大学物理教案(上) 18页

《大学物理》（下）（总学时数：40学时）教案版本：V1.0主讲教师：谢国亚联系电话：13908376111电子邮箱：教师所在系部：数理教学部学生专业：混合学生所在系：远景学院授课班级：授课学年学期：2013-2014学年第2学期编写日期：2014.01.30重庆邮电大学移通学院\n目录绪论及矢量基础（2学时）.....................1第一章运动和力（8学时）…......……….……1第七章静电场（18学时）………………………...3第九章稳恒磁场（10学时）….………………...8复习、答疑（2学时）…………………………….....13\n绪论矢量基础（2学时）章节名称绪论矢量基础计划学时2学习内容n新课内容²物理学的研究对象²开设物理课的必要性²怎样学好物理学²矢量及其相关的基本概念²矢量的加减、解析法²矢量的标积和矢积²矢量函数的微分和积分学习者分析学生已经对物理学的基本知识有一定的了解，如何通过绪论课使学生对大学物理产生兴趣并引起重视教学目标课程标准该课程是必修课程，严格按照教学大纲进行教学。知识与技能掌握矢量的基本概念及简单的运算过程与方法叙述、讲解法、推理法情感与态度培养学生对物理学产生兴趣教学重点及解决措施n教学重点²矢量的标积和矢积n解决措施²通过具体的例题理解矢量的运算教学难点及解决措施n教学难点矢量函数的微分和积分n解决措施²用泛矢量函数对其进行微分和积分教学设计思路这是大学物理的第一次课，要使学生对某一门课程感兴趣，第一节课的设计非常重要，为此，绪论可以从三个方面展开来讲：一：物理学的研究对象；二：开设物理课的必要性；三：怎样学好物理课？其次；在讲解矢量基础知识的时候不要展开来讲，掌握基本的方法即可。-15-\n教学过程教学环节教学内容所用时间教师活动学生活动设计意图绪论物理学的研究对象；开设物理课的必要性；如何学好物理课，45分钟讲解物理课的研究对象：从古希腊和现代科学家对物理学的研究，得出物理学是用来研究最基本、最普遍、不同物质之间运动形式相互转化的规律的科学；讲解开设物理课的必性：1、从历史来看，物理学是一切工程技术的重要支柱，以三次工业革命为例；2、从现在来看，物理学和大学生素质的关系；讲解如何学好物理学：思想上重视、学会看参考书、好的学习方法听讲、思考调动学生的学习兴趣、鼓励学生用自己的方法进行思考矢量基础矢量基础知识40通过实例讲解矢量的基础知识听讲、思考为学习大学物理打基础课堂小结本节小结5分钟注意矢量微分和积分的基本方法、注意矢量的书写方法听讲巩固已学的知识作业与思考题后记-15-\n第一章运动和力（8学时）章节名称第10章电磁感应电磁场计划学时8学习内容n新课内容²电磁感应的基本定律²动生电动势与感生电动势²电磁感应的应用²电场的能量²电磁场和电磁波学习者分析学生已经学习了静电场和稳恒磁场的基本知识，在此基础上，本章将是将前两章知识的综合，学生学习起来可能较难，可以简单复习一下静电场和稳恒磁场的知识。教学目标课程标准该课程是必修课程，严格按照教学大纲进行教学。知识与技能掌握电磁感应的基本定律能计算动生电动势和感生电动势过程与方法讲解法、演示法、对比法、归纳法情感与态度培养学生勤于思考的好习惯教学重点及解决措施n教学重点²法拉第电磁感应定律²动生电动势的计算n解决措施²通过具体的例题理解法拉第电磁感应定律²先学习动生电动势和感生电动势的成因，再通过例题熟练掌握其计算方法教学难点及解决措施n教学难点理解法拉第电磁感应定律感生电动势的计算n解决措施²从楞次定律引出法拉第电磁感应定律Ø法拉第电磁感应定律表达式中的“负号”的理解；Ø法拉第电磁感应定律计算感应电动势的关键一般都要求先算出闭合回路所包围面积的磁通量，所以用相关的例题让学生掌握磁通量的计算方法。²感生电动势的计算方法：Ø-15-\n通过例题让学生正确理解动生电动势表达式中回路方向和回路所包围面积的方向关系，然后用法拉第电磁感应定律求解感生电动势。