大學(xué)物理課程教學(xué)大綱

1、現(xiàn)代物理概論課程教學(xué)大綱一、 課程的性質(zhì)和任務(wù) 物理學(xué)是研究物質(zhì)最基本、最普遍的運動形式及其相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的科學(xué)。物理學(xué)的研究對象具有極大的普遍性，它的基本理論滲透在自然科學(xué)的一切領(lǐng)域中，應(yīng)用于生產(chǎn)技術(shù)的各個部門，它是自然科學(xué)的許多領(lǐng)域和工程技術(shù)的基礎(chǔ)。因此，“現(xiàn)代物理概論”是現(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)課?！艾F(xiàn)代物理概論”課程包括實驗課。實驗課是高職高專物理學(xué)課程中的重要實踐環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗基本技能的必修的基礎(chǔ)課，是學(xué)生進(jìn)入高等學(xué)校以后，受到系統(tǒng)的實驗方法和實驗技能訓(xùn)練的一門實驗課。它為學(xué)生以后學(xué)習(xí)專業(yè)實驗和進(jìn)行工程實驗打下必要的基礎(chǔ)。課程的教學(xué)目的和任務(wù)是：1使學(xué)生對物理學(xué)的基本

2、內(nèi)容有比較全面、比較系統(tǒng)的認(rèn)識。即學(xué)生通過學(xué)習(xí)物理學(xué)的基本概念、基本規(guī)律和實驗課教學(xué)，了解自然界比較完整的物理圖像，對物理學(xué)所研究的各種運動形式以及它們之間的聯(lián)系有比較全面、比較系統(tǒng)的認(rèn)識，對物理學(xué)的近代發(fā)展和成就以及物理學(xué)在工程技術(shù)中的應(yīng)用有初步的了解。 2使學(xué)生對科學(xué)實驗在物理學(xué)研究和發(fā)展中的作用有正確的認(rèn)識，使學(xué)生在抽象思維能力方面受到初步訓(xùn)練，使學(xué)生的計算能力和實驗操作能力得到提高，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力以及分析問題與解決問題的能力，并在對待科學(xué)實驗一絲不茍的態(tài)度和實事求是的作風(fēng)方面受到初步訓(xùn)練。3培養(yǎng)學(xué)生正確的思想方法和研究問題的方法，幫助學(xué)生建立辯證唯物主義世界觀，培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義

3、思想。4為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)專業(yè)知識、掌握工程技術(shù)以及今后知識更新打下必要的物理學(xué)基礎(chǔ)。二、課程的基本要求（一）通過本課程的理論學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生達(dá)到以下基本要求：1理解運動方程的概念。深入理解速度、加速度的矢量性和瞬時性。掌握根據(jù)運動學(xué)方程求解質(zhì)點運動的位移、速度、加速度的方法（一維和二維）。理解法向加速度和切向加速度的概念。理解牛頓運動定律及其適用條件。理解萬有引力、重力、彈性力和摩擦力的基本作用規(guī)律，并掌握在這些力作用下典型運動的特征。2理解動量和沖量的概念。理解質(zhì)點和質(zhì)點系動量定理。深入理解動量守恒定律，掌握處理動量守恒問題的方法（一維和二維）。理解功、動能、勢能的概念。掌握計算變力的功的方法

4、（限一維）。理解質(zhì)點動能定理和質(zhì)點系動能定理。深入理解功能原理和機械能守恒定律，并掌握有關(guān)計算方法。3理解角位移、角速度、角加速度的概念，理解剛體定軸轉(zhuǎn)動中角量與線量之間的關(guān)系。理解力矩和轉(zhuǎn)動慣量的概念，掌握剛體定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動定律。理解轉(zhuǎn)動動能的概念，理解剛體定軸轉(zhuǎn)動的動能定理。理解角動量的概念，理解角動量守恒定律。 4理解振幅、周期、頻率、角頻率、相位等描述簡諧振動的物理量。掌握簡諧振動的運動方程，理解簡諧振動的旋轉(zhuǎn)矢量表示法，能用旋轉(zhuǎn)矢量法求同頻率同方向的簡諧振動的合成。理解波的概念，掌握波長、波速、頻率之間的關(guān)系。理解平面簡諧波波動方程的物理意義。5理解熱運動的概念。理解氣體動理論的基本

