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大学物理（B）课程英文译名：CollegePhysics(B)课内总学时：116学分；7开课学院：理学院．开课教研室：理论物理教研室课程编号：A070502课程类别：必修课面向专业：机电、自动化、计算机、软件、通信、信息与计算科学、二级分院一、课程的任务和目的《大学物理》课程是高等工业学校各专业学生的一门重要的必修基础课。物理学是研究物质的基本结构、相互作用、物质的最基本最普遍的运动形式极其相互转化规律的科学。物理学的研究对象具有极大的普遍性。它的基本理论渗透到自然科学的一切领域，应用于生产技术的各个部门，它是自然科学的许多领域和工程技术的基础。本课程的任务是使学生对物理学的基本概念、基本原理、基本方法能够有比较全面、系统的认识和正确理解，系统地掌握必要的物理知识，并具有应用所学的原理解决一些物理问题的初步能力；另外也使学生初步学会科学的思想方法和研究问题的方法，提高独立获取知识的能力。这对于开阔学生思路、激发他们的探索和创新精神、增强适应能力、提高人才素质将起到重要作用。二、课程内容与基本要求（一）力学1．质点运动学：掌握位置矢量、位移、速度、加速度、角速度和角加速度等描述质点运动和运动变化的物理量。能借助于直角坐标及矢量手段计算质点在平面内运动时的速度、加速度及运动方程、轨道等。能计算质点作圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度，掌握运动学中角量与线量之间的转换关系。会分析简单的相对运动。2．质点动力学：掌握牛顿三定律及其适用条件。能用微积分方法求解一维变力作用下的简单质点动力学问题。掌握功的概念，能计算直线运动情况下变力的功。掌握动能定理。理解保守力作功的特点及势能的概念，会计算重力、弹性力和万有引力势能。掌握功能原理和机械能守恒定律。掌握冲量、质点动量概念、动量定理和动量守恒定律。能综合运用上述定律分析、解决质点在平面内运动时的力学问题。3．刚体的转动：理解刚体模型。理解力矩概念和刚体绕定轴转动的转动定律。了解转动动能和转动惯量的概念。了解力矩的功和刚体定轴转动中的动能定理。理解质点在平面内运动的动量矩\n概念，力矩、冲量矩概念，刚体绕定轴转动的情况下的动量矩概念和动量矩守恒定律，能应用动量矩定律分析、计算刚体系统和质点-刚体系统的有关问题。（二）振动与波1．振动学基础：掌握描述简谐振动的各物理量（特别是相位）及各量间的关系。掌握旋转矢量法。掌握简谐振动的基本特征，能建立一维简谐振动微分方程。能根据给定的初始条件写出一维简谐振动的运动方程，并理解其物理意义。了解简谐振动的能量。了解阻尼振动、受迫振动和共振。理解同方向、同频率两个简谐振动的合成规律。了解相互垂直的两个简谐振动的合成和李萨如图。2．波动学基础：理解机械波产生的条件、了解波阵面，波线，横波和纵波。掌握描述简谐波的各物理量（特别是相位）及各量间的关系。掌握由已知质点的简谐振动方程得出平面简谐波的波函数（波动方程）的方法及波函数的物理意义。理解波形图线。了解波的能量传播特征及能流、能流密度概念。了解惠更斯原理和波的叠加原理。了解波的反射、折射和衍射现象。理解波的相干条件，能应用相位差和波程差分析、确定相干波叠加后振幅加强和减弱的条件。理解驻波及其形成条件。理解驻波和行波的共别。了解机械波的多普勒效应及其产生原因。（三）波动光学1．光的干涉：理解获得相干光的方法。掌握光程的概念以及光程差与相位差的关系。能分析、确定杨氏双缝干涉条纹及薄膜干涉（劈尖、牛顿环）条纹的位置。了解等倾干涉条纹。了解迈克耳逊干涉仪的工作原理。2．光的衍射：了解光的衍射现象、惠更斯-菲涅尔原理。理解分析单缝夫琅和费衍射条纹分布规律的菲涅尔半波带法。了解圆孔的夫琅和费衍射和光学仪器的分辨率。掌握光栅衍射公式。会确定光栅衍射谱线的位置和缺级。3．光的偏振：理解自然光和偏振光。理解光波反射和折射的偏振状态。掌握布儒斯特定律和马吕斯定律。了解双折射现象。理解线偏振光的获得和检验方法。（四）狭义相对论力学基础了解爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设。了解洛伦兹坐标变换。理解狭义相对论中同时性的相对性，以及长度收缩和时间膨胀的概念。理解狭义相对论中质量和速度的关系、质量和能量的关系、能量和动量的关系。（五）电磁学1．