大学物理辅导纲要 11页

《大学物理》辅导纲要一、教学内容的基本要求分为以下三级：  1、深入理解、熟练掌握（属较高要求）：对规定为深入理解或熟练掌握的内容，要求学生在学习后能准确、完整地理解有关物理概念、规律的表达及其依据的现象、实验，能运用这些概念和规律，熟练的分析和解决一些问题，包括某些带有综合性的问题。  2、理解、掌握（属一般要求）：对规定为理解或掌握的内容，要求学生在学习后能依据这些概念和规律进行简单的分析、判断，能应用所学的公式进行计算。能正确的调整和操作有关的常用物理实验仪器，能应用处理实验数据的有关方法。 3、了解（属较低要求）：对规定为了解的内容，要求学生学习后知道其所涉及的物理现象、概念和规律，能识别其主要特征、方法和结论。对当代物理前沿专题部分标明的有关概念的定义能够识记。二、参考教材：1．《大学物理》（理论核心部分）     李椿、夏学江主编  高等教育出版社出版2．《大学物理》（当代物理前沿专题部分）   何祚庥、赵忠贤、杨振宁等编     高等教育出版社出版3．《大学物理》（实验部分）     丁慎训主编    中央广播电视大学出版社出版三、教学内容第一部分理论教学  一、大学物理理论核心部分绪论 物理学与我们周围的世界  1．周围世界中形形色色、绚丽多彩的物理现象。    2．物理学的研究对象。    3．物理学对提高科学素养和学习专业知识以及对现代化建设的作用。运动和力  1．质点、参考系和坐标系、位置矢量和运动方程、速度、加速度。      2．牛顿第一定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律。\n  3．万有引力和重力、电磁力、弹性力、摩擦力、应用牛顿定律的基本方法。动量守恒  1．质点的动量、力的冲量、质点动量定理。   2．质点系动量定理、动量守恒定律、质点系动量守恒定律的应用、火箭飞行原理。角动量守恒  1．质点的角动量、力矩、质点的角动量定理和质点角动量守恒定律。    2．质点系角动量定理、质点系角动量守恒定律。 能量守恒  1．恒力做的功、变力做的功、功率。   2．质点动能定理、质点系动能定理。   3．保守力和非保守力、势能和势能曲线。   4．质点系的功能原理、机械能守恒定律。  5．热力学第一定律、能量守恒定律。气体动理论  1．气体动理论的基本概念。   2．理想气体的物态方程。  3．理想气体的微观模型、压强公式、温度与分子平均平动能的关系。  4．葛正全实验、统计规律、麦克斯韦速率分布律。  5．分子运动的自由度数、能量按自由度均分定理、理想气体的内能。宏观过程的方向性  1．宏观过程的方向性。   2．热力学第二定律。   3．热力学第二定律的微观实质。   4．熵、熵增加原理。 静电场  1．电荷  2．点电荷、库仑定律、静电力叠加原理。\n  3．电场、电场强度矢量、场强叠加原理、场强的计算、电场线。  4．静电场力的功与路径无关、电势能、电势差和电势、电势叠加原理、电势的计算、等势面。  5．电通量、高斯定理、高斯定理应用举例、静电场的环量和环路定理。   6．电容器、电容器储能、静电场能。稳恒磁场  1．早期发现的磁现象、电流的磁效益、磁现象的电本质。  2．磁场、磁感应强度矢量、磁感应线。  3．毕奥—萨伐尔定律、应用举例。   4．磁场的高斯定理、安培环路定理。  5．磁场对运动电荷的作用、带电粒子在均匀磁场中的运动、磁场对通电导线的作用、磁场作用于通电线圈的力矩。电磁感应  1．电磁感应现象   2．感应电动势的方向、楞次定律、感应电动势的大小、法拉第电磁感应定律。  3．电动势、动生电动势、感生电动势。  4．互感、自感、涡电流、电子感应加速器。  5．通电线圈储能、磁场的能量。电磁场  1．涡旋电场和位移电流、电磁场、麦克斯韦方程组。   