5、概念。理解理想氣體的狀態(tài)方程。理解理想氣體和平衡態(tài)的概念。深入理解氣體壓強的微觀實質(zhì)和壓強公式。理解溫度的微觀實質(zhì)，掌握溫度與氣體分子平均平動能的關(guān)系式。理解能量按自由度均分定理，掌握理想氣體內(nèi)能的計算方法。了解氣體分子熱運動速率分布的統(tǒng)計規(guī)律，了解麥克斯韋速率分布曲線的物理意義。 6理解內(nèi)能、功、熱量等概念。理解熱力學(xué)第一定律的物理意義及數(shù)學(xué)表達(dá)式。會用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行理想氣體等值過程和絕熱過程中功、熱量、內(nèi)能增量的計算。理解循環(huán)過程、卡諾循環(huán)及循環(huán)效率等概念，會計算循環(huán)效率。了解循環(huán)過程的應(yīng)用。正確理解熱力學(xué)第二定律的兩種典型表述，了解熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)。7深入理解靜電場、電場強度的概

6、念和電場強度疊加原理。理解真空中靜電場的高斯定理。掌握電荷分布具有對稱性時應(yīng)用高斯定理求解電場強度的基本方法。理解電場力的功。理解電勢能的概念。深入理解靜電場中兩點間的電勢差概念。掌握簡單情況下根據(jù)電場強度分布，用線積分計算電勢差的方法。理解靜電場的環(huán)路定理。理解導(dǎo)體的靜電平衡條件以及處于靜電平衡的導(dǎo)體的性質(zhì)。理解電容的概念，掌握電容器電容的計算方法，理解電容器串聯(lián)、并聯(lián)的特點。掌握電容器的儲能公式并會計算。 8理解電流形成的條件和電流強度的物理意義。了解電流的功和功率，了解焦耳定律。理解電動勢的概念。理解三種形式的歐姆定律，會用三種形式的歐姆定律計算簡單電路問題。掌握用基爾霍夫定律計算復(fù)雜電

7、路問題的方法。9了解磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。理解磁場和磁感應(yīng)強度的概念。掌握畢奧薩伐爾定律，能應(yīng)用該定律求解通電長直導(dǎo)線周圍和通電圓線圈軸線上的磁感應(yīng)強度分布。理解磁場的高斯定理和安培環(huán)路定理。理解洛倫茲公式。掌握帶電粒子垂直射入均勻磁場時作圓周運動的特點。了解霍耳效應(yīng)的原理。掌握安培公式及計算磁場對通電直導(dǎo)線的作用力和對通電線圈的作用力矩的方法。10理解感應(yīng)電動勢的概念。深入理解楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律，熟練掌握其應(yīng)用。理解電動勢、動生電動勢和感生電動勢的概念。了解互感、自感和渦電流的概念。了解麥克斯韋位移電流假設(shè)。了解電磁場的概念。了解真空中麥克斯韋方程組的積分形式。理解平面電磁波的基本性質(zhì)。

8、了解電磁波譜。11了解光振動和光強的概念。理解折射率的概念。深入理解光程和光程差的概念。掌握相位差與光程差的關(guān)系式。掌握雙縫干涉實驗中明紋中心與暗紋中心的條件公式。掌握干涉條紋間距公式。理解薄膜干涉的基本原理，掌握計算增透膜最小厚度的方法。掌握光線正入射時計算劈尖干涉條紋的簡單問題的方法。了解惠更斯菲涅耳原理。理解單縫夫瑯禾費衍射現(xiàn)象，理解暗紋中心位置公式及光強分布曲線的意義。掌握應(yīng)用光柵公式進(jìn)行計算的基本方法。了解光的偏振現(xiàn)象，理解自然光、線偏振光和部分偏振光的概念。了解用偏振片獲得和判斷線偏振光的基本方法。理解馬呂斯定律。了解布儒斯特定律。了解雙折射現(xiàn)象。12了解伽利略時空坐標(biāo)變換式和速度

9、變換式。了解經(jīng)典力學(xué)的相對性原理。了解經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀。了解邁克耳孫莫雷實驗的重要意義。理解愛因斯坦狹義相對性原理和光速不變原理。了解洛侖茲變換。理解狹義相對論的時空觀。了解相對論動力學(xué)的主要結(jié)論。13理解光電效應(yīng)的實驗規(guī)律。深入理解愛因斯坦的光子理論及愛因斯坦光電效應(yīng)方程。理解光的波粒二象性。了解德布羅意物質(zhì)波假說。了解電子衍射實驗的意義。了解海森伯不確定關(guān)系。（二）通過本課程的實驗學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生達(dá)到以下基本要求：1了解物理實驗課的作用和任務(wù)。理解并遵守物理實驗課的基本程序（實驗課前的預(yù)習(xí)實驗操作寫出完整的實驗報告）和實驗室規(guī)則。2 理解兩種測量方法。理解測量誤差的概念。理解絕對誤差和相

