《现代物理概论》课程教学大纲
一、课程的性质和任务
物理学是研究物质最基本、最普遍的运动形式及其相互转化规律的科学。
物理学的研究对象具有极大的普遍性,它的基本理论渗透在自然科学的一切领域中,应用于生产技术的各个部门,它是自然科学的许多领域和工程技术的基础。因此,“现代物理概论”是现代教育技术专业的一门重要的基础课。
“现代物理概论”课程包括实验课。实验课是高职高专物理学课程中的重要实践环节,是培养学生科学实验基本技能的必修的基础课,是学生进入高等学校以后,受到系统的实验方法和实验技能训练的一门实验课。它为学生以后学习专业实验和进行工程实验打下必要的基础。
课程的教学目的和任务是:
1.使学生对物理学的基本内容有比较全面、比较系统的认识。即学生通过学习物理学的基本概念、基本规律和实验课教学,了解自然界比较完整的物理图像,对物理学所研究的各种运动形式以及它们之间的联系有比较全面、比较系统的认识,对物理学的近代发展和成就以及物理学在工程技术中的应用有初步的了解。
2.使学生对科学实验在物理学研究和发展中的作用有正确的认识,使学生在抽象思维能力方面受到初步训练,使学生的计算能力和实验操作能力得到提高,培养学生逻辑思维能力以及分析问题与解决问题的能力,并在对待科学实验一丝不苟的态度和实事求是的作风方面受到初步训练。
3.培养学生正确的思想方法和研究问题的方法,帮助学生建立辩证唯物主义世界观,培养学生的爱国主义思想。
4.为学生进一步学习专业知识、掌握工程技术以及今后知识更新打下必要的物理学基础。
二、课程的基本要求
(一)通过本课程的理论学习,应使学生达到以下基本要求:
1.理解运动方程的概念。深入理解速度、加速度的矢量性和瞬时性。掌握根据运动学方程求解质点运动的位移、速度、加速度的方法(一维和二维)。理解法向加速度和切向加速度的概念。理解牛顿运动定律及其适用条件。理解万有引力、重力、弹性力和摩擦力的基本作用规律,并掌握在这些力作用下典型运动的特征。
2.理解动量和冲量的概念。理解质点和质点系动量定理。深入理解动量守恒定律,掌握处理动量守恒问题的方法(一维和二维)。理解功、动能、势能的概念。掌握计算变力的功的方法(限一维)。理解质点动能定理和质点系动能定理。深入理解功能原理和机械能守恒定律,并掌握有关计算方法。
3.理解角位移、角速度、角加速度的概念,理解刚体定轴转动中角量与线量之间的关系。理解力矩和转动惯量的概念,掌握刚体定轴转动的转动定律。理解转动动能的概念,理解刚体定轴转动的动能定理。理解角动量的概念,理解角动量守恒定律。
4.理解振幅、周期、频率、角频率、相位等描述简谐振动的物理量。掌握简谐振动的运动方程,理解简谐振动的旋转矢量表示法,能用旋转矢量法求同频率同方向的简谐振动的合成。理解波的概念,掌握波长、波速、频率之间的关系。理解平面简谐波波动方程的物理意义。
5.理解热运动的概念。理解气体动理论的基本概念。理解理想气体的状态方程。理解理想气体和平衡态的概念。深入理解气体压强的微观实质和压强公式。理解温度的微观实质,掌握温度与气体分子平均平动能的关系式。理解能量按自由度均分定理,掌握理想气体内能的计算方法。了解气体分子热运动速率分布的统计规律,了解麦克斯韦速率分布曲线的物理意义。
6.理解内能、功、热量等概念。理解热力学第一定律的物理意义及数学表达式。会用热力学第一定律进行理想气体等值过程和绝热过程中功、热量、内能增量的计算。理解循环过程、卡诺循环及循环效率等概念,会计算循环效率。了解循环过程的应用。正确理解热力学第二定律的两种典型表述,了解热力学第二定律的实质。
7.深入理解静电场、电场强度的概念和电场强度叠加原理。理解真空中静电场的高斯定理。掌握电荷分布具有对称性时应用高斯定理求解电场强度的基本方法。理解电场力的功。理解电势能的概念。深入理解静电场中两点间的电势差概念。掌握简单情况下根据电场强度分布,用线积分计算电势差的方法。理解静电场的环路定理。理解导体的静电平衡条件以及处于静电平衡的导体的性质。理解电容的概念,掌握电容器电容的计算方法,理解电容器串联、并联的特点。掌握电容器的储能公式并会计算。
8.理解电流形成的条件和电流强度的物理意义。了解电流的功和功率,了解焦耳定律。理解电动势的概念。理解三种形式的欧姆定律,会用三种形式的欧姆定律计算简单电路问题。掌握用基尔霍夫定律计算复杂电路问题的方法。
9.了解磁现象的电本质。理解磁场和磁感应强度的概念。掌握毕奥—萨伐尔定律,能应用该定律求解通电长直导线周围和通电圆线圈轴线上的磁感应强度分布。理解磁场的高斯定理和安培环路定理。理解洛伦兹公式。掌握带电粒子垂直射入均匀磁场时作圆周运动的特点。了解霍耳效应的原理。掌握安培公式及计算磁场对通电直导线的作用力和对通电线圈的作用力矩的方法。
10.理解感应电动势的概念。深入理解楞次定律和法拉第电磁感应定律,熟练掌握其应用。理解电动势、动生电动势和感生电动势的概念。了解互感、自感和涡电流的概念。了解麦克斯韦位移电流假设。了解电磁场的概念。了解真空中麦克斯韦方程组的积分形式。理解平面电磁波的基本性质。了解电磁波谱。
11.了解光振动和光强的概念。理解折射率的概念。深入理解光程和光程差的概念。掌握相位差与光程差的关系式。掌握双缝干涉实验中明纹中心与暗纹中心的条件公式。掌握干涉条纹间距公式。理解薄膜干涉的基本原理,掌握计算增透膜最小厚度的方法。掌握光线正入射时计算劈尖干涉条纹的简单问题的方法。了解惠更斯—菲涅耳原理。理解单缝夫琅禾费衍射现象,理解暗纹中心位置公式及光强分布曲线的意义。掌握应用光栅公式进行计算的基本方法。了解光的偏振现象,理解自然光、线偏振光和部分偏振光的概念。了解用偏振片获得和判断线偏振光的基本方法。理解马吕斯定律。了解布儒斯特定律。了解双折射现象。
12.了解伽利略时空坐标变换式和速度变换式。了解经典力学的相对性原理。了解经典力学的绝对时空观。了解迈克耳孙─莫雷实验的重要意义。理解爱因斯坦狭义相对性原理和光速不变原理。了解洛仑兹变换。理解狭义相对论的时空观。了解相对论动力学的主要结论。
13.理解光电效应的实验规律。深入理解爱因斯坦的光子理论及爱因斯坦光电效应方程。理解光的波粒二象性。了解德布罗意物质波假说。了解电子衍射实验的意义。了解海森伯不确定关系。
(二)通过本课程的实验学习,应使学生达到以下基本要求:
1.了解物理实验课的作用和任务。理解并遵守物理实验课的基本程序(实验课前的预习→实验操作→写出完整的实验报告)和实验室规则。
2.理解两种测量方法。理解测量误差的概念。理解绝对误差和相对误差、系统误差和随机误差的概念。掌握测量结果的正确表示方法。理解有效数字的概念。
3.了解物理实验中的基本实验方法和测量方法。例如:比较法;放大法;补偿法;干涉法以及用实验直接检验或间接检验理论的方法和用实验寻求有关物理量的关系的方法等。