教学设计思路根据学生上学期已学过了部分电磁学的知识，考虑到学生的基础及时间因素，教学中首先带领学生一道回顾上学期学过的相关知识，然后.掌握法拉第电磁感应定律，理解动生电动势及感生电动势的本质，并能熟练的计算动生电动势和感生电动势。让学生了解自感系数和互感系数的概念，能进行简单的自感系数和互感系数的计算。了解磁场能量体密度的表达式，会计算自感线圈的能量和简单的磁场能量的计算。.让学生了解涡旋电场、位移电流的概念以及麦克斯韦方程的物理意义。教学过程教学环节教学内容所用时间教师活动学生活动设计意图讲解—概括回顾磁通量的计算、讲解电磁感应的基本定律40分钟讲解基本知识、启发学生思考听讲、思考调动学生的学习兴趣、鼓励学生用自己的方法进行思考，渗透自主学习意识。讲解—提问动生电动势的介绍40分钟讲解动生电动势的成因及计算式听讲、思考形式多样，激发学生的学习兴趣。讲解—练习动生电动势的计算40分钟通过典型的例题让学生熟悉动生电动势的计算听讲、理解动生电动势的计算让学生懂得重点和难点知识的重要性。讲解—练习介绍感生电动势的成因及其计算40分钟讲解，作为重点知识，要求学生深刻理解这部分内容听讲、理解感生电动势的计算让学生懂得重点和难点知识的重要性。设疑—解答动生电动势和感生电动势的计算比较35分钟设疑动生电动势和感生电动势的计算的关键问题是什么？听讲、回答设疑让学生熟练掌握两种电动势的计算。讲解—提问讲解自感和互感，并对电磁感应的应用举例35分钟主持课堂讨论积极发言，表述自己的观点培养学生的胆量、积极回答问题的能力。讲解—提问40分钟用类比的方法讲解磁场的能量及能量密度培养学生获取知识的方法-15-\n讲解磁场的能量及能量密度、电磁场的引入提问：电场的能量是如何建立的？讲解—概括讲解位移电流和全电流定律，简单介绍电磁波40分钟用设问的方式引入位移电流。比较静电场和稳恒磁场的基本规律听讲、学习类比记忆知识的方法使学生对电磁学的知识有个全面的了解课堂小结本章小结5分钟讲解本章的主要内容，重知识回顾听讲巩固已学的知识作业与思考题P146（10-3、1、3、4、6、9、10）后记-15-\n第4章振动和波（16学时）章节名称第4章振动和波计划学时16学习内容n新课内容²简谐振动²简谐振动的合成²阻尼振动受迫振动共振²机械波²波的衍射和干涉²多普勒效应学习者分析经过上学期一个学期的学习，同学们对大学物理及物理实验都有一定的了解，学习的积极性较高，在此基础上，及时引导他们学习大学物理。教学目标课程标准该课程是必修课程，严格按照教学大纲进行教学。知识与技能掌握简谐振动的特点和波特性的知识体系过程与方法讲解法、演示法、对比法、归纳法情感与态度培养学生勤于思考的好习惯教学重点及解决措施n教学重点²简谐振动的特点及简谐振动的合成²波的叠加及波的特性n解决措施²引入简谐振动的运动方程，得出描述简谐振动的物理量的表达式，结合矢量的合成，引出简谐振动的合成。²引入惠更斯原理，结合矢量的叠加、振动的合成，得出波的衍射、干涉的特性；当波源与观察者之间有相当运动，得出多普勒效应。-15-\n教学难点及解决措施n教学难点振动的合成；波的特性n解决措施²引入简谐振动的运动方程，得出描述简谐振动的物理量的表达式，结合矢量的合成，引出简谐振动的合成。²引入惠更斯原理，结合矢量的叠加、振动的合成，得出波的衍射、干涉的特性；当波源与观察者之间有相当运动，得出多普勒效应。教学设计思路根据学生身心发展和大学物理课程学习的特点，积极营造和谐融洽的学习氛围，让学生在听课的过程中生趣，在乐趣中学习，在思考中提高。同时组织有效地自主学习、合作学习形式，培养学生独立学习的能力，通过多种形式反复再现物理概念，巩固学习效果，提高学习效率；鼓励学生选择适合自己的方式阅读相关文献，让他们在主动积极的思维和情感活动中，加深理解和体验，有所感悟和思考，促进学生正确情感、态度、价值观的发展，从而真正成为学习的主人。