静电学：掌握静电场的电场强度的概念、电场强度叠加原理。理解静电场力的功。掌握电势能、电势的概念和电势叠加原理。掌握电势和电场强度的矢量积分关系。能计算一些简单问题中的电场强度和电势。理解静电场的规律：高斯定理和环路定理。理解用高斯定理计算电场强度的条件和方法。\n了解导体的静电平衡、导体上的电荷分布和静电屏蔽。了解电介质的极化及其微观解释、电极化强度、电位移矢量的概念。了解各向同性介质中D和E之间的关系和区别。了解电介质中的高斯定理。了解电容的概念和简单电容器的计算。了解静电场的能量、电场能量密度的概念。2．稳恒磁场：掌握磁感应强度的概念。理解毕奥-萨伐尔定律。能计算一些简单问题中的磁感应强度。理解稳恒磁场的规律：磁场高斯定理和安培环路定理。理解用和安培环路定理计算磁感应强度的条件和方法。理解安培定律和洛伦兹力公式。了解磁矩的概念。能计算简单几何形状载流导体和载流平面线圈在均匀磁场中或无限长直载流导线产生的非均匀磁场中所受的力和力矩。了解霍尔效应。能分析和计算带电粒子在电磁场中的受力和运动。了解介质的磁化现象及其微观解释，磁化强度矢量。了解铁磁质的特性。了解各向同性介质中磁场强度H和磁感应强度B的关系和区别。了解电介质中的安培环路定理。3．电磁感应和电磁场：理解电动势的概念。掌握法拉第电磁感应定律。理解动生电动势和感生电动势的本质。了解自感现象和自感系数、互感现象和互感系数。了解磁场能量、磁场能量密度的概念。了解涡旋电场、位移电流的概念以及麦克斯韦方程组（积分形式）的物理意义。了解电磁场的物质性。了解平面电磁场的基本性质、玻印亭矢量。（六）量子物理学基础了解光电效应的基本规律。理解康普顿效应的实验规律。理解爱因斯坦的光子理论对光电效应和康普顿效应的解释，理解光的波粒二象性。理解氢原子光谱的实验规律及玻尔的氢原子理论。了解德布罗意的物质波假设及电子衍射实验。了解实物粒子的波粒二象性。理解描述物质波动性的物理量（波长、频率）和粒子性的物理量（动量、能量）之间的关系。了解波函数及其统计解释。了解一维坐标动量不确定关系。了解一维定态薛定谔方程。了解一维无限深方势阱和氢原子的量子力学处理方法。了解角动量量子化和空间量子化。了解斯特恩-盖拉赫实验及微观粒子的自旋。了解描述原子中电子运动状态的四个量子数。了解泡利不相容原理和原子的电子壳层结构。了解固体能带的形式，并用能带观点区分导体、半导体和绝缘体。了解本征半导体、n型、p型半导体和p-n结。了解激光的形成、特性及其主要应用。三、实践环节及基本要求为了保证必要的实践性教学环节，习题课、讨论课的教学时数不应少于总教学时数的10%（即12学时），争取做到不少于15%（即18学时）。形象化教学生动、活泼，有利于启发学生的学习兴趣，提高学习效果和教学质量。本课程教学过程要采用演示实验、挂图、录象、多媒体课件、电子教案等教学手段配合课堂教学，提高教学效果。演示实验主要内容有静电演示，光的干涉、衍射、偏振及偏振光的干涉等。录象演示、多媒体课件演示的内容涵盖整个课程内容。\n四、与各课程的联系先修课程：高等数学。五、对学生能力培养的要求根据原国家教委高等学校工科物理课程教学指导委员会大学物理课程指导小组1992年10月提出的《高等工业学校大学物理课程教学基本要求（修订讨论稿）》，本课程教学内容的基本要求分三级：掌握、理解、了解。通过本课程的学习要求学生初步具备以下能力：1．能够独立阅读相当于大学物理水平的教材、参考书和文献资料，并能理解其主要内容和写出条理清晰的笔记、小结或读书心得。2．了解各种理想的物理模型，并能根据物理概念、问题的性质和需要，抓住主要因素，略去次要因素，对所研究的对象进行合理的简化。3．会运用物理学的理论、观点和方法，分析、研究、计算或估算一般难度的物理问题，并能根据单位、数量级和与已知典型结果进行比较，判断结果的合理性。六、学时分配总学时116，其中讲课98，习题课18，具体分配如下：（一）力学22学时（二）振动与波12学时（三）波动光学18学时（四）狭义相对论8学时（五）电磁学42学时（六）量子物理10学时（七）气体动理论及热力学4学时七、教材与参考书教材：大学物理（上、下册），吴百诗，西安交通大学出版社，1994。普通物理学第五版，程守洙，高教出版社，2000。参考书：1．普通物理学第三版，程守洙，高教出版社，1978。2．大学物理学（1、2、3、4册），张三慧等，清华大学出版社，1991。3．普通物理学（1、2、3册），程守洙，高教出版社，1982。（执笔：晏绪光、钟建伟）