大学物理课程教学大纲

大学物理课程教学大纲

大学物理课程教学大纲

课程代号：13020223 学时数：64

适用专业：工业工程、服装设计与工程（服装制造技术）、海洋技术、生物工程、食品科学与工程、土木工程（城镇建设与管理）、环境工程等本科专业

一、课程的性质、目的和任务

1、课程的性质

物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用及其转化规律的自然学科。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，是其他自然科学和工程技术的基础。本课程是高等学校理工科各专业学生一门重要的通识性必修基础课。

2、课程的目的

本课程的作用，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思想方法和研究问题方法。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。学好本课程，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。

本课程是在大学一、二年级开设的，在使学生树立正确的学习态度、掌握科学的学习方法，培养独立获取知识的能力，以尽快适应大学阶段的学习规律，为培养具有较强工程实践能力和工程创新意识的应用型高级工程技术人才服务等方面所起的作用也是十分重要的。

3、课程的任务

本课程的主要任务是培养学生：

(1)学习力学、机械振动、机械波、波动光学和量子物理的基本概念、基本理论、基本方法。

(2)基本学会用物理学的原理和方法分析、研究简单的物理问题，初步具备从工程实际中抽象物理问题的能力和分析问题、解决问题的能力。

(3)培养学生树立辩证唯物主义世界观，形成理论联系实际，实事求是的科学态度，刻苦钻研、探索创新的科学精神。

(4)明确数学是物理学的语言和工具，实验是物理学的基础，培养学生具有一定的自学能力和科学表达能力。

二、课程教学内容及基本要求

(一)绪论

介绍本课程的性质、目的、任务，概略介绍本学科的发展简史，本课程的主要学习内容、学习要求、学习方法和教学手段。 (二)运动学

1、教学基本要求

(1)理解描述质点运动及运动变化的基本物理量:位置矢量r 、位移r ? 、速度υ

和加速度a

等；理解速度、加速度的瞬时性。

(2)掌握位置矢量、位移、速度和加速度的矢量定义及其在直角坐标系中、自然坐标系

中的表示。

(3)掌握质点做圆周运动时的角量描述以及角量与线量之间的关系。

(4)理解运动方程的概念；熟练掌握用微积分的方法处理质点运动学的两类基本问题。

(5)了解相对运动、相对速度的概念。

(6)理解质点系、质心、刚体等概念；掌握刚体定轴转动的描述方法。

2、重点与难点

(1)重点：速度、切向加速度、法向加速度、圆周运动。

(2)难点：运动描述的矢量表示、运动学初值问题、质心。

(三)牛顿运动定律刚体定轴转动定律

1、教学基本要求

(1)了解牛顿运动定律的适用范围；掌握牛顿运动定律的基本内容和物理实质。

(2)熟练掌握用微积分的方法处理一维变力作用下简单质点力学问题。

(3)掌握转动惯量的概念及其计算方法；了解平行轴定理和正交轴定理。

(4)掌握刚体定轴转动定律；掌握刚体定轴转动、刚体定轴转动和质点联动问题的解法。

2、重点与难点

(1)重点：运用牛顿运动定律、刚体定轴转动定律的基本解题方法。

(2)难点：运用牛顿运动定律、刚体定轴转动定律的基本解题方法，转动惯量。

(四)动量守恒定律角动量守恒定律

1、教学基本要求

(1)掌握动量、冲量的概念；掌握动量定理、动量守恒定律并能熟练运用动量定理和动量守恒定律分析和解决质点、质点系等平面运动中的简单力学问题；了解质心运动定理。

(2)理解力矩、质点的角动量的概念；掌握质点的角动量定理和角动量守恒定律。

(3)理解刚体定轴转动的角动量的概念；掌握刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律及其应用；了解进动的概念。

2、重点与难点

(1)重点：动量守恒定律、角动量守恒定律。

(2)难点：守恒条件的分析及守恒定律的应用。

(五)功和能

1、教学基本要求

(1)掌握功的概念；掌握直线运动情况下变力的功、刚体定轴转动中力矩的功特别是重力矩的功的计算。

(2)理解保守力做功的特点和势能的概念；掌握重力势能、引力势能和弹性势能的概念和势能函数表达式；掌握刚体的重力势能。

(3)掌握质点和质点系的动能定理、功能原理和机械能守恒定律；理解刚体转动动能的概念，掌握刚体定轴转动的动能定理，能在刚体定轴转动的问题中应用机械能守恒定律。

2、重点与难点

(1)重点：动能定理，机械能守恒定律。

(2)难点：变力做功的计算、守恒条件的分析。

(六) 机械振动

1、教学基本要求

(1)掌握简谐振动的特征和规律——动力学方程和振动表达式。

(2)掌握描述简谐振动特征的三个物理量的意义，能够用解析法、旋转矢量法求解描述简谐振动特征的物理量和振动表达式；能够从弹簧振子与单摆的初始运动状态求出振动表达式。

(3)掌握简谐振动的能量特征。

(4)掌握同方向同频率的简谐振动的合成规律，能够计算合振动的振幅和初相；理解“拍”和“拍频”的概念。

(5)了解两个互相垂直、同频率简谐振动的合成规律和李萨如图形的形成；了解阻尼振动和受迫振动的特点。

2、重点与难点

(1)重点：简谐振动表达式、同方向同频率简谐振动的合成。

(2)难点：相位的概念、旋转矢量。

(七)机械波

1、教学基本要求

(1)理解机械波产生的条件、传播的方式；掌握描述波动的3个重要参量——波长、周期(频率)、波速的物理意义、相互关系和决定因素；理解与波的几何描述相关量——波线、波面、波前(波阵面)等的意义。

