普通物理学(工科)教学大纲.doc

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1、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 General Physics适用专业：机械、工程类专业课程类别：开课时间：第二学期或第三学期总学时： 90 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。三、

2、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

3、，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

4、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：

5、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

6、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

7、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

8、 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

9、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

10、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

11、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

12、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

13、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

14、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

15、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； 磁场对载流导线的作用：安培力、平行无限长直导线间的相互作用、载流线圈在均匀磁场中所受的力矩、磁力的功。磁介质中的磁场：磁介质、磁导率、物质的磁化、分子磁矩、磁化强度、磁介质中的磁场、磁场强度、铁磁质。2、教学基本

16、要求：（1）理解磁感应强度概念，明确磁感应强度的矢量性和迭加性；（2）掌握毕奥萨伐尔定律，并能熟地运用该定律来计算几何形状比较规则的载流导线所产生的磁场；（3）掌握恒定磁场的高斯定理和安培环路定理，并能熟炼地运用安培环路定理来计算具有一定对称性分布的磁场的磁感应强度；（4）掌握洛仑兹公式和安培定律，掌握计算洛仑兹力，安培力（或磁力矩），磁场力的功的方法。（5）了解顺磁质、抗磁质和铁磁质磁化的特点及磁化机理；了解磁化强度概念，掌握磁化强度与磁化面电流的关系；（6）理解磁场强度概念，掌握磁感应强度、磁化强度和磁场强度的物理意义及其关系；（7）掌握磁介质中的高斯定理和安培环路定理。3、重点、难点：教

17、学重点： 磁感应强度；毕奥萨伐尔定律及其应用；安培环路定理及其应用；定培定律及其应用。教学难点：安培环路定理的应用、磁介质中的磁场六、作业11-8，11-9，11-11，11-13，11-15，11-18，11-20第十二章 电磁感应 6学时1、教学内容：电磁感应定律：电磁感应现象、法拉第定律、楞次定律；动生电动势和感生电动势：动生电动势、交流发电机原理、感生电动势、涡旋电场涡电流和电磁阻尼、趋肤效应；互感和自感；磁场的能量。2、教学基本要求：（1）理解并掌握法拉第定律和楞次定律；（2）理解动生电动势和感生电动势的形成原因，理解涡旋电场的概念，掌握动生电动势和感生电动势的方法；（3）理解自感、

18、互感的概念，掌握自感系数和互感系数的计算方法（4）掌握磁量能量的计算方法。3、重点、难点：教学重点： 法拉弟电磁感应定律；动生电动势和感生电动势产生的原因及其计算； 教学难点：感生电场、感生电动势、动生电动势的计算。4、作业12-2，12-5，12-6，12-8，12-12，12-13，12-15第十三章 电磁场 3学时1、教学内容：麦克斯韦电磁场理论：电磁场基本规律的总结和推广、位移电流、麦克斯韦积分方程组。2、教学基本要求：（1）掌握位移电流的概念（2）掌握麦克斯韦积分方程组3、重点、难点：教学重点： 位移电流概念及实质、麦克斯韦积分方程组及其物理意义教学难点：位移电流振动和波动第十四章

19、振动 5学时1、教学内容：简谐振动：谐振动例子、谐振动方程、谐振动的能量简谐振动的合成：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、二维振动的合成、阻尼振动、受迫振动、共振。2、教学基本要求：（1）理解简谐振动的概念及描述谐振动的基本物理量；（2）掌握并能正确写出谐振动的运动方程及确定描述谐振动的基本物理量，掌握谐振动的能量特征；（3）了解阻尼振动，受迫振动，共振的基本特征；（4）掌握两个同方向、同频率和两个互相垂直的同频率余弦振动的合成规律，了解拍及李萨如图的形成。3、重点、难点：教学重点： 简谐振动的定义、表示法，理解并确定描述简谐振动的三个特征量；两个同方向，同频率和两个互相垂

20、直的同频率余弦振动的合成规律。教学难点：同方向不同频率谐振动的合成、阻尼振动，受迫振动，共振4、作业：14-1，14-4，14-6，14-7，14-9，14-13。第十五章 机械波 7学时1、教学内容：机械波的产生、波的描述：机械波产条的条件、横波和纵波、波阵面和波射线、波的传播速度、波长和波的周期、频率；简谐波：简谐波的表达式、描述简谐波的几个物理量；波的能量：波所传播的能量、波的能流和能流密度； 波的干涉：波的迭加原理、波的干涉、驻波 。2、教学基本要求：（1）掌握机械波产生的条件及横波和纵波的特点；（2）理解波长、周期、波速和位相等概念；（3）掌握平面简谐波的规律和特点；（4）理解平面简

