《大学物理》教学大纲.pdf

大学物理 D教学大纲 课程名称：中文名称：大学物理 D；英文名称：College Physics D 课程编码：学 分：5.5 分 总 学 时：90 学时 理论学时：72 学时 实验学时：18 学时 适应专业：医学类专科各专业 先修课程：高等数学 执 笔 人：杨长铭 审 订 人：田永红 一、课程的性质、目的与任务 大学物理是高等学校医学类各专业必修的一门重要基础课。大学物理课程所包含的内容是应用型人才高级医师应具备的基本知识。本课程的任务是：1、使学生理解物理学的基本规律，了解物理学基本理论在生产技术中的重要应用。2、使学生在思维能力方面受到一定的训练，培养学生分析问题与解决问题的能力和自学能力，使学生毕业后在医学工作中有一定的适应能力。3、为学生学习专业知识和参加医学实践打下必要的物理基础。4、培养学生实事求是的科学态度和辩证唯物主义的世界观。二、教学内容与学时分配(含习题讨论课 8 学时)第一章 刚体的定轴转动 （4 学时）第一节 刚体的定轴转动 一、刚体的定轴转动；二、角量；三、角量与线量的关系。第二节 转动定律 一、转动力矩；二、转动定律；三、转动动能*；四、力矩的功*。第三节 角动量守恒定律 一、角动量；二、冲量矩；三、角动量原理；四、角动量守恒定律。第二章 物体的弹性 骨的力学性质 （2 学时）第一节 应力和应变 一、应力；二、应变。第二节 弹性模量 一、弹性与塑量；二、弹性模量。第三节 形变势能 第四节 骨的力学性质 一、骨的受力；二、骨的力学特性。第三章 血液的流动 （4 学时）第一节 理想液体的稳定流动 一、基本概念；二、连续性方程；三、伯努利方程；四、方程的应用。第二节 血液的层流 一、基本概念；二、连续性方程 人体内血流速度分布；三、伯努利方程 心脏做功；四、泊肃叶定律 外周阻力；五、斯托克斯粘性公式 血沉。第四章 振动与波动 （8 学时）第一节 简谐振动 一、简谐振动方程；二、描述简谐振动的特征量；三、初始条件；四、简谐振动的旋转矢量表示法；五、简谐振动的能量。第二节 简谐振动的叠加 一、同方向、同频率的两个简谐振动的合成；二、同方向、不同频率的两个简谐振动的合成拍。第三节 振动的分解 频谱分析*第四节 阻尼振动 受迫振动 共振*一、阻尼振动；二、受迫振动；三、共振。第五节 波动方程 一、波的产生和传播；二、横波和纵波；三、波面与波线；四、波的周期、频率和波长；五、平面简谐波 第六节 波的能量 能流密度*一、波的能量；二、波的能流密度；三、波的强度与距离的关系；四、介质对波能量的吸收。第七节 波的干涉 一、波的叠原理；二、波的干涉；三、驻波。第五章 超声诊断仪的物理原理 （6 学时）第一节 声波 一、声波的基本性质；二、声强级 听觉区域 响度级；三、声波的多普勒效应*。第二节 超声波的基本性质及数学表述 一、超声波的动力学方程；二、超声波的速度；三、声压与声压方程；四、声特性阻抗。第三节 超声在介质中的传播规律 一、反射与透射；二、衍射与散射；三、声束通过介质薄层。第四节 超声在介质中的衰减规律 一、超声在介质中的衰减特征；二、超声在介质中的吸收衰减规律；三、测量介质吸收超声的参数；四、超声与物质的相互作用。第五节 超声的产生及声场基本特征 一、超声探头；二、超声束的形状；三、声束的聚焦。第六节 超声诊断仪的物理原理 一、A 型超声；二、M 型超声；三、B 型超声；四、D 型超声；五、彩超。第六章 狭义相对论*（自学）第一节 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观 一、伽利略变换式 经典力学的相对性原理；二、经典力学的绝对时空观。