基础物理学教学大纲专科

朔州师范高等专科学校基础物理课程标准化学教育专业自然科学系基础物理学教学大纲（专科）一、 课程的性质：基础物理学是理工科学生的必须基础课。 自然科学的发展是极其迅速的， 出现了大量科学的分支， 包括了各个高科技领域， 但从其基本理论上讲都是建立在物理理论的基础上。 因此基础物理学也是自然科学的基石。 对于物理及化学专业学生，在学习专业基础课程时都要涉及到一定的物理知识， 所以学习物理也是给该学科的相关专业打下一定的理论基， 同时建立起一定的科学的思想体系。 另一方面根据本学科的特点，对高等数学的要求，相关知识与后断课程的合理结合，参考了同类学校同类专业的教学大纲从而对传统的物理学大纲进行了调整制定了用于目前的试行大纲。二、 课程的教学目的与任务：教学内容的基本要求分三级：掌握、理解、了解掌握：属较高要求。对于要求掌握的内容 （包括定理、定律、原理等的内容、物理意义及适用条件） 都应比较透彻明了。 并能熟练地用以分析和计算工科大学物理课水平的有关问题。对于那些能由基本定律导出的定理不要求会推导。理解：属一般要求。对于要求掌握的内容 （包括定理、定律、原理等的内容、物理意义及适用条件） 都应明了。并能用以分析和计算工科大学物理课水平的有关问题。对于那些能由基本定律导出的定理不要求会推导。主要任务是 : 对物理专业学生涉及力学、 热学、电学、光学以及原子部分，重点体现高等数学在物理理论中的重要作用，使学生建立一个科学的思维模式。化学专业学生侧重热学、 光学及原子物理部分。 通过本课程的教学， 使学生较系统地掌握物理学的基本原理和基本知识，培养学生分析问题和解决问题的能力，帮助学生建立辩证唯物主义和历史唯物主义世界观。 另外，本课程既要为后续课程的学习和专业训练提供必要的准备， 又要为学生毕业后从事与物理有关的教学、科研和其它工作打下良好的基础。三、 课程的教学手段与方法：应具有中学物理基础和高等数学微积分、 矢量部分的知识解决物理问题。 鼓励通过网络资源、 专题讲座、探索性实践、 小课题研究等多种方式开展探究式学习，因材施教，激发学生的智力和潜能，调动学生学习的主动性和积极性。四、 课程内容及学时分配：第一章物理学导论 2 课时基本内容：了解物理学的形成、发展、及其特点与研究对象、方法。掌握单位制、量纲的概念。教学要求：学生知道物理学科的研究对象、方法及特点。教学方法：自学法、讲授法。第二章 矢量 4 课时基本内容：矢量、矢量加法、减法、数乘；矢量正交分解、矢量点积、矢积以矢量导数。教学要求：理解并掌握矢量、 矢量加法、减法、数乘；矢量正交分解、 矢量点积、矢积以及矢量导数。为以后在物理计算与推导公式方面作铺垫。第三章经典运动学 8 课时教学目的：掌握运动学中的基本概念， 引导学生用微积分求解问题。 从质点运动知识出发，分析和介绍刚体转动的规律， 引导学生逐步掌握有关刚体运动的普遍主要内容：质点 参考系 运动方程；位移 速度 加速度；圆周运动及其描述。刚体的平动、转动和定轴转动； 刚体的角动量 转动动能 转动惯量；力矩矢量 刚体定轴转动定律； 定轴转动的动能定理； 定轴转动刚体的角动量定理和角动量守恒定律。教学方法：以课堂教学为主思考题： 1、平均速度和平均速率有何区别？在什么情况下两者的量值相等？2、瞬时速度和平均速度的关系和区别是怎样的？瞬时速率和平均速率的关系和区别又是怎样的？规律，为研究更复杂的机械运动奠定基础。3、将一个生鸡蛋和一个熟鸡蛋放在桌上使它旋转，如何判定哪个是生的，哪个是熟的？为什么？第四章经典质点动力学6 课时教学目的：掌握牛顿第二定律的微分形式，掌握动量定理和动能定理及应用。掌握能量、动量和角动量三个守恒定律， 并了解三个守恒定律成立的条件，能熟练的解决实际问题。主要内容：牛顿第二定律及其微分形式；动量定理；动能定理。保守力保守力场势能；机械能守恒定律能量守恒定律； 动量守恒定律；质点的角动量和角动量守恒定律方法： 以课堂教学为主，辅以自学、讨论、问答思考题： 1、两质量不等的物体具有相等的动能，哪个物体的动量较大？两质量不等的物体具有相等的动量，哪个物体的动能较大？2、重力势能和引力势能是怎样认识的？又是怎样计算的？它们的量值是绝对的吗？重力是引力的一个特例， 你能从引力势能公式推算出重力势能公式吗？第五章 相对论基础 4 课时教学目的：相对论是近代物理的重要内容，通过本章学习， 使学生了解相对论的基础知识。主要内容：伽利略相对性原理经典力学的时空观； 狭义相对论基本原理洛仑兹坐标变换式； 相对论速度变换公式； 狭义相对论时空观； 狭义相对论动力学基础方法： 以课堂教学为主思考题：相对论中运动物体长度缩短与物体线度的热胀冷缩是否是一回事？第六章经典质点组动力学4课时教学目标 :知道质点组动力学的研究方法；会推到质点组动量定理及其守恒定律。进一步研究质点组角动量定理及其守恒定律的推到与应用。方法： 自学法、讲授法、讨论法。思考题：质点组与指点的区别于联系有那些？