《大學(xué)物理甲Ⅱ》教學(xué)大綱.docVIP

大學(xué)物理（甲）教學(xué)大綱課程號：061B0221 課程名稱：大學(xué)物理（甲） 學(xué)分：4 周學(xué)時(shí)：4 面向?qū)ο螅罕究粕A(yù)修課程：大學(xué)物理（甲）一、課程介紹（一）中文簡介：物理學(xué)是研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、基本運(yùn)動形式、相互作用的自然科學(xué)，是其他自然科學(xué)和工程技術(shù)的基礎(chǔ)。以物理學(xué)基礎(chǔ)為內(nèi)容的大學(xué)物理課程，是高等學(xué)校理工科各專業(yè)學(xué)生一門重要的通識性必修基礎(chǔ)課。該課程所教授的基本概念、基本理論和基本方法是構(gòu)成學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，是一個(gè)科學(xué)工作者和工程技術(shù)人員所必備的。 大學(xué)物理課程在為學(xué)生系統(tǒng)地打好必要的物理基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生樹立科學(xué)的世界觀，增強(qiáng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識等方面，具有其他課程不能替代的重要作用。大學(xué)物理（甲）內(nèi)容為：電磁學(xué)；光學(xué)；量子物理基礎(chǔ)；物理學(xué)前沿問題選講?？墒箤W(xué)生對物質(zhì)運(yùn)動規(guī)律有一個(gè)全面的了解，并初步訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)的思維方法和研究問題的能力。同時(shí)為進(jìn)一步深造（報(bào)考所有理工專業(yè)研究生），學(xué)習(xí)新理論、新知識以及新技術(shù)打下扎實(shí)的物理基礎(chǔ)。宜在二年級第一學(xué)期開設(shè)。（二）英文簡介Brief Introduction of the Course:University Physics A2 includes the following contents: electromagnetism, optics; the foundation of quantum physics; selected lecture of the advance front in physics. The learning of the course enables students to gain a comprehensive understanding of the principles of the moving of objects, giving an initial training of students methods of thinking and capabilities to investigate problems scientifically. It cans also lay students a solid physical foundation for further learning (for Polytechnic postgraduates) and for learning new theories, new knowledge and new technologies.二、教學(xué)目標(biāo)(一)學(xué)習(xí)目標(biāo)通過學(xué)習(xí)大學(xué)物理（甲）和（甲），可使學(xué)生科學(xué)系統(tǒng)地掌握物理學(xué)的基本概念和規(guī)律，熟練地掌握物理學(xué)的計(jì)算技巧；較詳細(xì)地了解物理學(xué)基本理論的建立和發(fā)展過程，正確認(rèn)識其中的主要物理思想。培養(yǎng)科學(xué)的思維方法和研究方法，培養(yǎng)創(chuàng)新精神；能夠理論聯(lián)系實(shí)際，初步掌握應(yīng)用物理學(xué)規(guī)律解決實(shí)際問題的方法。在大學(xué)物理課程的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，都應(yīng)在傳授知識的同時(shí)，注重學(xué)生分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)，注重學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。通過大學(xué)物理課程教學(xué),應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生以下能力：1. 