物理教學(xué)大綱

山東省高等教育自學(xué)考試《物理I》(0420)教學(xué)大綱第一部分課程性質(zhì)及課程設(shè)置的目的和要求一、課程性質(zhì)、地位與設(shè)置目的性質(zhì)物理學(xué)是研究物質(zhì)及其運(yùn)動基本規(guī)律的學(xué)科，物理學(xué)基礎(chǔ)知識是構(gòu)成認(rèn)得科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的原動力，也是自然學(xué)科和工程技術(shù)的基礎(chǔ)。每一個(gè)科學(xué)工作者和工程技術(shù)人員都應(yīng)當(dāng)必備這些基礎(chǔ)知識。課程的教學(xué)目的和任務(wù)是:使學(xué)生對物理學(xué)的基本內(nèi)容有較全面、較系統(tǒng)的認(rèn)識。?即學(xué)生通過學(xué)習(xí)崐物理學(xué)的基本概念、基本規(guī)律和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，了解自然界比較完整的物理圖象，崐對物理學(xué)所研究的各種運(yùn)動形式以及它們之間的聯(lián)系有較全面、較系統(tǒng)的認(rèn)識崐對物理學(xué)的當(dāng)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。使學(xué)生在邏輯思維能力、?抽象思維能力以及分析問題與解決問題的能力崐方面受到初步訓(xùn)練；使學(xué)生掌握基本物理實(shí)驗(yàn)技能；使學(xué)生對科學(xué)實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)崐研究和發(fā)展中的作用有正確的認(rèn)識。提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，?幫助學(xué)生增強(qiáng)愛國主義觀念并建立辯證唯物主義崐世界觀。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崐的物理學(xué)基礎(chǔ)。通過本課程的設(shè)置，考生可以學(xué)習(xí)物理學(xué)的基本理論、思維和研究方法，了解物理學(xué)的基本發(fā)展過程和在現(xiàn)代社會中的一些應(yīng)用，提高考生的科學(xué)素養(yǎng)和分析解決問題的基本能力，培養(yǎng)考生的辯證唯物主義世界觀和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度以及開拓創(chuàng)新的探索精神。．本課程也可為相關(guān)專業(yè)的許多后續(xù)課程打下必要的物理基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)的基本要求本課程要求學(xué)生通過學(xué)習(xí)，獲得物理學(xué)中力學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、振動、波動、光學(xué)和近代物理學(xué)等方面的知識?？忌軌驊?yīng)用簡單的微積分與矢量方法對物理習(xí)題和問題進(jìn)行分析和計(jì)算。本課程重點(diǎn)包括力學(xué)、電磁學(xué)等內(nèi)容。本課程的難點(diǎn)是近代物理。首先應(yīng)當(dāng)讓考生認(rèn)真研讀教材，理解各部分的物理內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上，記住一些常用公式?？赏ㄟ^選擇、填空、計(jì)算等多種形式的物理習(xí)題的聯(lián)系，使考生掌握相關(guān)的物理理論及其應(yīng)用方法、計(jì)算技巧。同時(shí)鍛煉考生的自學(xué)能力、形象思維和抽象思維的能力、分析問題和解決問題的能力。在順利通過課程考試的同時(shí)，提高考生的科學(xué)素養(yǎng)。三、課程的教學(xué)方式本課程是一門理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)的課程。在本課程的助學(xué)和教學(xué)中強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際，應(yīng)遵循啟發(fā)式教學(xué)原則，通過各種教學(xué)方式和手段激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，積極投入到學(xué)習(xí)活動中，積極思維，發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，并逐步解決問題。