大学物理课程教学大纲.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date大学物理课程教学大纲大学物理课程教学大纲现代物理概论课程教学大纲一、 课程的性质和任务 物理学是研究物质最基本、最普遍的运动形式及其相互转化规律的科学。物理学的研究对象具有极大的普遍性，它的基本理论渗透在自然科学的一切领域中，应用于生产技术的各个部门，它是自然科学的许多领域和工程技术的基础。因此，“现代物理概论”是现代教育技术专业的一门重要的基础课。“现代物理概论”课

2、程包括实验课。实验课是高职高专物理学课程中的重要实践环节，是培养学生科学实验基本技能的必修的基础课，是学生进入高等学校以后，受到系统的实验方法和实验技能训练的一门实验课。它为学生以后学习专业实验和进行工程实验打下必要的基础。课程的教学目的和任务是：1使学生对物理学的基本内容有比较全面、比较系统的认识。即学生通过学习物理学的基本概念、基本规律和实验课教学，了解自然界比较完整的物理图像，对物理学所研究的各种运动形式以及它们之间的联系有比较全面、比较系统的认识，对物理学的近代发展和成就以及物理学在工程技术中的应用有初步的了解。 2使学生对科学实验在物理学研究和发展中的作用有正确的认识，使学生在抽象思

3、维能力方面受到初步训练，使学生的计算能力和实验操作能力得到提高，培养学生逻辑思维能力以及分析问题与解决问题的能力，并在对待科学实验一丝不苟的态度和实事求是的作风方面受到初步训练。3培养学生正确的思想方法和研究问题的方法，帮助学生建立辩证唯物主义世界观，培养学生的爱国主义思想。4为学生进一步学习专业知识、掌握工程技术以及今后知识更新打下必要的物理学基础。二、课程的基本要求（一）通过本课程的理论学习，应使学生达到以下基本要求：1理解运动方程的概念。深入理解速度、加速度的矢量性和瞬时性。掌握根据运动学方程求解质点运动的位移、速度、加速度的方法（一维和二维）。理解法向加速度和切向加速度的概念。理解牛顿

4、运动定律及其适用条件。理解万有引力、重力、弹性力和摩擦力的基本作用规律，并掌握在这些力作用下典型运动的特征。2理解动量和冲量的概念。理解质点和质点系动量定理。深入理解动量守恒定律，掌握处理动量守恒问题的方法（一维和二维）。理解功、动能、势能的概念。掌握计算变力的功的方法（限一维）。理解质点动能定理和质点系动能定理。深入理解功能原理和机械能守恒定律，并掌握有关计算方法。3理解角位移、角速度、角加速度的概念，理解刚体定轴转动中角量与线量之间的关系。理解力矩和转动惯量的概念，掌握刚体定轴转动的转动定律。理解转动动能的概念，理解刚体定轴转动的动能定理。理解角动量的概念，理解角动量守恒定律。 4理解振幅

5、、周期、频率、角频率、相位等描述简谐振动的物理量。掌握简谐振动的运动方程，理解简谐振动的旋转矢量表示法，能用旋转矢量法求同频率同方向的简谐振动的合成。理解波的概念，掌握波长、波速、频率之间的关系。理解平面简谐波波动方程的物理意义。5理解热运动的概念。理解气体动理论的基本概念。理解理想气体的状态方程。理解理想气体和平衡态的概念。深入理解气体压强的微观实质和压强公式。理解温度的微观实质，掌握温度与气体分子平均平动能的关系式。理解能量按自由度均分定理，掌握理想气体内能的计算方法。了解气体分子热运动速率分布的统计规律，了解麦克斯韦速率分布曲线的物理意义。 6理解内能、功、热量等概念。理解热力学第一定律