10、對誤差、系統(tǒng)誤差和隨機誤差的概念。掌握測量結(jié)果的正確表示方法。理解有效數(shù)字的概念。3了解物理實驗中的基本實驗方法和測量方法。例如：比較法；放大法；補償法；干涉法以及用實驗直接檢驗或間接檢驗理論的方法和用實驗尋求有關(guān)物理量的關(guān)系的方法等。4理解實驗條件的概念。例如：某些物理現(xiàn)象或規(guī)律的存在條件；實驗所依據(jù)的理論公式所要求的理論條件；實驗所采用的實驗方法所要求的限制條件；測量儀器所要求的工作條件以及實驗的環(huán)境條件等。5了解常用儀器、儀表的基本原理和性能，初步掌握儀器的調(diào)整和操作中的基本技術(shù)以及正確的讀數(shù)方法。例如水平和鉛直調(diào)整；零位校準(zhǔn)和零位調(diào)節(jié)；消除視差；電學(xué)實驗的故障分析與排除方法等。6在實驗

11、操作中應(yīng)做到：（1）能安全、合理、有效的調(diào)整、配置和使用儀器裝置。（2）讀數(shù)正確。（3）采集數(shù)據(jù)的密度合理，記錄真實準(zhǔn)確。每個小組的學(xué)生人數(shù)不應(yīng)超過2人，爭取實現(xiàn)每組1人。每個學(xué)生應(yīng)獨立采集實驗數(shù)據(jù)，按時獨立完成實驗報告。三、教學(xué)內(nèi)容（一）理論教學(xué)第一章 運動和力參考系和坐標(biāo)系、平動與轉(zhuǎn)動、質(zhì)點和剛體1質(zhì)點運動的描述（位置矢量、運動方程、軌跡（軌道）方程、位移矢量、速度矢量、平均速度、瞬時速度、平均速率與瞬時速率、速度在直角坐標(biāo)系中的表示、加速度矢量、平均加速度、瞬時加速度、加速度在直角坐標(biāo)系中的表示）2曲線運動中的法向加速度和切向加速度（勻速（率）圓周運動的加速度、變速（率）圓周運動的加速度

12、、一般曲線運動的加速度）3牛頓運動定律（牛頓第一定律、牛頓第二定律、牛頓第三定律）4力學(xué)中常見的幾種力 物體受力分析方法（力學(xué)中常見的幾種力、萬有引力、彈性力、摩擦力、分析物體受力的方法 隔離法）5牛頓運動定律的應(yīng)用（恰當(dāng)選取研究對象、分析研究對象受力并畫出受力圖、分析研究對象的運動狀態(tài)及運動狀態(tài)的變化、建立坐標(biāo)系、列方程并求解）第二章 動量 功和能1動量 沖量 質(zhì)點的動量定理（質(zhì)點的動量、力的沖量（恒力的沖量、變力的沖量、平均力的沖量）、質(zhì)點的動量定理） 2質(zhì)點系動量定理 動量守恒定律（質(zhì)點系動量定理、動量守恒定律）3功和功率（功（恒力做的功、變力做的功）、功率）4動能 動能定理（動能、質(zhì)點

13、的動能定理、質(zhì)點系的動能定理） 5勢能（重力、萬有引力、彈性力、摩擦力做功的特點（重力做功的特點、引力做功的特點、彈性力做功的特點、摩擦力做功的特點）保守力和非保守力、勢能（勢能的定義、勢能的零點、重力勢能、引力勢能和彈性勢能） 6功能原理和機械能守恒定律（機械能、質(zhì)點系的功能原理、機械能守恒定律、能量守恒與轉(zhuǎn)換定律）7碰撞（碰撞現(xiàn)象、正碰的三種不同情形（完全彈性碰撞、完全非彈性碰撞、非彈性碰撞）第三章 剛體的轉(zhuǎn)動1剛體的平動和定軸轉(zhuǎn)動（剛體的平動、剛體的定軸轉(zhuǎn)動（角位移、角速度、角加速度）、勻變速轉(zhuǎn)動、角量與線量的關(guān)系）2轉(zhuǎn)動定律（力矩、轉(zhuǎn)動定律、轉(zhuǎn)動慣量）3剛體定軸轉(zhuǎn)動的動能定理（剛體繞定

