大学物理大学物理C教学大纲.doc

《大学物理C》教学大纲
课程名称：中文名称 ：大学物理C；英文名称： College Physics C
课程编码：
学 分：8分
总 学 时：120学时 理论学时:84学时 实验学时:36学时
适应专业：非物理类理工科各专科专业
先修课程：高等数学
执 笔 人：杨长铭
审 订 人：田永红
一、课程的性质、目的与任务
《大学物理》是高等院校非物理类理工科专科各专业的一门十分重要的必修基础课。《大学物理》课程所包含的内容是高级工程应用型人才应具备的基本知识。本课程的主要任务是：
1. 使学生理解物理学的基本规律，了解物理学基本理论在生产技术中的重要应用。
2. 使学生在思维能力方面受到一定的训练，培养学生分析问题与解决问题的能力和自学能力，使学生毕业后在实际的工程技术工作中有一定的适应能力。
3. 为学生学习专业知识和参加工程实践打下必要的物理基础。
4. 培养学生实事求是的科学态度和辩证唯物主义的世界观。
二、教学内容与学时分配
第一章 质点运动学 （3学时）
第一节 质点运动的描述
一、参考系 质点；二、位置矢量 运动方程 位移；三、速度；四、加速度。
第二节 加速度为恒矢量时的质点运动
一、加速度为恒矢量时质点的运动方程；二、斜抛运动。
第三节 圆周运动
一、平面极坐标；二、圆周运动的角速度；三、圆周运动的切向加速度和法向加速度 角加速度；四、匀速率圆周运动和匀变速率圆周运动。
第二章 牛顿定律 （2学时）
第一节 牛顿定律
一、牛顿第一定律；二、牛顿第二定律；三、牛顿第三定律。
第二节 物理量的单位和量纲
第二节 几种常见的力
一、万有引力；二、弹性力；三、摩擦力。
第三节 惯性参考系 力学相对性原理
一、惯性参考系；二、力学相对性原理。
第四节 牛顿定律的应用举例
第三章 动量守恒定律和能量守恒定理 （5学时）
第一节 质点和质点系的动量定理
一、冲量；二、质点系的动量定理。
第二节 动量守恒定理
第三节 火箭飞行原理*
第四节 动能定理
一、功；二、质点的动能定理。
第五节 保守力与非保守力 势能
一、万有引力、重力、弹性力作功的特点；二、保守力与非保守力 保守力作功的数学表达式；三、势能.
第六节 功能原理 机械能守恒定律
一、质点系的动能定理；二、质点系的功能定理；三、机械能守恒定律；四、宇宙速度*。
第七节 能量守恒定律
第八节 经典力学的成就和局限性
第四章 刚体的转动 （6学时）
第一节 刚体的定轴转动
一、刚体转动的角速度和角加速度；二、匀变速转动公式；三、角量与线量的关系。
第二节 力矩 转动定律 转动惯量
一、力矩；二、转动定律；三、转动惯量。
第三节 角动量 角动量守恒定律
一、质点的角动量定理和角动量守恒定律；二、刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律。
第五章 热力学基础 （6学时）
第一节 气体的物态参量 平衡态 理想气体物态方程
一、气体的物态参量；二、P、V、T的单位；三、平衡态；四、理想气体物态方程。
第二节 准静态过程 功 热量
一、准静态过程；二、功；三、热量。
第三节 内能 热力学第一定律
一、内能；二、热力学第一定律。
第四节 理想气体的等温过程和等压过程 摩尔热容
一、等体过程 定体摩尔热容；二、等压过程 定压摩尔热容；三、比热容。
第五节 理想气体的等温过程和绝热过程
一、等温过程；二、绝热过程；三、绝热线和等温线。
第六节 循环过程 卡诺循环
一、循环过程；二、热机和致冷机；三、卡诺循环。
第七节 热力学第二定律的表述 卡诺定理
一、热力学第二定律的表述；二、可逆过程与不可逆过程；三、卡诺定理。
第六章 气体动理论 （4学时）
第一节 物质的微观模型 统计规律性
一、分子的数密度和线度；二、分子力；三、分子热运动的无序性及统计规律性。
第二节 理想气体的压强公式
一、理想气体的微观模型；二、理想气体的公式。
第三节 理想气体分子的平均平动动能与温度的关系
第四节 能量均分定理 理想气体内能
一、自由度；二、能量均分定理；三、理想气体的内能和摩尔热容。
第五节 麦克斯韦气体分子速率分布律
一、麦克斯气体分子速率分布定律；二、三种统计速率。
第六节 分子平均碰撞次数和平均自由程
第七章 静电场 （9学时）
第一节 电荷的量子化 电荷守恒定律
一、电荷的量子化；二、电荷的守恒定律。
第二节 库仑定律