2．电磁波的传播、电磁波的产生、赫兹实验、电磁波的基本性质、电磁波的能流密度—坡印亭矢量、电磁波谱。波动  1．简谐振动及其特征量、简谐振动的旋转矢量描述法、简谐振动的能量。  2．同一直线上同频率简谐振动的合成、同一直线上不同频率简谐振动的合成、拍。  3．简谐波的形成与传播、简谐波的特征、平面简谐波的表达式、波动微分方程、波的能量和能流、惠更斯原理、波的反射和折射。  4．波的叠加原理、波的干涉、驻波。  5．多普勒效应。\n光波  1．光源与光的传播、光程与光程差、光的非相干叠加与相干叠加。  2．杨氏干涉实验、薄膜干涉、迈克耳孙干涉仪。  3．衍射现象、惠更斯—菲涅耳原理、单缝夫琅禾费衍射、光学成像仪器的分辨本领、光栅衍射与光栅光谱。  4．自然光与偏振光、起偏与检偏、反射与折射光的偏振、双折射现象。波和粒子  1．光电效应、爱因斯坦光子理论、光的波粒二象性。  2．德布罗意物质波假说、电子衍射实验、海森伯不确定关系、波函数。经典力学  1．坐标系和同时性定义、惯性定律和伽利略坐标系、伽利略相对性原理和牛顿第二定律、伽利略坐标变换、牛顿绝对时空观。  2．经典物理学的困难。狭义相对论  1．狭义相对论的两个基本假设。  2．惯性坐标系与爱因斯坦同时性定义。  3．洛伦兹变换和相对性原理。  4．洛伦兹变换与伽利略变换的差别。  5．极限速度、爱因斯坦速度相加定理、同时性的相对性和因果律、长度收缩、时间延缓。  6．相对论力学定律、质速关系、质能关系、物体的极限速度和光子的静质量。狭义相对论的实验检验  1．狭义相对性原理和光速不变原理的检验。  2．时钟变慢的实验检验。  3．相对论力学实验。  4．缓慢运动介质的电磁实验。第二部分大学物理当代前沿专题部分\n  《大学物理当代物理前言专题部分》包括十个专题十一篇文稿，覆盖了当代物理学的大部分重大课题。这些课题与当今和未来的科学技术的发展关系密切，与国民经济和人类发展关系密切，因而既对提高学生的科学素养影响深远，又为学生将来接受、应用和管理高新技术提供了初浅的基础。要透彻地理解这些内容需要钻研更多的科学专著和文献，需要非常深厚的物理、数学及其它自然科学和哲学的基础，这对专科的学生是不可能的。因此，大学物理专题讲座以定性介绍的内容为主，不强调数学推导。讲授中应将相应的研究、应用和发展和各种科技文献以及物理学史的有关内容有机地结合在一起。   各个专题的要点如下：   专题一  原子能及其和平利用1．原子核的质子—中子模型。2.原子核的质量数。3.原子核及同位素表示法。4.原子核的质量亏损与结合能。5.原子核的衰变。6.原子核裂变的两种模式。7.原子核裂变释放出的能量。8.氢的同位素与原子核的聚变。9.链式反应。10.受控热核反应。11.高能质子引发的核碎变反应。12.可再生能源与不可再生能源。   专题二 半导体1．半导体与金属、绝缘体的区别。2.禁带。3.价带。4.导带。5.n型半导体。6.P型半导体。\n7.超晶格。8.P-n结。9.MOS晶体管。10.太阳电池。11.信息的单位。12.信息过程。   专题三  激光技术1．如何判断从激光器输出的辐射是不是激光。2. 激光的标准中文名称。3. 自发辐射跃迁与自发辐射。4. 受激吸收跃迁。5. 受激辐射跃迁及其产生光子的特性。6. 负温度。7. 激光器的三个组成部分（对工作物质的基本要求，共振腔的作用，常用的泵浦源）。8. 模与激光振荡模。9. Q值与Q开关。10.锁模。   11．几种常用激光器。   12．激光的主要特点。   13．激光在精密计量、信息处理、医学与生物学和科学实验方面的应用。   14．强激光的应用。   专题四  超导电性   1．超导电现象。   2．超导态。   3．超导临界温度。   4．临界磁场。   5．临界电流。\n   6．