《大學(xué)物理》課程教學(xué)大綱

1、大學(xué)物理課程教學(xué)大綱英文名稱：College Physics課程類型：公共基礎(chǔ)課課程要求：必修學(xué)時(shí)/學(xué)分：96/6適用專業(yè)：本科各專業(yè)一、課程性質(zhì)與任務(wù)大學(xué)物理課程是高等學(xué)校理工科類專業(yè)學(xué)生一門重要的、通識(shí)性的必修基礎(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，是一名科學(xué)工作者和工程技術(shù)人員所必備的。在培養(yǎng)學(xué)生樹立科學(xué)世界觀，增強(qiáng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識(shí)等方面，具有其它課程不能替代的作用。通過(guò)大學(xué)物理課程的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生對(duì)物理學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法有比較基本的認(rèn)識(shí)和正確的理解，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)課打下堅(jiān)實(shí)的

2、基礎(chǔ)。努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。二、課程與其它課程的聯(lián)系大學(xué)物理先修課程為矢量運(yùn)算和高等數(shù)學(xué)，以確保學(xué)生學(xué)習(xí)本課程所必需的矢量和差運(yùn)算、矢量的點(diǎn)積與差積，微分與積分，以及矢量與微積分的混合運(yùn)算等知識(shí)。許多學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課都與大學(xué)物理有密切關(guān)系。比如機(jī)電類的理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、化工裝置設(shè)計(jì)等。理論力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律。在研究質(zhì)點(diǎn)系力學(xué)問(wèn)題時(shí)具有重要作用。研究非自由質(zhì)點(diǎn)系的平衡和運(yùn)動(dòng)的有效方法是力學(xué)的變分原理，其中有虛位移原理、達(dá)朗貝爾原理、哈密頓原理等?；ゎ惖奈锢砘瘜W(xué)、化工原理、工程流體力學(xué)、工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)等。其中，物理化學(xué)和化工原理兩門課

3、程是化工類專業(yè)重要的基礎(chǔ)課和學(xué)科基礎(chǔ)課。物理化學(xué)亦稱“理論化學(xué)”，是應(yīng)用物理學(xué)原理和方法，研究有關(guān)化學(xué)現(xiàn)象和化學(xué)過(guò)程的一門學(xué)科。內(nèi)容包括物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)熱力學(xué)、電化學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、光化學(xué)和膠體化學(xué)等部分，主要從理論上探討物質(zhì)結(jié)構(gòu)與其性能之間的關(guān)系，化學(xué)反應(yīng)的可能性和速度，反應(yīng)機(jī)理的研究和反應(yīng)條件的控制等。物理化學(xué)是整個(gè)化學(xué)和化學(xué)工藝學(xué)的理論基礎(chǔ)?；ぴ碚n程是綜合運(yùn)用物理學(xué)、化學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)，分析和解決化工生產(chǎn)過(guò)程中各種物理過(guò)程的工程課程。三、課程教學(xué)目標(biāo)1培養(yǎng)學(xué)生閱讀并理解相當(dāng)于大學(xué)物理水平的物理類教材和科技文獻(xiàn)，不斷擴(kuò)展知識(shí)面，增強(qiáng)獨(dú)立思考的能力，更新知識(shí)結(jié)構(gòu)；能夠?qū)懗鰲l理清晰的讀書筆記或小論

4、文。2通過(guò)觀察、分析、演繹、歸納、抽象、類比等方法，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力，并對(duì)所涉問(wèn)題有一定深度的理解，判斷研究結(jié)果的合理性。3根據(jù)物理問(wèn)題的特征與性質(zhì)，進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化，建立相應(yīng)的物理模型，并用數(shù)學(xué)語(yǔ)言進(jìn)行描述，運(yùn)用物理理論和研究方法進(jìn)行分析、研究。4培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理學(xué)原理解決基礎(chǔ)工程問(wèn)題的意識(shí)。加強(qiáng)物理與生活、專業(yè)、工程技術(shù)領(lǐng)域的聯(lián)系，使教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)代化，側(cè)重物理學(xué)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科技、國(guó)防和日常生活中的應(yīng)用。5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)。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)新欲望和向舊觀念挑戰(zhàn)的精神。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配序號(hào)教

