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《大学物理A》教学大纲英文名称：UniversityPhysicsA学分：6学时：96先修课程：高等数学适用专业：理工类专业教学目的：物理学的研究对象具有极大的普遍性。它的基本理论渗透在自然科学的许多领域，应用于生产技术的各个部门，它是自然科学和工程技术的基础。以物理学基础知识为内容的大学物理课，它所包含的经典物理、近代物理和物理学在科学技术上应用的初步知识等都是一个高级工程技术人员所必备的，因此，大学物理课是高等工业学校各专业学生的一门重要的必修基础课。大学物理课的作用，一方面在于为学生较系统地打好必要的物理基础，另一方面使学生初步学习科学的思想方法和研究问题的办法。这些都起着开阔思路，激发探索和创新精神，增强适应能力，提高人才素质的重要作用。学好大学物理课，不仅对学生在校的学习十分重要，而且对学生毕业后的工作和进一步学习新理论、新知识、新技术、不断更新知识，都将发生深远的影响。在培养学生辩证唯物主义世界观方面也起着一定的作用。因大学物理课中在解决具体物理问题时用到较多高等数学知识，因此大学物理课应在具备一定的高等数学基础后开设。通过大学物理课，又可加深对高等数学应用的掌握。教学要求：根据国家教委工科物理指导委员会制订的大学物理教学基本要求进行。对整个教学内容分成掌握、理解和了解作为教学要求。掌握部分要求对重要公式均作认真推导和举例并布置相关习题，要求学生对物理概念理解较深并熟知含义，会应用公式解题。理解部分不要求详推公式，但要理解其中的物理概念，要求能应用所学的物理定律或公式以及基本的高等数学工具求解实际的问题。了解部分（占总内容10%）主要是定性或提示性介绍，让学生建立大致物理图象即可。要求教师在授课中应用多媒体等多种教学手段。教材采用国家级重点教材。考试采用国家级题库出卷。学生平时作业应用本系的自编补充练习，并附有大量课外自习模拟题供学生练习。教学内容：第一章质点运动学（4学时）1.绪论2.质点运动的描述3.加速度为恒矢量时的质点运动4.圆周运动5.相对运动基本要求\n掌握质点运动描述中位矢、位移与路程、速度与速率、加速度、运动方程等物理概念。理解加速度为恒矢量时的质点运动和理解圆周运动。了解相对运动。会应用高等数学知识解运动学的两类问题。重点质点运动描述中位移与路程、速度与速率、加速度等概念和简单应用微积分求解有关运动学方程。难点位移与路程的区别、曲线运动中加速度和的区别；已知、等由积分求运动方程。第二章牛顿定律（2学时）1.牛顿定律2.物理量的单位和量纲3.几种常见的力4.惯性参考系、力学相对性原理基本要求掌握牛顿三定律的物理含义。会分析受力并用牛顿第二定律解题。理解力学量的单位与量纲。重点应用牛顿定律解题的举例。难点一维的变力作用下的质点动力学基本问题。第三章动量守恒定律和能量守恒定律（6学时）1.质点和质点系的动量定理、动量守恒定律2.动能定理3.保守力的功、势能、功能原理与机械能守恒定律基本要求掌握有关冲量、动量的概念，掌握动量定理和动量守恒定律及应用。掌握功的概念及计算和质点的动能定理。理解保守力作功的特点。掌握功能原理和机械能守恒定律及应用。了解经典力学的局限性。要求会求解力学综合题。重点深刻理解动量守恒定律和机械能守恒定律成立的条件，运用这两个守恒定律求解具体问题的方法。难点在实际问题中，动量守恒定律和机械能守恒定律是否适用的条件分析方法；动力学综合问题的分析方法和解题方法。第四章刚体力学（3学时）1.刚体的定轴转动2.力矩、转动定律、转动惯量3.角动量守恒定律基本要求\n掌握刚体定轴转动的有关问题。如匀变速转动公式。通过线量与角量描述关系，学会运用类比的方法，将刚体力学中的物理量和公式，与质点力学中对应的物理量和公式进行比较，加深理解。理解转动惯量定义。理解转动定律和牛顿第二定律的关系，理解动量守恒和角动量守恒条件的不同。掌握转动定律和角动量守恒定律及应用。