本科生教育

普通物理学(一)课程教学大纲

课程编号:08211001

课程类别:普通教育课程

授课对象:电子信息科学与技术、测控技术与仪器、热能与动力工程、建筑环境与设备工程等全校理工类专业

开课学期:第一学年第二学期和第二学年第一学期

主讲教师:晏世雷、吴雪梅、李成金、江美福、钱铮、朱天淳、冯秀舟、陈钢、须萍等

指定教材:过祥龙,董慎行,晏世雷《基础物理学》(上下册,第二版),苏州大学出版社,2003年8月

教学目的:

本课程是理、工类非物理专业的一门基础课,其任务使学生掌握物理学所研究的机械运动、分子热运动、电磁运动以及微观体系的运动等各种规律,掌握物理学的基本定律、基本理论,了解物理学的应用,提高学生的科学素质,为后续课程的学习奠定基础。

 

第一章质点运动学

1.教学内容

描述质点运动状态的物理量、运动的相对性。

2.教学要点

使学生掌握位置矢量、速度、加速度等物理量,掌握直线运动、圆周运动的规律,理解相对运动。

 

第二章质点动力学

1.教学内容

牛顿运动定律、动量定理、动量守恒定律。

2.教学要点

使学生掌握牛顿三定律及其应用,掌握动量、冲量概念,掌握动量定义、动量守恒定律。

 

 

第三章机械能守恒

1.教学内容

功、动能、势能等概念、动能定理、功能原理、机械能守恒定律。

2.教学要点

使学生掌握质点在运动过程中所遵循的动能定理、功能原理,掌握机械能守恒及其应用。

 

第四章刚体的定轴转动

1.教学内容

刚体运动分类、角动量、转动惯量的概念、转动定律、角动量守恒定律。

2.教学要点

使学生掌握刚体定轴转动的动能、角动量概念,掌握转动定律、角动量定理及角动量定恒定律,掌握力矩的功。

 

第五章流体力学

1.教学内容

理想流体的定常流动、连续性方程、伯努利方程。

2.教学要点

使学生理解理想流体的定常流动,掌握伯努利方程。

 

第六章振动

1.教学内容

简谐振动的描述、动力学方程、能量,同方向简谐振动的合成,相互垂直的两个简谐振动的合成,阻尼振动、受迫振动。

2.教学要点

使学生掌握简谐振动的余弦表达式,旋转矢量、相位等概念。掌握无阻尼自由振动的周期、频率、能量等概念,掌握同方向同频率简谐振动的合成,理解李萨如图形,了解阻尼振动、受迫振动。

 

第七章波动

1.教学内容

平面简谐波的余弦表达式、波的能量、能量密度、波的干涉、多普勒效应。

2.教学要点

使学生理解机械波的产生和传播,平面简谐波的余弦表达式及其意义,理解波的能量、能量密度,掌握波的干涉,理解多普勒效应。

 

第八章狭义相对论基础

1.教学内容

经典力学的相对性原理和时空观,狭义相对论基本假设,洛仑兹变换,狭义相对论时空观,相对论动力学。

2.教学要点

使学生理解狭义相对论基本假设,掌握洛仑兹变换,理解狭义相对论时空观及相对论动力学规律。

 

第九章静电场

1.教学内容

库仑定律、电场强度、电势、高斯定理、静电场环路定理。

2.教学要点

使学生掌握库仑定律、电场强度、电势的定义及计算方法,理解静电场高斯定律、环路定理,掌握电场力做功。

 

第十章静电场中的导体和电介质

1.教学内容

导体的静电感应、电介质的极化、电容、电容器、电场能量。

2.教学要点

使学生掌握导体静电平衡条件,理解电解质的极化,掌握电容器及其组合的计算方法,掌握电场能量的计算。

 

第十一章直流电路

1.教学内容

欧姆定律、焦耳一楞次定律、电动势、基尔霍夫定律。

2.教学要点

使学生掌握欧姆定律、楞次定律的积分形式,理解微分形式,掌握电动势概念,应用基尔霍尔夫定律计算复杂电路。

第十二章稳恒磁场

1教学内容

磁感应强度、安培力、电流的磁场、磁场的高斯定理、安培环路定理。

2.教学要点

使学生掌握磁感应强度的概念,掌握毕奥一沙伐尔定律,掌握磁场对电流的作用,理解磁场的高斯定理、安培环路定理。

 

第十三章电磁感应

1.教学内容

电磁感应现象,法拉弟电磁感应定律、楞次定律、涡电流、涡旋电场、互感、自感、磁场能量。

2.教学要点

使学生掌握法拉弟电磁感应定律、楞次定律,掌握动生电动势及感生电动势的计算,理解涡电流及涡旋电场,掌握互感、自感及磁场能量的计算。

 

第十四章物质的磁性

1.教学内容

磁介质的磁化、磁化强度、铁磁性。

2.教学要点

了解磁介质分类及其相应的磁化规律,理解有磁介质时的安培环路定律。

 

第十六章麦克斯韦方程组和电磁波

1.教学内容

位移电流、麦克斯韦方程组、电磁波。

2.教学要点

使学生理解位移电流概念,了解麦克斯韦电磁场理论,了解电磁波的特性。

 