6、的物理意义及数学表达式。会用热力学第一定律进行理想气体等值过程和绝热过程中功、热量、内能增量的计算。理解循环过程、卡诺循环及循环效率等概念，会计算循环效率。了解循环过程的应用。正确理解热力学第二定律的两种典型表述，了解热力学第二定律的实质。7深入理解静电场、电场强度的概念和电场强度叠加原理。理解真空中静电场的高斯定理。掌握电荷分布具有对称性时应用高斯定理求解电场强度的基本方法。理解电场力的功。理解电势能的概念。深入理解静电场中两点间的电势差概念。掌握简单情况下根据电场强度分布，用线积分计算电势差的方法。理解静电场的环路定理。理解导体的静电平衡条件以及处于静电平衡的导体的性质。理解电容的概念，掌

7、握电容器电容的计算方法，理解电容器串联、并联的特点。掌握电容器的储能公式并会计算。 8理解电流形成的条件和电流强度的物理意义。了解电流的功和功率，了解焦耳定律。理解电动势的概念。理解三种形式的欧姆定律，会用三种形式的欧姆定律计算简单电路问题。掌握用基尔霍夫定律计算复杂电路问题的方法。9了解磁现象的电本质。理解磁场和磁感应强度的概念。掌握毕奥萨伐尔定律，能应用该定律求解通电长直导线周围和通电圆线圈轴线上的磁感应强度分布。理解磁场的高斯定理和安培环路定理。理解洛伦兹公式。掌握带电粒子垂直射入均匀磁场时作圆周运动的特点。了解霍耳效应的原理。掌握安培公式及计算磁场对通电直导线的作用力和对通电线圈的作用

8、力矩的方法。10理解感应电动势的概念。深入理解楞次定律和法拉第电磁感应定律，熟练掌握其应用。理解电动势、动生电动势和感生电动势的概念。了解互感、自感和涡电流的概念。了解麦克斯韦位移电流假设。了解电磁场的概念。了解真空中麦克斯韦方程组的积分形式。理解平面电磁波的基本性质。了解电磁波谱。11了解光振动和光强的概念。理解折射率的概念。深入理解光程和光程差的概念。掌握相位差与光程差的关系式。掌握双缝干涉实验中明纹中心与暗纹中心的条件公式。掌握干涉条纹间距公式。理解薄膜干涉的基本原理，掌握计算增透膜最小厚度的方法。掌握光线正入射时计算劈尖干涉条纹的简单问题的方法。了解惠更斯菲涅耳原理。理解单缝夫琅禾费衍

9、射现象，理解暗纹中心位置公式及光强分布曲线的意义。掌握应用光栅公式进行计算的基本方法。了解光的偏振现象，理解自然光、线偏振光和部分偏振光的概念。了解用偏振片获得和判断线偏振光的基本方法。理解马吕斯定律。了解布儒斯特定律。了解双折射现象。12了解伽利略时空坐标变换式和速度变换式。了解经典力学的相对性原理。了解经典力学的绝对时空观。了解迈克耳孙莫雷实验的重要意义。理解爱因斯坦狭义相对性原理和光速不变原理。了解洛仑兹变换。理解狭义相对论的时空观。了解相对论动力学的主要结论。13理解光电效应的实验规律。深入理解爱因斯坦的光子理论及爱因斯坦光电效应方程。理解光的波粒二象性。了解德布罗意物质波假说。了解电

10、子衍射实验的意义。了解海森伯不确定关系。（二）通过本课程的实验学习，应使学生达到以下基本要求：1了解物理实验课的作用和任务。理解并遵守物理实验课的基本程序（实验课前的预习实验操作写出完整的实验报告）和实验室规则。2 理解两种测量方法。理解测量误差的概念。理解绝对误差和相对误差、系统误差和随机误差的概念。掌握测量结果的正确表示方法。理解有效数字的概念。3了解物理实验中的基本实验方法和测量方法。例如：比较法；放大法；补偿法；干涉法以及用实验直接检验或间接检验理论的方法和用实验寻求有关物理量的关系的方法等。4理解实验条件的概念。例如：某些物理现象或规律的存在条件；实验所依据的理论公式所要求的理论条件