4.理解实验条件的概念。例如:某些物理现象或规律的存在条件;实验所依据的理论公式所要求的理论条件;实验所采用的实验方法所要求的限制条件;测量仪器所要求的工作条件以及实验的环境条件等。
5.了解常用仪器、仪表的基本原理和性能,初步掌握仪器的调整和操作中的基本技术以及正确
的读数方法。例如水平和铅直调整;零位校准和零位调节;消除视差;电学实验的故障分析与排除方法等。
6.在实验操作中应做到:(1)能安全、合理、有效的调整、配置和使用仪器装置。(2)读数正确。(3)采集数据的密度合理,记录真实准确。每个小组的学生人数不应超过2人,争取实现每组1人。每个学生应独立采集实验数据,按时独立完成实验报告。
三、教学内容
(一)理论教学
第一章运动和力
参考系和坐标系、平动与转动、质点和刚体
1.质点运动的描述(位置矢量、运动方程、轨迹(轨道)方程、位移矢量、速度矢量、平均速度、瞬时速度、平均速率与瞬时速率、速度在直角坐标系中的表示、加速度矢量、平均加速度、瞬时加速度、加速度在直角坐标系中的表示)
2.曲线运动中的法向加速度和切向加速度(匀速(率)圆周运动的加速度、变速(率)圆周运动的加速度、一般曲线运动的加速度)
3.牛顿运动定律(牛顿第一定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律)
4.力学中常见的几种力物体受力分析方法(力学中常见的几种力、万有引力、弹性力、摩擦力、分析物体受力的方法—隔离法)
5.牛顿运动定律的应用(恰当选取研究对象、分析研究对象受力并画出受力图、分析研究对象的运动状态及运动状态的变化、建立坐标系、列方程并求解)
第二章动量功和能
1.动量冲量质点的动量定理(质点的动量、力的冲量(恒力的冲量、变力的冲量、平均力的冲量)、质点的动量定理)
2.质点系动量定理动量守恒定律(质点系动量定理、动量守恒定律)
3.功和功率(功(恒力做的功、变力做的功)、功率)
4.动能动能定理(动能、质点的动能定理、质点系的动能定理)
5.势能(重力、万有引力、弹性力、摩擦力做功的特点(重力做功的特点、引力做功的特点、弹性力做功的特点、摩擦力做功的特点)保守力和非保守力、势能(势能的定义、势能的零点、重力势能、引力势能和弹性势能))
6.功能原理和机械能守恒定律(机械能、质点系的功能原理、机械能守恒定律、能量守恒与转换定律)
7.碰撞(碰撞现象、正碰的三种不同情形(完全弹性碰撞、完全非弹性碰撞、非弹性碰撞))第三章刚体的转动
1.刚体的平动和定轴转动(刚体的平动、刚体的定轴转动(角位移、角速度、角加速度)、匀变速转动、角量与线量的关系)
2.转动定律(力矩、转动定律、转动惯量)
3.刚体定轴转动的动能定理(刚体绕定轴转动的动能、刚体绕定轴转动的功能关系)
4.角动量定理及角动量守恒定律(刚体定轴转动的角动量、角动量定理、角动量守恒定律)
第四章振动和波
1.简谐振动(简谐振动的特点、简谐振动的运动方程、描述简谐振动的物理量(振幅、周期、频率和角频率、相位和初相位)简谐振动的旋转矢量表示法、简谐振动的能量)2.单摆的振动
3.简谐振动的合成
4.机械波(波的基本概念(机械波的产生和传播、横波与纵波、波线、波面和波阵面、球面波与平面波、描述波的特性的几个物理量)、平面简谐波的波动方程)
5.波的衍射和干涉(波的衍射惠更斯原理、波的迭加原理、波的干涉)
第五章气体动理论
1.气体动理论的基本概念(宏观物体由大量分子组成、分子在不停地作无规则运动、分子间有相互作用力)
2.理想气体的状态方程(气体的状态参量、平衡态和准静态过程、气体的实验定律(玻意耳-马略特定律、查理定律、盖-吕萨克定律)、理想气体的状态方程)
3.理想气体的压强和温度(理想气体的微观模型(分子本身的线度与分子之间的平均距离相比可忽略不计、除碰撞的瞬间外,分子之间以及分子与容器器壁之间都无相互作用、分子之间以及分子与容器器壁之间的碰撞是完全弹性的,即气体分子的动能不因碰撞而损失)、理想气体压强公式、温度与分子平均平动能的关系)
4.能量按自由度均分定理理想气体的内能(分子运动的自由度(单原子分子、双原子分子、多原子分子)、能量按自由度均分定理、理想气体的内能)
5.气体分子的速率分布律(气体分子的速率分布、麦克斯韦速率分布律(麦氏速率分布曲线的基本特征、几个特征速率))
第六章热力学基础
1.热力学第一定律(准静态过程、系统的内能、功与热量、热力学第一定律)
2.热力学第一定律对理想气体的应用(等容过程、等压过程、等温过程、绝热过程)
3.循环过程卡诺循环(循环过程(正循环─热机的工作原理及效率、逆循环─致冷机的工作原理及制冷系数)、循环过程的应用实例(汽油机的奥托循环、家用电冰箱的工作原理简介)、卡诺循环)
4.热力学第二定律(热力学第二定律的两种表述(开尔文表述、克劳修斯表述)、热力学第二定律的实质)
第七章静电场
1.电荷库仑定律(电荷、库仑定律、静电力叠加原理)
2.电场电场强度(电场、电场强度、场强叠加原理、电场线)
3.静电场的高斯定理(电通量、静电场的高斯定理及其应用)
4.静电场力的功电势(静电场力做功的特点、静电场的环路定理、电势能、电势、电势差、等势面)
5.静电场中的导体和电介质(导体的静电平衡条件、处于静电平衡的导体的性质、处于静电平衡的导体空腔的性质、静电屏蔽、电介质的极化)
6.电容电容器(孤立导体的电容、电容器的电容、电容器的连接:串联与并联)
7.静电场的能量(电容器储能、电场的能量)
第八章稳恒电流和电路
1.电流(电流及其形成的条件、电流强度、电流密度矢量)
2.一段导体电路的欧姆定律(电路、电阻、欧姆定律)
3.电功电功率焦耳定律(电流的功、电功率、焦耳定律)
4.电源及其电动势(电源、电动势、闭合电路的欧姆定律、电源的端电压)5.串联电路与并联电路(串联电路、并联电路)
6.基尔霍夫定律(支路、节点和回路、基尔霍夫第一定律、基尔霍夫第二定律、基尔霍夫定律的应用)
第九章 稳恒磁场
1.磁场 磁感应强度(基本磁现象、电流的磁效应、磁现象的电本质、磁感应强度、磁感应线)
2.毕奥—萨伐尔定律(毕奥─萨伐尔定律、毕─萨定律应用举例)
3.磁场的高斯定理和安培环路定理(磁感应通量、磁场的高斯定理、磁场的安培环路定理)
4.磁场对运动电荷及载流导体的作用(洛仑兹力、带电粒子在匀强磁场中的运动、磁场对载流导体的作用)
5.磁 介 质(三类磁介质、磁导率、磁场强度H 、铁磁质)
第十章 电磁感应 电磁场
1.电磁感应的基本规律(电磁感应现象、楞次定律、法拉第电磁感应定律)。
2.动生电动势与感生电动势(动生电动势、感生电动势、涡旋电场)。
3.电磁感应的应用(自感、互感、涡电流)。
4.磁场的能量(磁场的能量、磁场能量密度)。
5.电磁场和电磁波(电磁场、麦克斯韦方程组、电磁波)
