大學物理IIA（二）教學大綱

PAGEPAGE8《大學物理ⅡA（二）》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱大學物理ⅡA（二）課程編號080604課程性質必修課課程類別學科專業(yè)基礎課開課單位基礎教學部授課學期第一學期學分/學時2.5/40課內學時40理論授課40上機學時0課內實踐0實驗學時0課外學時40適用專業(yè)工科各專業(yè)是否雙語否先修課程高等數學后續(xù)課程相關的各專業(yè)課程二、課程簡介《大學物理ⅡA（二）》是工科專業(yè)的學科專業(yè)基礎課，為理論性較強的一門課程。本課程對大學物理知識進行理論講授，通過本課程的學習，掌握物理學中經典磁場、電磁感應、振動和波、波動光學的基本內容和方法，了解經典電磁學理論、波動光學的發(fā)展歷史、現狀和前沿，及其對科學發(fā)展和社會進步的促進作用，具備分析和解決一定問題的能力和方法，為今后進一步學習專業(yè)知識，適應新理論、新技術、新工藝、新材料的發(fā)展，參與高新技術研究開發(fā)打好必要的物理基礎。三、課程目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐（一）課程目標通過本課程的學習，學生達到以下目標：課程目標1：解磁場的無源性與有旋性，理解場的疊加原理；掌握利用畢奧-薩伐爾定律及磁場疊加原理求解載流導體磁場分布規(guī)律的方法；掌握利用安培環(huán)路定理求解磁場分布函數的方法；掌握安培定律，能夠分析判斷載流回路在磁場中的運動規(guī)律；掌握磁場對運動電荷的作用力公式，能夠分析判斷運動電荷在磁場中的運動規(guī)律；掌握利用法拉第電磁感應定律求解感應電動勢的方法；掌握求解一段運動導體的動生電動勢的方法；理解麥克斯韋關于有旋電場與位移電流假說的物理思想；了解靜電場與有旋電場的區(qū)別；掌握應用微積分解決空間磁場分布問題的方法。培養(yǎng)用連續(xù)函數描述場的能力以及運用對稱性原理的思想方法分析解決問題的能力。通過學習和了解法拉第與麥克斯韋對電磁理論的貢獻，學生將能夠在科學的思維方式、與創(chuàng)新思維方式方面得到啟發(fā)、獲益；同時亦能夠對科學與人文的關系、科學家貢獻社會的方式有更加深入的認識。課程目標2：掌握簡諧運動以及平面簡諧波的描述特點及研究方法，理解相位及相位差的物理意義；理解平面簡諧波波函數的物理意義以及波是能量傳播的一種重要形式，理解相位傳播的概念和相位差在波的疊加中的作用；掌握線性運動疊加原理，掌握發(fā)生相位突變的物理條件。培養(yǎng)運用幾何法和函數法描述振動和波動的能力。對波動現象、多普勒效應等物理現象的教學分析和探討，學生能夠充分認識物理學原理的應用價值、激發(fā)學生的求知欲、增強其科學創(chuàng)新意識。課程目標3：理解楊氏雙縫干涉與等厚干涉現象，掌握光的雙縫干涉與等厚干涉的規(guī)律；理解光柵光譜的特征以及光譜分析的意義；理解單縫衍射和光柵衍射現象；掌握單縫衍射的明暗條紋的生成條件及光柵衍射主明紋的生成條件。學生培養(yǎng)抽象思維的能力。通過對光的波動性的探討與分析，學生能夠實現獨立獲取知識的能力、科學觀察能力和思維能力、分析問題和解決問題、特別是抽象思維能力。通過對光的波粒二象性的認識，培養(yǎng)從多方面去認識事物的思想。（二）課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐課程目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求課程目標1指標點1：掌握數學和自然科學知識，能夠將其應用于各領域的復雜的工程問題。指標點2：問題分析：能夠應用數學、物理、力學、等自然科學的基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析各種復雜工程問題，以獲得有效結論。工程知識問題分析課程目標2指標點1：掌握數學和自然科學知識，能夠將其應用于各領域的復雜的工程問題。指標點2：問題分析：能夠應用數學、物理、力學、等自然科學的基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析各種復雜工程問題，以獲得有效結論。工程知識問題分析課程目標3指標點1：掌握數學和自然科學知識，能夠將其應用于各領域的復雜的工程問題。指標點2：問題分析：能夠應用數學、物理、力學、等自然科學的基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析各種復雜工程問題，以獲得有效結論。