2012大学物理(A)教学大纲_(新)

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《大学物理》（A）课程教学大纲
UniversityPhysics（A）
物理与光电工程学院

课程代码：课程性质：公共基础理论课
适用专业：物理、自动化、信息工程、机电工程、计算机、土木与交通、材料、数学各专业
总学分数：8总学时数：128学时修订年月：2012年2月执笔：范仰才
课程简介(中文：大学物理课程，是高等理工科各专业学生一门重要的通识性必修基础课。课程所教
授的基本概念、基本理论和基本方法是构成学生科学素养的重要组成部分，是一个科学工作者和工程技术人员所必备的。《大学物理》（A）课程内容包括：质点力学，刚体力学，气体动理论和热力学，振动和波动，波动光学，电磁学，近代物理基础（相对论和量子物理）。

课程简介(英文：Universityphysicsisintendedforstudentsmajoringinscienceorengineering.Thebasicconcepts,principlesandmethodsareimportantforstudentstocultivatescientificquality,whichisnecessaryforscientistsandengineers.ThecontentscoveredinuniversityPhysicsAisconcernedwithmechanicsforparticlesandrigidbody,kinetictheoryofgases,heatandthermodynamics,oscillationsandwavemotion,waveoptics,electromagnetism,relativityandquantumphysics.

一、课程的性质和目的
物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用及其转化规律的自然科学。它的基本理论渗透在自然科学的各个领域，应用于生产技术的许多部门。是其他自然科学和工程技术的基础。
在人类追求真理、探索未知世界的过程中，物理学展现了一系列科学的世界观和方法论，深刻影响着人类对物质世界的基本认识、人类的思维方式和社会生活，是人类文明发展的基石，在人才的科学素质培养中具有重要的地位。
以物理学基础为内容的大学物理课程，是高等学校理工科各专业学生一门重要的通识性必修基础课。该课程所教授的基本概念、基本理论和基本方法是构成学生科学素养的重要组成部分，是一个科学工作者和工程技术人员所必备的。
大学物理课程在为学生系统地打好必要的物理基础，培养学生树立科学的世界观，增强学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的探索精神和创新意识等方面，具有其他课程不能替代的重要作用。
通过本课程的教学，应使学生对物理学的基本概念、基本理论和基本方法有比较全面、系统的认识和正确的理解，为后续专业课的学习打下坚实的基础。在大学物理的各个教学环节中，都应在传授知识的同时，注意学生分析问题和解决问题能力的培养，注意学生探索精神和创新意识的培养，努力实现学生知识、能力、素质的协调发展。
二、课程教学内容及学时分配
大学物理课程的教学内容和水平要求分掌握、理解和了解三级，它们的层次区别大致如下表：层次要求掌握理解了解
项目内容
物理现象和实验，物理概念、定律、定理及其物理意义，适用条件，应用的基本方法等
分析与计算能力
较为透彻明了较为熟练
1
明了会
知道
定性解释或代公式一类的计算


第一篇力学（共16学时）
第一章绪论质点运动学（4学时）
掌握位矢、位移、速度、加速度、角速度、角加速度等概念；能借助直角坐标系计算质点在平面内运动时的速度和加速度，例如已知运动函数求速度和加速度，已知加速度求速度和运动函数；能计算质点作圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度。理解伽利略相对性原理、伽利略坐标和速度变换。自学材料：绪论
第二章质点动力学（8学时）
掌握牛顿三运动定律及其适用条件，牛顿第二运动定律的微分形式，惯性系的概念;掌握万有引力(含重力、弹性力、摩擦力的产生条件和相关公式，能用微积分方法求解一维变力作用下的简单质点动力学问题。了解非惯性系和惯性力的概念。
掌握冲量的定义、质点动量定理和质点系动量守恒定律，能运用动量定理和动量守恒定律分析、解决质点在平面内运动时的动力学问题。了解质点系动量定理，理解质点的角动量和角动量守恒定律。
掌握功和功率的概念,质点的动能定理和机械能守恒定律，掌握运用守恒定律分析问题的思想和方法，会计算直线运动情况下变力的功，会用动能定理分析、解决质点在平面内运动时的力学问题，理解保守力作功的特点及势能的定义，会计算重力、弹性力和万有引力势能；了解质点系动能定理及一对相互作用力的功。
第三章刚体的定轴转动（4学时）
掌握角位移、角速度和角加速度等概念及它们和有关线量的关系；掌握力对固定点或固定轴的力矩的定义及计算，会计算力矩的功、刚体的转动动能、刚体的重力势能；能在包含有刚体作定轴转动的力学问题中应用机械能守恒定律。掌握刚体定轴转动定律；理解刚体对定轴的角动量和刚体定轴转动的角动量守恒定律。了解转动惯量的概念及计算，了解进动。
自学材料：(A选自程守洙编教材5版，B选自张三慧编教材3版，C选自范仰才主编教材，下同
A、(1混沌和自组织现象；(2对称性和守恒定律；(3宇宙的膨胀。B、(1基本粒子；(2混沌—决定论的混乱；(3奇妙的对称性。C、(1矢量；(2混沌及其特征；(3对称性和守恒定律。第二篇热学（共16学时）
第四章气体动理论（6学时）
理解平衡态的概念和理想气体的状态方程，压强公式和温度公式，理解气体分子平均能量按自由度均分定理，会计算理想气体的内能；了解气体分子热运动的图象以及从提出模型、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和方法，能从宏观和统计意义上理解压强、温度、内能等概念；了解麦克斯韦速率分布律及速率分布函数和速率分布曲线的物理意义，了解气体分子热运动的算术平均速率和方均根速率，了解波耳兹曼能量分布律、气体分子平均碰撞频率以及平均自由程，了解微观量与宏观量的区别与联系。
第五章热力学基础（10学时）
掌握热力学中功和热量的概念，掌握热力学第一定律，能分析计算理想气体等体、等压、等温和绝热过程中的功、热量和内能改变量以及卡诺循环等简单循环的效率；理解准静态过程。
了解热力学第二定律的两种表述及其等价性，了解可逆过程和不可逆过程，了解熵的概念及熵的玻耳兹曼表达式，了解熵增加原理及热力学第二定律的统计意义。自学材料：
A、(1非常温和非常压；(2熵与能源。
B、(1大爆炸和宇宙膨胀；(2能源与环境；(3耗散结构。
C、(1气体内的迁移现象；(2真实气体；(3低温与超导；(4热学熵和信息熵。第三篇振动和波动（共14学时）
第六章振动学基础（6学时）
掌握描述简谐振动的各物理量，掌握简谐振动的运动学和动力学特征，能建立一维简谐振动的动力学方程，并根据给定的初始条件求出一维简谐振动的运动学方程。掌握旋转矢量法和相位差的定义；理解同方向、同频率简谐振动的合成。了解同方向不同频率及相互垂直的简谐振动的合成，了解阻尼振动和受迫振动。
第七章波动学基础（8学时）