第十七章几何光学

1.教学内容

光的概述、光程、透镜。

2.教学要点

了解光波的特性,掌握光程概念,理解通过透镜不改变光程差。

第十八章光的干涉

1.教学内容

分波前干涉、薄膜干涉、迈克尔逊干涉仪。

2.教学要点

使学生掌握相干光干涉特点,掌握杨氏双缝干涉,劈尖干涉、牛顿环、增透膜等,理解迈克尔逊干涉仪的原理及应用。

 

第十九章光的衍射

1.教学内容

惠更斯-菲涅耳原理、夫琅和费衍射、衍射光栅、最小分辨角、X射线衍射。

2.教学要点

使学生理解惠更斯-菲涅耳原理,掌握单缝夫琅和费衍射及光栅方程,理解多缝、圆孔夫琅和费衍射及最小分辨角,理解布喇格方程。

 

第二十章光的偏振

1.教学内容

光的起偏和检偏、偏振光的分类、双折射、偏振光的干涉。

2.教学要点

使学生掌握自然光和线偏振光的特点,掌握马吕斯定律、布儒斯特定律,理解光的双折射、波片及椭圆偏振光,理解偏振光的干涉。

 

第二十一章气体分子动理论

1.教学内容

平衡态,状态参量,热力学第零定律,理想气体的宏观描述,气体分子动理论的压强公式温度的微观解释,能量均分原理,麦克斯韦速率分布,速度分布律、玻耳兹曼分布律,分子平均自由程,范德瓦尔斯方程,气体输运现象及其宏观规律。

2.教学要点

使学生理解通过统计平均找出描述气体的微观量与宏观量的联系,理解能量均分原理,掌握气体的热容,了解麦克斯速率分布,理解气体分子平均自由程,理解范德瓦尔斯方程。

 

 

第二十二章热力学第一定律

1.教学内容

热力学第一定律,热力学第一定律的应用,理想气体的热容,理想气体的绝热过程。

2.教学要点

使学生掌握理想气体状态方程,掌握热力学第一定律及其应用,掌握理想气体的热容量及经典的局限,掌握绝热过程与多方过程。

 

第二十三章热力学第二定律、熵

1.教学内容

热力学第二定律,不可逆过程、循环、卡诺定理、热机效率、热力学温标、熵、熵增原理、热力学第二定律的统计意义。

2.教学要点

使学生理解热力学第二定律的各种叙述,理解不可逆过程,掌握卡诺循环、卡诺定理、会计算热机效率,理解热力学温标,理解熵、熵增原理及其统计意义。

 

第二十四章量子论的起源

1.教学内容

黑体辐射、普朗克的量子假设、光电效应、康普顿效应、玻尔氢原子理论。

2.教学要点

使学生理解黑体辐射及其规律,了解普朗克的量子假设,理解光电效应、康普顿效应及玻尔模型。

 

第二十五章量子力学基础

1.教学内容

物质波、波粒二象性、不确定关系、波函数、薛定谔方程及其简单应用。

2.教学要点

使学生理解德布罗意假设及波粒二象性,理解不确定关系,理解波函数及其统计解释,了解薛定谔方程及其简单应用。

 

第二十六章原子、分子与固体

1.教学内容

氢原子的量子理论,自旋,原子的壳层结构,激光,固体的能带理论,超导。

2.教学要点

掌握氢原子的量子理论,自旋及原子壳层结构,了解激光产生的原理,较好地掌握能带理论,对超导的微观机理的理解和高温超导体。

各章课时分配

1.质点运动学

4学时

2.质点动力学

3学时

3.机械能守恒

3学时

4.刚体的定轴转动

6学时

5.流体力学

4学时

6.振动

5学时

7.波动

5学时

8.静电场

7学时

9.静电场中的导体和电介质

7学时

10.直流电路

4学时

11.稳恒磁场

6学时

12.电磁感应

8学时

13.物质的磁性

4学时

14.麦克斯韦方程组和电磁波

4学时

15.几何光学

2学时

16.光的干涉

6学时

17.光的衍射

6学时

18.光的偏振

6学时

19.气体分子运动论

8学时

20.热力学第一定律

6学时

21.热力学第二定律

7学时

22.狭义相对论

6学时

23.量子论的起源

6学时

24.量子力学基础

6学时

25.原子、分子与固体

4学时

26.期中考试、期末复习

6学时

 

大纲实施说明

1.本课程授课二学期共144学时,每周4学时,第一学期讲授力学、电磁学部分,第二学期讲授波动光学、热学、近代物理学部分。

2.课时分配是一个典型方案,教学过程中,在保证教学要求重点前提下,结合各专业实际情况,可对内容和课时作适当调整。

 

参考书目

1.Halliday,Resnick,Walker,Fundamenttals of Physics(sixth edition,John Wiley & Sons Ins. 2001年.

2. 赵凯华,罗蔚茵. 新概念物理教程(力学),北京,高等教育出版社,1995.

3. 赵凯华,罗蔚茵. 新概念物理教程(热学),北京,高等教育出版社,1998.

4.赵凯华. 定性与半定量物理学, 北京,高等教育出版社,1991.

5. 卢德馨. 大学物理学, 北京,高等教育出版社,1998.

6. 陆果. 基础物理学教程, 北京,高等教育出版社,1998.

7. 张三慧. 大学物理学,北京,清华大学出版社,2000.

8. 程守洙,江之永. 普通物理学, 北京,高等教育出版社,2002.

9. 马文蔚. 物理学教程, 北京,高等教育出版社,2005.

10. 秦允豪. 热学,北京,高等教育出版社,2004.

11. 姚启均.光学教程, 高等教育出版社,2002.

 


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