第三节 电场强度
一、静电场；二、电场强度；三、点电荷的电场强度；四、电场强度叠加原理；五、电偶极子的电场强度。
第四节 电场强度通量度 高斯定理
一、电场线；二、电场强度通量；三、高斯定理；四、高斯定理应用举例。
第五节 静电场的环路定理 电势能
一、静电场力所作的功；二、静电场的环路定理；三、电势能。
第六节 电势
一、电势；二、点电荷电场的电势；三、电势的叠加原理。
第七节 电场强度与电势梯度*
一、等势面；二、电场强度与电势梯度。
第八章 静电场中的导体与电介质 （4学时）
第一节 静电场中的导体
一、静电平衡条件；二、静电平衡时导体上电荷的分布；三、静电屏蔽。
第二节 静电场中的电介质
一、电介质对电场的影响 相对电容率；二、电介质的极化*；三、电极化强度*；四、电介质中的电场强度 极化电荷与自由电荷的关系*。
第三节 电容 有电介质时的高斯定理
第四节 电容 电容器
一、孤立导体的电容；二、电容器；三、电容器的并联和串联。
第五节 静电场的能量 能量密度
一、电容器的电能；二、静电场的能量 能量密度。
第九章 恒定电流 （1学时）
第一节 电流 电流密度
一、电流；二、电流密度。
第二节 电阻率 欧姆定律的微分形式
一、电阻率；二、欧姆定律的微分形式。
第三节 电动势 全电路欧姆定律
一、电动势；二、全电路欧姆定律。
第十章 稳恒磁场 （6学时）
第一节 磁场 磁感强度
第二节 毕奥-萨伐尔定律
一、毕奥-萨伐尔定律；二、毕奥-萨伐尔定律应用举例；三、磁偶极矩。
第三节 磁通量 磁场的高斯定理
一、磁感线；二、磁通量 磁场的高斯定理。
第四节 安培环路定理
一、安培环路定理；二、安培环路定理的应用举例。
第五节 带电粒子在电场和磁场中的运动
一、带电粒子在电场和磁场中所受的力；二、带电粒子在磁场中的运动举例；三、带电粒子在电场和磁场中的运动举例。
第六节 载流导线在磁场中所受的力
第七节 磁场对载流线圈作用的力矩*
第十一章 磁场中的磁介质 （2学时）
第一节 磁介质 磁化强度
一、磁介质；二、磁化强度。
第二节 磁介质中的安培环路定理 磁场强度
第三节 铁磁质
第十二章 电磁感应 电磁场 （6学时）
第一节 电磁感应定律
一、电磁感应现象；二、电磁感应定律；三、楞次定律。
第二节 动生电动势和感生电动势
一、动生电动势；二、感生电动势；三、涡电流。
第三节 自感和互感
一、自感电动势 自感；二、互感电动势 互感。
第四节 磁场的能量 磁场能量密度
第五节 位移电流 电磁场基本方程的积分形式
一、位移电流 全电流安培环路定理；二、电磁场 麦克斯韦电磁场方程的积分形式。
第十三章 振动 （4学时）
第一节 简谐运动
第二节 简谐运动中的振幅 周期 频率和相位
一、振幅；二、周期；三、相位；四、常数A和的确定
第三节 旋转矢量
第四节 单摆
第五节 简谐运动的能量
第六节 简谐运动的合成
一、两个同方向同频率简谐运动的合成；二、多个同方向同频率简谐运动的合成*；三、两个同方向不同频率简谐运动的合成*
第七节 阻尼振动 受迫振动 共振*
第八节 电磁振荡*
一、振荡电路 无阻尼自由电磁振荡；二、无阻尼电磁振荡的振荡方程。
第十四章 波动 （6学时）
第一节 机械波的几个概念
一、机械波的形成；二、横波与纵波；三、波长 波的周期和频率 波速；四、波线 波面 波前
第二节 平面简谐波的波函数
一、平面简谐波的波函数；二、波函数的物理含义。
第三节 波的能量
一、波动能量的传播；二、能流和能流密度。
第四节 惠更斯原理
第五节 波的干涉
一、波的叠加原理；二、波的干涉。
第六节 驻波
一、驻波的产生；二、驻波方程；三、相位跃变；四、驻波的能量。
第七节 声波 超声波 次声波*
第八节 多普勒效应*
第九节 电磁波
一、电磁波的产生与传播；二、电磁波的特性；三、电磁波谱。
第十五章 波动光学 （12学时）
第一节 相干光
第二节 杨氏双缝干涉实验 双镜 劳埃德镜。
一、杨氏双缝干涉实验；二、劳埃德镜。
第三节 光程 薄膜干涉
一、光程；二、透镜不引起附加的光程差；三、薄膜干涉。
第四节 劈尖 牛顿环
一、劈尖；二、牛顿环。
第五节 迈克耳孙干涉仪*
第六节 光的衍射
一、光的衍射现象；二、惠更斯-菲涅耳原理；三、菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射。
第七节 单缝衍射