第七章 机械振动4课时教学目的：振动时产生波的根源， 掌握描述简谐振动和简写波的各物理量 （特别是相位）及各量间的关系。 理解旋转矢量法。 掌握简谐振动的基本特征，能建立一维简谐振动的微分方程， 能根据给定的初始条件写出一维简谐振动的振动方程，并理解其物理意义。理解同方向、同频率两个简谐振动的合成规律。 波是振动的传播， 是学生很好的掌握两者之间的关系，并为学好光学奠定基础。方法：以课堂教学为主思考题：机械波和电磁波有何异同？第八章机械波4课时教学内容：机械波的产生和传播；平面简谐波波动方程； 惠更斯原理波的衍射；波的叠加原理波的干涉驻波；教学目标：理解机械波的产生； 平面简谐波的特点及其研究方法； 波的叠加种类。方 法： 自学、课堂教学思考题：平面简谐波中的各个质点做何种运动？第九章 光波 4 课时教学内容：光源单色光相干光；双缝干涉；光程与光程差；教学要求：理解相干光的产生；掌握光程与光程差的计算。思考题：相干条件有哪些？第十章光的干涉 4 课时教学内容：光的单色性和相干性 .相干光的获得 .杨氏双缝干涉 .半波损失 .光程 . 等厚干涉（劈尖、牛顿环） . 等倾干涉 . 迈克耳孙干涉仪 . 薄膜干涉应用举例 .基本要求：理解光的相干性及获得相干光的方法 . 在计算相干光的光程差时会考虑半波损失的问题 . 等厚干涉、等倾干涉可从薄膜光程差公式形象说明条纹的形成 , 为讨论迈克耳孙干涉仪的工作原理作基础。思考题：等厚干涉与等倾干涉有哪些区别与联系？第十一章光的衍射6课时基本内容：光的衍射现象 惠更斯菲涅尔原理； 单缝的夫琅禾费衍射； 圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领；光栅衍射；光学仪器的分辨本领 .基本要求：掌握分析单缝夫琅禾费衍射暗条纹分布规律的方法.方法：讲授、自学、类比、问答思考题：光的衍射与干涉有哪些不同之处？第十二章光的偏振 4 课时基本内容：天然光和线偏振光.起偏、检偏、偏振度、马吕斯定律；反射和折射时光的偏振。布儒斯特定律. 线偏振光的产生和检验 .基本要求：理解自然光和偏振光的基本特征 , 理解线偏振光产生和检验的方法。方 法： 讲授、自学思考题：自然光、线偏振光与部分偏振光的特点有哪些？第十三章 热学基本概念 8 课时基本内容：物质结构的基本图像，热力学系统及其状态参量，平衡态的概念，温度与温标，状态方程的一般讨论，气体的状态方程。基本要求：理解并掌握物质结构的基本图像、 热力学系统及其状态参量、 平衡态的概念、温度与温标、态方程的一般讨论、气体的状态方程。能从宏观意义和微观意义上理解平衡态的意义。方法：讲授、讨论思考题：理想气体特点有哪些？第十四章热力学第一定律10 课时教学内容：掌握功和热量的概念。理解平衡过程。掌握热力学第一定律。能熟练地分析、计算理想气体各等值过程和绝热过程中的功、 热量、内能改变量及卡诺循环的效率。理解可逆过程和不可逆过程。 理解热力学第二定律的两种叙述， 了解这两种叙述的等价性。了解热力学第二定律的统计意义及无序性，了解熵的概念方法：讲授、讨论第十五章热力学第二定律10 课时教学内容：热力学第二定律1、提出背景2、两种表述（ 1）开尔文表述；（ 2）克劳修斯表述可逆过程和不可逆过程 卡诺定理1、可逆过程和不可逆过程（ 1）定义（ 2）分析 功热转换不可逆 热传导不可逆 理想气体自由膨胀不可逆 理想气体迅速膨胀不可逆卡诺定理（了解）从热力学第二定律可以证明热机理论中非常重要的卡诺定理，它指出：（ 1）在相同的高温热源（温度为 T1 ）与相同的低温热源（温度为 T2 ）之间工作的一切可逆机（即工作物质的循环是可逆的），不论用什么工作物质，效率相等，都等于1T2。T1（ 2）在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切不可逆机 （即工作物质的循环是不可逆的）的效率，不可能高于（实际上是小于）可逆机，即T21T1五、 开课时间（时长）、规定学时及成绩考核、评定方式开课时间为 1 学年，每学期学时为40 个。考核方式：考试 +平时课堂成绩考核。另：课外习题主要以学生自行处理，教师批阅后讲评为主。 教学内容讨论穿插到平时课堂教学中。 考核要避免应试教育的倾向， 积极探索以素质教育为核心的课程考核模式。 采用启发式、 讨论式等多种行之有效的教学方法，加强师生之间、学生之间的交流，引导学生独立思考，强化科学思维的训练。习题课、讨论课是启迪学生思维，培养学生提出、分析、解决问题能力的重要教学环节，提倡有条件的学校以小班形式进行，并应在教师引导下以讨论、交流为主，学时数应不少于总学时的10%，争取做到不少于15。六、使用教材及主要参考书、参考文献:1教材：基础物理学梁绍荣管靖，高等教育出版社，2002.2参考书：（1）物理学，马文蔚，高等教育出版社，1999；第四版。（2）大学物理，赵近芳，北京邮电大学出版社，2000 第一版。（3）大学物理，孙云卿，电子工业出版社，2005 第一版大纲制订人：贺树芳