福建工程学院课程教学大纲.doc

福建工程学院课程教学大纲课程名称： 大学物理 适用专业： 本科工科各专业（110学时）编制部门： 数理系物理教研室 审定部门： 审定人签名： 2006 年 10 月 28 日大学物理学课程教学大纲（适用于本科工科各专业）一、课程教学目标1课程性质：物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用和转化规律的学科，它的基本理论渗透在自然科学的各个领域，应用于生产技术的许多部门，是自然科学和工程技术的基础。以经典物理、近代物理和物理学在科学技术中的初步应用为内容的大学物理课程是高等学校理工科各专业学生一门重要的必修基础课，这些物理基础知识是构成科学素养的重要组成部分，更是一个科学工作者和工程技术人员所必备的。 大学物理课程在为学生较系统地打好必要的物理基础，培养学生现代的科学的自然观、宇宙观和辩证唯物主义世界观，培养学生的探索、创新精神，培养学生的科学思维能力，掌握科学方法等方面，都具有其他课程不能替代的重要作用。2教学方法：课堂讲授和讨论，习题课。3课程学习目标和基本要求：通过大学物理课程的教学，应使学生对物理学的基本概念、基本理论、基本方法能够有比较全面和系统的认识和正确的理解，为进一步学习打下坚实的基础。在大学物理的各个教学环节中，都必须注意在传授知识的同时着重培养分析问题和解决问题的能力，努力实现知识、能力、素质的协调发展。通过大学物理课程教学，培养学生以下能力：(1)、独立获取知识的能力-能够逐步掌握科学的学习方法，独立地阅读相当于大学物理水平的物理类教材、参考书和文献资料，不断地扩展知识面,并能理解其主要内容，写出条理较为清晰的读书笔记、小结或小论文。(2)、科学思维能力能够运用物理学的理论和观点，通过分析综合、縯绎归纳、科学抽象、类比联想等方法正确分析、研究和计算一般难度的物理问题；能根据单位（量纲）分析、数量级估算、极端情况和特例讨论等，进行定性思考或半定量估算，并判断结果的合理性。(3)、解决问题的能力对一些较为简单的实际问题，能够根据问题的性质以及实际需要，抓住主要因素，进行合理的简化，建立相应的物理模型，并用物理语言进行描述，运用所学的物理理论和研究方法，加以解决。通过大学物理课程教学，培养学生以下素质：(1)、科学素质通过课程教学，培养学生追求真理的理想和献身科学的精神，树立学生现代科学的自然观、宇宙观和辩证唯物主义世界观，使学生具有科学的成败观和探索科学疑难问题的信心与勇气，培养学生严谨求实的科学态度和坚韧不拔的科学品格。(2)、创新精神通过了解物理学史和物理学家成才经历等，激发学生求知热情、探索精神和创新欲望，使学生善于思考，勇于实践，敢于向旧观念挑战。(3)、科学美感通过引导学生认识物理学中具有的明快简洁、均衡对称、奇异相对、和谐统一等物理学美学特征，培养学生的物理学审美思维，使学生学会用美学去欣赏和研究科学的内在规律，升华学生情操，唤起学生求知欲。4课程类型：公共基础课。5先修课程：高等数学（矢量，微积分，微分方程等）二、课程内容和要求（一） 理论教学绪论物理学的研究对象与研究方法；物理学与科学技术的关系；物理课的地位与作用；物理课的教学要求、教学安排和教学方法。 第一篇 力学 第一章 质点运动学知识点：参考系与坐标系；质点；矢径；运动学方程；位移；速度；加速度；切向加速度和法向加速度；运动学的两类问题；相对运动；圆周运动的角量描述；角量与线量的关系。重点：质点运动规律的描述。 难点：运动方程和运动量间的关系。 第二章牛顿定律知识点：牛顿第一、二、三定律及其适用条件以及用微积分方法求解一维变力作用下简单的质点动力学问题，物理量的单位和量纲，万有引力，弹性力，摩擦力，惯性参考性，力学相对性原理。