第八节 圆孔衍射 光学仪器的分辨率
第九节 衍射光栅
一、光栅；二、光栅衍射条纹的形成；三、衍射光谱。
第十节 X射线的衍射*
第十一节 全息照相简介*
第十二节 光的偏振性 马吕斯定律
一、自然光 偏振光；二、偏振片 起偏与检偏；三、马吕斯定律。
第十三节 反射光和折射光的偏振
第十六章 狭义相对论 （3学时）
第一节 伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难
一、伽利略变换式 经典力学的相对性原理；二、经典力学的绝对时空观；三、光速依赖于惯性参考系的选取吗？
第二节 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式
一、狭义相对论的基本原理；二、洛伦兹变换式。
第三节 狭义相对论的时空观
一、同时的相对性；二、长度的收缩；三、时间的延缓；四、关于时间延缓和长度收缩的实验证明。
第四节 相对论性动量和能量
一、动量与速度的关系；二、狭义相对论力学的基本方程；三、质量与能量的关系；四、质能公式在原子核裂变和聚变中的应用；五、动量与能量的关系。
第十七章 量子物理 （5学时）
第一节 黑体辐射 普朗克能假设
一、黑体 黑体辐射；二、斯特藩 – 玻耳兹曼定律 维恩位移定律；三、黑体辐射的瑞利 – 金斯公式 经典物理的困难；四、普朗克假设 普朗克黑体辐射公式
第二节 光电效应 光的波粒二象性
一、光电效应实验的规律；二、光子 爱因斯坦方程；三、光电效应在近代技术中的应用；四、光的波粒二象性。
第三节 康普顿效应
第四节 氢原子的玻尔理论*
第五节 弗兰克 – 赫兹实验
第六节 德布罗意波 实物粒子的二象性
第七节 不确定关系
三、实验内容与学时分配
实验一 用拉伸法测量金属丝的杨氏弹性模量 3学时
实验二 用三线摆测刚体的转动惯量 3学时
实验三 用模拟法测绘静电场 3学时
实验四 用惠斯登电桥测电阻 3学时
实验五 用线式电势差计测电动势 3学时
实验六 示波器的使用 3学时
实验七 超声声速的测定 3学时
实验八 光电效应 3学时
实验九 等厚干涉—牛顿环 3学时
实验十 物体密度的测量 3学时
实验十一 油品粘度的测量 3学时
实验十二 迈克尔逊干涉仪的使用 3学时
四、教学基本要求
课堂教学力求使学生弄清基本概念，熟练掌握基本内容。在了解基本概念的基础上，结合各专业特点，理论联系实践，引导学生学会分析问题和解决问题的能力。教学方法上应贯彻少而精、启发式和形象化等原则，通过幻灯、录像、课堂演示、动画、多种媒体及课外参加演示实验等各种途径加深学生的印象，提高教学效果。授课教师除应吃透教材内容外，还应广泛阅读有关参考材料，注意本学科的发展，并适当介绍一些重要的新进展。
详细教学基本要求见教育部《非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求》。
五、大纲说明
1、本课程为独立开设的学年课程，按上、下两个学期安排(二年级上学期和二年级下学期)。其中，上学期为60学时(理论42学时,实验18学时)，计4学分；下学期为60学时(理论42学时，实验18学时)，计4学分。
2、关于课堂教学：应切实保证本课程的系统性与基本内容的完整性，不应过分强调专业；本课程应着重讲授《大学物理》的基本知识；课堂讲授中应保证有适当数量的例题，并注意讲练结合。与中学重复的内容应以复习的形式讲授，对后续课有重复的内容只给出结论，不作推导。
3、关于练习：课外作业以活页习题的方式进行。每次课10道题：选择题5道，填空题3道，计算题、或证明题、或问答题2道。选择题与填空题以让学生巩固物理概念为主。力求在不增加学生负担的情况下以帮助学生复习所学知识。将全学期的习题分课次编印成册，学生课后用统一的练习答题纸顺次往下做。
4、关于*号内容：带*号内容不属于教学最低基本要求内容。教师可以不讲授,也可根据专业特点适当讲授。
5、专科大学物理的理论课与实验课作为一门课，分两学期开设，期末考试占70%，实验占20%，平时成绩占10%。
六、教学参考书
1、东南大学等七所工科院校编，马文蔚改编，物理学（第五版）（上下册），高等教育出版社，2005年。
2、赵近芳主编，大学物理学，北京邮电大学出版社，2002年。
3、汪晓元、赵明等编，大学物理教程，北京邮电出版社，2005年。
4、杨长铭等编,大学物理实验，武汉大学出版社，2005年。