工程知識問題分析四、課程基本教學內容及對課程目標的支撐（一）課程基本教學內容第一單元經典磁場與電磁感應（學時數：18學時）1.課程主要內容（1）磁感應強度的概念，畢奧—薩伐爾定律；用場的疊加原理來計算一些簡單問題中的磁感應強度。（2）穩(wěn)恒磁場的規(guī)律——磁場高斯定理和安培環(huán)路定理；用安培環(huán)路定理計算磁感應強度的條件和方法。（3）安培定律和洛倫茲力公式；計算簡單幾何形狀的載流導線所受的安培力；分析帶電粒子在均勻電場和磁場中的運動規(guī)律。（4）電動勢的概念。（5）楞次定律、法拉第電磁感應定律；動生電動勢和感生電動勢的本質，有旋電場的概念；計算簡單的動生電動勢及感生電動勢。2.重點和難點【重點】重點是利用疊加原理和環(huán)路定理計算磁感應強度；利用疊加原理計算電流產生的安培力；選擇合適的方法計算感應電動勢。【難點】難點是微積分運算在疊加原理中的應用。3.教學方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，闡明課程與教學基本原理，豐富學生課程與教學的基本知識結構；（2）通過案例分析，強調理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力；（3）通過小組討論，發(fā)展學生的合作能力和校本課程設計能力，強化知識應用意識，發(fā)展學生的教學能力和反思能力。（4）線下預習與課堂教學相結合，提高課堂效率，培養(yǎng)學生的自主學習能力；（5）利用學習通中的筆記簽到、投票、主題討論等互動功能，提高學生的課堂參與度，提升學習質量；4.學生學習預期成果（1）知識掌握：理解磁場的無源性與有旋性，理解場的疊加原理；掌握利用畢奧-薩伐爾定律及磁場疊加原理求解載流導體磁場分布規(guī)律的方法；掌握利用安培環(huán)路定理求解磁場分布函數的方法；掌握安培定律，能夠分析判斷載流回路在磁場中的運動規(guī)律；掌握磁場對運動電荷的作用力公式，能夠分析判斷運動電荷在磁場中的運動規(guī)律；掌握利用法拉第電磁感應定律求解感應電動勢的方法；掌握求解一段運動導體的動生電動勢的方法；了解靜電場與有旋電場的區(qū)別；掌握應用微積分解決空間磁場分布問題的方法。（2）能力培養(yǎng)：培養(yǎng)學生用連續(xù)函數描述場的能力以及運用對稱性原理的思想方法分析解決問題的能力。5.支撐課程目標課程目標1第二單元振動和波（學時數：10學時）1.課程主要內容（1）描述簡諧振動和簡諧波的各物理量（特別是相位）的物理意義及各量間的關系。（2）簡諧運動的基本特征，根據給定的初始條件寫出一維簡諧運動的運動方程。（3）旋轉矢量法；同方向、同頻率的兩個簡諧運動的合成規(guī)律。（4）簡諧振動的能量。（5）機械波的產生條件，平面諧波的波方程以及物理意義。（6）惠更斯原理和波的疊加原理，波的相干條件以及干涉加強和減弱的條件。2.重點和難點【重點】簡諧運動以及平面簡諧波的描述特點及研究方法。【難點】相位及相位差的物理意義，旋轉矢量法，波的疊加分析。3.教學方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，闡明課程與教學基本原理，豐富學生課程與教學的基本知識結構；（2）通過案例分析，強調理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力；（3）通過小組討論，發(fā)展學生的合作能力和校本課程設計能力，強化知識應用意識，發(fā)展學生的教學能力和反思能力。（4）線下預習與課堂教學相結合，提高課堂效率，培養(yǎng)學生的自主學習能力；（5）利用學習通中的筆記簽到、投票、主題討論等互動功能，提高學生的課堂參與度，提升學習質量；4.學生學習預期成果（1）知識掌握：掌握簡諧運動以及平面簡諧波的描述特點及研究方法，理解相位及相位差的物理意義；理解平面簡諧波波函數的物理意義以及波是能量傳播的一種重要形式，理解相位傳播的概念和相位差在波的疊加中的作用；掌握線性運動疊加原理，掌握發(fā)生相位突變的物理條件。（2）能力培養(yǎng)：培養(yǎng)學生運用幾何法和函數法描述振動和波動的能力。5.支撐課程目標課程目標2第三單元波動光學（學時數：12學時）1.課程主要內容（1）獲得相干光的方法；光程及光程差的概念以及光程差和相位差的關系；分析、確定雙縫干涉條紋及薄膜等厚干涉條紋的位置。（2）惠更斯—菲涅耳原理；分析單縫夫瑯禾費衍射條紋分布規(guī)律的方法即菲涅耳半波帶法，單縫衍射的圖樣及條紋分布規(guī)律。（3）光柵衍射公式；會確定光柵衍射譜線的位置。2.重點和難點【重點】光的干涉和衍射——薄膜干涉、單縫及光柵衍射。