第十一章 光的波动性
1.光波(光波和光的相干性、光程与光程差、半波损失与附加光程差)。
2.光的干涉(杨氏干涉实验、薄膜干涉:等厚度薄膜干涉、劈尖干涉、牛顿环、迈克耳孙干涉仪)。
3.光的衍射(光的衍射现象、惠更斯—菲涅耳原理、单缝夫琅禾费衍射、圆孔衍射与光学仪器的分辨率、光栅衍射)。
4.光的偏振(自然光与偏振光、起偏器与检偏器、马吕斯定律、反射光与折射光的偏振、双折射现象)。
第十二章 狭义相对论基础
1.伽利略坐标变换和经典力学的绝对时空观(伽利略坐标变换、经典力学的相对性原理、经典力学的绝对时空观)
2.狭义相对论的实验基础
3.狭义相对论的基本原理 洛仑兹变换(狭义相对论的基本原理、洛仑兹变换)
4.狭义相对论的时空观(同时的相对性、长度收缩效应、时间延缓效应)
5.狭义相对论的动力学基础(物体质量与运动速度的关系、狭义相对论力学的基本方程、质量与能量的关系、物质运动的极限速度)
第十三章 光与实物粒子的波粒二象性
1.光的波粒二象性(光电效应及其实验规律、光的波动理论不能圆满解释光电效应、爱因斯坦光子理论、爱因斯坦光电效应方程、爱因斯坦方程对光电效应实验规律的解释、光的波粒二象性)。
2.实物粒子的波粒二象性(德布罗意物质波假说、电子衍射实验、海森伯不确定关系)。
(二)实践环节
1.测量误差与数据处理;常用仪器介绍。
2.基本实验
实验一 长度和固体密度测量
实验二 刚体的转动惯量实验
实验三 单摆实验
实验四 用惠斯登电桥测电阻
实验五 用牛顿环测量曲率半径
3.设计性实验
实验六 伏安法测电阻
五、大纲说明
1.适用范围
本大纲适用于高等专科学校的现代教育技术专业。
2.教学内容的特点
《现代物理概论》课程是一门专业基础课。根据现代教育技术专业培养应用型人才的培养目标,并参照近年来国际上物理学课程教学改革的趋势,本课程应具有以下特点:
(1)保持物理学核心内容系统、完整;在讲授经典物理学的有关概念、规律时尽早介绍相应的近代物理学的思想和观点。
(2)以中学物理为起点,注意知识衔接,避免简单重复。
(3)本课程应安排在高等数学讲授完导数和不定积分的有关内容之后开始。应注意训练学生使用已掌握的高等数学知识来表述物理规律、分析和处理物理问题。对学生计算能力的要求应适当。
(4)实验课教学应与理论课教学安排在同一学期进行。
3.对教学内容的基本要求分为以下三级:
(1)深入理解、熟练掌握(属较高要求):对规定为深入理解或熟练掌握的内容,要求学生在学习后能准确、完整地理解有关物理概念、规律的表达及其依据的现象、实验,能运用这些概念和规律,熟练地分析和解决一些问题,包括某些带有综合性的问题。
(2)理解、掌握(属一般要求):对规定为理解和掌握的内容,要求学生在学习后能依据这些概念和规律进行简单地分析、判断,能应用所学的公式进行计算。能正确地调整和操作有关的常用仪器,能应用处理实验数据的有关方法。
(3)了解(属较低要求):对规定为了解的内容,要求学生学习后知道其所涉及的物理现象、概念和规律,能识别其主要特征、方法和结论。
六、考核方式
《现代物理概论》课程考核成绩由期末闭卷考试、期中考试、平时成绩三部分组成,其中期末考试占60%,期中考试占20%,平时成绩占20%。
七、参考教材:
1.《大学物理概论》上册和下册,林朝金主编,成都电子科技大学出版社出版。
2.《大学物理实验》,林朝金编著,四川广播电视大学出版社出版。
3.《大学物理》(理论核心部分),李椿、夏学江主编,高等教育出版社出版。4.《大学物理》(实验部分),丁慎训主编,中央广播电视大学出版社出版。
编写:林朝金
审核:张雨心
参加讨论:曾杰、张雨心、林朝金
《大学物理B(2)》课程教学大纲一、课程基本信息
第5章:真空中的静电场 课程内容: 1、电荷和电场库仑定律 2、电场强度场强的叠加原理连续分布电荷的场强 3、电场线电通量高斯定理高斯定理的应用 4、静电场力做功电势能电势电势差电势的叠加原理场强与电势的关系※ 5、电偶极子 6. 电流和电流密度欧姆定律电动势 基本要求: 1、掌握电场强度和电势的概念以及场的叠加原理。 2、掌握用叠加原理计算简单的典型的场源所产生的电场强度和电势。 3、理解高斯定理和环路定律,能熟练地用高斯定理求具有特殊对称性分布电荷的场强。 4、掌握电场力的功与电势差和移动电荷之间的关系。 5、理解电场是保守力场。 6、掌握电势与场强的积分关系。 7、了解解电场线、等势面的概念。 8、了解场强和电势梯度的关系。 9、了解电偶极子,电偶极矩的概念。 10、理解电流、电流密度、电动势的概念。 11、掌握欧姆定律 本章重点: 1、电场强度和电势的概念、场的叠加原理。 2、掌握高斯定理和环路定律的应用 3、会计算电场力的功。 4、电流密度、欧姆定律 本章难点: 1、利用叠加原理计算简单的典型的场源所产生的电场强度和电势。 2、用高斯定理求具有特殊对称性分布电荷的场强。 模块分类及要求:
※第6章:静电场中的导体和电介质 课程内容: 1、静电场中的导体 2、静电场中的电介质 3、电位移有电介质时的高斯定理 4、电容电容器 5、静电场的能量能量密度 6、静电的应用 基本要求: 1、理解导体静电平衡条件及导体表面电荷分布。 2、掌握电容的定义及其物理意义,能计算平板、球、圆柱形电容器的电容。 3、了解电介质极化的微观解释和极化强度矢量。 4、理解电介质中的高斯定理和各向同性介质中电位移与电场强度的关
大学物理实验课程教学大纲 课程名称:大学物理实验 英文名称:College Physics Experiment 实验课程编号:110309 课程性质:基础必修课 课程属性:工科各专业本科生必修 教材名称:《大学物理实验》 实验指导书名称: (无) 课程总学时:56 实验总学时:56 开设实验项目数:17 总学分:3.5 应开实验学期:一年级第2学期,二年级第1学期 适用专业:工科各专业本科生 先修课程:高等数学 本大纲主撰人:凌亚文 审核人:王占民 一、 课程的目标及基本要求 物理学是一门实验科学。物理规律的发展及其理论的建立,都必须以严格的物理实验为基 础,并受到实验的检验。 为了适应社会飞速发展的要求,需要培养大量有创造性的工程技术人才。为此要求工科大 学毕业生,不仅要具有较宽广的基础理论知识, 而且还要具有能从事现代科学实验的较强能力。 物理实验是学生入学后,受系统实验技能训练的开端,是一系列实验训练的重要基础。因此, 在整个物理学的教学过程中,必须十分注意实验技能的训练,物理实验应与理论教学具有同等 重要的地位,而不是作为理论课的附属环节。 二、 课程实验的目的要求 在一定的物理知识和中学物理实验的基础上,对学生进行实验方法和技能的基础训练。要 求学生弄懂实验原理,了解一些物理量的测量方法。要求学生熟悉常用仪器的基本原理和性能, 并了解使用方法。要求学生能够正确记录、处理实验数据,分析判断实验结果,并能写出比较 完整的实验报告。培养和提高学生观察、分析实验现象的本领和独立工作能力。并通过实验中 的观察、测量和分析,加深对物理学中某些概念、规律和理论的理解。培养学生严肃认真的工 作作风,实事求是的科学态度和爱护国家财产、遵守纪律的优良品德。 三、 适用专业 工科各专业本科生。 四、实验方式与基本要求 西安建筑科技大学 负责人:史彭