教学过程教学环节教学内容所用时间教师活动学生活动设计意图讲解—提问机械振动的概念振动的分类10分钟回忆中学物理的相关知识、启发学生思考听讲、思考，回答问题调动学生的学习兴趣、为新内容的学习做准备。讲解—概括简谐振动的微分方程、描述简谐振动的物理量30分钟根据简谐振动的概念写出其微分方程；由简谐振动的运动学方程，得出振幅、周期、相位及其物理意义听讲、回答、理解每个物理量的含义及其求解方法鼓励学生回答问题，拓展学生的思维能力。讲解—概括例题20分钟讲解，要求学生深刻理解所学内容思考，解答、听讲、理解让学生理解、运用所学内容。讲解—概括用旋转矢量表示相位关系35分钟讲解旋转矢量，位相差的相关内容，并用旋转矢量法来表示位相差听讲、回答设疑多种方法解决问题，拓展学生的思维。设疑—解答例题20分钟提示解题思路，要求学生用多种方法解答，讲解例题培养学生创新思维、积极解答问题的能力。-15-\n积极思考、一题多解、认真解答问题设疑—讲解单摆、复摆20分钟结合简谐振动的知识，写出单摆、复摆的运动学方程，写出圆频率的表达式认真思考，积极回答问题培养学生对知识的运用能力讲解—提问简谐振动的能量30分钟由系统机械能守恒，分别得出谐振子的动能、势能表达式认真思考，积极动脑、动笔演算培养学生理论分析的能力讲解—概括振动的合成60分钟讲解两个同方向同频率谐振动的合成、两个同方向不同频率谐振动的合成、相互垂直谐振动的合成这是本章的重点也是难点内容之一，要求学生认真理解，归纳总结培养学生理论联系实践，善于总结规律的能力讲解—概括阻尼振动25分钟推导出在弱介质阻力下振子的振动方程掌握几种常见的阻尼振动培养学生发现问题、解决问题的能力设疑—讲解受迫振动共振20分钟推导出受迫振动方程并求解方程，联系生活讲解共振现象知道受迫振动方程及解，知道共振现象培养学生善于观察生活，理论联系实践的能力课堂小结机械振动部分内容的小结5分钟讲解本部分内容的主要知识，重知识回顾听讲、回答问题巩固已学知识讲解—提问回顾机械波的有关知识10分钟引导学生回忆中学物理的相关知识、启发学生思考，提问听讲、思考，回答问题回忆中学所学波形图、质点振动图像的相关内容，为新内容的学习做铺垫。讲解—提问机械波的产生和传播55分钟听讲、思考、总结模拟实物图，把生活带入课堂，激发学生的求知欲-15-\n根据实物波动图像的分析，得出波的传播特点，重点了解波的几个特征物理量的表达式，并能理解表达式中每个量的含义讲解—提问平面简谐波的波动方程20分钟由原点的振动方程，结合波在空间的传播时间，得出平面简谐波的波动方程思考、听讲注重知识的迁移性讲解—提问波动方程的物理意义50分钟分别从空间、时间上讨论波动方程的特性，再次验证波的传播过程是振动形式和能量的传播听讲、思考、在教师的引导下积极探索培养学生分析问题、解决问题的能力设疑—解答例题20分钟引导、讲解例题思考、讨论、解答问题培养学生的合作能力，解决问题的能力讲解—概括波的能量和能量密度20分钟通过对体积元内媒质质点机械能的分析，得出能量密度、平均能量密度的表达式思考、动笔演算，积极回答问题培养学生严密的逻辑分析能力讲解—概括波的能流和能流密度25分钟由能流的定义式，得出平均能流、能流密度的表达式，并从能流的角度分析平面波和球面波的传播特性思考、解答问题，善于迁移知识培养学生迁移知识的能力，多角度解答问题的能力讲解—概括惠更斯原理10分钟介绍惠更斯原理，为后续学习做准备听讲、分析问题，联系生活生活贯穿于物理学习之中讲解—概括波的叠加、波的干涉50分钟据波的叠加原理，讲解波的相干性，得出两列波产生干涉的条件听讲、分析问题，联系生活培养学生分析问题、解决问题的能力设疑—解答例题25分钟引导学生分析问题、提示问题解决的切入点、解答讲解例题培养学生分析问题、解决问题、运用知识的能力-15-\n在教师的引导下积极思考，运用所学内容解决问题讲解—概括驻波45分钟由两列同振幅同频率反向传播的简谐波的叠加，得出驻波方程。