理想导体。   7．迈斯纳效应及其意义。   8．超导态的两个独立的基本属性。   9．正常电子与超流电子。   10．磁场的穿透深度。   11．库柏电子对的隧道效应。   12．第Ⅰ类与第Ⅱ类超导体。   13．超导体具有实用意义的条件。   14．高温超导体。   15．超导材料在强电、弱电方面的应用。   16．高温超导体的应用。   专题五  声学   1．听到声音的条件。   2．近代声学的作用。   3．媒质中声速的概念（空气、水、钢中声速的数量级）。   4．媒质的声阻抗。   5．声的波动现象。   6．响度。   7．双耳效应及其来源。   8．语言信号的频带范围。   9．语言识别。   10．混响。   11．噪声。   12．超声及其特点。   13．声波能透入哪些媒质？   14．超声检测。   15．在海水中具有最佳传播效果的辐射形式。\n   16．海洋分层。   17．海洋噪声。   18．声呐。   19．声信号数字处理的基本概念（采样、分层）。   20．声信号数字处理的一般应用领域。   专题六  空间物理学   1．空间物理学研究的应用价值。   2．中高层大气。   3．电离层。   4．磁层。   5．日球。   6．日地空间。   7．宇宙线。   8．太阳电磁辐射波谱与大气窗。   9．电离层骚扰。   10．地磁场的分布。   11．太阳风。   12．等离子体。13．空间物理学的主要研究手段。14．空间环境对航天器的主要影响。   专题七  混沌现象   1．混沌及其根源。   2．确定论系统。   3．非线性及其特点。   4．相平面。   5．标准虫口模型。   6．不动点与吸引子。\n   7．分岔图及周期窗口   8．倍周期分岔道路。   9．李雅普若夫指数的意义。   10．混沌的工作定义。   11．混沌研究中应当澄清的问题及几条一般性的评述。   专题八  非线性非平衡系统的自组织   1．多体系统。   2．平衡相变。   3．自组织实现的条件及发展前景。   4．自组织过程。   5．耗散结构。   6．自发的对称破缺。   7．内禀随机性。   8．为什么说混沌有自己的秩序迭代。   9．自组织理理论的研究对象。   专题九  现代科学中的天文世界   1．天文学的研究对象及四个研究层次。   2．天文方法的核心。   3．天文探测中的光的含义。   4．建构天体及宇宙理论的先验原则。   5．天文学历史上的三次飞跃。   6．赫罗图的意义。   7．红移。   8．哈勃定律及其意义。   9．大爆炸宇宙学。   10．天文大统一模型。   11．宇宙龄。\n   12．发现微波背景辐射的意义。   13．早期宇宙与各层次天体的形成。   14．太阳。专题十 对称与近代物理       近代科学进入中国的回顾与前瞻   1．生物世界和物理世界中的对称结构与对称应用扩展的领域。   2．开普勒的探究方法。   3．群的概念与对称概念的联系。   4．晶类与三维空间群的联系。   5．对称元素（不变元）。   6．二维空间群的数量。   7．狭义相对论中洛伦兹对称的真正物理含义。   8．守恒定律与对称的关联。   9．对称支配相互作用。10．四种相互作用与规范场。 第三部分实践环节(1)基本实验实验一 长度和固体密度测量实验二 刚体的转动惯量实验实验三 冷却法测固体比热实验四 灵敏电流计的研究实验五 用惠斯登电桥测电阻实验六 学生式电位差计实验七 霍耳效应测磁场实验八 用牛顿环测量曲率半径实验九 全息照相实验实验十 夫兰克—赫兹实验\n（2）设计性实验实验十一 简谐振动的研究实验十二 伏安法测电阻以上十二个实验均为必做实验；若完成实验九、实验十有困难，可以用下列实验替代：  单摆实验     薄透镜焦距或折射率的测量