《大学物理A》课程教学大纲 课程编号:90902008 学时:96 学分:6 适用专业:材料成型及控制工程、电气工程及其自动化、机械电子工程、机械设计制造及其自动化、电子信息工程、通信工程 开课部门:基础教学部 一、课程的性质与任务 大学物理课程是我校工科专业的一门专业基础课,具有实验性强的特点。通过本课程的学习,使学生对物理学的基本概念、基本理论和基本方法有比较系统的认识和正确的理解,为进一步学习打下坚实的基础。在大学物理课程的各个教学环节中,都应在传授知识的同时,注重学生分析问题和解决问题能力的培养,注重学生探索精神和创新意识的培养,努力实现学生知识、能力、素质的协调发展。 三、实践教学的基本要求
2.实践教学要求 实践教学具体要求见《大学物理实验大纲》。 四、课程的基本教学内容及要求 第一章质点力学 1. 教学内容 (1)质点运动的描述 (2)牛顿运动定律; (3)功和能机械能守恒定律; (4)冲量和动量动量守恒定律; (5)力矩和角动量角动量守恒定律。 2.重点与难点 重点:质点运动的描述、牛顿运动定律及其应用、动量定理、动能定理、机械能定理、机械能守恒定律、动量守恒定律和角动量守恒定律。
难点:牛顿运动定律和三个守恒定律及其成立条件 3.课程教学要求 教学中要通过把质点力学的研究对象抽象为理想模型,逐步使学生学会建立模型的科学研究方法。应注意1.质点力学中除角动量部分外绝大多数概念学生在中学阶段已有接触,故教学中展开应适度,以避免重复;2.学习矢量运算、微积分运算等方法在物理学中的应用。3.可简要说明守恒定律与对称性的相互关系及其在物理学中的地位。 使学生掌握描述质点运动的基本物理量:位置矢量、位移、速度和加速度的概念,理解它们具有的矢量性、相对性和瞬时性,能用求导方法由已知的运动方程求速度和加速度;掌握牛顿运动定律的内容及应用;掌握质点的动能和动能定理,理解保守力和势能的概念,理解系统的机械能定理及其应用,掌握机械能守恒定律及适用条件与应用;理解冲量的概念,掌握动量定理、动量守恒定律及适用条件与应用;了解力矩和角动量的概念,理解角动量守恒定律及应用。 第二章刚体力学基础 1.教学内容 (1)刚体定轴转动的运动学描述; (2)刚体定轴转动的动力学描述; (3)刚体定轴转动的机械能守恒; (4)刚体定轴转动的角动量守恒。 2.重点与难点 重点:刚体定轴转动的转动定律、机械能守恒定律和角动量守恒定律。 难点:转动定律的应用、机械能守恒的条件和角动量守恒的条件。 3. 课程教学要求 教学中要通过把刚体力学的研究对象抽象为理想模型,逐步使学生学会建立模型的科学研究方法。教学过程中应注意1.刚体力学中除刚体外绝大多数概念学生在中学阶段已有接触,故教学中展开应适度,以避免重复;2.学习矢量运算、微积分运算等方法在物理学中的应用。 使学生理解转动惯量的物理意义,了解平行轴定理的内涵,掌握刚体定轴转动的转动定律及应用;了解力矩的功的计算,掌握刚体定轴转动的机械能守恒定律及应用;理解刚体定轴转动的角动量守恒定律。 第三章机械振动 1.教学内容 (1)简谐运动的运动学描述; (2)简谐运动的动力学方程和能量; (3)简谐运动的合成。 2.重点与难点 重点:简谐运动的运动学描述。 难点:简谐运动的动力学方程。 3.课程教学要求 教学中应强调简谐运动的描述特点及研究方法,突出相位及相位差的物理意义。振动是应用演示手段较为丰富的部分,教学中应充分应用演示实验和多媒体手段阐述旋转矢量法;展示阻尼振动、受迫振动和共振现象、振动的合成。并可鼓励学生自己设计展示物理思想和物理现象的多媒体课件。 使学生掌握简谐运动的概念及其三个特征量的意义,理解简谐运动的动力学特征及能量特征,理解两个同方向、同频率简谐运动的合成问题。
《大学物理》(I)教学大纲 <总学时数:48,学分数:3> 一.课程的性质、任务和目的 大学物理课程是理工类大学生一门必修的重要基础课,它为学生学习后继课程和解决实际问题提供了必不可少的物理基础知识及常用的物理方法。在课程学习中,要求以应用为目的,加强与实际应用较多的基础知识和基本方法的训练。通过各个教学环节,使学生具有较完整的物理理论基础和比较熟练的运用物理知识解决实际问题的能力和创新能力。 二.课程基本内容和要求 (一)质点运动学 1.理解质点模型和参照系等概念。 2.掌握描述质点运动的物理量:位置矢量、位移、路程、速度、加速度等。 3.能借助于直角坐标系熟练地计算质点在平面内运动时的速度和加速度。理解速度与加速度的瞬时 性、矢量性和独立性等基本特性。 4.掌握圆周运动的角量表示及角量与线量之间的关系。能够计算质点作圆周运动时的角速度和角加 速度、切向加速度和法向加速度。 5.了解相对运动的基本概念,并能解决一些简单问题。 (二)牛顿运动定律 1.理解牛顿运动三定律的物理内容,了解其适用范围。 2.能够使用隔离法分析物理对象,熟练应用牛顿运动定律分析和解决基本力学问题。 (三)动量守恒定律和能量守恒定律 1.掌握动量、冲量的概念,明确其物理意义,并熟练应用动量原理、动量守恒定律求解质点在平面 内的动力学问题。 2.理解功、动能、势能、保守力和机械能概念,明确其物理意义,并能进行有关的计算。 3.掌握动能定理、机械能守恒定律,理解功能原理、能量守恒定律及其意义。 (四)刚体的转动 1.了解刚体模型和刚体的基本运动,理解刚体运动与质点运动的区别和联系。