重点：质点运动规律的运用。 难点：受力分析；力学相对性原理。第三章动量与角动量知识点：冲量，动量，质点和质点系的动量定理，动量守恒定律，质心，质心运动定理，质点的角动量，质点的角动量定理。重点：质点和质点系的动量定理，动量守恒定律，质点的角动量，质点的角动量定理。 难点：质心定义，质心运动定理应用，角动量定义。第四章 功和能知识点：功，功率，保守力与非保守力，势能，质点和质点系的动能定理，机械能守恒定律，能量守恒定律，完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞。重点：功，势能，质点和质点系的动能定理，守恒定律。 难点：变力功的计算，保守力与非保守力定义。第五章刚体的定轴转动知识点：刚体的定轴转动，角量与线量的关系，力矩，转动惯量，平等轴定理，角动量，力矩的功和功率，刚体绕定轴转动的转动定律，质点的角动量定理和角动量守恒定律，刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律，刚体定轴转动的动能定理。重点：定轴转动规律。难点：转动规律的分析和计算。第六章狭义相对论基础知识点：伽利略变换式，牛顿的绝对时空观，爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设，洛伦兹变换式，狭义相对论中同时性的相对性以及长度收缩和时间膨胀概念，狭义相对论中质量和速度的关系、质量和能量的关系。重点：同时性的相对性、长度收缩和时间膨胀。难点：用相对论的时空观分析、计算有关的简单问题。 第二篇 热学第七章 温度知识点：物质的微观模型，平衡态，热平衡，热力学第零定律，理想气体的温度，热力学第三定律，理想气体状态方程。 重点：平衡态，热平衡，温度概念，理想气体状态方程。难点：热平衡概念。第八章 气体动理论知识点：物质的微观模型，理想气体的压强公式和温度公式，能量均分定理，理想气体的内能，麦克斯韦速率分布律及速率分布函数和速率分布曲线，气体分子热运动的最概然速率、算术平均速率和方均速率，气体分子平均碰撞频率及平均自由程。重点：压强、内能概念，理想气体压强微观公式，麦克斯韦速度分布律；气体碰撞的微观模型。难点：建立对大量粒子系统分析的统计概念；输运过程的微观解释。第九章热力学第一定律知识点：功的微观意义，热力学第一定律，准静态过程，气体的摩尔热容量，理想气体等体、等压、等温过程和绝热过程，卡诺循环。 重点：热力学第一定律物理意义，绝热过程，卡诺循环。难点：分析计算理想气体的等容、等温、等压、绝热等过程；卡诺循环。第十章热力学第二定律知识点：热力学第二定律，熵及其玻耳兹曼表达式，可逆过程和不可逆过程，克劳修斯熵公式。重点：热力学第二定律的意义及熵函数的物理意义。难点：熵函数的引入及熵增原理的微观意义。 第三篇 电磁学 第十一章静止电荷的电场知识点：电荷的量子化，电荷守恒定律，库仑定律，电场强度，点电荷的电场，静电场中的电偶极子，电场强度的叠加原理，电场线，电场强度通量，高斯定理。 重点：电场强度叠加原理，高斯定理。 难点：电场强度的分析计算。第十二章电势知识点：静电场力所作的功，静电场的环路定理，电势，点电荷的电势，电势的叠加原理，电场强度与电势梯度，电势能，静电场的能量。重点：电势的叠加原理，环路定理。 难点：电势的分析计算。第十三章有导体与电介质存在时的静电场知识点：静电感应，静电平衡，电容器，电容器的电容公式，电介质对电容的影响，电介质的极化，电位移，有电介质时的高斯定理，电容器的电能，静电场的能量，能量密度。