对驻波的波腹、波节、相位、能量的讨论，得出产生半波损失的条件积极思考，运用所学内容解决问题培养学生分析问题、解决问题、运用知识的能力讲解—概括多普勒效应40分钟由多普勒效应，得出波源、观察者相对介质有相对运动时，观察者所接收到的频率该内容的理性思维要求较高，思考、认真分析、总结规律培养学生分析问题、解决问题，解释生活物理现象的能力课题小结、习题讲解本章小结、习题讲解75分钟讲解本章的主要内容，重点知识回顾，详细讲解习题听讲，总结知识，发现问题，请教问题巩固已学知识作业与思考题1、2、3、7、12、13、17-15-\n后记第11章光的波动性（14学时）章节名称第11章光的波动性计划学时14学习内容n新课内容²光波²光的干涉²光的衍射²光的偏振学习者分析本章节主要是学习光的波动这一特性，由光的波动性引起的光现象在实际生活中可以常见，有助于学生更直观的学习。加上大学物理实验开设的相关光学实验，可以让学生更形象的认识光的波动性。教学目标课程标准该课程是必修课程，严格按照教学大纲进行教学。知识与技能了解由光的波动性引起的物理实验现象,理解实验现象的基本原理,并掌握相关问题的计算方法过程与方法讲解法、演示法、对比法、归纳法情感与态度培养学生自主学习能力，打好物理基础-15-\n教学重点及解决措施n教学重点²光程及光程差的计算²光的干涉现象²光的衍射现象n解决措施²通过光波的波动方程推导出相位差与几何路程差的关系，再根据光程的定义，得到光程与光程差的计算方法．²根据光的干涉衍射现象的基本实验装置、实验装置平面图，分析观察屏上不同位置处干涉条纹的明暗与几个几何距离的关系，从而得到干涉衍射条纹的一系列公式。教学难点及解决措施n教学难点光栅衍射n解决措施²通过光栅的模型图及衍射图，让学生直观观察到光栅衍射与双缝干涉和单缝衍射的区别与联系。²光栅衍射的条纹是单缝衍射和多缝干涉的综合效果，主要体现在：Ø单缝衍射，衍射光栅片上面每一个单缝都单独有着自己一套单缝衍射Ø多缝干涉，多个单缝之间，衍射方向相同的光线会产生干涉现象。Ø条纹缺级的条件，由单缝衍射的暗条纹和多缝干涉的明条纹共同决定教学设计思路通过第四章和第十章的学习，学生对波有了一定的认识。特别是波的振动加强和振动减弱，为本章学习光波在传播过程中的特征打下了一定的学习基础。有助于学生更深刻的认识光的干涉和衍射现象的基本原理。教学过程教学环节教学内容所用时间教师活动学生活动设计意图讲解—概括光波、光的相干性，35分钟与学生一起讨论光源的发光机制，光的电磁波本性，讲解基本知识、启发学生思考。听讲、讨论、思考调动学生的学习兴趣、鼓励学生用自己的方法进行思考，渗透自主学习意识。讲解—提问相干光的获得；光程、光程差35分钟讲解获得相干光的两种方法并介绍光程和光程差的概念听讲、思考形式多样，激发学生的学习兴趣。-15-\n设疑—讲解杨氏双缝干涉45分钟讲解杨氏双缝干涉实验，干涉明暗纹分布，明纹中心位置，暗纹中心位置，条纹间隔听讲、回答设疑鼓励学生回答问题，拓展学生的思维能力。讲解—概括杨氏双缝干涉30分钟通过例题分析讲解光程差的计算和干涉条纹位置，条纹间距的计算；听讲、理解做笔记，动手练习让学生思考，动手，提升解决问题的能力。课堂拓展双缝干涉的其他装置20分钟讲解其他双缝干涉的装置听讲、理解开阔学生视野，知识的拓展讲解—概括薄膜干涉概述，等倾干涉40分钟讲解基本知识、启发学生思考听讲、思考调动学生的学习兴趣、鼓励学生用自己的方法进行思考，渗透自主学习意识。讲解—概括等厚干涉的原理、劈尖干涉及应用50分钟讲解等厚干涉实验的基本装置和薄膜干涉光程差的计算；讲解劈尖、干涉条纹位置听讲、提问形式多样，激发学生的学习兴趣。