2.理解描述刚体定轴转动的角坐标、角位移、角速度和角加速度等概念及其运动学公式。 3.理解转动惯量的意义及计算方法,能够计算典型几何形体的转动惯量。 4.理解转动定律,能够结合力矩概念构造动力学方程求解定轴转动的问题。 5.理解力矩的功,刚体的转动动能,刚体的重力势能等的计算方法;能够应用动能定理及机械能守 恒定律解决刚体定轴转动的问题。 6.理解刚体的动量矩(角动量)概念,能计算刚体或质点对固定轴的动量矩。理解动量矩守恒定律 及其适用条件,并能对含有定轴转动刚体在内的系统正确应用角动量定理及角动量守恒定律分析、计算有关问题。 (五)机械振动 1.理解谐振动模型,掌握简谐振动的基本特征及描述简谐振动的基本特征量:频率、相位、振幅的 意义及确定方法,能够进行一些简单的计算。 2.掌握旋转矢量法,并能用以分析有关问题(如确定初相、运动时间、写出振动方程)。 3.理解两个同方向、同频率谐振动合成的规律,以及合振动振幅极大和极小的条件。了解两个互相 垂直、同频率和不同频率谐振动的合成规律,了解李萨如图形。 (六)机械波 1.理解描述波动的各物理量的物理意义及各量之间的相互关系。 2.理解机械波产生的条件。掌握根据已知质元的振动表达式建立平面简谐波的波函数的方法以及波 函数的物理意义,理解波形图线。了解波的能量传播特征及能流、能流密度等概念。 3.理解惠更斯原理和波的叠加原理。掌握波的相干条件,能应用位相差和波程差的概念分析和确定 相干波叠加后振幅加强和减弱的条件。 4.理解驻波及其形成的条件和特点,建立半波损失的概念,了解驻波和行波的区别。 (七)波动光学 1.了解原子发光的特点,理解光的相干条件及获得相干光的基本原理和一般方法。 2.掌握光程概念以及光程差与相位差的关系,了解反射时产生半波损失的条件。能正确计算两束相 干光之间的光程差和相位差,并写出产生明条纹和暗条纹的相应条件。 3.掌握杨氏双缝干涉的基本装置和实验规律,了解干涉条纹的分布特点及其应用,并能做相应的计 算。掌握薄膜等厚干涉的规律及干涉位置的计算,理解等倾干涉条纹产生的原理,了解薄膜干涉原理在实际中的应用。了解迈克尔逊干涉仪的结构、原理及其应用。 4.理解惠更斯-菲涅耳原理及其对光衍射现象的定性解释。了解分析单缝夫琅和费衍射的半波带法, 能够根据衍射公式确定明、暗条纹分布。了解光栅衍射条纹的成因和特点,掌握光栅公式,了解
大学物理实验课教学大纲 大学物理实验课程体系、内容和教学模式 (1) 一级物理实验(基础物理实验) (3) 二级物理实验(综合性、设计性实验) (4) 三级物理实验(现代物理实验技术) (5) 四级物理实验(研究型实验) (7) 开放实验 (8) 物理学在人的科学素质培养中具有重要的地位,实验为物理学的基础,它反映了理工科实验的共性和普遍性问题,在人才科学素质培养中起着不可替代的重要作用.20世纪中叶以来,以计算机信息科学技术、生命科学、空间科学、材料科学等为代表的新的科学技术革命,极大地加速了科学技术的发展和各学科之间的相互交叉和渗透,新的综合化趋势已成为科学发展的主流。因此,物理实验课程体系,教学内容和教学方法、手段必须由封闭型向开放型转变。大学物理实验作为大学生在进校后的第一门科学实验课程,不仅应让学生受到严格的、系统的实验技能训练,掌握科学实验的基本知识、方法和技巧,更主要的是要培养学生严谨的科学思维能力和创新精神,培养学生理论联系实际、分析和解决实际问题的能力,特别是与科学技术的发展相适应的综合能力,适应时代的发展,科技进步的创新能力。 大学物理实验课程体系、内容和教学模式 1.素质教育为目标,建立物理实验课程新体系: 打破了传统的力、热、电、光、近代物理实验教学的封闭体系。建立以基本实验、综合性实验、设计性实验、研究性实验等组成的新的实验课程体系,形成从低到高、从基础到前沿、从接授知识到培养综合能力,逐级提高的四级基础物理实验课程新体系。每一级物理实验大致用一个学期的时间完成,不同的级标志着不同实验技能和科学思维水平。使学生从较高起点进入大学物理实验,一个台阶、一个台阶地走向科学的高峰。 2.注重物理实验的时代性与先进性,改革实验教学内容: 物理实验必须与现代科学技术接轨,才能激发学生的学习积极性与热情,也才能使现代科技进步的成果渗透到传统的经典课程内容之中,例如将计算机技术、光纤技术、磁共振技术、核物理技术、X射线技术、电子显微技术、光谱技术、真空技术、传感器技术等现代技术及科研成果融用于学生物理实验之中。 3.营造培养创新人才的多元化教学模式和环境)
《大学物理实验》课程教学大纲 1. 课程名称(中文):物理实验英文名称:Physics Experiments 2.课程编码: 01000102 3.课程类别:基础独立设课 4.课程要求:必修基础实验 5.课程属性:独立设课 6.课程总学时:总学分: 7.实验学时: 51 学时总学分: 1.5学分 8.应开实验学期:第 2 学期至第 3 学期 9.适用专业:土木工程、化学工程与工艺、应用化学、材料科学与工程、生物工程、信息 与计算科学。 10.先修课程:大学物理 11. 编写人:徐子湘俸永格编写日前:2005年9月1日 一、实验课程简介 物理学是实验科学,物理规律的研究都是以严格的实验为基础,实验与数学分析相结合是 物理学研究中的一个特点。物理实验是大学生进行科学实验训练的一门基础课程,在实验过程中,通过理论的运用与现象的观测分析,充分提高学生分析问题与解决问题的能力;充分提高学生综 合运用理论知识解决实际问题的动手能力。本实验课程需学生应达到下列要求: 1、进一步巩固和加深对大学物理理论知识的理解,提高学生的综合素质。 2、能根据需要选学参考书,查阅手册,通过独立思考,深入钻研有关问题,学会自己 独立分析问题、解决问题,具有一定的创新能力。 二、实验教学目标与基本要求 1、本课程的主要目的是: (1)学生通过实验学习物理实验的基本理论、典型的实验方法及其物理思想。 (2)获得必要的实验知识和操作技能训练,培养学生的动手能力、工作能力、创造能力,提高学生分析问题、归纳问题、解决问题的能力。 (3)树立实事求是、一丝不苟、严格认真的科学态度。 2、本实验课程应达到下列要求: (1)进一步巩固和加深对大学物理理论知识的理解,提高学生的综合素质。 (2)能根据需要选学参考书,查阅手册,通过独立思考,深入钻研有关问题,学会自己独立分析问题、解决问题,具有一定的创新能力。
《大学物理》教学大纲 一、课程简介 大学物理是一门重要的专业基础课,大学物理课程既为学生打好必要的物理基础,又在培养学生科学的世界观,增强学生分析问题和解决问题的能力,培养学生的探索精神、创新意识等方面,具有其他课程不能替代的重要作用。 物理学的理论体系具有完美性和系统性。物理思想的表述,定律、定理的表达式,问题的科学处理方法,物理常量的测量等形成了完美的理论体系,对学生后续课程的学习具有重要的意义。近代物理内容的教学,使学生了解科学发展的前沿问题,为学生的创新奠定基础。 二、课程目标 通过本课程的学习,要求学生能够: 1、通过本课程的学习,要求学生能够对物理学的内容和方法、概念和物理图像、物理学的工作语言、物理学发展的历史、现状和前沿、及其对科学发展和社会进步的作用等方面在整体上有一个比较全面的了解,对物理学所研究的各种运动形式,以及它们之间的联系,有比较全面和系统的认识,并具有初步应用的能力。 2、注重物理学思想、科学思维方法、科学观点的传授。通过介绍科学研究的方法论和认识论,启迪学生的创造性思维和创新意思,培养学生的科学素质。 3、熟练掌握矢量和微积分在物理学中的表示和应用。了解物理学在自然科学和工程技术中的应用,以及相关科学互相渗透的关系。 4、通过学习科学的思维方法和研究方法,使学生具备综合运用物理学知识和数学知识解决实际问题的能力,提高发现问题、分析问题、解决问题的能力和开拓创新的素质。为学生进一步学习专业知识奠定良好的基础,也为学生将来走向社会从事科学技术工作和科学研究工作打下基础。 5、通过该课程的学习,使学生树立科学的唯物主义的世界观、方法论和认识论,具备独立分析和处理相关问题的能力,具有较强的自学和吸收新知识的能力。