5、學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求學(xué)時(shí)教學(xué)方式對(duì)應(yīng)課程教學(xué)目標(biāo)1一、質(zhì)運(yùn)動(dòng)學(xué)1. 矢量的標(biāo)量積與矢量積，矢量與微分、積分的混合運(yùn)算2. 參考系與坐標(biāo)系3. 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述4. 相對(duì)運(yùn)動(dòng)1. 掌握位置、速度等描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量。理解它們的相對(duì)性、矢量性和瞬時(shí)性。2. 理解運(yùn)動(dòng)方程的物理意義。掌握運(yùn)動(dòng)學(xué)兩類基本問(wèn)題及其求解方法。3. 能計(jì)算質(zhì)點(diǎn)作平面曲線運(yùn)動(dòng)的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度。4. 會(huì)求解簡(jiǎn)單相對(duì)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。4講授1、2、32二、質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)1. 牛頓運(yùn)動(dòng)定律2. 動(dòng)量定理與動(dòng)量守恒定律3. 角動(dòng)量定理與角動(dòng)量守恒定律4. 動(dòng)能定理5. 機(jī)械能與機(jī)械能守恒定律1. 掌握牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其適用條

6、件。2. 掌握隔離體法分析物體的受力情況，會(huì)用微積分方法求解簡(jiǎn)單的質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。3. 理解動(dòng)量、沖量概念，掌握質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量定理。4. 掌握動(dòng)量守恒定律和角動(dòng)量守恒定律。5. 掌握動(dòng)能定理和機(jī)械能原理。6講授2、3、53三、剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)1. 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量2. 剛體的角動(dòng)量與角動(dòng)量守恒定律3. 剛體的動(dòng)能與勢(shì)能1. 了解剛體的基本運(yùn)動(dòng)形式，掌握角量與線量的關(guān)系。2. 理解力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量概念，掌握剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律。3. 掌握角動(dòng)量定理和角動(dòng)量守恒定律。4. 理解轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能概念，掌握定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的動(dòng)能定理。4講授3、44四、機(jī)械振動(dòng)1. 諧振動(dòng)的基本特征與描述2. 振動(dòng)的相位與諧振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)矢

7、量表示法3. 同方向同頻率諧振動(dòng)的合成4. 兩個(gè)相互垂直的諧振動(dòng)的合成5. 阻尼振動(dòng)、受迫振動(dòng)與共振1. 理解諧振動(dòng)各物理量的意義及其相互關(guān)系。2. 掌握諧振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)矢量表示法。3. 掌握同頻率諧振動(dòng)的合成規(guī)律。4. 理解阻尼振動(dòng)、受迫振動(dòng)與共振現(xiàn)象4講授3、45五、機(jī)械波1. 機(jī)械波的基本特征與平面簡(jiǎn)諧波的波函數(shù)2. 波的能量與能流密度3. 惠更斯原理與波的衍射4. 波的疊加與駐波5. 多普勒效應(yīng)6. 聲波與聲強(qiáng)級(jí)1. 掌握簡(jiǎn)諧波的各個(gè)物理量的意義及其關(guān)系。2. 理解波函數(shù)的物理意義和波動(dòng)能量的傳播特點(diǎn)。3. 理解惠更斯原理和波的干涉現(xiàn)象。4. 了解駐波與行波的區(qū)別。5. 了解聲波和聲強(qiáng)級(jí)4

8、講授3、46六、狹義相對(duì)論簡(jiǎn)介1. 狹義相對(duì)論基本假設(shè)2. 狹義相對(duì)論時(shí)空觀3. 洛倫茲坐標(biāo)變換與速度變換4. 相對(duì)論動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)1. 了解愛因斯坦狹義相對(duì)論基本原理、洛倫茲變換和光速不變公式。2. 了解狹義相對(duì)論時(shí)空觀：同時(shí)的相對(duì)性、長(zhǎng)度收縮和時(shí)間延緩的概念。3. 理解狹義相對(duì)論中質(zhì)量、動(dòng)量與速度的關(guān)系，以及質(zhì)量與能量的關(guān)系。4講授1、57七、氣體動(dòng)理論1. 熱力學(xué)系統(tǒng)、平衡態(tài)與狀態(tài)參量2. 熱力學(xué)第零定律，理想氣體物態(tài)方程3. 理想氣體的壓強(qiáng)4. 熱力學(xué)溫度的統(tǒng)計(jì)解釋5. 能量按自由度均分定理與理想氣體的內(nèi)能6. 麥克斯韋速率分布律與三種統(tǒng)計(jì)速率1. 了解物質(zhì)的微觀模型。理解系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)是

