大学物理课程介绍.pdf

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1、大学物理课程介绍物理学研究的是物质的基本结构及物质运动的普遍规律,它是一门严格的、精密的基础科学。物理学的新发现，它所产生的新概念及新理论常常发展为新的学科或学科分支。它的基本概念、基本理论与实验方法向其它学科或技术领域的渗透总是毫无例外地促成该学科或技术领域发生革命性变化或里程碑式进步。历史上几次重要的技术革命都是以物理学的进步为先导的。例如，电磁学的产生与发展导致了电力技术和无线电技术的诞生，形成了电力与电子工业；放射性的发现导致原子核科学的诞生与核能的利用，使人类进入了原子能时代；固体物理的发展导致晶体管与集成电路的问世，进而形成了强大的微电子工业与计算机产业；激光的出现导致光纤通信与光

2、盘存贮等一系列光电子技术与产业的诞生。微电子、光电子、计算机以及与之相匹配的软件正在使人类进入信息社会。物理学正在进一步与生物学、化学和材料科学结合，使后者的研究向更深的层次发展。当前，科学技术发展的学科交叉与结合特征更为突出，因此可以毫不夸张地说，物理基础是学好各自然科学和工程技术科学的基础。工科大学生们物理基础的厚薄将会影响他们日后的工作适应能力和发展后劲。物理学教育对于大学生素质教育的作用是任何学科都无法取代的。大学物理是低年级学生的一门重要基础课。它的作用一方面是为学生打好必要的物理基础；另一方面是使学生初步学习科学的思维方法和研究问题方法，这些都起着增强学生适应能力、开阔思路、激发探

3、索和创新精神，提高人才科学素质的重要作用。打好物理基础，不仅对学生在校学习起着十分重要的作用，而且对学生毕业后的工作和在工作中进一步学习新理论、新知识、新技术，不断更新知识都将产生深远的影响。大学物理课程的内容包括有经典物理和近代物理。经典物理部分主要包括：经典力学、热学、电磁学、光学等；近代物理部分主要包括：狭义相对论力学基础、量子力学基础、固体能带理论简介等。经典物理在科学技术领域仍然是应用最广泛的基础理论，而且也是学习近代科学技术新理论、新知识的重要基础理论，在大学物理的学习中对经典物理内容仍应予以重视；大学物理中的近代物理知识是学生今后学习近代科学技术新理论，新知识所必须的近代物理基础

4、理论知识。开设大学物理课程的目的：一方面在于为学生较系统地打好必要的物理基础；另一方面使学生初步学习科学的思想方法和研究问题的方法，这对开阔思路、激发探索和创新精神、增强适应能力、提高人才素质等,都会起到重要作用。大学物理课是我校理工科各专业学生的一门重要必修基础课。英文名称：University Physics课程编号：课程类型：必修学时：128学分：8适用对象：理工科各专业学生先修课程：高等数学高中物理使用教材及参考书：教 材：大学物理（吴百诗主编）科学出版社参考书：吴锡珑主编“大学物理教程”高教出版社守洙主编“普通物理学”高教出版社张三慧主编“大学物理学”清华大学出版社一、课程的性质、目

5、的及任务一、课程的性质、目的及任务物理学是研究物质的基本结构相互作用和物质最基础最普遍运动形式(机械运动,热运动,电磁运动,微观粒子运动等)及其相互转化规律的学科。物理学的研究对象具有极大普遍性,它的基本理论渗透在自然科学的一切领域、应用于生产技术的各个部门,它是自然科学许多领域和工程技术发展的基础。以物理学基础知识为内容的大学物理课程,它所包括的经典物理、近代物理和物理学在科学技术上应用的初步知识等都是一个高级工程技术人员必备的。因此，大学物理课是我校理工科各专业学生的一门重要必修基础课。开设大学千物理课程的目的,一方面在于为学生较系统地打好必要的物理基础；另一方面使学生初步学习科学的思想方

6、法和研究问题的方法，这对开阔思路、激发探索和创新精神、增强适应能力、提高人才素质等,都会起到重要作用。学好物理课,不仅对学生在校的学习十分重要,而且对学生毕业后的工作和进一步学习新理论新技术不断更新知识等,都将发挥深远影响。-二、课程的基本要求二、课程的基本要求1.使学生对物理学所研究的各种物质运动形式以及它们之间的联系有比较全面和系统的认识;对大学物理课中的基本理论、基本知识能够正确地理解,并且有初步应用的能力。2.通过教学环节,培养学生严肃的科学态度和求实的科学作风。根据本课程的特点,在传授知识的同时加强对学生进行能力培养,如通过对自然现象和演示实验的观察等途径,培养学生从复杂的现象中抽象

7、出带有物理本质的内容和建立物理模型的能力、运用理想模型和适当的数学工具定性分析研究和定量计算问题的能力以及独立获取知识与进行知识更新的能力,联系工程实际应用的能力等。3.在理论教学中,要根据学生情况精讲基本内容,有些内容可安排学生自学或讨论,并要安排适当课时的习题课;要充分利用演示实验、录像等形象化教学手段,应尽量发挥计算机多媒体在物理教学中的作用,以提高教学效果。在教学过程中,还要处理好与中学物理的衔接与过渡,一方面要充分利用学生已掌握的物理知识,另一方面要特别注意避免和中学物理不必要的重复。在与后继有关课程的关系上,考虑到本课程的性质,应着重全面系统地讲授物理学的基本概念、基本规律和分析解