大学物理学(B)教学 大纲
《大学物理学(B)》教学大纲 一、大纲说明 1.教学目的和基本要求: 本课程是基础课,同时还具有自然科学素质教育的意义,因此,要求学生熟练掌握物理学的基本概念和基本规律,正确认识各种物理现象的本质;还应掌握物理学研究问题的思想方法,能对实际问题建立简化的物理模型,并对其进行正确的数学分析。通过对本课程的学习,学生应养成科学的思维习惯,并为理解专业知识打下良好的基础。 2.内容提要: 第一部分是“力学基础”,包括质点运动的描述方法,质点动力学和刚体定轴转动的基本规律和概念,以及量纲和非惯性系问题的一般处理方法等;第二部分是“热力学和分子物理学”,介绍热平衡态、热量和内能等基本概念,以及气体状态方程、分子的速率分布、热力学基本定律、卡诺定理等;第三部分是“静电场与稳恒电流”,介绍静电场的基本概和基本原 理,并讨论导体和电介质在静电专程的基本性质,进而引出电路理论的基本关系式。第四部分是“磁场与电磁感应、电磁场”,介绍磁场的基本性质,并讨论磁场与电流间的联系,以及电磁感应现象的物理内涵,进而建立起电磁场的基本概念;第五部分是“波动光学”,从波动的角度认识光的干涉和衍射现象,讨论光的偏振和双折射,由此深化对电磁波基本性质的理解;第六部分为相对论基础,简介狭义相对论的基本概念。 3.教学改革(与原课程内容比较) 本课程是在原《大学物理学2》的基础上发展而来的,与原大纲相比总学时增加了18学时,增加的原因是我校的《大学物理学2》的教学水平与其他学校相比有比较大的差距,也与我校的发展目标不相符。增加的
学时主要用来讲授相对论及光学两部分内容,是大学物理学的教学内容更加完整。但即使像现在的学时,也与科大等院校仍有很大差距。 二、大纲内容 第一章质点运动学 §1.1 质点运动的描述 参考系,质点的概念,位置矢量,运动方程,位移的概念,速度§1.2 匀加速运动 匀加速直线运动,斜抛运动 §1.3 圆周运动 平面极坐标,法向加速度和切向加速度,角加速度,匀速圆周运动 和匀加速圆周运动 §1.4 相对位移和相对速度 时间和空间,相对运动的速度和加速度 本章重点:参照系的概念,位置矢量、位移矢量、速度矢量、加速度矢量及其在不同坐标系中的分量表达式,质点的运动方程, 相对运动的概念。 本章难点:位置矢量、位移矢量、速度矢量、加速度矢量的相对性、瞬时性及矢量形。 第二章质点动力学 §2.1 牛顿运动定律 牛顿第一定律,牛顿第二定律,牛顿第三定律 §2.2 力学的单位制和量纲
《大学物理》课程教学大纲 一、课程基本信息 1、课程名称(中文):大学物理(A)课程名称(英文):University Physics(A) 2、学时/学分:128学时/8学分 3、先修课程:高等数学(一元微积分,空间解析几何,无穷级数,常微分方程) 4、面向对象:工科各专业 5、教材、教学参考书: 教材:高景《大学物理教程》,上海交通大学出版社 教学参考书:吴锡珑《大学物理教程》,高等教育出版社 二、课程性质和任务 物理学是研究物质的基本结构、相互作用和物质运动最基本最普遍的形式(包括机械运动、热运动、电磁运动、微观粒子运动等)及其相互转化规律的科学。 物理学的研究对象具有极大的普遍性,它的基本理论渗透在自然科学的一切领域,广泛地应用于生产技术的各个部门,它是自然科学和工程技术的基础。 以物理学的基础知识为内容的《大学物理》课程,它所包括的经典物理、近代物理及它们在科学技术上应用的初步知识等都是一个高级工程技术人员所必备的。因此,《大学物理》课程是我校各专业学生的一门重要必修基础课。 《大学物理》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,使学生初步学习了科学的思想方法和研究问题的方法。这些都起着开阔思路、激发探求和创新精神、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,而且学生毕业后的工作和进—步
学习新理论、新技术,不断更新知识,都将发生深远的影响。由于本课程是在低年级开设的,因而它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等方面也起着重要的作用,此外,学习物理知识、物理思想和物理学的研究方法,有助于培养学生建立辩证唯物主义世界观。 通过本课程的教学,应使学生对物理学所研究的各种运动形式以及它们之间联系,有比较全面和系统的认识;对本课程中的基本理论、基本知识和基本技能能够正确地理解,并具有初步应用的能力。在本课程的各个教学环节中,应注意对学生进行严肃的科学态度,严格的科学作风和科学思维方法的培养和训练,应重视对学生能力的培养。 三、教学内容和基本要求 根据《大学物理课程教学基本要求》,将教学内容的基本要求分为掌握、理解、了解三级,本大纲教学内容要求也分成三类,并用符号(1)、(2)和(3)标记在内容标题的右上角,这三类要求是: (1):要求学生对这些内容透彻理解、牢固掌握。(透彻理解其物理内容,掌握其适用条件,对定理一般要求会推导)并能熟练应用。 (2):要求学生对这些内容理解并能掌握,对定理的推导一般不作要求,但要求会用它们分析、计算有关简单问题。 (3):只要求对这些内容有所了解,一般不要求应用。
《大学物理》课程教学大纲 英文名称: Engineering University Physics 课程编码:0084,0085 课内教学时数:56学时+56学时,其中课堂讲授56学时+56学时。 学分:3.5学分+3.5学分 适用专业:全院所有理工科专业 开课单位:基础部大学物理教研室 撰写人:xx 审核人:xx 制定(或修订)时间:2014年9月 一、课程的性质和任务 1 课程的性质、目的和任务 工科大学物理是高等工科专业培养高级工程技术人员或培养高素质有工程背景的各类人员的必修基公共础课程。它不仅对后续课程教学提供保障作用,而且对最终提高学生的物理素质、科学素养发挥基础性作用,发挥其自然科学素质培养中的核心课程作用。 目的和任务。通过本课程的学习: 1)使学生较系统地获得自然界各种基本运动形式及其规律的知识,通过大学物理的这种少学时教学,应使学生对基础物理的最基本概念、最基本理论、最基本方法能够有比较全面的认识和正确理解,具有最基本应用的能力,形成对于物理学科体系、框架的总体认识,为后续课程的学习发挥基础性的作用。 