【難點】光的干涉和衍射的分析方法。3.教學方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，闡明課程與教學基本原理，豐富學生課程與教學的基本知識結構；（2）通過案例分析，強調理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力；（3）通過小組討論，發(fā)展學生的合作能力和校本課程設計能力，強化知識應用意識，發(fā)展學生的教學能力和反思能力。（4）線下預習與課堂教學相結合，提高課堂效率，培養(yǎng)學生的自主學習能力；（5）利用學習通中的筆記簽到、投票、主題討論等互動功能，提高學生的課堂參與度，提升學習質量；4.學生學習預期成果（1）知識掌握：理解楊氏雙縫干涉與等厚干涉現象，掌握光的雙縫干涉與等厚干涉的規(guī)律；理解光柵光譜的特征以及光譜分析的意義；理解單縫衍射和光柵衍射現象；掌握單縫衍射的明暗條紋的生成條件及光柵衍射主明紋的生成條件。（2）能力培養(yǎng)：培養(yǎng)學生抽象思維的能力。5.支撐課程目標課程目標3（二）課程基本教學內容對課程目標的支撐課程教學內容教學方法支撐的課程目標學時安排課內課外學時比例第一單元經典磁場與電磁感應講授法、案例教學、小組討論、線上線下混合教學課程目標1181：1第二單元振動和波講授法、案例教學、小組討論、線上線下混合教學課程目標2101：1第三單元波動光學講授法、案例教學、小組討論、線上線下混合教學課程目標3121;1合計401：1五、課程考核及對課程目標的支撐（一）課程考核課程的考核以考核學生能力培養(yǎng)目標的達成為主要目的，以檢查學生對各知識點的掌握程度和應用能力為重要內容，學期總評成績使用百分制評定，由兩部分構成：平時成績，占比40%；期末考試成績，占比60%。課程成績構成（百分制）課程成績構成比例考核環(huán)節(jié)考核環(huán)節(jié)與考核/評價細則平時成績40%作業(yè)、測驗等平時成績可由作業(yè)（十分制）（不少于8次）、測驗（十分制）（不少于2次）、課堂表現（十分制）、線上學習（十分制）等環(huán)節(jié)按比例構成，具體選擇環(huán)節(jié)和構成比例由任課教師自行確定。評價細則：1.作業(yè)：單次作業(yè)滿分10分，取平均值。2.測驗：按評分標準打分，滿分10分，取平均值。3.課堂表現：由課上互動、主題討論、筆記簽到等環(huán)節(jié)獲得積分，最高者折合10分，其余按比例折合。4.線上學習：完成任務點學習，滿分10分。期末考試60%閉卷考試（1）卷面成績100分，閉卷考試，以卷面成績的70%計入課程總評成績。（2）主要考核應用質點力學、靜電場等綜合物理知識分析解決物理問題；主要考查學生對物理學的基本概念、定理定律和物理方法的理解與運用等；考查學生應用數學工具解決物理問題的能力。考試題型為：選擇題、填空題、計算題和問答題（或者判斷題）等。（3）期末考試按照試卷的標準答案評定成績。（二）課程考核對課程目標的支撐教學內容考核內容考核方式支撐的課程目標第一單元經典磁場與電磁感應1-1磁感應強度的概念，畢奧—薩伐爾定律；用場的疊加原理來計算一些簡單問題中的磁感應強度。1-2穩(wěn)恒磁場的規(guī)律——磁場高斯定理和安培環(huán)路定理；用安培環(huán)路定理計算磁感應強度的條件和方法。1-3安培定律和洛倫茲力公式；計算簡單幾何形狀的載流導線所受的安培力；分析帶電粒子在均勻電場和磁場中的運動規(guī)律。1-4電動勢的概念。1-5楞次定律、法拉第電磁感應定律；動生電動勢和感生電動勢的本質，有旋電場的概念；計算簡單的動生電動勢及感生電動勢。作業(yè)、測驗、期末考試課程目標1第二單元振動和波2-1描述簡諧振動和簡諧波的各物理量（特別是相位）的物理意義及各量間的關系。2-2簡諧運動的基本特征，根據給定的初始條件寫出一維簡諧運動的運動方程。2-3旋轉矢量法；同方向、同頻率的兩個簡諧運動的合成規(guī)律。2-4簡諧振動的能量。2-5機械波的產生條件，平面諧波的波方程以及物理意義。2-6惠更斯原理和波的疊加原理，波的相干條件以及干涉加強和減弱的條件。作業(yè)、測驗、期末考試課程目標2第三單元波動光學3-1獲得相干光的方法；光程及光程差的概念以及光程差和相位差的關系；分析、確定雙縫干涉條紋及薄膜等厚干涉條紋的位置。3-2惠更斯—菲涅耳原理；分析單縫夫瑯禾費衍射條紋分布規(guī)律的方法即菲涅耳半波帶法，單縫衍射的圖樣及條紋分布規(guī)律。3-3光柵衍射公式；會確定光柵衍射譜線的位置。作業(yè)、測驗、期末考試課程目標3六、使用教材、相關推薦書目及課程資源（一）