21、谐波中质元的动能和势能的关系及质元的能量的特点；（5）理解波的叠加原理的意义，掌握机械波的相干条件及干涉加强和减弱的条件，（6）理解驻波的概念及其形成条件，了解及半波损失的概念和意义。3、重点、难点：教学重点： 描写波动的特征量及其关系，平面简谐波的表达式；波的迭加原理；波的相干条件，干涉加强和减弱条件，驻波及半波损失概念。教学难点：半波损失4、作业：15-4，15-6，15-7，15-8，15-10，15-11。 第十六章 光的干涉 4学时1、教学内容： 光干涉的一般描述：相干条件 、光干涉的一般描述。分波阵面干涉：杨氏双缝干涉、其他分波阵面干涉、光程和光程差分振幅干涉：等倾干涉、等厚干涉

22、2、教学基本要求：（1）掌握光的相干条件，了解获得相干光的两种方法分波阵面法和分振幅法；（2）理解光程概念，掌握光程的计算方法及干涉条纹的性质与光程差或位相差的关系；（3）掌握杨氏双缝干涉。（4）掌握等厚度干涉的特点及其应用，了解等倾干涉和迈克耳孙干涉仪。3、重点、难点：教学重点： 光的相干条件，获得相干光的两种方法，光程的概念及计算，光程差与位相差的关系，杨氏双缝干涉和薄膜等厚度干涉。教学难点：相干条件的讨论六、作业：16-1，16-3，16-4，16-5，16-6 第十七章 光的衍射 4学时 1、教学内容： 夫琅禾费单缝衍射：惠更斯菲涅耳原理、光的衍射、夫琅禾费单缝衍射、光栅、X射线的衍射

23、；夫琅禾费圆孔衍射、光学仪器的分辩本领。2、教学基本要求：（1）理解惠更斯菲湟耳原理；（2）掌握研究夫琅和费单缝衍射的方法半波带法及夫琅和费单缝衍射规律；（3）理解光栅衍射的特点，掌握光栅方程；（4）理解X射线衍射中的布喇格公式；（5）掌握圆孔衍射及其对光学仪器分辨本领的影响。3、重点、难点：教学重点： 惠更斯一菲湟耳原理、夫琅和费单缝衍射的研究方法及衍射规律、光栅方程、夫琅和费圆孔衍射教学难点：夫琅和费单缝衍射的研究方法4、作业：17-1，17-4，17-7，17-12，17-14。 第十八章 光的偏振 6学时1、教学内容： 偏振光的分类、产生与检验：偏振光的分类、偏振光的产生与检验、马吕斯

24、定律、布儒斯特定律；双折射的偏振性：光的双折射现象、晶体偏振器、椭圆偏振光和圆偏振光、偏振光的干涉； 偏振光的应用：光弹性效应、电光效应、旋光现象。2、教学基本要求：（1）理解光的五种偏振状态，掌握自然光，线偏振光，部分偏振光的特性及检验方法；（2）掌握偏振片的起偏和检偏的原理；（3）掌握马吕斯定律及布儒斯特定律；（4）理解双折射现象的基本规律，了解惠更斯作图法及偏振光的干涉现象；（5）了解偏振光的应用。3、重点、难点：教学重点： 光的五种偏振状态，自然光，线偏振光、部分偏振光的特性及检验方法；偏振片的特性和用途，马吕斯定律及布儒斯特定律；双折射现象的基本规律。教学难点：椭圆偏振光和圆偏振光、

25、偏振光的干涉4、作业：18-3，18-5，18-6，18-9，18-10 六、课程考核本课程考核方法：考试、闭卷。平时成绩占20%，期中成绩占10%，期末成绩占70%。七、教材及主要参考书教材：孙凡，习岗.普通物理学.北京：中国农业出版社.2002年主要参考书：1赵凯华等.新概念物理教程力学、热学、电磁学、光学、量子物理. 北京：高等教育出版社. 20012004年2程守洙.普通物理学. 北京：高等教育出版社.1998年版。3郑永令等.力学.北京：高等教育出版. 20024马文蔚. 物理学.北京：高等教育出版.1999年5刘克哲物理学.北京：高等教育出版社 .2004年 6陈重，崔正勤电磁场理论基础. 北京：北京理工大学出版社 .2003年7梁绍荣.基础物理学. 北京：高等教育出版社 .2004年八、其它说明： 机械、建筑、食品、水文与水资源等上力学、气体分子动理论与热力学、电磁学与振动和波动部分；计算机科学与技术、电子信息工程、网络工程上力学、电磁学、振动和波动与光学部分。执笔人：杨亚玲 教研室： 院（部）教学主任审核签名：