《大学物理学》课程教学大纲 The syllabus of College Physics C.doc_大学文库

Course descriptiorPhysics is the core of natural science and thefoundation of technology innovation, and wildominate the future of humannkind from which we can find both advanced productivity andadvanced culture.New“basic requirements"has pointed out clearly that college physics is soimportanreplaced byanyelpingstudents laytheaticallyforPhysics,fomscientific worldview,enhancetheirabilityoanalyounhlemetheir explored and innovated spirhetfthiscltoenahntsgainscientificspirit.helpsidentsrethe world correctly and master the right method, help students form scientific worldview, naturalview and development view.②to inspire and enhance innovated spirit, stabilize innovationfoundation and cultivate the innovating ability of students, basing on innovation education, toimprove students ability to obtain knowledge by themselves so that they can groundfor theilus course, all-life education and development in the futureont三、各部分教学纲要第一部分力学14学时（一）质点运动学1.内容国际单位制与量纲；物理模型、质点、质量；参照系与坐标系；位移、速度、加速度失量；法向加速度与切向加速度；质点系，运动的叠加原理；质点作圆周运动的角速度、角加速度；伽利略坐标变换。2.基本要求1)掌握位置矢量、速度失量、加速度失量等物理量的概念，理解运动的失量性、瞬时性和相对性2)掌握参照系和坐标系的选择，用矢量分解的方法处理平面内运动的速度和加速度.3)理解建立简单的运动方程的方法。4)理解两个以恒定速度相对运动的参照系之间的伽利略变换5）通过课堂讲解和习题练习，使学生逐步学会利用简单函数的微分和积分方法来解决物理问题.（二）牛顿定律的应用1.内容牛顿三定律及其适用条件；牛顿定律的应用；直线运动下变力的功；保守力；势能；动能定理和功能原理：机械能守恒定律及其适用条件；质心运动定理；变力的冲量：动量及动量定理；动量守恒定律及其适用条件：刚体定轴转动；角动量及角加速度；力矩；转动惯量；转动定律；转动动能；角动量；角动量守恒2

2 2 Course description Physics is the core of natural science and the foundation of technology innovation, and will dominate the future of humankind from which we can find both advanced productivity and advanced culture. New “basic requirements” has pointed out clearly that college physics is so important that it can’t be replaced by any other courses in terms of helping students lay the foundation systematically for Physics, form scientific worldview, enhance their ability to analyze and solve problems and inspire their explored and innovated spirit. The tasks of this course are: ①to enable students gain scientific spirit, help students know the world correctly and master the right method, help students form scientific worldview, natural view and development view. ② to inspire and enhance innovated spirit, stabilize innovation foundation and cultivate the innovating ability of students, basing on innovation education, ③to improve students ability to obtain knowledge by themselves so that they can ground for their continuous course, all-life education and development in the future. 三、各部分教学纲要第一部分力学 14 学时 (一) 质点运动学 1. 内容国际单位制与量纲；物理模型、质点、质量；参照系与坐标系；位移、速度、加速度矢量；法向加速度与切向加速度；质点系，运动的叠加原理；质点作圆周运动的角速度、角加速度；伽利略坐标变换。 2.基本要求 1)掌握位置矢量、速度矢量、加速度矢量等物理量的概念, 理解运动的矢量性、瞬时性和相对性。 2)掌握参照系和坐标系的选择,用矢量分解的方法处理平面内运动的速度和加速度. 3)理解建立简单的运动方程的方法。 4)理解两个以恒定速度相对运动的参照系之间的伽利略变换. 5) 通过课堂讲解和习题练习,使学生逐步学会利用简单函数的微分和积分方法来解决物理问题. (二) 牛顿定律的应用 1. 内容牛顿三定律及其适用条件；牛顿定律的应用；直线运动下变力的功；保守力；势能；动能定理和功能原理；机械能守恒定律及其适用条件；质心运动定理；变力的冲量；动量及动量定理；动量守恒定律及其适用条件；刚体定轴转动；角动量及角加速度；力矩；转动惯量；转动定律；转动动能；角动量；角动量守恒