重点：导体的静电平衡，介质的极化，有电介质时的高斯定理，电容计算，电场能量。难点：导体处于静电平衡时的条件、性质，介质的极化，电位移矢量定义。第十四章电流和磁力知识点：电流强度，电流密度，电流的连续性方程，恒定电流条件，电导率，欧姆定律的微分形式，带电粒子在电场和磁场中所受的力及其运动，安培力，载流直导线在均匀磁场中所受的力和力矩，磁矩。重点：电流密度、电导率，欧姆定律的微分形式，安培力，载流直导线在均匀磁场中所受的力和力矩。难点：电流密度、磁矩的概念理解。第十五章磁场的源知识点：磁场，磁感应强度，毕奥萨伐尔定律，磁通连续定理，安培环路定理，全电流安培环路定理。重点：毕奥-萨伐尔定律、安培环路定理。 难点：用毕奥-萨伐尔定律计算简单问题中的磁感应强度。 第十六章有磁介质存在时的磁场知识点：磁介质，磁化强度，磁介质中的环路定理，磁场强度，磁化曲线，铁磁质。重点：磁介质的磁化、介质中的安培环路定理。难点：均匀磁化的B、H、M关系及表面磁化电流密度与磁化强度矢量间关系。第十七章电磁感应知识点：电磁感应，法拉第电磁感应定律，楞次定律，动生电动势，感生电动势，自感电动势，自感，互感电动势，互感，磁场的能量，磁场能量密度。重点：法拉第电磁感应定律，动生和感生电动势。难点：感应电动势的计算。第十八章麦克斯韦方程组和电磁波知识点：麦克斯韦方程组，电磁波的产生和传播，电磁波的特性和能量，振荡电偶极子。重点：电磁波的产生和传播，电磁波的特性。难点：电磁振荡规律、电磁波的特性。麦克斯韦电磁场方程的积分形式第四篇 波动与光学第十九章振动知识点：简谐运动表达式，振幅，周期，频率，相位，旋转矢量，简谐运动的动力学方程，弹簧振子，单摆，简谐振动的能量，阻尼振动，受迫振动，简谐振动的合成。重点：简谐振动的特征、合成规律。 难点：位相及位相差。第二十章波动知识点：行波，简谐波的波函数，波长，周期和频率，波速，波的能量，能流和能流密度，惠更斯原理，驻波，声波，多普勒效应。重点：平面简谐波波函数，惠更斯原理。难点：建立平面简谐波方程的方法，多普勒效应。第二十一章光的干涉知识点：相干光及获得相干光的方法，光程的概念以及光程差和相位差的关系，杨氏双缝干涉，薄膜干涉，迈克耳逊干涉仪， 重点：相干光分析、光程的概念以及光程差和相位差的关系，杨氏双缝干涉。难点：干涉条纹位置计算、理解光程的概念。第二十二章光的衍射知识点：惠更斯菲涅尔原理，单缝夫琅禾费衍射，圆孔衍射，细丝衍射，光学仪器的分辨率，光栅衍射，X射线的衍射的布拉格公式。重点：单缝夫琅禾费衍射，光栅衍射规律。难点：单缝夫琅禾费衍射，光栅衍射规律。 第二十三章光的偏振知识点：自然光和偏振光，偏振片，马吕斯定律，布儒斯特定律，由反射、双折射和散射引起的光的偏振。重点：偏振光的传播规律。难点：理解和分析偏振光的传播规律。第五篇 量子物理基础第二十四章量子物理的基本概念知识点：黑体辐射，普朗克能量子假设，光电效应，光子，爱因斯坦方程，光的波粒二象性，康普顿效应，德布罗意的物质波假设及其正确性的实验证实，实物粒子的波粒二象性，概率波与概率幅，不确定关系，一维定态薛定谔方程，能量量子化，德波波长子量子化，势垒穿透，谐振子重点：光电效应和康普顿效应的实验规律，爱因斯坦光子假设对这两个效应的解释，实物粒子的波粒二象性。 难点：理解实物粒子的波粒二象性、波函数的统计解释、不确定关系。第六篇 现代工程技术的物理基础专题内容由教师自选（属于了解要求）。（二）实践教学本课程有相关的独立课程：大学物理实验（40学时）。 三、学时分配本课程理论教学时数：110。序号 教学内容 讲课实验 合计第0篇 绪论 1 0 1 第1篇 力学 290 29第2篇 热学 18 0 18 第3篇 电磁学 28 0 28 第4篇 波动与光学26 0 26 第5篇量子物理基础808四、课程参考资料1、教材：大学基础物理学第二版（上、下），张三慧主编，清华大学出版社2003年出版。