重点转动定律和角动量守恒定律的应用。难点转动定律与转动惯量的物理意义及其应用；分析有关碰撞问题中系统角动量守恒的条件。第五章热力学基础（6学时）1.气体的物态参量、理想气体物态方程2.系统准静态过程中功、热、内能和热力学第一定律3.理想气体的等体、等温、等压和绝热过程4.循环过程、卡诺循环5.热力学第二定律的表述、熵的概念基本要求熟练掌握理想气体物态方程、热力学第一定律及它们的具体应用。在P-V图上应用热力学第一定律详细讨论等体、等压、等温和绝热过程中内能、功、热量的计算。会求循环热机效率和卡诺循环效率。了解热力学第二定律、熵等概念，了解致冷机。重点热力学第一定律在等体、等压、等温和绝热过程中的具体讨论。循环效率计算和卡诺循环。难点绝热过程方程推导、等温线和绝热线关系的有关讨论。熵及熵增加原理。第六章气体动理论（4学时）1.气体分子的微观模型2.理想气体压强公式3.理想气体能均分定理和内能公式4.Maxwell分子速率分布率5.平均碰撞次数和平均自由程基本要求应用统计的方法，对理想气体的某些性质给予微观与宏观的解释。推导压强公式，解释Maxwell速率分布率的物理意义。理解三种速率的物理意义并会具体应用。理解能均分定理和理想气体的内能公式。讨论分子碰撞的微观统计结果。重点理想气体压强公式推导、Maxwell速率分布函数的物理意义和三种速率的应用。难点Maxwell速率分布函数的物理意义以及有关应用。第七章静电场（7学时）1.库仑定律2.电场强度及计算3.电场强度通量、高斯定理、环流定理\n4.电势能、电势及电势计算5.电势与场强的梯度关系基本要求掌握电场强度计算的迭加法、会用积分计算一些简单对称带电体的电场分布。掌握高斯定理、并会用高斯定理求解球对称、柱对称、平板对称带电体周围的电场分布。掌握电势的计算方法。了解场强与电势的梯度关系。重点电场强度与电势的概念和有关计算，高斯定理及其应用。难点迭加法求具有一定对称性的空间的场强。第八章静电场中的导体和电介质（5学时）1.静电场中的导体2.静电场中的介质3.电位移、有介质时的高斯定理4.电容器5.电场能量基本要求掌握导体在电场中静电平衡后的有关物理性质。了解介质极化的有关机理。掌握平行板、球形、圆柱形三类电容器的计算和相关电场能计算。了解有介质时高斯定理和电位移矢量的物理性质。重点导体在电场中的性质、平行板、球形、圆柱形三类典型电容器的电容C计算和储能计算。难点导体静电平衡有关概念的理解，有介质时的高斯定理。第九章恒定电流（1学时）1.电流、电流密度2.欧姆定律的微分形式3.电动势的有关定义和概念基本要求本章不作较高教学要求，只要求学生理解电流的定义和电动势的有关概念。理解非静电场。重点电动势的定义，非静电场的概念。难点非静电场的理解。第十章稳恒磁场（8学时）1.磁场的定义及有关概念2.毕奥-萨伐尔定律及应用\n3.磁通量计算和高斯定理4.安培环路定理及应用举例5.带电粒子在电磁场中的运动6.磁场对载流导线的作用、安培定律7.磁场对载流线圈的作用、磁矩及磁力矩基本要求要求会用毕奥-萨伐尔定律求解几个典型载流导线周围的磁感应强度。掌握磁通量的计算。会用安培环路定理求解载流直导线（或长直柱体内外）的磁场和长直螺线管、螺绕环内的磁感应强度。掌握运用安培定律计算载流导线在磁场中受力的方法。理解磁矩、磁力矩概念并掌握公式的应用。了解带电粒子在电磁场中运动的受力情况。重点掌握毕奥-萨伐尔定律和安培环路定理求典型载流体周围的磁场方法。熟知“无限长”载流直导线周围公式和一段载流圆弧在圆心的公式。掌握磁场对载流导线和载流线框的作用的计算难点用毕奥-萨伐尔定律求磁感应强度和安培定律求磁场对载流导线作用力时均会出现矢量积分，如何进行对称性分析、矢量分解、统一积分变量进行积分是同学们困难的地方。第十一章磁场中的磁介质（2学时）1.磁介质在磁场中的性质，与的关系2.铁磁质有关性质基本要求本章不作高的教学要求，仅要求学生定性了解有关物理概念和建立大致的物理图像即可。第十二章电磁感应电磁场（5学时）1.