11、；实验所采用的实验方法所要求的限制条件；测量仪器所要求的工作条件以及实验的环境条件等。5了解常用仪器、仪表的基本原理和性能，初步掌握仪器的调整和操作中的基本技术以及正确的读数方法。例如水平和铅直调整；零位校准和零位调节；消除视差；电学实验的故障分析与排除方法等。6在实验操作中应做到：（1）能安全、合理、有效的调整、配置和使用仪器装置。（2）读数正确。（3）采集数据的密度合理，记录真实准确。每个小组的学生人数不应超过2人，争取实现每组1人。每个学生应独立采集实验数据，按时独立完成实验报告。三、教学内容（一）理论教学第一章 运动和力参考系和坐标系、平动与转动、质点和刚体1质点运动的描述（位置矢量、

12、运动方程、轨迹（轨道）方程、位移矢量、速度矢量、平均速度、瞬时速度、平均速率与瞬时速率、速度在直角坐标系中的表示、加速度矢量、平均加速度、瞬时加速度、加速度在直角坐标系中的表示）2曲线运动中的法向加速度和切向加速度（匀速（率）圆周运动的加速度、变速（率）圆周运动的加速度、一般曲线运动的加速度）3牛顿运动定律（牛顿第一定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律）4力学中常见的几种力 物体受力分析方法（力学中常见的几种力、万有引力、弹性力、摩擦力、分析物体受力的方法 隔离法）5牛顿运动定律的应用（恰当选取研究对象、分析研究对象受力并画出受力图、分析研究对象的运动状态及运动状态的变化、建立坐标系、列方程并求解

13、）第二章 动量 功和能1动量 冲量 质点的动量定理（质点的动量、力的冲量（恒力的冲量、变力的冲量、平均力的冲量）、质点的动量定理） 2质点系动量定理 动量守恒定律（质点系动量定理、动量守恒定律）3功和功率（功（恒力做的功、变力做的功）、功率）4动能 动能定理（动能、质点的动能定理、质点系的动能定理） 5势能（重力、万有引力、弹性力、摩擦力做功的特点（重力做功的特点、引力做功的特点、弹性力做功的特点、摩擦力做功的特点）保守力和非保守力、势能（势能的定义、势能的零点、重力势能、引力势能和弹性势能） 6功能原理和机械能守恒定律（机械能、质点系的功能原理、机械能守恒定律、能量守恒与转换定律）7碰撞（碰

14、撞现象、正碰的三种不同情形（完全弹性碰撞、完全非弹性碰撞、非弹性碰撞）第三章 刚体的转动1刚体的平动和定轴转动（刚体的平动、刚体的定轴转动（角位移、角速度、角加速度）、匀变速转动、角量与线量的关系）2转动定律（力矩、转动定律、转动惯量）3刚体定轴转动的动能定理（刚体绕定轴转动的动能、刚体绕定轴转动的功能关系）4角动量定理及角动量守恒定律（刚体定轴转动的角动量、角动量定理、 角动量守恒定律）第四章 振动和波1简谐振动（简谐振动的特点、简谐振动的运动方程、描述简谐振动的物理量（振幅、周期、频率和角频率、相位和初相位）简谐振动的旋转矢量表示法、简谐振动的能量） 2单摆的振动3简谐振动的合成4机械波（

15、波的基本概念（机械波的产生和传播、横波与纵波、波线、波面和波阵面、球面波与平面波、描述波的特性的几个物理量）、平面简谐波的波动方程）5波的衍射和干涉（波的衍射 惠更斯原理、波的迭加原理、波的干涉）第五章 气体动理论1气体动理论的基本概念 （宏观物体由大量分子组成、分子在不停地作无规则运动、分子间有相互作用力） 2理想气体的状态方程（气体的状态参量、平衡态和准静态过程、气体的实验定律（玻意耳-马略特定律、查理定律、盖-吕萨克定律）、理想气体的状态方程） 3理想气体的压强和温度（理想气体的微观模型（分子本身的线度与分子之间的平均距离相比可忽略不计、除碰撞的瞬间外，分子之间以及分子与容器器壁之间都无