第二节 迈克耳孙 莫雷实验 第三节 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式 一、狭义相对论的基本原理；二、洛伦兹变换式 第四节 狭义相对论的时空观 一、同时的相对性；二、长度的收缩；三、时间的延缓 第五节 相对论性动量和能量 一、动量与速度的关系；二、狭义相对论力学的基本方程；三、质量与能量的关系。第七章 液体的表面性质 （2 学时）第一节 液体的表面张力和表面能 一、表面张力；二、表面能；三、液体表面层中的分子力作用。第二节 弯曲液面的附加压强 一、附加压强；二、脉泡中的表面活性物质。第三节 液体与固体接触处的表面现象 毛细现象 一、液体与固体接触处的表面现象；二、毛细现象；三、气体栓塞。第八章 静电学 （8 学时）第一节 电场 电场强度 一、库化定律；二、电场和电场强度；三、场强叠加原理。第二节 高斯定理及其应用 一、电场线 电通量；二、高斯定理；三、高斯定理的应用。第三节 电场力做功 电势 一、电场力做功；二、电势能 电势；三、等势面 电场强度与电势的关系。第四节 电偶极子 电偶层 心电 一、电偶极子；二、电偶层；三、心电向量和心电向量环；四、体表心电的形成。第五节 静电场中的电介质 一、电介质及其极化；二、电介质中的场强。第六节 电容 电场的能量 一、电容；二、带电系统的能量、三、静电场的能量。第九章 电流的磁场 （6 学时）第一节 磁感应强度 磁通量 一、磁感应强度；二、磁感应线 磁通量和磁场中的高斯定理。第二节 毕奥萨伐尔定律及其应用 一、毕奥萨伐尔定律；二、毕奥萨伐尔定律的应用。第三节 安培环路定律及其应用 一、安培环路定律；二、安培环路定律的应用。第四节 磁场对电流的作用 一、磁场对运动电荷的作用；二、洛伦兹力的应用；三、磁场对电流的作用。第五节 生物磁场和磁场的生物效应 一、生物磁场；二、磁场的生物效应。第十章 稳恒电流 （2 学时）第一节 欧姆定律的微分形式 一、电流 电流密度；二、欧姆定律的微分形式。第二节 电动势 生物膜电位 一、电动势；二、生物膜电位。第三节 直流电路 一、闭合电路的欧姆定律；二、基尔霍夫定律*。第四节 电容器的充放电过程*第五节 电流对人体的作用 一、直流电对人体的作用；二、低频交流电流对人体的作用；三、中频、高频交流电流对人体的作用。第十一章 眼睛的屈光 （4学时）第一节 眼睛的屈光系统 一、眼睛的生理结构；二、示意眼；三、简化眼。第二节 球面的屈光 一、单球面；二、共轴多球面。第三节 透镜的屈光 一、薄透镜；二、薄透镜的组合；三、圆柱透镜；四、透镜的像差。第四节 眼睛的屈光不正及其物理矫正 一、近视眼；二、远视眼；三、老花眼；四、散光眼 第十二章 波动光学 （6学时）第一节 光的干涉 一、光波 光的相干性；二、双缝干涉；三、光程和光程差；四、薄膜干涉；五、劈形空气隙干涉；六、迈克耳孙干涉仪*。第二节 光的衍射 一、惠更斯菲涅耳原理；二、夫琅禾费单缝衍射；三、夫琅禾费圆孔衍射；四、光栅的衍射。第三节 光的偏振 一、自然光与偏振光；二、起偏与检偏；三、马吕斯定律；四、旋光现象*。第十三章 量子力学基础*（自学）第一节 热辐射 普朗克的量子假设*第二节 光电效应 爱因斯坦的光子假说*第三节 康普顿效应*第十四章 激光及其在生物医学中的应用 （4学时）第一节 激光基本原理 一、光与物质的相互作用理论；二、粒子数反转原理；三、光学谐振腔；四、激励装置。