3定律。2.基本要求1）掌握牛顿三定律及其适用条件；掌握分析物体受力的方法和隔离体法，以及牛顿二定律的切向、法向投影式。理解惯性参考系、伽利略相对性原理。2）掌握质点的动量定理、质点系的动量定理、动量守恒定律。3）掌握质点的动能定理、质点的势能、质点的功能原理、质点系的功能原理、机械能守恒定律。4）掌握质点的角动量定理、质点系的角动量定理、角动量守恒定律。5）理解转动惯量的概念和平行轴定理。掌握刚体绕定轴转动的转动定律。6）理解定轴角动量、定轴角动量定理。理解刚体在绕定轴转动情况下的角动量守恒定律。(三)流体力学1.内容静止流体的压强公式、液体的表面张力、球形液面的附加压强、毛细现象及应用。理想流体、定常流动的概念。理想流体的连续性方程、伯努力方程及其应用。牛顿粘滞定律，泊肃叶公式，斯托克斯公式，层流与流（相似准则与雷诺数）。2.基本要求1）理解流体模型、流体的状态、流速场。2）了解质量流量、面积失量、质量流密度、连续性方程、闭合曲面、守恒定律与连续性方程、稳流、流线、流管、流管上的连续性方程。3）了解理想流体的稳流连续性方程、体流量（流量）、伯努利方程、压强能、动能、势能、能量守恒应用、静压强、小孔流速、流速计。4）了解牛顿粘滞定律、层论、粘滞系数、牛顿液体、泊肃叶公式、流速分布、流量、流阻、层流和湍流、雷诺数、斯托克斯公式。沉降速度、离心机。第二部分相对论6学时1.内容爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设；洛仑兹坐标变换；同时性的相对性及长度收缩和时间膨胀；狭义相对论中质量和速度的关系、质量和能量的关系。2.基本要求1）了解爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设。了解洛仑兹坐标变换。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概念2）理解狭义相对论中质量和速度的关系、相对论的动力学方程、相对论中3

3 3 定律。 2. 基本要求 1) 掌握牛顿三定律及其适用条件;掌握分析物体受力的方法和隔离体法,以及牛顿二定律的切向、法向投影式。理解惯性参考系、伽利略相对性原理。 2) 掌握质点的动量定理、质点系的动量定理、动量守恒定律。 3）掌握质点的动能定理、质点的势能、质点的功能原理、质点系的功能原理、机械能守恒定律。 4）掌握质点的角动量定理、质点系的角动量定理、角动量守恒定律。 5) 理解转动惯量的概念和平行轴定理。掌握刚体绕定轴转动的转动定律。 6）理解定轴角动量、定轴角动量定理。理解刚体在绕定轴转动情况下的角动量守恒定律。 (三)流体力学 1. 内容静止流体的压强公式、液体的表面张力、球形液面的附加压强、毛细现象及应用。理想流体、定常流动的概念。理想流体的连续性方程、伯努力方程及其应用。牛顿粘滞定律，泊肃叶公式,斯托克斯公式，层流与湍流（相似准则与雷诺数）。 2．基本要求 1) 理解流体模型、流体的状态、流速场。 2）了解质量流量、面积矢量、质量流密度、连续性方程、闭合曲面、守恒定律与连续性方程、稳流、流线、流管、流管上的连续性方程。 3）了解理想流体的稳流连续性方程、体流量（流量）、伯努利方程、压强能、动能、势能、能量守恒应用、静压强、小孔流速、流速计。 4）了解牛顿粘滞定律、层论、粘滞系数、牛顿液体、泊肃叶公式、流速分布、流量、流阻、层流和湍流、雷诺数、斯托克斯公式。沉降速度、离心机。第二部分相对论 6 学时 1. 内容爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设；洛仑兹坐标变换；同时性的相对性及长度收缩和时间膨胀；狭义相对论中质量和速度的关系、质量和能量的关系。 2. 基本要求 1) 了解爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设。了解洛仑兹坐标变换。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概念。 2) 理解狭义相对论中质量和速度的关系、相对论的动力学方程、相对论中