16、相互作用、分子之间以及分子与容器器壁之间的碰撞是完全弹性的，即气体分子的动能不因碰撞而损失）、理想气体压强公式、温度与分子平均平动能的关系） 4能量按自由度均分定理 理想气体的内能（分子运动的自由度（单原子分子、双原子分子、多原子分子）、能量按自由度均分定理、理想气体的内能）5气体分子的速率分布律（气体分子的速率分布、麦克斯韦速率分布律（麦氏速率分布曲线的基本特征、几个特征速率）第六章 热力学基础1热力学第一定律（准静态过程、系统的内能、功与热量、热力学第一定律）2热力学第一定律对理想气体的应用（等容过程、等压过程、等温过程、绝热过程） 3循环过程 卡诺循环 （循环过程（正循环热机的工作原理及

17、效率、逆循环 致冷机的工作原理及制冷系数）、循环过程的应用实例（汽油机的奥托循环、家用电冰箱的工作原理简介）、卡诺循环） 4热力学第二定律 （热力学第二定律的两种表述（开尔文表述、克劳修斯表述）、热力学第二定律的实质）第七章 静电场1电荷 库仑定律（电荷、库仑定律、静电力叠加原理）2电场 电场强度（电场、电场强度、场强叠加原理、电场线）3静电场的高斯定理（电通量、静电场的高斯定理及其应用）4静电场力的功 电势（静电场力做功的特点、静电场的环路定理、电势能、电势、电势差、等势面）5静电场中的导体和电介质（导体的静电平衡条件、处于静电平衡的导体的性质、处于静电平衡的导体空腔的性质、静电屏蔽、电介质

18、的极化）6电容 电容器（孤立导体的电容、电容器的电容、电容器的连接：串联与并联）7静电场的能量（电容器储能、电场的能量）第八章 稳恒电流和电路1电流（电流及其形成的条件、电流强度、电流密度矢量）2一段导体电路的欧姆定律（电路、电阻、欧姆定律）3电功 电功率 焦耳定律（电流的功、电功率、焦耳定律） 4电源及其电动势 （电源、电动势、闭合电路的欧姆定律、电源的端电压） 5串联电路与并联电路（串联电路、并联电路）6基尔霍夫定律（支路、节点和回路、基尔霍夫第一定律、基尔霍夫第二定律、基尔霍夫定律的应用）第九章 稳恒磁场1磁场 磁感应强度（基本磁现象、电流的磁效应、磁现象的电本质、磁感应强度、磁感应线）

19、2毕奥萨伐尔定律（毕奥萨伐尔定律、毕萨定律应用举例）3磁场的高斯定理和安培环路定理（磁感应通量、磁场的高斯定理、磁场的安培环路定理） 4磁场对运动电荷及载流导体的作用（洛仑兹力、带电粒子在匀强磁场中的运动、磁场对载流导体的作用）5磁 介 质（三类磁介质、磁导率、磁场强度、铁磁质）第十章 电磁感应 电磁场1电磁感应的基本规律（电磁感应现象、楞次定律、法拉第电磁感应定律）。 2动生电动势与感生电动势（动生电动势、感生电动势、涡旋电场）。 3电磁感应的应用（自感、互感、涡电流）。 4磁场的能量（磁场的能量、磁场能量密度）。5电磁场和电磁波（电磁场、麦克斯韦方程组、电磁波）第十一章 光的波动性1光波（

