握质点的动能定理和动量定理，并能用它们分析、解决质点在平面内运动时的简单力学问题；掌握机械能守恒定律、动量守恒定律；理解运用守恒定律分析问题的思想和方法，能分析简单系统在平面内运动的力学问题。

❖教学重点功的概念，计算直线运动情况下变力的功；质点的动能定理和动量定理；机械能守恒定律、动量守恒定律。

理解运用守恒定律分析问题的思想和方法，能分析简单系统在平面内运动的力学问题。

㈢教学难点动量定理、动量守恒定律、变力的功。

㈣教学内容

1牛顿运动定律

⑴牛顿第一定律

⑵牛顿第二定律

⑶ 牛顿第三定律

⑷牛顿运动定律的适用范围

2几种常见力与四种基本力

⑴几种常见力

⑵四种基本力

3惯性系与非惯性系力学相对性原理

4应用牛顿定律解题

5动量与冲量

⑴力的冲量和物体的动量

⑵质点的动量定理

⑶ 质点系的动量定理

⑷动量守恒定律

6功和能

⑴力的功

⑵质点的动能及其动能定理

⑶ 质点系的动能定理

⑷保守力的功

⑸系统的势能

⑹系统的功能原理

⑺机械能守恒定律

7质点的碰撞

第三章 刚体的定轴转动

㈠基本要求理解力矩、转动惯量、角动量等概念；掌握刚体绕定轴转动的转动定律和角动量守恒定律。

❖教学重点刚体绕定轴转动的转动定律和角动量守恒定律。

㈢教学难点刚体绕定轴转动的转动定律和角动量守恒定律。

㈣教学内容

1刚体运动的分类

⑴刚体的平动

⑵刚体绕定轴的转动

2刚体的定轴转动定律

⑴力矩

⑵刚体定轴转动定律

⑶ 转动惯量的计算

3质点的角动量和角动量守恒定律

⑴质点的角动量

⑵质点的角动量定理

⑶ 质点系的角动量守恒定律

⑷刚体定轴转动的角动量和角动量守恒定律

4刚体转动过程中的功和能

⑴力矩的功

⑵转动动能

⑶ 转动动能定理

⑷刚体的重力势能

⑸转动中的机械能守恒定律

5定轴转动刚体与质点的碰撞

第四章 机械振动

㈠基本要求掌握描述简谐振动的振动三要素和简谐波的各物理量（特别是相位）及各量间的关系；理解旋转矢量法，并能运用；理解简谐振动的基本特征，能建立一维简谐振动的微分方程，能根据给定的初始条件写出一维简谐振动的运动方程，并理解其物理意义；理解同方向、同频率的两个简谐振动合成规律。

❖教学重点掌握旋转矢量法，并能运用；能建立一维简谐振动的微分方程；能根据给定的初始条件写出一维简谐振动的运动方程，并理解其物理意义。

㈢教学难点旋转矢量法。

㈣教学内容

1简谐振动

⑴简谐振动的微分方程

⑵简谐振动的解析法描述——振动方程

⑶ 描述简谐振动的特征量

⑷简谐振动的能量

⑸描述简谐振动的旋转矢量法

2简谐振动的合成

⑴两个同方向同频率简谐振动的合成

⑵两个相互垂直同频率简谐振动的合成

3阻尼振动与受迫振动简介

⑴阻尼振动

⑵受迫振动

第五章 机械波

㈠基本要求了解机械波产生的条件；掌握由已知质点的简谐振动方程得出平面简谐波的波函数的方法及波函数物理意义；了解波形图线；了解波的能量传播特征及能流、能流密度概念；理解惠更斯原理和波的叠加原理；理解波的相干条件，能应用相位差和波程差分析、确定相干波叠加后振幅加强和减弱的条件；了解驻波及其形成条件；了解驻波和行波的区别。

❖教学重点由已知质点的简谐振动方程得出平面简谐波的波函数的方法及波函数物理意义。

㈢教学难点由已知质点的简谐振动方程得出平面简谐波的波函数的方法及波函数物理意义。

㈣教学内容

1机械波的产生与传播

⑴机械波产生的条件

⑵横波和纵波

⑶ 波面、波前、波线

⑷波的传播速度波长和周期

2平面简谐波及其描述

⑴平面简谐波的波函数

⑵一维平面波的波动微分方程

3波的能量

⑴波的能量能流密度

⑵声强级

4波的干涉和衍射

⑴惠更斯原理

⑵波的叠加原理波的干涉驻波

5 多普勒效应

第六章 气体动理论

㈠基本要求了解气体分子运动的基本观点和理想气体状态方程；理解理想气体的压强公式和温度公式，了解气体压强推导过程（从提出模型，进行统计平均，建立宏观量与微观量的联系，到

阐明宏观量的微观本质的思想、方法）；理解压强、温度、内能的宏观、统计意义，进而了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现这一思想；理解气体分子的能量均分定理，了解理想气体mol热容量，内能的最基本运算；理解Maxwell速率分布的分布函数、曲线的物理定义（是自然界中的最常见分布）。

了解气体分子热运动的最概然速率、平均速率和方均根速率。

❖教学重点压强、温度、内能的宏观、统计意义；气体分子的能量均分定理；理解Maxwell速率分布的分布函数、曲线的物理意义。

㈢教学难点压强、温度、内能的宏观、统计意义；Maxwell速率分布的分布函数、曲线的物理意义。

㈣教学内容

1气体分子热运动的基本概念

⑴气体动理论的基本观点

⑵统计方法与统计理论

2气体的状态参量平衡态与平衡过程

⑴气体的状态参量

⑵平衡态与平衡过程

3理想气体状态方程

4理想气体的压强

⑴理想气体的微观模型

⑵理想气体的压强的压强公式

5理想气体的温度

6能量按自由度均分定理理想气体的内能

⑴气体分子的自由度

⑵能量按自由度均分定理

⑶ 理想气体的内能

7麦克斯韦速率分布律

⑴麦克斯韦速率分布定律

⑵麦克斯韦速率分布曲线

⑶ 分子热运动速率的三种统计平均值

8玻耳兹曼分布

第七章 热力学基础

㈠基本要求理解功、热量的概念。

了解准静态过程。

掌握热力学第一定律的形式与意义。

会对等容、等压、等温、绝热过程进行简单分析、计算，会对卡诺循环（正、逆）作简单分析。

了解致冷机、热机的工作原理。

掌握理想气体热机效率和制冷机制冷系数的计算方法；了解可逆过程、不可逆过程；理解热力学第二定律的内容，了解其统计意义。

❖教学重点热力学第一定律的形式与意义；会对等容、等压、等温、绝热过程进行简单分析、计算；会对卡诺循环（正、逆）作简单分析。

㈢教学难点热力学第一定律的形式与意义；会对等容、等压、等温、绝热过程进行简单分析、计算；会对卡诺循环（正、逆）作简单分析。

㈣教学内容

1功热量内能热力学第一定律

⑴功热量内能

⑵热力学第一定律

2准静态过程中功和热量的计算热容

⑴准静态过程中功