的能量、静能、总能和质量的关系、动量和能量的关系。第三部分热力学与统计物理初步14学时内容气体分子热运动图象；理想气体刚性分子模型；理想气体的压强公式和温度公式；内能；平均碰撞频率及平均自由程；麦克斯韦速率分布；最概然速率；算术平均速率和方均根速率；玻尔兹曼能量分布率；气体分子平均能量按自由度均分定理；非平衡态系统；功、热量；准静态过程；热力学第一、第二定律；理想气体等体、等压、等温过程和绝热过程：卡诺循环；热机效率；定压热容和定体热容；可逆和不可逆过程；熵的玻尔兹曼表达式。2.基本要求D）理解气体的状态参量、平衡态、准静态过程、理想气体的状态方程2）了解气体分子热运动图象、理想气体刚性分子模型。理解理想气体的压强公式和温度公式、内能、气体分子平均能量按自由度均分定理。了解气体分子平均碰撞频率和平均自由程。3)了解统计物理量、宏观量、微观量、统计规律、统计分布、等概率假设热力学概率、最概然分布。4）理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、最可几速率、算术平均速率和方均根速率。5)了解玻尔兹曼能量分布律、重力场中微粒按高度的分布。6）了解非平衡态系统、扩散现象、粘滞现象、热传导现象。7）掌握热力学系统、热力学平衡态、热平衡、状态参量、物态方程。了解热力学过程、弛豫时间、循环过程、准静态过程、P一V图。）掌握功、热量、热力学第一定律、态函数、理想气体等体过程、等压过程、等温过程、循环过程、卡诺循环、热机效率、定压摩尔热容和定体摩尔热容。了解准静态绝热过程、致冷机、迈耶公式。9）掌握热力学第二定律、开尔文表述、克劳修斯表述、可逆和不可逆过程、卡诺定理、克劳修斯不等式、焰、熵是态函数、熵的玻尔兹曼表达式。第四部分振动和波动10学时（一）机械振动1.内容弹簧振子；描述简谐振动的各物理量；振幅、周期、频率、相位；旋转失量法；简谐振动的微分方程；一维简谐振动的运动方程；振动的表示方法；同方向

4 4 的能量、静能、总能和质量的关系、动量和能量的关系。第三部分热力学与统计物理初步 14 学时 1. 内容气体分子热运动图象；理想气体刚性分子模型；理想气体的压强公式和温度公式；内能；平均碰撞频率及平均自由程；麦克斯韦速率分布；最概然速率；算术平均速率和方均根速率；玻尔兹曼能量分布率；气体分子平均能量按自由度均分定理；非平衡态系统；功、热量；准静态过程；热力学第一、第二定律；理想气体等体、等压、等温过程和绝热过程；卡诺循环；热机效率；定压热容和定体热容；可逆和不可逆过程；熵的玻尔兹曼表达式。 2.基本要求 1) 理解气体的状态参量、平衡态、准静态过程、理想气体的状态方程。 2）了解气体分子热运动图象、理想气体刚性分子模型。理解理想气体的压强公式和温度公式、内能、气体分子平均能量按自由度均分定理。了解气体分子平均碰撞频率和平均自由程。 3)了解统计物理量、宏观量、微观量、统计规律、统计分布、等概率假设、热力学概率、最概然分布。 4) 理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、最可几速率、算术平均速率和方均根速率。 5)了解玻尔兹曼能量分布律、重力场中微粒按高度的分布。 6）了解非平衡态系统、扩散现象、粘滞现象、热传导现象。 7）掌握热力学系统、热力学平衡态、热平衡、状态参量、物态方程。了解热力学过程、弛豫时间、循环过程、准静态过程、P—V 图。 8）掌握功、热量、热力学第一定律、态函数、理想气体等体过程、等压过程、等温过程、循环过程、卡诺循环、热机效率、定压摩尔热容和定体摩尔热容。了解准静态绝热过程、致冷机、迈耶公式。 9）掌握热力学第二定律、开尔文表述、克劳修斯表述、可逆和不可逆过程、卡诺定理、克劳修斯不等式、熵、熵是态函数、熵的玻尔兹曼表达式。第四部分振动和波动 10 学时 (一) 机械振动 1. 内容弹簧振子；描述简谐振动的各物理量；振幅、周期、频率、相位；旋转矢量法；简谐振动的微分方程；一维简谐振动的运动方程；振动的表示方法；同方向