8、决问题的基本方法,不宜过分强调结合专业。-三、教学内容及要求三、教学内容及要求(一一)力学力学1.质点运动学2.质点动力学3.刚体的运动要求:力学是大学物理教学内容中最基本、最重要的部分,它是学习大学物理其它部分以及许多后继课程所必须具备的基础知识。教学中要充分利用学生已有的力学基础,避免简单重复;要应用高等数学工具,在新的高度讲授力学概念和规律。通过力学部分的学习,使学生初步了解科学地研究问题的基本思想和方法;通过指导学生听课、阅读教材(参考书)、答(质)疑、以及做习题的规范训练和对作业的严格要求,培养学生科学的学习方法和严肃认真的学习态度,使学生尽快适应大学阶段的学习规律。(1)理解质点、

9、刚体等模型和参照系、惯性系等概念。(2)掌握位置矢量、位移、速度、加速度等物理量。(3)掌握牛顿运动定律及其适用条件,会用牛顿第二定律的投影式处理力学问题,掌握力学量的单位和量纲。(4)掌握功的概念,能熟练地计算变力的功,会计算力矩的功,掌握保守力作功的特点及势能的概念,会计算势能和势能差,能熟练计算重力势能、弹性势能和万有引力势能。(5)掌握质点系的动能定理和动量定理,会用它们分析解决质点在平面内运动时的简单力学问题,了解质心和质心运动定理。*了解空间均匀性与动量守恒律的关系。掌握机械能守恒定律、动量守恒定律及它们的适用条件,掌握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

10、力学问题。(6)理解转动惯量概念,能用积分方法计算几何形状简单、质量分布均匀的物体对轴的转动惯量。掌握刚体绕定轴的转动定律。会计算定轴转动刚体的动能;能运用定轴转动刚体的动能定理分析、计算简单力学问题。(7)理解动量矩(角动量)概念;通过质点在平面内运动和刚体绕定轴转动情况,理解动量矩守恒定律及其适用条件,能应用该定律分析、计算简单力学问题,了解进动产生的原因和进动方向。(8)理解牛顿力学的相对性原理,理解两个相互作平动的坐标系间适用的速度和加速度变换定理,能分析与平动有关的相对运动问题。-(二二)气体动理论及热力学气体动理论及热力学1.热力学2.气体动理论要求:气体动理论和热力学从不同的观点

11、、用不同的方法研究物质热运动的基本规律,气体动理论是微观理论,热力学是宏观理论。在气体动理论教学中,要突出“系统的宏观性质是系统中分子微观热运动的统计表现”这个图象,突出统计概念和统计平均方法,在热力学教学中,要突出“从能量观点,运用逻辑推理研究问题”的思想和方法。要引导学生领会两种理论的特点以及二者间相辅相成的关系。(1)掌握功和热量的概念,理解准静态过程,掌握热力学第一定律,能熟练地分析、计算理想气体各等值和绝热过程中的功、热量、内能的改变量及热机循环效率,了解卡诺定理,了解致冷系数的定义。(2)理解可逆过程与不可逆过程，理解热力学第二定律的两种表述。(3)了解气体分子热运动的图象,掌握理

12、想气体的压强公式和温度公式,能从宏观和统计意义两个方面理解压强、温度、内能等概念,理解系统宏观性质是微观运动的统计表现,了解从建立模型、进行统计平均、建立宏观量和微观量的联系到阐明宏观量微观本质的思想和方法。了解气体分子平均碰撞频率及平均自由程。(4)了解玻尔兹曼能量分布定律,理解麦克斯韦速率分布定律、速率分布函数及速率分布曲线的物理意义,理解气体分子热运动的算术平均速率、方均根速率和最概然速率的求法和意义,了解重力场中粒子按高度的分布规律。(5)理解气体分子平均能量按自由度均分定理,能用该定理计算理想气体的定容热容、定压热容和内能。(6)理解热力学第二定律的统计意义,理解无序性和熵的概念,了

13、解熵的玻尔兹曼表达式及其物理意义。(7)了解阿伏伽德罗常数、玻尔兹曼常数的数值和单位,了解常温常压下气体分子数密度、算术平均速率、平均自由程及分子有效直径等的数量级。-(三三)电磁学电磁学1.静电场库仑定律电偶极矩2.稳恒电流的磁场3.电磁感应4.电磁场理论的基本概念要求:在电磁学部分的教学中,应以库仑定律、毕奥萨伐尔定律和法拉弟电磁感应定律为基础,突出场的概念,着重阐述电磁场的基本规律,最后给出麦克斯韦方程组的积分形式。教学中,还应适当介绍电磁学在现代科学及工程技术中的应用,要积极组织学生参观电磁学系列演示陈列实验。(1)掌握静电场电场强度和电势的概念以及场的叠加原理,掌握电势与电场强度的积

14、分关系,了解电场强度与电势的微分关系,能计算一些简单问题中的电场强度和电势。(2)理解静电场的规律:高斯定理和环路定理,掌握用高斯定理计算电场强度的条件和方法,并能熟练应用。(3)了解静电平衡条件及导体处于静电平衡时的基本特征。(4)掌握磁感应强度的概念及毕奥萨伐尔定律,能计算一些简单问题中的磁感应强度。(5)理解稳恒磁场的规律:磁场高斯定理和安培环路定理,掌握用安培环路定理计算磁感应强度的条件和方法。(6)理解安培定律和洛仑兹力公式,理解电偶极矩和磁矩的概念,能计算电偶极子在均匀电场中、简单几何形状载流导体和载流平面线圈在磁场中所受力和力矩,能分析和计算电荷在正交的均匀电磁场中的受力和运动。理解霍尔效应。(7)了解介质的极化、磁化现象及其微观解释,了解铁磁质的特性,了解各向同性介质中