獨(dú)立獲取知識的能力逐步掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，閱讀并理解相當(dāng)于大學(xué)物理水平的物理類教材、參考書和科技文獻(xiàn)，不斷地?cái)U(kuò)展知識面，增強(qiáng)獨(dú)立思考的能力，更新知識結(jié)構(gòu)；能夠?qū)懗鰲l理清晰的讀書筆記、小結(jié)或小論文。2. 科學(xué)觀察和思維的能力運(yùn)用物理學(xué)的基本理論和基本觀點(diǎn)，通過觀察、分析、綜合、演繹、歸納、科學(xué)抽象、類比聯(lián)想、實(shí)驗(yàn)等方法培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的能力，并對所涉問題有一定深度的理解，判斷研究結(jié)果的合理性。3分析問題和解決問題的能力根據(jù)物理問題的特征、性質(zhì)以及實(shí)際情況，抓住主要矛盾，進(jìn)行合理的簡化，建立相應(yīng)的物理模型，并用物理語言和基本數(shù)學(xué)方法進(jìn)行描述，運(yùn)用所學(xué)的物理理論和研究方法進(jìn)行分析、研究。通過大學(xué)物理課程教學(xué),應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生以下素質(zhì)：1. 求實(shí)精神通過大學(xué)物理課程教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生追求真理的勇氣、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和刻苦鉆研的作風(fēng)。2. 創(chuàng)新意識通過學(xué)習(xí)物理學(xué)的研究方法、物理學(xué)的發(fā)展歷史以及物理學(xué)家的成長經(jīng)歷等，引導(dǎo)學(xué)生樹立科學(xué)的世界觀，激發(fā)學(xué)生的求知熱情、探索精神、創(chuàng)新欲望，以及敢于向舊觀念挑戰(zhàn)的精神。3. 科學(xué)美感引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識物理學(xué)所具有的明快簡潔、均衡對稱、奇異相對、和諧統(tǒng)一等美學(xué)特征，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)審美觀，使學(xué)生學(xué)會用美學(xué)的觀點(diǎn)欣賞和發(fā)掘科學(xué)的內(nèi)在規(guī)律，逐步增強(qiáng)認(rèn)識和掌握自然科學(xué)規(guī)律的自主能力。（二）可測量結(jié)果課程可測量結(jié)果：1. 靜電場部分：學(xué)生要在理解環(huán)路定理的基礎(chǔ)上，理解電勢能和電勢的概念，掌握電勢的計(jì)算方法以及與電場強(qiáng)度的相互關(guān)系。掌握導(dǎo)體與電介質(zhì)周圍的靜電場特點(diǎn)及規(guī)律，掌握電容的概念及計(jì)算方法。理解靜電場的能量。2磁場：學(xué)生要在理解運(yùn)動電荷產(chǎn)生磁場的基礎(chǔ)上，掌握電流元的概念和畢奧薩伐爾定律，理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義，會用安培環(huán)路定理計(jì)算對稱性磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布。理解磁介質(zhì)周圍的磁場分布特點(diǎn)及規(guī)律。掌握運(yùn)動電荷和載流導(dǎo)線在磁場中的受力特點(diǎn)及計(jì)算方法。3電磁感應(yīng)：學(xué)生要在理解法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律的基礎(chǔ)上，理解產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的非靜電場力，理解麥克斯韋關(guān)于渦旋電場和位移電流的基本假設(shè)，掌握麥克斯韋方程組的物理思想，學(xué)生能建立起統(tǒng)一電磁場的概念以及認(rèn)識電磁場的物質(zhì)性、相對性和統(tǒng)一性。理解電磁場的能量和電磁波的產(chǎn)生及性質(zhì)。4.波動光學(xué)：學(xué)生要理解幾何光學(xué)的基本規(guī)律，掌握光的干涉與衍射的基本特征及規(guī)律，掌握光程、光程差的概念及計(jì)算方法，會計(jì)算干涉條紋與衍射條紋在屏幕上的強(qiáng)度分布，理解光的干涉和衍射的區(qū)別和聯(lián)系。理解光的偏振現(xiàn)象，掌握偏振的基本規(guī)律。學(xué)生要了解光學(xué)器件在現(xiàn)代工程技術(shù)中的應(yīng)用，會用光學(xué)方法進(jìn)行精密測量。