9、微觀運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)表現(xiàn)。理解平衡態(tài)和準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。2. 理解理想氣體壓強(qiáng)公式和熱力學(xué)溫度的統(tǒng)計(jì)意義。3. 了解自由度，理解能量均分定理，會(huì)計(jì)算理想氣體內(nèi)能。4. 了解麥克斯韋分子速率分布定律、速率分布函數(shù)和速率分布曲線的物理意義。6講授2、3、48八、熱力學(xué)基礎(chǔ)1. 準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程、功、熱量與內(nèi)能2. 熱力學(xué)第一定律3. 典型熱力學(xué)過(guò)程4. 循環(huán)過(guò)程，熱機(jī)效率與制冷系數(shù)5. 卡諾循環(huán)6. 熱力學(xué)第二定律與卡諾定理7. 熵與熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義1. 掌握功、熱量和內(nèi)能概念。2. 掌握熱力學(xué)第一定律，會(huì)計(jì)算理想氣體在等體、等壓、等溫和絕熱過(guò)程中的功、熱量和內(nèi)能的改變量。3. 理解循環(huán)和循環(huán)過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)

10、換關(guān)系，會(huì)計(jì)算卡諾循環(huán)和其他簡(jiǎn)單循環(huán)的效率。4. 了解熱力學(xué)第二定律和卡諾定理，了解熵和的熱力學(xué)第二定律統(tǒng)計(jì)意義8講授2、3、49九、靜電場(chǎng)1. 庫(kù)侖定律，電場(chǎng)與電場(chǎng)強(qiáng)度2. 電通量與真空中靜電場(chǎng)的高斯定理3. 靜電場(chǎng)的環(huán)路定理，電勢(shì)，電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)4. 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體，電容及電容器5. 電介質(zhì)的極化，有介質(zhì)存在時(shí)的電場(chǎng)，靜電場(chǎng)的能量1. 理解電荷概念，理解電場(chǎng)強(qiáng)度和電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理。2. 掌握靜電場(chǎng)的高斯定理和環(huán)路定理。3. 掌握電勢(shì)和電勢(shì)差等概念。4. 理解靜電場(chǎng)中導(dǎo)體的靜電平衡條件及其電荷分布特點(diǎn)，了解電介質(zhì)的極化機(jī)理。5. 理解電容的物理意義，能計(jì)算簡(jiǎn)單電容器的電容。8講授2、3、41

11、0十、穩(wěn)恒磁場(chǎng)1. 恒定磁場(chǎng)與磁感應(yīng)強(qiáng)度，畢奧-薩伐爾定律2. 真空中恒定磁場(chǎng)的高斯定理與安培環(huán)路定理3. 洛侖茲力，載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的力4. 磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用1. 掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度概念，理解恒定電流磁場(chǎng)的特點(diǎn)。2. 理解畢奧薩伐爾定律，能計(jì)算簡(jiǎn)單問(wèn)題的磁感強(qiáng)度。3. 理解穩(wěn)恒磁場(chǎng)的高斯定理和安培環(huán)路定理。4. 理解洛倫茲公式和安培力公式，了解磁矩概念。6講授2、3、411十一、電磁感應(yīng)與電磁場(chǎng)1. 電磁感應(yīng)定律2. 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)與感生電動(dòng)勢(shì)3. 自感與互感，磁場(chǎng)的能量4. 位移電流與電磁場(chǎng)，麥克斯韋方程組5. 電磁波的產(chǎn)生及其基本性質(zhì)1. 掌握電磁感應(yīng)定律。2. 理解動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)