14、軸轉(zhuǎn)動的動能、剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的功能關(guān)系）4角動量定理及角動量守恒定律（剛體定軸轉(zhuǎn)動的角動量、角動量定理、 角動量守恒定律）第四章 振動和波1簡諧振動（簡諧振動的特點、簡諧振動的運動方程、描述簡諧振動的物理量（振幅、周期、頻率和角頻率、相位和初相位）簡諧振動的旋轉(zhuǎn)矢量表示法、簡諧振動的能量） 2單擺的振動3簡諧振動的合成4機械波（波的基本概念（機械波的產(chǎn)生和傳播、橫波與縱波、波線、波面和波陣面、球面波與平面波、描述波的特性的幾個物理量）、平面簡諧波的波動方程）5波的衍射和干涉（波的衍射 惠更斯原理、波的迭加原理、波的干涉）第五章 氣體動理論1氣體動理論的基本概念 （宏觀物體由大量分子組成、分子在

15、不停地作無規(guī)則運動、分子間有相互作用力） 2理想氣體的狀態(tài)方程（氣體的狀態(tài)參量、平衡態(tài)和準(zhǔn)靜態(tài)過程、氣體的實驗定律（玻意耳-馬略特定律、查理定律、蓋-呂薩克定律）、理想氣體的狀態(tài)方程） 3理想氣體的壓強和溫度（理想氣體的微觀模型（分子本身的線度與分子之間的平均距離相比可忽略不計、除碰撞的瞬間外，分子之間以及分子與容器器壁之間都無相互作用、分子之間以及分子與容器器壁之間的碰撞是完全彈性的，即氣體分子的動能不因碰撞而損失）、理想氣體壓強公式、溫度與分子平均平動能的關(guān)系） 4能量按自由度均分定理 理想氣體的內(nèi)能（分子運動的自由度（單原子分子、雙原子分子、多原子分子）、能量按自由度均分定理、理想氣體的

16、內(nèi)能）5氣體分子的速率分布律（氣體分子的速率分布、麥克斯韋速率分布律（麥?zhǔn)纤俾史植记€的基本特征、幾個特征速率）第六章 熱力學(xué)基礎(chǔ)1熱力學(xué)第一定律（準(zhǔn)靜態(tài)過程、系統(tǒng)的內(nèi)能、功與熱量、熱力學(xué)第一定律）2熱力學(xué)第一定律對理想氣體的應(yīng)用（等容過程、等壓過程、等溫過程、絕熱過程） 3循環(huán)過程 卡諾循環(huán) （循環(huán)過程（正循環(huán)熱機的工作原理及效率、逆循環(huán) 致冷機的工作原理及制冷系數(shù)）、循環(huán)過程的應(yīng)用實例（汽油機的奧托循環(huán)、家用電冰箱的工作原理簡介）、卡諾循環(huán)） 4熱力學(xué)第二定律 （熱力學(xué)第二定律的兩種表述（開爾文表述、克勞修斯表述）、熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)）第七章 靜電場1電荷 庫侖定律（電荷、庫侖定律、靜電

17、力疊加原理）2電場 電場強度（電場、電場強度、場強疊加原理、電場線）3靜電場的高斯定理（電通量、靜電場的高斯定理及其應(yīng)用）4靜電場力的功 電勢（靜電場力做功的特點、靜電場的環(huán)路定理、電勢能、電勢、電勢差、等勢面）5靜電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì)（導(dǎo)體的靜電平衡條件、處于靜電平衡的導(dǎo)體的性質(zhì)、處于靜電平衡的導(dǎo)體空腔的性質(zhì)、靜電屏蔽、電介質(zhì)的極化）6電容 電容器（孤立導(dǎo)體的電容、電容器的電容、電容器的連接：串聯(lián)與并聯(lián)）7靜電場的能量（電容器儲能、電場的能量）第八章 穩(wěn)恒電流和電路1電流（電流及其形成的條件、電流強度、電流密度矢量）2一段導(dǎo)體電路的歐姆定律（電路、電阻、歐姆定律）3電功 電功率 焦耳定律（電