5.量子物理基礎(chǔ)：學(xué)生要理解光的波粒二象性的物理思想及本質(zhì)，理解微觀粒子的波粒二象性以及物質(zhì)波、物理量量子化等概念，理解微觀粒子運(yùn)動的描述方式和波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)意義，理解薛定諤方程的物理意義，并通過一維無限深勢阱及氫原子等量子力學(xué)描述，理解量子力學(xué)的基本原理以及描述量子力學(xué)微觀粒子運(yùn)動狀態(tài)的基本方法。三、課程要求（一）授課方式與要求授課方式：1教師課堂講授。明確學(xué)生學(xué)習(xí)該課程過程中各階段應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容的選取要強(qiáng)調(diào)物理概念、思想、規(guī)律或理論的起源及其發(fā)展，把物理原理與有趣的社會話題、自然現(xiàn)象、技術(shù)進(jìn)步聯(lián)系起來，及時(shí)將各種物理學(xué)科的最新研究成果應(yīng)用到教學(xué)中。以知識結(jié)構(gòu)建立為導(dǎo)向，采用啟發(fā)探究式教學(xué)，強(qiáng)調(diào)教學(xué)過程中的師生互動，幫助學(xué)生理解、掌握物理學(xué)的基本概念和規(guī)律，以及掌握解決物理問題的方法。2習(xí)題課、專題討論課。習(xí)題課針對教學(xué)內(nèi)容中的難點(diǎn)、疑點(diǎn)進(jìn)行討論，指導(dǎo)學(xué)生掌握求解物理問題的基本技巧和方法。專題討論課，以真實(shí)的工程實(shí)例為案例進(jìn)行分析討論。這樣不僅可以通過實(shí)際的例子顯示物理學(xué)在其他學(xué)科中的重要角色，而且通過實(shí)際情景或工程技術(shù)項(xiàng)目中的具體問題的分析與研究，還可以大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、積極性和參與程度。專題討論課應(yīng)提前布置，由學(xué)生自行組合，最好在教師指導(dǎo)下由學(xué)生助教輪流主持每次討論課等。鼓勵(lì)學(xué)生組成課外學(xué)習(xí)討論小組，協(xié)作完成課程論文等。3課程平時(shí)考核。強(qiáng)調(diào)平時(shí)學(xué)習(xí)過程的考核，加大學(xué)習(xí)過程考核中的總成績比例（40左右），平時(shí)成績由平時(shí)作業(yè)單元測試網(wǎng)絡(luò)師生交流課堂表現(xiàn)課程小論文期中考試等構(gòu)成，從而培養(yǎng)學(xué)生形成自主學(xué)習(xí)、積極學(xué)習(xí)、創(chuàng)造性學(xué)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)的習(xí)慣。4期末“四統(tǒng)一”閉卷考試。由大學(xué)物理教研室統(tǒng)一安排，命題組統(tǒng)一命題，考教分離，集體閱卷，統(tǒng)一評分標(biāo)準(zhǔn)。課程要求：1系統(tǒng)全面地掌握物理學(xué)的基本概念和規(guī)律，熟練掌握物理學(xué)問題的計(jì)算方法和技巧；2較詳細(xì)地了解物理學(xué)基本理論的建立和發(fā)展過程，正確認(rèn)識其中的主要物理思想。培養(yǎng)科學(xué)的思維方法和研究方法，培養(yǎng)創(chuàng)新精神；3能夠理論聯(lián)系實(shí)際，初步掌握應(yīng)用物理學(xué)規(guī)律解決實(shí)際問題的方法。教學(xué)過程基本要求在大學(xué)物理課程的教學(xué)過程中，應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展為目標(biāo)，認(rèn)真貫徹以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教育理念；應(yīng)遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，注重理論聯(lián)系實(shí)際，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)個(gè)性發(fā)展；要加強(qiáng)教學(xué)方法和手段的研究與改革，努力營造一個(gè)有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新意識的教學(xué)環(huán)境。1. 教學(xué)方法采用啟發(fā)式、討論式等多種行之有效的教學(xué)方法，加強(qiáng)師生之間、學(xué)生之間的交流，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，強(qiáng)化科學(xué)思維的訓(xùn)練。