在講清基本概念、基本理論、基本方法的同時(shí)，注意與有關(guān)專業(yè)的課程內(nèi)容互相滲透和配合。應(yīng)當(dāng)盡可能采用解決實(shí)際問題的方法，提倡采用案例教學(xué)和案例考核方法，注重啟發(fā)式、引導(dǎo)式教學(xué)，使學(xué)生真正理解這門課程的特點(diǎn)及原理、方法，并能在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題四、與本專業(yè)其他課程的關(guān)系大學(xué)物理學(xué)與中學(xué)物理有許多聯(lián)系和交叉，考生具備一定的中學(xué)物理基礎(chǔ)，對本課程的學(xué)習(xí)有較大的幫助。同時(shí)，本課程的學(xué)習(xí)要用到基本的微積分和矢量運(yùn)算等數(shù)學(xué)知識，考生在學(xué)習(xí)本課程時(shí)，應(yīng)對這些相關(guān)的數(shù)學(xué)知識已經(jīng)有所掌握。本課程與電工、電子、電路課程，流體力學(xué)、工程力學(xué)和工程熱力學(xué)課程等有緊密聯(lián)系，但又有不同的分工。物理學(xué)中的相關(guān)內(nèi)容是這些后續(xù)的重要基礎(chǔ)。動量守恒定律和能量守恒定律第二部分課程內(nèi)容一、力學(xué)）掌握位矢、位移、速度、加速度、角速度和加速度等描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動1（和運(yùn)動變化的物理量。能借助直角坐標(biāo)系計(jì)算質(zhì)點(diǎn)在平面內(nèi)運(yùn)動時(shí)的速度、加速度。能計(jì)算質(zhì)點(diǎn)作圓周運(yùn)動時(shí)的角速度、角加速度、切向加速度和方向加速度（2）掌握牛頓三定律及其適用條件。能用微積分方法求解一維變力作用下的簡單質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)問題。（3）掌握功的概念，能計(jì)算直線運(yùn)動情況下變力的功。理解保守力作功的特點(diǎn)及勢能的概念，會計(jì)算重力、彈性力和萬有引力勢能。（4）掌握質(zhì)點(diǎn)的動能定理和動量定理，通過質(zhì)點(diǎn)在平面內(nèi)運(yùn)動情況理解角動量（動量矩）和角動量守恒定律，并能用它們分析、解決質(zhì)點(diǎn)在平面內(nèi)運(yùn)動時(shí)的簡單力學(xué)問題。掌握機(jī)械能守恒定律、動能守恒定律，掌握運(yùn)用守恒定律分析問題的思想和方法，能分析簡單系統(tǒng)在平面內(nèi)運(yùn)動的力學(xué)問題。（5）了解轉(zhuǎn)動慣量概念。理解剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動定律和剛體繞定軸轉(zhuǎn)動情況下的角動量守恒定律。（6）理解伽利略相對性原理，理解伽利略坐標(biāo)、速度變換。二、分子物理及熱力學(xué)（1）了解氣體分子熱運(yùn)動的圖象。理解理想氣體的壓強(qiáng)公式和溫度公式。通過推導(dǎo)氣體壓強(qiáng)公式，了解從提出模型、進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均、建立宏觀量與微觀量的聯(lián)系到闡明宏觀量的微觀本質(zhì)的思想和方法。能從宏觀和統(tǒng)計(jì)意義上理解壓強(qiáng)、溫度、內(nèi)能等概念。了解系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)是微觀運(yùn)動的統(tǒng)計(jì)表現(xiàn)。（2）了解氣體分子平均碰撞頻率及平均自由程。（3）了解麥克斯韋速率分布律及速率分布函數(shù)和速率分布曲線的物理意義。了解氣體分子熱運(yùn)動的算術(shù)平均速率、方均根速率。了解玻耳茲曼能量分布律。（4）通過理想氣體的剛性分子模型，理解氣體分子平均能量按自由度均分定理，并會應(yīng)用該定理計(jì)算理想氣體的定壓熱容、定容熱容和內(nèi)能。（5）掌握功和熱量的概念。理解準(zhǔn)靜態(tài)過程。掌握熱力學(xué)第一定律。能分析、計(jì)算理想氣體等容、等壓、等溫過程和絕熱過程中的功、熱量、內(nèi)能改變量及卡諾循環(huán)等簡單循環(huán)的效率。（6）了解可逆過程和不可逆過程。了解熱力學(xué)第二定律及其統(tǒng)計(jì)意義。了解熵的玻耳茲曼表達(dá)式。三、電磁學(xué)（1）掌握靜電場的電場強(qiáng)度和電勢的概念以及電場強(qiáng)度的店家原理和電勢迭加原理。