12、勢(shì)，了解有旋電場(chǎng)概念。3. 理解自感和互感現(xiàn)象，能計(jì)算導(dǎo)體的自感和互感。4. 了解磁場(chǎng)能量。5. 了解麥克斯韋方程組和平面電磁波的特點(diǎn)。6講授2、3、412十二、光的干涉1. 光的相干性，雙縫干涉2. 光程與光程差3. 薄膜干涉6講授2、3、413十三、光的衍射1. 單縫衍射2. 圓孔衍射，光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)3. 光柵衍射，X射線衍射6講授2、3、414十四、光的偏振1. 光的偏振與馬呂斯定律2. 反射光與折射光的偏振3. 布儒斯特定律，雙折射現(xiàn)象4講授1、2、315十五、量子論1. 黑體輻射與普朗克能量子假設(shè)，光電效應(yīng)與愛因斯坦方程2. 康普頓散射3. 玻爾氫原子理論1. 了解熱輻射實(shí)驗(yàn)定律

13、，理解普朗克能量子假說(shuō)。2. 理解愛因斯坦光子假設(shè)，掌握愛因斯坦方程。3. 理解康普頓效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，理解光的波粒二象性。4. 了解氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律及玻爾氫原子理論。8講授1、2、516十六、量子力學(xué)簡(jiǎn)介1. 微觀粒子的波粒二象性與不確定關(guān)系2. 波函數(shù)及其統(tǒng)計(jì)詮釋3. 定態(tài)薛定諤方程4.一維定態(tài)問(wèn)題5.原子中電子與原子的殼層結(jié)構(gòu)1. 了解德布羅意假設(shè)及電子衍射實(shí)驗(yàn)。2. 了解一維坐標(biāo)、動(dòng)量的不確定關(guān)系。3. 了解波函數(shù)的物理意義及其統(tǒng)計(jì)解釋。4. 了解定態(tài)薛定諤方程和一維定態(tài)問(wèn)題。5. 了解原子中的電子與原子的殼層結(jié)構(gòu)。12講授1、2、5五、教學(xué)方法1課程宜從一年級(jí)第二學(xué)期開始，以確保學(xué)

14、生學(xué)習(xí)本課程所需的矢量與微積分等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。矢量的標(biāo)量積與矢量積，矢量與微分、積分的混合運(yùn)算等知識(shí)，應(yīng)隨課程內(nèi)容予以強(qiáng)化或講解。2應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展為目標(biāo)，貫徹以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教育理念；遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，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。3應(yīng)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)思維訓(xùn)練。條件允許時(shí)以小班形式授課為宜。4應(yīng)發(fā)揮好課堂教學(xué)主渠道作用，有效利用多媒體技術(shù)。積極創(chuàng)造條件，充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等現(xiàn)代化教育技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，擴(kuò)大教學(xué)信息量，提高教學(xué)質(zhì)量和效率。5充分利用演示實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生觀察物理現(xiàn)象，

15、增加感性知識(shí)，提高學(xué)習(xí)興趣。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、多媒體仿真演示等。6習(xí)題與考核是引導(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)。習(xí)題的選取應(yīng)注重基本概念，強(qiáng)調(diào)基本訓(xùn)練（包括有效數(shù)字），貼近應(yīng)用實(shí)際，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。六、考核方式大學(xué)物理課程考核采用過(guò)程考核與結(jié)果考核相結(jié)合的形式。過(guò)程考核中的期中考試與結(jié)果考核的期末考試實(shí)行教、考分離，統(tǒng)一命題、統(tǒng)一考試。期中考試與期末考試采用機(jī)考形式，期中考試時(shí)間為50分鐘，期末考試時(shí)間為60分鐘。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下：（1）綜合成績(jī)100分過(guò)程考核成績(jī)50分結(jié)果考核成績(jī)50分。（2）過(guò)程考核成績(jī)50分，由學(xué)生出勤5分，作業(yè)（包括課堂與課下作業(yè)、討論、問(wèn)答、隨堂小考等）15分，期中考試30分確定。（3）結(jié)果考核成績(jī)50分，按學(xué)生期末考試卷面成績(jī)0.5計(jì)算。（