習(xí)題課、討論課是啟迪學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生提出、分析、解決問題能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，提倡以小班形式進(jìn)行，并在教師引導(dǎo)下以討論、交流為主，學(xué)時(shí)數(shù)應(yīng)不少于總學(xué)時(shí)的10%，爭取做到不少于15。鼓勵(lì)通過網(wǎng)絡(luò)資源、專題講座、探索性實(shí)踐、小課題研究等多種方式開展探究式學(xué)習(xí)，因材施教，激發(fā)學(xué)生的智力和潛能，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。2. 教學(xué)手段應(yīng)發(fā)揮好課堂教學(xué)主渠道的作用，教學(xué)手段應(yīng)服務(wù)于教學(xué)目的，提倡有效利用多媒體技術(shù)。應(yīng)積極創(chuàng)造條件，充分利用計(jì)算機(jī)輔助等多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等現(xiàn)代化教育技術(shù)的優(yōu)勢，擴(kuò)大教學(xué)信息量，提高教學(xué)質(zhì)量和效率。3. 演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)充分利用演示實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生觀察物理現(xiàn)象，增加感性知識，提高學(xué)習(xí)興趣。大學(xué)物理課程的主要內(nèi)容都應(yīng)有演示實(shí)驗(yàn)（實(shí)物演示和多媒體仿真演示），其中實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的數(shù)目不應(yīng)少于20個(gè)。實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)可以采用多種形式進(jìn)行，如課堂實(shí)物演示、開放演示實(shí)驗(yàn)室等，鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生自己動手觀察實(shí)驗(yàn)，思考和分析問題，進(jìn)行定性或半定量驗(yàn)證。4. 習(xí)題研討課與課程考核習(xí)題研討課與課程考核方式是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)、檢查教學(xué)效果、保證教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，也是體現(xiàn)課程要求規(guī)范的重要標(biāo)志。習(xí)題研討課的選取應(yīng)注重基本概念，強(qiáng)調(diào)基本訓(xùn)練，貼近應(yīng)用實(shí)際，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。課程考核要避免應(yīng)試教育的傾向，積極探索以素質(zhì)教育為核心、過程考核為中心的課程考核模式。5. 雙語教學(xué)在保證教學(xué)效果的前提下，積極開展課程的雙語教學(xué)，以提高學(xué)生查閱外文資料和科技外語交流的能力。（二）考試評分與建議大學(xué)物理（甲）是學(xué)校相關(guān)專業(yè)的公共必修基礎(chǔ)課，期末采用“四統(tǒng)一”的閉卷筆試，考試成績占總成績的6070。課程平時(shí)成績4030，由平時(shí)作業(yè)單元測試網(wǎng)絡(luò)師生交流課堂表現(xiàn)課程小論文期中考試等構(gòu)成，教研室對在各教學(xué)班課中平時(shí)成績的分布比例進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)定，再由任課教師根據(jù)比率分配到具體的學(xué)生。四、教學(xué)安排主要內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配：（一）電磁學(xué)基本理論 共占22學(xué)時(shí)+4學(xué)時(shí)1、真空中的靜電場 占2學(xué)時(shí)靜電場的環(huán)路定理，場強(qiáng)和電勢的關(guān)系。2、靜電場中的導(dǎo)體與電介質(zhì) 占4學(xué)時(shí)導(dǎo)體的靜電平衡，電容的定義和計(jì)算，電介質(zhì)及其極化，電介質(zhì)中的高斯定理，電場的邊界條件，靜電場的能量。