2、参考书：所有有关大学本科工科类物理学教材、学习指导书、习题解等教学参考书及相关杂志均可作为学习参考书。重点推荐以下参考书：1. 物理学第四版（上、中、下），东南大学等七所工科院校编、马文蔚等改编，高等教育出版社1999年11月出版。2. 马文蔚等编物理学学习指南第四版，高等教育出版社2001年11月出版。 3. 张三慧主编大学基础物理学学习辅导与习题解答第一版，清华大学出版社2004年6月出版。4. 程守洙江之远主编普通物理学第五版，高教教育出版社1998年6月出版。5. 马文蔚等主编物理学原理在工程技术中的应用，高等教育出版社2001年11月出版。6. 陆果主编基础物理学教程及基础物理学教学参考书7. 赵凯华、罗蔚茵，新概念物理教程力学，热学，高等教育出版社，1998 8. 赵凯华编，电磁学， 高等教育出版社，1981 9. 沈慧君编，大学物理习题讨论课指导，清华大学出版社，1991五、说明（一） 本大纲特点：1. 本大学物理教学大纲适用于高中学完物理必修课和选修课的工科各本科专业学生。2. 本大纲适用学时数为110学时（含理论课、习题课或讨论课）。分二学期，建议第一学期48学时，第二学期62学时。3. 为充分运用高等数学工具，本课程以一年级第二学期开始为宜。（二） 教学建议：在课程教学过程中，要加强教学方法和手段等研究。1. 教学原则：以学生知识、能力、素质协调发展为目标，认真贯彻以学生为主体、教师为主导的教学思想，在积极进行教学改革的基础上，努力构建一个有利于学生个性发展和创造能力培养的大学物理课程教学体系，加强学生在课程教学过程中的参与度，鼓励学生自学。2. 教学方法：采用启发式、讨论式和开放式等多种行之有效的教学方法，引导学生思考，强化敛散思维训练。习题课或讨论课是启迪学生思维，培养学生提出、分析、解决问题的重要环节，习题课或讨论课应在教师引导下以学生讨论、交流为主，习题课或讨论课的学时数不应少于总学时的15%，习题课或讨论课提倡以小班形式进行。鼓励开展讲座、探索实验和小课题研究等第二课堂活动，因材施教，发展个性，最大限度地激发学生的智力和潜能，学习的主动性和积极性。3. 教学手段：提倡采用多媒体与板书相结合的课堂教学法。应充分利用演示实验帮助学生观察物理现象，增加感性知识，提高学习的兴趣，大学物理课程的主要内容都应有演示实验（实物演示和多媒体演示），其中实物演示实验的数目不应少于40个，条件成熟时建立开放性的演示实验室，让学生自己动手观察实验，思考问题。创造条件，充分利用和发挥计算机辅助教学、网络教学等现代化教学手段的优势和网上教学资源，扩大信息量，增强教学效果，提高教学效率，加强课外交流。4. 双语教学：鼓励有条件的教师开展双语教学，或者在教学中增加物理名词的外文注释及说明，以提高学生查阅外文资料能力和科技外语交流能力。5. 习题与考核：习题的选取应围绕教学要求强调基本习题训练，降低技巧性习题的要求，应尽量精选一些既能培养学生分析和解决问题能力、巩固所学知识，又较贴近应用实际可激发学生学习兴趣的作业。期末考核用试题库命题，全校统一，闭卷考试。流水作业，统一改卷。6. 专题讲座：为反映大学物理课程特点和科学技术的新进展，在教学内容中包含了现代工程技术的物理基础专题。专题内容可以是联系专业需要的物理基础，例如，几何光学、物性学、固体、激光等，也可以是科学技术的新理论、新知识、新技术，例如，超导电、非线性现象和混沌、核磁共振、粒子物理等。专题个数、内容和学时数由教师自行确定。专题以讲座形式在课外进行。