第二节 激光关键参数与特性*第三节 激光生物效应与技术 一、激光生物效应；二、激光生物技术。第四节 激光在临床医学中的应用 一、激光诊断方法；二、激光治疗方法；三、激光的其他临床应用。第十五章 原子核物理 核磁共振成像原理 （4学时）第一节 原子核的性质 第二节 放射性核素的衰变 第三节 放射性核素的衰变规律 第四节 射线与物质的相互作用 第五节 射线的剂量和防护 一、射线的剂量；二、射线的防护。第六节 放射性核素在医学上的应用 一、治疗方面；二、示踪原子。第七节 核磁共振成像原理 一、核磁共振的基本原理；二、核磁共振的宏观描述；三、磁共振成像；四、人体的磁共振成像；五、磁共振成像的医学诊断依据；六、磁共振成像系统；七、磁共振成像的特点及现状。第十六章 X 射线成像的物理基础 （4 学时）第一节 X 射线的产生及其基本性质 一、X 射线的产生；二、X 射线的基本性质；三、X 射线的强度和硬度。第二节 X 射线衍射 X 射线谱 一、X 射线衍射；二、X 射线谱。第三节 X 射线的吸收 一、线性吸收系数及质量吸引系数；二、半价层；三、质量吸引系数与波长的关系。第四节 X 射线成像 一、常规 X 射线投影成像；二、X 射线电子计算机断层成像。三、实验内容与学时分配(选做六个)实验一 超声声速的测定 3学时 实验二 光电效应 3学时 实验三 用模拟法测绘静电场 3学时 实验四 用惠斯登电桥测电阻 3学时 实验五 用线式电势差计测电动势 3学时 实验六 示波器的使用 3学时 实验七 物体密度的测量 3 学时 实验八 油品粘度的测量 3 学时 四、教学基本要求 课堂教学力求使学生弄清基本概念，熟练掌握基本内容。在了解基本概念的基础上，结合各专业特点，理论联系实践，引导学生学会分析问题和解决问题的能力。教学方法上应贯彻少而精、启发式和形象化等原则，通过幻灯、录像、课堂演示、动画、多种媒体及课外参加演示实验等各种途径加深学生的印象，提高教学效果。授课教师除应吃透教材内容外，还应广泛阅读有关参考材料，注意本学科的发展，并适当介绍一些重要的新进展。详细教学基本要求见教育部非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求。五、大纲说明 1关于课堂教学：应切实保证本课程的系统性与基本内容的完整性，不应过分强调专业；本课程应着重讲授大学物理的基本知识；课堂讲授中应保证有适当数量的例题，并注意讲练结合。与中学重复的内容应以复习的形式讲授，对后续课有重复的内容只给出结论，不作推导。2关于练习：课外作业以活页习题的方式进行。每次课 8 道题：选择题 4 道，填空题 2 道，计算题、或证明题、或问答题 2 道。选择题与填空题以让学生巩固物理概念为主。力求在不增加学生负担的情况下以帮助学生复习所学知识。将全学期的习题分课次编印成册，学生课后用统一的练习答题纸顺次往下做。3 关于*号内容：带*号内容不属于教学最低基本要求内容。教师可以不讲授,也可根据专业特点适当讲授。4.关于习题课和讨论课：大学物理专门开设习题课和讨论课。习题课和讨论课占总学时10，8 学时。习题课要求学生讨论和上台演算。5 医学类各专业大学物理的理论课与实验课作为一门课程，一学期完成，拟在学生入学的第二学期开设，期末考试占 70%，实验成绩占 20%，平时成绩占 10%。六、教学参考书 1、梁路光编，医用物理学，高等教育出版社，2004 年。2、喀蔚波等编，医用物理学，高等教育出版社，2005 年。3、陈仲本等编，医用物理学，高等教育出版社，2005 年。4、杨长铭等编，大学物理实验，武汉大学出版社，2005 年。