掌握電勢與電場強(qiáng)度的積分關(guān)系。能計(jì)算一些簡單問題中的電場強(qiáng)度和電勢。．（2）理解靜電場的規(guī)律：高斯定理和環(huán)路定理。理解用高斯定理計(jì)算電場強(qiáng)度的條件和方法。（3）掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念。理解畢奧—薩伐爾定律。能計(jì)算一些簡單問題中的磁感應(yīng)強(qiáng)度。（4）理解穩(wěn)恒磁場的規(guī)律：磁場高斯定理和安培環(huán)路定理。理解用安培環(huán)路定理計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度的條件和方法。（5）理解安培定律和洛倫茲力公式。了解電偶極矩和磁矩的概念。能計(jì)算電偶極子在均勻電場中，簡單幾何形狀載流導(dǎo)體和載流平面線圈在均勻磁場中或在無限長直載流導(dǎo)線產(chǎn)生的非均勻磁場中所受的力和力矩。能分析點(diǎn)電荷在均勻電磁場（包括純電場、純磁場）中的受力和運(yùn)動。（6）了解介質(zhì)的極化、磁化現(xiàn)象及其微觀解釋。了解鐵磁質(zhì)的特性。了解各向同性介質(zhì)的之間的關(guān)系和區(qū)別。了解介質(zhì)中的高斯定理和安培環(huán)流定理。（7）理解電動勢的概念。（8）掌握法拉第電磁感應(yīng)定律。理解動生電動勢及感生電動勢的本質(zhì)。（9）了解電容、電感系數(shù)和互感系數(shù)。（10）了解電能密度、磁能密度的概念。（11）了解渦旋電場、位移電流的概念以及麥克斯韋方程組（積分形式）的物理意義。了解電磁場的物質(zhì)性。四、振動和波動（1）掌握描述簡諧振動和簡諧波的各物理量（特別是相位）及各量間的關(guān)系。（2）掌握旋轉(zhuǎn)矢量法。（3）掌握簡諧振動的基本特征，能建立一維簡諧振動的微分方程，能根據(jù)給定的初始條件寫出一維簡諧振動的運(yùn)動方程，并理解其物理意義。（4）理解同方向、同頻率兩個(gè)簡諧振動的合成規(guī)律。（5）理解機(jī)械波產(chǎn)生的條件。掌握由已知質(zhì)點(diǎn)的簡諧振動方程得出平面簡諧波的波函數(shù)的方法及波函數(shù)的物理意義。理解波形圖線。了解波的能量傳播特征及能流、能流密度概念。（6）了解惠更斯原理和波的疊加原理。理解波的相干條件，能應(yīng)用相位差和波程差分析、確定相干波疊加后振幅加強(qiáng)和減弱的條件。（7）理解駐波及其形成條件。了解駐波和行波的區(qū)別。（8）了解機(jī)械波的多普勒效應(yīng)及其產(chǎn)生原因。在波源或觀察者單獨(dú)相對介質(zhì)運(yùn)動，且運(yùn)動方向沿二者連線情況下，能用多普勒頻移公式進(jìn)行計(jì)算。（9）了解電磁波的性質(zhì)。五、波動光學(xué)（1）理解獲得相干光的方法。掌握光程的概念以及光程差和相位差的關(guān)系。能分析、確定楊氏雙縫干涉條紋及薄膜等厚干涉條紋的位置，了解邁克耳遜干涉儀的工作原理。（2）了解惠更斯—菲涅耳原理。理解分析單縫夫瑯禾費(fèi)衍射暗紋分布規(guī)律的方法。會分析縫寬及波長對衍射條紋分布的影響。（3）理解光柵衍射公式。會確定光柵衍射譜線的位置。會分析光柵常數(shù)及波長對光柵衍射譜線分布的影響。（4）理解自然光和線偏振光。理解布儒斯特定律及馬呂斯定律。了解雙折射現(xiàn)象。了解線偏振光的獲得方法和檢驗(yàn)方法。六、近代物理（一）狹義相對論力學(xué)基礎(chǔ)（1）了解愛因斯坦狹義相對論的兩個(gè)基本假設(shè)。（2）了解洛侖茲坐標(biāo)變換。了解狹義相對論中同時(shí)性的相對性，以及長度收縮和時(shí)間膨脹的概念。了解牛頓力學(xué)中的時(shí)空觀和狹義相對論中的時(shí)空觀以及二者的差異。（3）理解狹義相對論中的質(zhì)量和速度的關(guān)系、質(zhì)量和能量的關(guān)系。（二）量子物理基礎(chǔ)（1）理解氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律及玻爾的氫原子理論。（2）理解康普頓效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，以及愛因斯坦的光子理論對這個(gè)效應(yīng)的解釋，理解光的波粒二象性。（3）了解德布羅意的物質(zhì)波假設(shè)及電子衍射實(shí)驗(yàn)。了解實(shí)物粒子的波粒二象性。（4）理解描述物質(zhì)波動性的物理量（波長、頻率）和粒子性的物理量（動量、能量）間的關(guān)系。（5）了解波函數(shù)及其統(tǒng)計(jì)解釋。了解一維坐標(biāo)動量不確定關(guān)系。了