5同频率的两个简谐振动的合成；阻尼振动的三种模式；受迫振动及特点；共振。2.基本要求1）掌握描述简谐振动的各物理量（特别是相位）及各量间的关系。2）理解旋转失量法。3）掌握简谐振动的基本特征，能建立一维简谐振动的微分方程，能根据给定的初始条件写出一维简谐振动的运动方程，并理解其物理意义。4）理解同方向、同频率的两个简谐振动的合成规律。5）了解振动的分解与频谱；阻尼振动的三种模式；受迫振动及特点；共振。（二）机械波1.内容机械波产生条件；平面简谐波的波函数；波形图线：能流、能流密度；波强；声强级；惠更斯原理和波的叠加原理；波的相干条件；半波损失：相干波叠加后振幅加强和减弱的条件；驻波；多普勒效应。2.基本要求1）理解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及波函数的物理意义；了解波动方程；了解波形图线；了解波的能量传播特征及能流、能流密度概念。2）了解惠更斯原理和波的叠加原理，半波损失；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；理解驻波。3)理解机械波的多普勒效应及其产生原因。在波源或观察者单独相对介质运动，且运动方向沿二者连线的情况下，能用多普勒频移公式进行计算。第五部分　光学14 学时(一)光的干涉1.内容光的电磁波本质；获得相干光的方法；光程、光程差和相位差的关系；杨氏双缝干涉；薄膜等厚干涉；迈克耳逊干涉仪。2.基本要求1)理解光的电磁波本质、普通光源的发光机理和获得相干光的方法。掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系。2)掌握杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉。了解增透膜、高反膜。3）了解迈克耳逊干涉仪。(二）光的衍射1.内容

5 5 同频率的两个简谐振动的合成；阻尼振动的三种模式；受迫振动及特点；共振。 2.基本要求 1) 掌握描述简谐振动的各物理量（特别是相位）及各量间的关系。 2) 理解旋转矢量法。 3) 掌握简谐振动的基本特征，能建立一维简谐振动的微分方程，能根据给定的初始条件写出一维简谐振动的运动方程，并理解其物理意义。 4) 理解同方向、同频率的两个简谐振动的合成规律。 5) 了解振动的分解与频谱；阻尼振动的三种模式；受迫振动及特点；共振。 (二) 机械波 1. 内容机械波产生条件；平面简谐波的波函数；波形图线；能流、能流密度；波强；声强级；惠更斯原理和波的叠加原理；波的相干条件；半波损失；相干波叠加后振幅加强和减弱的条件；驻波；多普勒效应。 2.基本要求 1) 理解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及波函数的物理意义；了解波动方程；了解波形图线；了解波的能量传播特征及能流、能流密度概念。 2) 了解惠更斯原理和波的叠加原理，半波损失；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；理解驻波。 3)理解机械波的多普勒效应及其产生原因。在波源或观察者单独相对介质运动，且运动方向沿二者连线的情况下，能用多普勒频移公式进行计算。第五部分光学 14 学时 (一)光的干涉 1. 内容光的电磁波本质；获得相干光的方法；光程、光程差和相位差的关系；杨氏双缝干涉；薄膜等厚干涉；迈克耳逊干涉仪。 2.基本要求 1)理解光的电磁波本质、普通光源的发光机理和获得相干光的方法。掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系。 2)掌握杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉。了解增透膜、高反膜。 3) 了解迈克耳逊干涉仪。 (二) 光的衍射 1.内容