(2)掌握平面简谐波表达式的物理意义；掌握已给定某点的振动状态或某时刻的波动图象建立表达式的方法，能根据波的表达式进行相关计算，如某点的振动表达式、振动速度、某时刻的波形图象等。

(3)理解波的能量传播特点及能流、能流密度的概念。

(4)理解惠更斯原理和波的叠加原理；掌握波的相干条件及相长、相消干涉的条件并进行有关计算。

(5)理解驻波的形成条件，能确定波腹和波节的位置；理解半波损失的概念。

(6)了解多普勒效应。

2、重点与难点

(1)重点：波动方程、波的干涉。

(2)难点：波动方程。

(八)波动光学

1、教学基本要求

(1)理解单色光、复色光概念、普通光源发光的微观机制、光的相干条件和相干光的获得方法。

(2)理解光程与光程差的概念；掌握光程差与相位差的关系和计算方法，理解在什么情况下反射光有半波损失；了解透镜不引起附加光程差的意义。

(3)掌握杨氏双缝干涉、薄膜干涉、劈尖干涉和牛顿环的特征，能根据干涉装置熟练地计算光程差及光程差的变化与干涉条纹之间的关系，并能进行实际应用的计算；了解迈克尔孙干涉仪的结构和原理。

(4)了解惠更斯—菲涅耳原理以及它对光的衍射现象的定性解释。

(5)掌握单缝夫琅禾费衍射图样的特点，能应用半波带法分析单缝衍射规律；理解圆孔夫琅禾费衍射图样的特点，了解光学仪器的分辨本领。

(6)理解光栅衍射条纹的特点及其形成原因；掌握用光栅方程计算谱线位置；理解光栅光谱的缺级现象。

(7)了解衍射对光学仪器分辨率的影响；了解X射线的衍射现象。

(8)理解自然光、线偏振光和部分偏振光的概念。

(9)理解起偏器与检偏器的原理与作用；掌握马吕斯定律及其应用。

(10)掌握布儒斯特定律及其应用。

(11)了解单轴晶体中的光的双折射现象和o光及e光的性质。

2、重点与难点

(1)重点：杨氏双缝干涉、薄膜干涉、衍射光栅。 (2)难点：薄膜干涉、双折射。

(九)量子物理基础

1、教学基本要求

(1)理解热辐射、黑体的概念；理解黑体辐射的两个实验定律；理解普朗克量子假说及其意义。

(2)理解光电效应和康普顿效应的实验规律；理解爱因斯坦光子理论及对光电效应和康普顿效应的解释；掌握爱因斯坦光电效应方程、康普顿散射公式和反映光的波粒二象性的公式。

(3)理解德布罗意的物质波假设和实物粒子波粒二象性的物理意义；能应用德布罗意关系式计算实物粒子的波长；掌握描述实物粒子波动性的物理量(波长、频率)和粒子性的物理量(动量、能量)间的关系。

(4)了解描述实物粒子运动状态的波函数及其统计解释；理解不确定关系的物理意义并能进行一些简单估算。

(5)了解一维定态薛定谔方程，通过求解一维无限深势阱问题，进一步理解波函数的物理意义；通过求解一维势垒问题，了解隧道效应。

(6)了解氢原子光谱的实验规律和玻尔的氢原子理论；了解氢原子的的量子力学处理方法；理解能量量子化、角动量量子化和角动量的空间量子化的概念；了解电子自旋和自旋角动量的概念。

(7)理解描述原子运动中电子运动状态的4个量子数的意义，了解原子的壳层结构。

2、重点与难点

(1)重点：爱因斯坦光子理论、德布罗意波、不确定关系。

(2)难点：康普顿效应、一维无限深势阱、一维势垒、氢原子的量子论结论。

三、课程实践环节基本要求

1、作业要求

(1)掌握用微积分的方法处理质点运动学的两类基本问题；

(2)掌握用微积分的方法处理一维变力作用下的简单质点力学问题；

(3)掌握刚体定轴转动定律，掌握刚体定轴转动、刚体定轴转动和质点联动问题的解法。 (4)掌握用动量定理和动量守恒定律分析和解决简单力学问题，掌握刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律

(5)掌握直线运动情况下变力的功、刚体定轴转动中力矩的功特别是重力矩的功的计算

(6)掌握质点和质点系的动能定理、功能原理和机械能守恒定律，掌握在刚体定轴转动的问题中应用机械能守恒定律。

(7)掌握描述简谐振动特征的三个物理量的意义，能够用解析法、旋转矢量法求解描述简谐振动特征的物理量和振动表达式；能够从弹簧振子与单摆的初始运动状态求出振动表达式。

(8)掌握同方向同频率的简谐振动的合成规律，能够计算合振动的振幅和初相。

(9)掌握已给定某点的振动状态或某时刻的波动图象建立表达式的方法，能根据波的表达式进行相关计算，如某点的振动表达式，振动速度，某时刻的波形图象等。

(10)掌握波的相干条件及相长、相消干涉的条件并进行有关计算。

(11)掌握杨氏双缝干涉、薄膜干涉、劈尖干涉和牛顿环的特征，能根据干涉装置熟练地计算光程差及光程差的变化与干涉条纹之间的关系，并能进行实际应用的计算。

(12)掌握用光栅方程计算谱线位置。

(13)掌握马吕斯定律、布儒斯特定律及其应用。

(14)掌握爱因斯坦光电效应方程、康普顿散射公式和反映光的波粒二象性的公式。

(15)掌握应用德布罗意关系式计算实物粒子的波长；掌握描述实物粒子波动性的物理量(波长、频率)和粒子性的物理量(动量、能量)间的关系。

2、物理实验单独开课

四、几点说明

1、制定本大纲的依据是教育部物理基础课程教学指导分委会编制的《理工科类大学物理课程教学基本要求》和我院制定的《2008盐城工学院本科培养方案》。