20、光波和光的相干性、光程与光程差、半波损失与附加光程差）。 2光的干涉（杨氏干涉实验、薄膜干涉：等厚度薄膜干涉、劈尖干涉、牛顿环、迈克耳孙干涉仪）。 3光的衍射（光的衍射现象、惠更斯菲涅耳原理、单缝夫琅禾费衍射、圆孔衍射与光学仪器的分辨率、光栅衍射）。4光的偏振（自然光与偏振光、起偏器与检偏器、马吕斯定律、反射光与折射光的偏振、双折射现象）。第十二章 狭义相对论基础1伽利略坐标变换和经典力学的绝对时空观（伽利略坐标变换、经典力学的相对性原理、经典力学的绝对时空观）2狭义相对论的实验基础3狭义相对论的基本原理 洛仑兹变换（狭义相对论的基本原理、洛仑兹变换）4狭义相对论的时空观（同时的相对性、长度收

21、缩效应、时间延缓效应）5狭义相对论的动力学基础（物体质量与运动速度的关系、狭义相对论力学的基本方程、质量与能量的关系、物质运动的极限速度）第十三章 光与实物粒子的波粒二象性1光的波粒二象性（光电效应及其实验规律、光的波动理论不能圆满解释光电效应、爱因斯坦光子理论、爱因斯坦光电效应方程、爱因斯坦方程对光电效应实验规律的解释、光的波粒二象性）。2实物粒子的波粒二象性（德布罗意物质波假说、电子衍射实验、海森伯不确定关系）。（二）实践环节1测量误差与数据处理；常用仪器介绍。2基本实验实验一 长度和固体密度测量实验二 刚体的转动惯量实验实验三 单摆实验实验四 用惠斯登电桥测电阻实验五 用牛顿环测量曲率半

22、径3设计性实验实验六 伏安法测电阻四、课时分配序号教学内容理论课学时数实验课学时数合计1运动和力5382动量、功和能993刚体定轴转动4374振动和波4375气体动理论666热力学基础337静电场668稳恒电流和电路56119稳恒磁场5510电磁感应 电磁场4411光的波动性63912狭义相对论基础3313光与实物粒子的波粒二象性33累计631881五、大纲说明1适用范围本大纲适用于高等专科学校的现代教育技术专业。2教学内容的特点现代物理概论课程是一门专业基础课。根据现代教育技术专业培养应用型人才的培养目标，并参照近年来国际上物理学课程教学改革的趋势，本课程应具有以下特点：（1）保持物理学核心

23、内容系统、完整；在讲授经典物理学的有关概念、规律时尽早介绍相应的近代物理学的思想和观点。（2）以中学物理为起点，注意知识衔接，避免简单重复。（3）本课程应安排在高等数学讲授完导数和不定积分的有关内容之后开始。应注意训练学生使用已掌握的高等数学知识来表述物理规律、分析和处理物理问题。对学生计算能力的要求应适当。（4）实验课教学应与理论课教学安排在同一学期进行。3对教学内容的基本要求分为以下三级：（1）深入理解、熟练掌握（属较高要求）：对规定为深入理解或熟练掌握的内容，要求学生在学习后能准确、完整地理解有关物理概念、规律的表达及其依据的现象、实验，能运用这些概念和规律，熟练地分析和解决一些问题，包

24、括某些带有综合性的问题。（2）理解、掌握（属一般要求）：对规定为理解和掌握的内容，要求学生在学习后能依据这些概念和规律进行简单地分析、判断，能应用所学的公式进行计算。能正确地调整和操作有关的常用仪器，能应用处理实验数据的有关方法。（3）了解（属较低要求）：对规定为了解的内容，要求学生学习后知道其所涉及的物理现象、概念和规律，能识别其主要特征、方法和结论。六、考核方式现代物理概论课程考核成绩由期末闭卷考试、期中考试、平时成绩三部分组成，其中期末考试占60%，期中考试占20%，平时成绩占20%。七、参考教材：1大学物理概论上册和下册，林朝金主编，成都电子科技大学出版社出版。2大学物理实验，林朝金编著，四川广播电视大学出版社出版。3大学物理（理论核心部分），李椿、夏学江主编，高等教育出版社出版。4大学物理（实验部分），丁慎训主编，中央广播电视大学出版社出版。 编 写：林朝金 审 核：张雨心 参加讨论：曾杰、张雨心、林朝金-