2)在工程化倾向的教学中加强科学方法和科学素养的训练(培养学生的科学思想和研究方法,使学生在科学实验、逻辑思维和解决问题的能力等方面都得到基本的训练),为进一步的学习、工作和生活发挥更长远的基础性作用。 3)在课程的教学过程中,要通过各个教学环节逐步培养学生具有形象思维能力、抽象思维能力、逻辑推理能力和自学能力,并注意培养学生具有灵活运用所学知识去综合分析问题和解决问题的能力。 2 课程教学基本目标 通过本课程的教学,应使学生初步具备以下能力: 1)能够独立地阅读相当于大学物理水平的教材、参考书和文献资料,并能理解其主要内容和写出条理较清晰的笔记、小结或读书心得,从而迅速提高自学能力和培养良好的学习方法。 2)了解各种理想物理模型并能够根据物理概念、问题的性质和需要,抓住主要因素,略去次要因素,对所研究的对象进行合理的简化。 3)会运用物理学的理论、观点和方法分析、研究、计算或估算一般难度的物理问题。并能根据单位、数量级与已知典型结果的比较,判断结果的合理性。
《大学物理》课程教学大纲 课程类别:公共课课程编号: 课程要求:必修学时:112 试用专业:全校本科学分:7 一、讲授内容 ﹙-﹚力学﹙12 + 4﹚ 第一章质点运动学⑷ 参照系﹑质点﹑质点的位移﹑运动方程﹑质点的速度,质点的加速度。相对运动, 匀速圆周运动,一般曲线运动。圆周运动的角量描述,线量与角量的关系。 第二章质点动力学﹙5+2﹚ 牛顿运动定律﹑惯性系﹑非惯性系。变力的功,动能定理。重力作功特点,保守力、重力势能,弹性势能,引力势能。质点系的动能定理,功能原理,机械能守恒定律。动量、冲量、动量定理,动量守恒定律,碰撞。 第三章刚体的定轴转动﹙3+2﹚ 刚体的定轴转动。力矩,转动定律,转动惯量。转动动能,力矩的功,动能定理。角动量,角动量定理,角动量守恒定律。 ﹙二﹚气体分子运动论及热力学﹙10+2﹚ 笫四章气体分子运动论⑸ 分子运动论基本概念。气体状态参量,平衡状态,理想气体的状态方程,理想气体分子模型,理想气体的压力公式,热力学温度的统计解释。理想气体的内能,自由度,能量按自由度均分定理。速率分布概念,麦克斯韦速率分布定律, 分布函数和分布曲线。最可几速率, 平均速率和方均根速率。 笫五章热力学基础(5+2) 热力学系统的内能、功、热量,热功等效性, 平衡过程。热力学第一定律。理想气体的等值过程和绝热过程中的功、热量及内能的改变间的关系。理想气体的摩尔热容,循环过程, 卡诺循环,热机效率, 致冷系数。热力学笫二定律, 可逆过程和不可逆过程,卡诺定理。 ( 三) 电磁学(30+8) 笫六章真空中的静电场(8+2) 电荷,库仑定律, 电场, 电场强度, 电力线, 电通量, 高斯定理。静电场力的功, 静电场的环流定律。电势能、电势、等势面。电场强度和电势的关系。 第七章导体和电介质中的静电场(5+2) 导体的静电平衡, 导体上的电荷分布。电介质的极化, 电位移矢量, 有介质时的高斯定理, 电容器的电容, 电场的能量,能量密度。
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成部分。 2.教学目标:通过《大学物理A》课程的学习,使学生熟悉自然界物质的结构、性质、相互作用及其运动的基本规律,为后继专业基础课与专业课程的学习及进一步获取有关知识奠定必要的物理基础。通过本课程的学习,使学生逐步掌握物理学研究问题的思路和方法,养成辩证唯物主义的世界观和方法论,在获取知识的同时,学生建立物理模型的能力、定性分析、估算与定量计算的能力,独立获取知识的能力,理论联系实际的能力获得同步提高与发展,提升其科学技术的整体素养。 3.本课程知识与能力符合下列毕业要求指标点: 1.能够运用数学与自然科学基础知识,理解电子信息工程工作过程中涉及的相关科学原理。 2.能够将数学与自然科学的基本概念运用到复杂工程问题的适当表述之中。(二)教学内容及基本要求:绪论(2学时)(1)教学内容:物理学与我们周围的世界、物理学研究对象、物理学与哲学、自然科学和 工程技术的关系、物理学的发展、学习物理学方法及对学生要求。(2)基本要求:让学生明确学习物理学目的、方法、激发学习物理学兴趣。 (3)教学重点难点:物理学的地位和作用及发展。 第一章质点运动学(4学时)
计算物理课程教学大纲 一、课程说明 (一)课程名称、所属专业、课程性质、学分; 课程名称:计算物理 所属专业:物理学 课程性质:必修 学分:4 (二)课程简介、目标与任务; 计算物理学是以计算机及计算机技术为工具和手段,运用计算数学的方法,解决复杂物理问题的一门应用科学。是一门发展中的前沿学科,与理论物理、实验物理并列作为物理学的三大支柱,具有很强的实践性,因此在教学过程中,需要综合物理学理论、数值计算方法和计算机程序设计这三方面的知识,并且充分调动和发挥学生的主动性,培养学生使用计算工具软件、熟练地编程计算的实践能力。并且在教学中让学生多了解相关的前沿科技动态。计算物理课程的教学目的是,使学生系统地了解物理模型和数学模型的建立方法,掌握基本的数值计算方法以及物理学中常用的数值计算方法;使学生获得通过数值计算和计算机模拟,分析和处理一些物理问题的基本方法,具备基本的解决问题的能力,提高逻辑推理和抽象思维的能力,为独立解决科学研究中的实际问题打下必要的数学物理基础。 (三)先修课程要求,与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接; 本课程要有一定的物理和数学基础,以便熟悉解决的相关物理问题及用到的数值计算方法;要熟练掌握一门计算机语言(如Fortran, Matlab语言),以便能独立完成上机实践;为以后解决科学研究中的实际数值计算问题打下必要的基础。 (四)教材与主要参考书。 教材:计算物理学 S.E.Koonin著,秦克诚译,高教出版社,1992年11 月第1版; Computational Physics, Fortran Version, S.E.Koonin and D.C.Meredith. 教学参考书: 1.《计算物理学》马文淦著,科学出版社(2005) 2.《计算物理学讲义》彭芳麟编写,北师大物理系(2000)