3、穩(wěn)恒磁場 占6學(xué)時(shí)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度，畢奧薩伐爾定律，磁場的高斯定理，安培環(huán)路定理及其應(yīng)用。磁場對電流的作用，磁矩和磁力矩，帶電粒子在電場和磁場中的運(yùn)動。電場和磁場的相對性和統(tǒng)一性。4、磁場中的磁介質(zhì) 占2學(xué)時(shí)磁介質(zhì)的分類，順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的磁化，存在磁介質(zhì)時(shí)，磁場的基本規(guī)律，鐵磁質(zhì)，磁場的邊界條件。5、電磁感應(yīng) 占4學(xué)時(shí)非靜電場力與電動勢，電磁感應(yīng)的基本定律，動生和感生電動勢，隨時(shí)間變化的磁場自感，互感，磁場的能量。6、麥克斯韋方程組 占2學(xué)時(shí)電流和電流密度，電流密度與漂移速度的關(guān)系。位移電流，全電流，全電流的安培環(huán)路定理，麥克斯韋方程組的積分形式、微分形式。 7、電磁波 占2學(xué)時(shí)電磁波的波動方程，電磁波的性質(zhì)，電磁波的動量，振蕩電偶極子輻射的電磁波，電磁振蕩，赫芝實(shí)驗(yàn)，電磁波譜。8、習(xí)題，討論課 占4學(xué)時(shí)（二）光學(xué) 共占12學(xué)時(shí)+2學(xué)時(shí)1、光波的干涉 占4學(xué)時(shí)獲得相干光的方法，楊氏雙縫干涉，光程，光程差與相位的關(guān)系，薄膜干涉，邁克耳遜干涉儀的工作原理，光的時(shí)間相干性和空間相干性。2、光波的衍射 占4學(xué)時(shí)惠更斯菲涅耳原理，單縫夫瑯禾費(fèi)衍射，菲涅耳半波帶法,單縫衍射的光強(qiáng)分布，光柵衍射，光柵分辯本領(lǐng)，園孔衍射，光學(xué)儀器的分辯本領(lǐng)，X射線在晶體上的衍射，全息照相。3、光波的偏振 占4學(xué)時(shí)自然光和偏振光，起偏和檢偏，馬呂斯定律，反射和折射時(shí)光的偏振，布儒斯特定律，光的雙折射，橢園偏振光，偏振光的干涉，人工雙折射。4、習(xí)題，討論課 占2學(xué)時(shí)（三）量子物理基礎(chǔ) 共占202學(xué)時(shí)1、電磁輻射的量子性 占4學(xué)時(shí)熱輻射，斯忒藩玻爾茲曼定律和維恩位移定律，普朗克量子假設(shè)，光電效應(yīng)和愛因斯坦光子理論，康普頓效應(yīng)，光的波粒二象性。2、量子力學(xué)簡介 占6學(xué)時(shí)實(shí)物粒子的波動性，德布羅意關(guān)系式，不確定性關(guān)系，波函數(shù)及其統(tǒng)計(jì)解釋，薛定諤方程，一維無限深勢阱中的粒子，勢壘和隧道效應(yīng)。3、氫原子及原子結(jié)構(gòu)初步 占2學(xué)時(shí)玻爾氫原子理論，量子力學(xué)對氫原子的描述，電子的自旋，原子的電子殼層結(jié)構(gòu)。4、量子物理的應(yīng)用 （1）激光及其應(yīng)用 占2學(xué)時(shí)受激吸收，自發(fā)輻射和受激輻射，粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和光放大，光學(xué)諧振腔，激光模式，激光器，激光的特征。（2）固體能帶基本知識 占2學(xué)時(shí)固體能帶的形成，導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體的性質(zhì)和能帶結(jié)構(gòu)，n-型半導(dǎo)體和p-型半導(dǎo)體及其能帶結(jié)構(gòu)，p-n結(jié)的構(gòu)造和特征。5、物理學(xué)前沿問題選講。 占4學(xué)時(shí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與粒子物理；宇宙演化與天體物理；介觀物理與納米技術(shù)；量子信息論；現(xiàn)代成像技術(shù)等。6、習(xí)題，討論課 占2學(xué)時(shí)（四）期中測驗(yàn)和單元測試等機(jī)動。 占2學(xué)時(shí)（五）作業(yè)內(nèi)容課外習(xí)題每周812題。（六）其它教學(xué)環(huán)節(jié)及輔助設(shè)備1課堂演示實(shí)驗(yàn)；2教學(xué)錄像，仿真動畫；3計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、師生實(shí)時(shí)交互系統(tǒng)。五、參考教材及相關(guān)資料1. 吳澤華，陳治中，黃正東編，大學(xué)物理（第三版），浙江大學(xué)出版社，2006 2、Resnick, Halliday, Krane，physics（5th Edition），John Wily & Sons, Inc., 200