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掌握描述简谐波的各物理量及相互间的关系，能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。理解机械波的产生条件和波形曲线，理解波函数的物理意义以及驻波的形成条件，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。了解波的能量传播特征及能流、能流密度的概念，了解惠更斯原理和波的叠加原理，了解机械波的多普勒效应及驻波和行波的区别。自学材料：
A、(1谐振分析和频谱；(2声波；(3超声、次声和噪音。B、(1谐振分析；(2孤子；C、(1超声波及其应用
第四篇波动光学（共16学时）
第八章光的干涉（7学时）
掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系，能分析、确定杨氏双缝干涉条纹和薄膜等厚干涉条纹的位置，理解获得相干光的方法，了解增透膜和增反膜的原理以及迈克耳孙干涉仪的工作原理。
第九章光的衍射（5学时）
理解分析单缝夫琅和费衍射条纹分布规律的方法，会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响；理解光栅衍射公式，会确定光栅衍射谱线的位置，会分析光栅常量及波长对光栅衍射谱线分布的影响。了解惠更斯—菲涅耳原理，了解光学仪器的分辨率和X射线的衍射。
第十章光的偏振（4学时）
理解自然光和线偏振光、布儒斯特定律和马吕斯定律；了解线偏振光的获得及检验方法；了解双折射现象、椭圆偏振光、圆偏振光、偏振光的干涉和人为双折射、旋光现象。自学材料：
A、(1全息照相技术；(2液晶的光学性质。
B、(1全息照相；(2光学信息处理；(3光纤及其应用。C、(1全息照相；(2光纤通信；(3光学信息处理。第五篇电磁学（共38学时）
第十一章静电场（8学时）
掌握描述静电场性质的两个物理量：电场强度和电势的定义，掌握电场强度的叠加原理、电势叠加原理、电势与场强的积分关系，能计算一些简单问题中的场强分布和电势分布；理解电场的规律，高斯定理和环路定理，理解用高斯定理计算电场强度的条件和方法；了解电偶极子和电偶极矩的概念。
第十二章静电场中的导体电介质（8学时）
了解导体静电平衡的条件以及静电平衡时导体上电荷的分布，掌握有导体存在时静电场的分析与计算；了解两类电介质的极化机理、束缚电荷面密度以及各向同性介质中D和E的关系，理解介质中的高斯定理、电容器电容的概念及计算、电容器的储能公式；了解电场的能量及能量密度的概念。
第十三章稳恒磁场（10学时）
掌握磁感应强度的概念；理解毕奥—萨伐尔定律、磁场的高斯定理、安培环路定理，会计算一些简单电流的磁场分布；理解洛仑兹力公式，能分析点电荷在均匀磁场中的受力和运动；理解安培定律，能计算简单几何形状载流导体和载流平面线圈在均匀磁场中或在无限长直载流导线产生的非均匀磁场中所受的力和力矩。了解介质的磁化现象及其微观解释、磁化电流面密度；了解磁矩的概念、铁磁质的特性，了解各向同性介质中H和B的关系，了解介质中的安培环路定理。
第十四章电磁感应及电磁场（12学时）
掌握法拉第电磁感应定律；理解电动势的概念，动生电动势和感生电动势的本质；了解自感系数和互感系数、自感磁能公式；了解磁场能量密度的概念；了解涡旋电场、位移电流的概念以及麦克斯韦方程组（积分形式）的物理意义；了解电磁场的物质性，了解电磁波的产生及传播，了解玻印庭矢量。自学材料：
A、(1静电现象的应用；(2铁电体、压电体、永电体；(3生物磁学；(4磁效应及其应用。B、(1压电效应、常用电源、磁流体发电、磁记录；(2等离子体；(3超导电性。C、(1液晶；(2压电效应及其应用；(3等离子体；（4）遥感技术。第六篇近代物理基础（共24学时）
第十五章狭义相对论（6学时）
理解狭义相对论中同时性的相对性以及长度收缩和时间膨胀的概念，狭义相对论中质量和速度的关系、质量和能量的关系、动量和能量的关系；了解爱因斯坦狭义相对论的基本原理，了解洛仑兹坐标变

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2012大学物理(A)教学大纲_(新)

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