18、流的功、電功率、焦耳定律） 4電源及其電動勢 （電源、電動勢、閉合電路的歐姆定律、電源的端電壓） 5串聯(lián)電路與并聯(lián)電路（串聯(lián)電路、并聯(lián)電路）6基爾霍夫定律（支路、節(jié)點和回路、基爾霍夫第一定律、基爾霍夫第二定律、基爾霍夫定律的應(yīng)用）第九章 穩(wěn)恒磁場1磁場 磁感應(yīng)強度（基本磁現(xiàn)象、電流的磁效應(yīng)、磁現(xiàn)象的電本質(zhì)、磁感應(yīng)強度、磁感應(yīng)線）2畢奧薩伐爾定律（畢奧薩伐爾定律、畢薩定律應(yīng)用舉例）3磁場的高斯定理和安培環(huán)路定理（磁感應(yīng)通量、磁場的高斯定理、磁場的安培環(huán)路定理） 4磁場對運動電荷及載流導(dǎo)體的作用（洛侖茲力、帶電粒子在勻強磁場中的運動、磁場對載流導(dǎo)體的作用）5磁 介 質(zhì)（三類磁介質(zhì)、磁導(dǎo)率、磁場強度

19、、鐵磁質(zhì)）第十章 電磁感應(yīng) 電磁場1電磁感應(yīng)的基本規(guī)律（電磁感應(yīng)現(xiàn)象、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律）。 2動生電動勢與感生電動勢（動生電動勢、感生電動勢、渦旋電場）。 3電磁感應(yīng)的應(yīng)用（自感、互感、渦電流）。 4磁場的能量（磁場的能量、磁場能量密度）。5電磁場和電磁波（電磁場、麥克斯韋方程組、電磁波）第十一章 光的波動性1光波（光波和光的相干性、光程與光程差、半波損失與附加光程差）。 2光的干涉（楊氏干涉實驗、薄膜干涉：等厚度薄膜干涉、劈尖干涉、牛頓環(huán)、邁克耳孫干涉儀）。 3光的衍射（光的衍射現(xiàn)象、惠更斯菲涅耳原理、單縫夫瑯禾費衍射、圓孔衍射與光學(xué)儀器的分辨率、光柵衍射）。4光的偏振（自然光與

20、偏振光、起偏器與檢偏器、馬呂斯定律、反射光與折射光的偏振、雙折射現(xiàn)象）。第十二章 狹義相對論基礎(chǔ)1伽利略坐標(biāo)變換和經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀（伽利略坐標(biāo)變換、經(jīng)典力學(xué)的相對性原理、經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀）2狹義相對論的實驗基礎(chǔ)3狹義相對論的基本原理 洛侖茲變換（狹義相對論的基本原理、洛侖茲變換）4狹義相對論的時空觀（同時的相對性、長度收縮效應(yīng)、時間延緩效應(yīng)）5狹義相對論的動力學(xué)基礎(chǔ)（物體質(zhì)量與運動速度的關(guān)系、狹義相對論力學(xué)的基本方程、質(zhì)量與能量的關(guān)系、物質(zhì)運動的極限速度）第十三章 光與實物粒子的波粒二象性1光的波粒二象性（光電效應(yīng)及其實驗規(guī)律、光的波動理論不能圓滿解釋光電效應(yīng)、愛因斯坦光子理論、愛因斯

21、坦光電效應(yīng)方程、愛因斯坦方程對光電效應(yīng)實驗規(guī)律的解釋、光的波粒二象性）。2實物粒子的波粒二象性（德布羅意物質(zhì)波假說、電子衍射實驗、海森伯不確定關(guān)系）。（二）實踐環(huán)節(jié)1測量誤差與數(shù)據(jù)處理；常用儀器介紹。2基本實驗實驗一 長度和固體密度測量實驗二 剛體的轉(zhuǎn)動慣量實驗實驗三 單擺實驗實驗四 用惠斯登電橋測電阻實驗五 用牛頓環(huán)測量曲率半徑3設(shè)計性實驗實驗六 伏安法測電阻四、課時分配序號教學(xué)內(nèi)容理論課學(xué)時數(shù)實驗課學(xué)時數(shù)合計1運動和力5382動量、功和能993剛體定軸轉(zhuǎn)動4374振動和波4375氣體動理論666熱力學(xué)基礎(chǔ)337靜電場668穩(wěn)恒電流和電路56119穩(wěn)恒磁場5510電磁感應(yīng) 電磁場4411光的波動性63912狹義相對論基礎(chǔ)3313光與實物粒子的波粒二象性33累計631881五、大綱說明1適用范圍本大綱適用于高等專科學(xué)校的現(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè)。2教學(xué)內(nèi)容的特點現(xiàn)代物理概論課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)課。根據(jù)現(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，并參照近年來國際上物理學(xué)課程教學(xué)改革的趨勢，本課程應(yīng)具有以下特點：（1）保持物