设疑—解答薄膜干涉光程差计算时需注意哪些10分钟讲解需注意的几点听讲、说出自己的理解让学生懂得重点和难点知识的重要性。讲解—概括牛顿环及应用30分钟掌握劈尖、牛顿环干涉条件及其计算；理解等倾干涉条纹产生的原理。听讲、思考调动学生的学习兴趣、鼓励学生用自己的方法进行思考。设疑—解答干涉条纹位置的计算10分钟讲解位置的计算过程听讲、提问鼓励学生回答问题，拓展学生的思维能力。讲解—概括迈克尔逊干涉仪20分钟讲解迈克尔逊干涉仪的工作原理听讲让学生了解物理学家和物理学家的贡献，使学生树立正确的人生观，价值观。设疑—解答迈克尔逊干涉仪的应用10分钟讲解迈克尔逊干涉仪的应用听讲、回答-15-\n强化学生对物理知识的应用的认识，培养学生的学习兴趣。讲解-提问光的衍射现象及其分类15分钟讲解衍射现象及其分类、提问学生日常生活中有哪些常见的衍射现象听讲、思考培养学生观察日常生活中物理现象的意识讲解-概括惠更斯-菲涅耳原理10分钟讲解惠更斯-菲涅耳原理理解了解物理学里的基本原理讲解-概括菲涅耳半波带法15分钟讲解并总结菲涅耳半波带法的基本原理理解并掌握菲涅耳半波带法的原理为单缝衍射的学习做好铺垫讲解-概括-分析单缝夫朗禾费衍射、例题35分钟讲解单缝夫朗禾费衍射的基本原理、分析相关物理量的计算方法。通过例题引导学生概括相关物理量的计算方法。理解单缝夫朗禾费衍射的基本原理、掌握相关物理量的计算方法通过基本原理的学习，通过例题的分析，培养学生对知识的灵活运用能力讲解-概括圆孔衍射与光学仪器的分辨率25分钟讲解圆孔衍射与光学仪器的分辨率理解分辨率的定义了解物理量定义的依据讲解-分析-概括复习单缝衍射、光栅衍射、例题55分钟讲解光栅衍射，并作为重点知识，要求学生深刻理解并掌握这部分内容，分析例题的解决方法听讲，掌握，思考培养学生动脑的习惯，善于把握解决问题的关键知识拓展X射线衍射10分钟讲解x射线衍射的基本原理理解拓展思维，让学生认识到理论知识的应用讲解偏振光及其概念10分钟讲解偏振光听讲，理解认识光的偏振讲解-概括20分钟-15-\n复习光栅衍射、起偏器与检偏器，马吕斯定律复习光栅衍射的基本公式，讲解偏振光的获得和不同类型偏振光源的检验掌握偏振光的检偏以及马吕斯定律让学生能计算透过偏振片后光强度的计算讲解-概括反射光和折射光的偏振，布儒斯特角15分钟讲解获得偏振光的方法听讲，并掌握布儒斯特角的计算让学生了解获得偏振光的不同方法，开阔学生思维讲解-概括光的双折射现象20分钟讲解光的双折射现象及其解释听讲，了解让学生认识到光的各种特性，打开学生眼界课堂小结本章小结15分钟讲解本章的主要内容，回忆并总结本章重点知识听讲，回忆巩固已学的知识习题讲解讲解习题册50分钟讲解作业题听讲、理解、记录检测学生作业情况作业与思考题2、3、5、7、8、9、10、11、15、18、20后记复习、答疑（2学时）第10章介绍了楞次定律及其应用、法拉第电磁感应定律及其应用、动生电动势的本质及其计算方法、自感现象和互感现象、磁场的能量和磁能密度的概念、电磁场和电磁波的概念、平面电磁波的基本性质等。-15-\n第4章介绍了简谐振动的特征、描述简谐振动的物理量、简谐振动系统能量的特点、简谐振动的旋转矢量表示法、简谐振动的合成、阻尼振动和受迫振动的特点及共振现象、波的概念、描述波的几个物理量之间的关系、平面简谐波波动方程的物理意义、波的能量和能流、波的叠加原理、波的干涉和衍射概念及形成条件、驻波的形成和特点、多普勒效应等。第11章介绍了光振动和光强的概念、折射率的概念、光程和光程差的概念、相位差与光程差的关系、杨氏双缝干涉的特点及其条纹特征的相关计算、薄膜干涉的基本原理和等厚干涉的基本原理及其相关问题的计算、惠更斯-菲涅尔原理、单缝夫琅禾费衍射现象、艾里斑的概念及光学仪器的分辨率的定义、应用光栅公式进行计算的基本方法、光的偏振现象及几种偏振光的定义与特征、获得偏振光及判断几种偏振光的基本方法、马吕斯定律和布儒斯特定律等。-15-