Z6）理解电容器的能量、电场能量电场能量密度、电场能量的计算。(二)稳恒磁场1.内容磁感应强度；毕奥一萨伐尔定理；磁场高斯定理和安培环路定律；安培定律和洛仑兹力公式；磁化现象；铁磁质；电动势；法拉弟电磁感应定律；动生电动势和感生电动势；自感系数和互感系数；磁能密度。2.基本要求1)掌握磁感应强度的概念。理解毕奥一萨伐尔定理。能计算一些简单问题中的磁感应强度。2）掌握稳恒磁场的规律：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。3)掌握安培定律和洛仑兹力公式；磁矩的概念。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。能分析运动电荷在均匀磁场中的受力和运动。4）了解霍尔效应、荷质比测定。5）了解磁化现象及其微观解释。了解铁磁质的特性。理解各向同性介质中磁场强度和磁感应强度之间的关系和区别。了解介质中的安培环路定理。6）理解电动势的概念，法拉弟电磁感应定律。掌握动生电动势及感生电动势。7）掌握自感系数和互感系数；磁能密度的概念。了解涡流、电磁阻尼。（三）麦克斯韦方程电磁波1.内容涡旋电场；位移电流与位移电流密度；麦克斯韦方程组。2．基本要求理解位移电流、全电流定律、安培环路定理的普遍形式；麦克斯韦方程组、电磁场的能量第七部分量子物理基础14学时1. 内容黑体辐射；能量量子化；氢原子光谱的实验规律；玻尔的氢原子理论；光电效应和康普顿效应；光子论；光的波粒二象性；德布罗意物质波假设；实物粒子的波粒二象性；物质波的波长、频率和其动量、能量间关系；波函数及其统计解释；一一维坐标动量不确定关系：一维定态薛定方程：泡利不相容原理

7 7 6) 理解电容器的能量、电场能量电场能量密度、电场能量的计算。 (二)稳恒磁场 1. 内容磁感应强度；毕奥—萨伐尔定理；磁场高斯定理和安培环路定律；安培定律和洛仑兹力公式；磁化现象；铁磁质；电动势；法拉弟电磁感应定律；动生电动势和感生电动势；自感系数和互感系数；磁能密度。 2．基本要求 1)掌握磁感应强度的概念。理解毕奥—萨伐尔定理。能计算一些简单问题中的磁感应强度。 2) 掌握稳恒磁场的规律：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。 3)掌握安培定律和洛仑兹力公式；磁矩的概念。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。能分析运动电荷在均匀磁场中的受力和运动。 4）了解霍尔效应、荷质比测定。 5) 了解磁化现象及其微观解释。了解铁磁质的特性。理解各向同性介质中磁场强度和磁感应强度之间的关系和区别。了解介质中的安培环路定理。 6) 理解电动势的概念，法拉弟电磁感应定律。掌握动生电动势及感生电动势。 7) 掌握自感系数和互感系数；磁能密度的概念。了解涡流、电磁阻尼。 (三) 麦克斯韦方程电磁波 1. 内容涡旋电场；位移电流与位移电流密度；麦克斯韦方程组。 2. 基本要求理解位移电流、全电流定律、安培环路定理的普遍形式；麦克斯韦方程组、电磁场的能量第七部分量子物理基础 14 学时 1. 内容黑体辐射；能量量子化；氢原子光谱的实验规律；玻尔的氢原子理论；光电效应和康普顿效应；光子论；光的波粒二象性；德布罗意物质波假设；实物粒子的波粒二象性；物质波的波长、频率和其动量、能量间关系；波函数及其统计解释；一维坐标动量不确定关系；一维定态薛定谔方程；泡利不相容原理；