电磁感应定律2.动生电动势和感生电动势3.自感和互感4.磁场能量5.位移电流、Maxwell方程组基本要求掌握法拉第电磁感应定律及应用，会用愣次定律判别回路中感应电流方向。掌握动生和感生电动势的计算。掌握自感和互感的计算方法。会求磁场能量，了解位移电流和全电路欧姆定律，了解Maxwell方程组的物理意义。重点Faraday电磁感应定律。动生电动势计算和互感系数M的计算。难点位移电流概念、Maxwell方程组的理解、非静电场的概念理解。第十三章振动（6学时）1.简谐运动及描述简谐运动的几个物理量2.描述简谐运动的振动曲线图和旋转矢量法\n3.简谐运动的合成4.单摆、简谐运动的能量等5.阻尼、受迫振动等基本要求掌握简谐运动方程的物理意义，会求简谐运动方程。理解简谐运动的振动曲线图，理解振幅、周期、相位、初相几个物理量的意义。掌握旋转矢量方法描述简谐运动，掌握同方向同频率两简谐运动的合成。重点简谐运动方程的物理意义、旋转矢量方法、同方向同频率简谐运动的合成。难点简谐运动曲线图和旋转矢量图与所描述简谐运动方程之间关系的理解。同方向不同频率简谐运动的合成。第十四章波动（6学时）1.机械波概念、平面简谐波的函数2.波的能量、惠更斯原理3.波的干涉、驻波4.声波、电磁波、多普勒效应基本要求深刻理解平面简谐波波函数的物理意义。理解波函数方程和振动方程的联系和区别。理解波形图和振动图的区别。学会已知波形图写波函数和已知波源或波线上某点振动方程求波函数。掌握波的干涉的有关计算和概念。理解驻波。了解多普勒效应等。重点波函数的建立。特别是已知波源或波线上一点的振动方程求波函数。波的干涉的有关计算。难点驻波方程推导，理解波形图和振动图的联系和区别，多普勒效应的理解。第十五章波动光学（12学时）1.光的干涉（杨氏双缝干涉、薄膜、劈尖、牛顿环、迈克尔逊干涉仪）2.光的衍射（单缝衍射、小圆孔衍射、光学仪器的分辨率、光栅衍射等）3.光的偏振基本要求掌握光程的概念，理解半波损失。掌握杨氏双缝干涉、薄膜、劈尖、牛顿环干涉和迈克尔逊干涉仪的计算。掌握用半波带法研究单缝衍射的方法和理解光栅衍射公式和光栅衍射的缺级的物理意义。了解光的偏振性质。掌握布儒斯特定律和马吕斯定律。了解双折射现象和了解光学仪器的分辨率等。了解偏振光干涉。重点光的干涉中杨氏双缝干涉、劈尖和薄膜干涉的讨论。干涉中光程差的计算。半波带法讨论单缝衍射和光栅衍射中主极大的计算。难点劈尖干涉的有关计算、光栅衍射的缺级和偏振光干涉。\n第十六章狭义相对论（5学时）1.伽利略变换2.Einstein狭义相对论基本原理、洛仑兹变换3.狭义相对论的时空观4.相对论性动量和能量基本要求理解Einstein狭义相对论的基本原理，掌握洛仑兹时空变换式。理解狭义相对论的时空观，理解同时的相对性，理解时间延缓、长度收缩的物理意义。了解相对论性动量和能量。重点Einstein狭义相对论的基本原理和洛仑兹变换式，狭义相对论的时空观。难点接受狭义相对论中时空观的物理思想。相对论性动量和能量。第十七章量子物理（14学时）1.黑体辐射、普朗克假设2.光电效应、3.康普顿效应4.玻尔的氢原子理论5.德布罗意波、实物粒子波粒二象性6.不确定关系7.量子力学简介、一维势阱8.专题讲座基本要求理解Planck假设的物理意义，了解黑体辐射中维恩位移定律和斯特藩定律。理解光电效应并会计算。理解康普顿效应的物理现象和理解具体求的过程。理解玻尔氢原子理论。理解德布罗意波的物理意义。了解不确定关系。用薛定谔方程简单讨论量子力学中一维势阱的问题。讲座一些近代物理技术。重点光电效应、德布罗意波、玻尔的氢原子理论。难点波粒二象性的概念、康普顿效应、薛定谔方程解一维势阱的问题。参考教材:1.马文蔚编.物理学教程.高等教育出版社，20022．张三慧编.大学物理学.清华大学出版社，19993．程守洙等编.普通物理学.高等教育出版社，19984．马文蔚等编.物理学教程习题分析与解答.高等教育出版社，2003执笔人：沈才康\n