前言 物理学是自然科学中的基础学科,是支撑先现代科学技术的重要支柱。物理学的基本理论和研究方法以逐步渗透到化学、电子信息和生命科学等学科的前沿领域,并极大地影响了这些学科的发展方向。因此,为大学本科学生系统讲授物理学的基本理论和最新发展,提高他们的科学素养,是大学物理教学的主要任务。 本大纲于2002年2月制定,它适用于同济大学网络学院建筑工程、交通工程、环境工程和信息工程等本科专业的大学物理教学。在教学过程中,大纲要求在系统讲授物理学经典理论的同时,着重培养学生的科学世界观和科学方法论。本大纲也适当提高了对量子力学的教学要求,因为它是学生将来从事生命科学和信息科学等领域的科研工作所必要的自然科学基础。 理论教学内容及基本要求 教学内容包括力学基础、机械振动与机械波、分子动理论与热力学、电磁学、波动光学、近代物理,共六个部分。各知识点相应的基本要求分为三级:掌握、理解和了解。凡属了解的内容不要求定量计算。 第一篇力学的物理基础 (一)质点运动学 1. 理解运动的绝对性和描述运动的相对性。 2. 掌握描述质点运动的物理量:位置矢量、位移、速度和加速度。 3. 掌握由运动方程求运动质点的位置、位移、速度和加速度,由速度或加速 度和初始条件建立运动方程。 4. 掌握运动的叠加原理。 5. 掌握法向加速度和切向加速度的概念,并用来处理质点的圆周运动。 6. 理解角位置、角位移、角速度的概念及角量和线量之间的关系。掌握匀速 率和匀变速率圆周运动的角量描述及计算。 (二)质点动力学的基本定律 1. 掌握牛顿运动定律的物理内容。 2. 掌握力的概念和力学中常见的三种力,掌握运用隔离体法分析物体受力情 况。 3. 掌握运用牛顿定律解题的思路和方法。 (三)机械能守恒定律 1. 掌握功和功率的定义,并会计算恒力和变力的功。 2. 理解动能的概念,掌握质点动能定理及其应用。 3. 理解保守力的功、势能的概念,掌握重力势能和弹性势能。 4. 掌握系统功能原理及其应用。 5. 掌握机械能守恒定律及其应用。
《大学物理A》课程教学大纲 课程代码:07021110017/8 课程名称:大学物理AⅠ/Ⅱ 英文名称:College Physics AⅠ/Ⅱ 学分:3/3 总学时:96 讲课学时:48/48 实验学时:上机学时:课外学时: 适用对象:适用于四年制工科本科各专业 先修课程:高等数学 学生自主学习时数建议:150 一、课程性质、目的和任务 物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用的自然科学。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。 以物理学基础为内容的大学物理课程,是高等学校工科各专业学生一门重要的通识性必修基础课。该课程所教授的基本概念、基本理论和基本方法是构成学生科学素养的重要组成部分,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系统地打好必要的物理基础,培养学生树立科学的世界观,增强学生分析问题和解决问题的能力,培养学生的探索精神和创新意识等方面,具有其他课程不能替代的重要作用。因此,大学物理是高等工科院校和专业学生的一门重要的必修基础课。 二、教学基本要求 通过大学物理课程的学习,使学生达到以下基本要求: 1.全面完成大学学业以及在毕业后的工作中进一步深造和不断更新知识打好必要的物理基础。 (1)对物理学的基本概念,基本理论和基本方法有比较系统的认识和正确的理解。 (2)学会运用基本概念和基本规律来分析、处理物理问题的基本方法。在自学能力、运算技巧和抽象思维能力等方面均能受到一个初步而又严格的训练。 (3)培养科学的思考方法和研究问题、判断正误的一般思路。 2.培养辩证唯物主义世界观。 三、教学内容 第1章质点运动学与牛顿定律 1、教学内容 (1)掌握参考系、质点、位置矢量、位移、速度、加速度、角速度和角加速度等描述质点运动和运动变化的物理量。 (2)能借助于直角坐标系计算质点在平面内运动时的速度、加速度;能计算质点做圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度。 (3)理解相对位移,相对速度的概念。 (4)掌握牛顿运动定律及应用,了解惯性参考系、力学相对性原理。 2、重点和难点 (1)重点:位置矢量、位移、速度、加速度、角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度;牛顿运动定律及应用; (2)难点:计算质点在平面内运动时的速度、加速度;计算质点做圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度。
大学物理教学大纲
《大学物理》教学大纲 一、课程简介 大学物理是一门重要的专业基础课,大学物理课程既为学生打好必要的物理基础,又在培养学生科学的世界观,增强学生分析问题和解决问题的能力,培养学生的探索精神、创新意识等方面,具有其他课程不能替代的重要作用。 物理学的理论体系具有完美性和系统性。物理思想的表述,定律、定理的表达式,问题的科学处理方法,物理常量的测量等形成了完美的理论体系,对学生后续课程的学习具有重要的意义。近代物理内容的教学,使学生了解科学发展的前沿问题,为学生的创新奠定基础。 二、课程目标 通过本课程的学习,要求学生能够: 1、通过本课程的学习,要求学生能够对物理学的内容和方法、概念和物理图像、物理学的工作语言、物理学发展的历史、现状和前沿、及其对科学发展和社会进步的作用等方面在整体上有一个比较全面的了解,对物理学所研究的各种运动形式,以及它们之间的联系,有比较全面和系统的认识,并具有初步应用的能力。 2、注重物理学思想、科学思维方法、科学观点的传授。通过介绍科学研究的方法论和认识论,启迪学生的创造性思维和创新意思,培养学生的科学素质。 3、熟练掌握矢量和微积分在物理学中的表示和应用。了解物理学在自然科学和工程技术中的应用,以及相关科学互相渗透的关系。 4、通过学习科学的思维方法和研究方法,使学生具备综合运用物理学知识和数学知识解决实际问题的能力,提高发现问题、分析问题、解决问题的能力
和开拓创新的素质。为学生进一步学习专业知识奠定良好的基础,也为学生将来走向社会从事科学技术工作和科学研究工作打下基础。 5、通过该课程的学习,使学生树立科学的唯物主义的世界观、方法论和认识论,具备独立分析和处理相关问题的能力,具有较强的自学和吸收新知识的能力。
“大学物理”课程教学大纲 英文名称:University Physics 课程编号:PHYS1009 课程类型:必修 学时:128 学分:8 适用对象:理工科各专业学生 先修课程:高等数学高中物理 使用教材及参考书: 教材:大学物理(吴百诗主编)科学出版社 参考书:吴锡珑主编“大学物理教程”高教出版社 程守洙主编“普通物理学”高教出版社 张三慧主编“大学物理学”清华大学出版社 一、课程的性质、目的及任务 物理学是研究物质的基本结构﹑相互作用和物质最基础最普遍运动形式(机械运动,热运动,电磁运动,微观粒子运动等)及其相互转化规律的学科。 物理学的研究对象具有极大普遍性,它的基本理论渗透在自然科学的一切领域、应用于生产技术的各个部门,它是自然科学许多领域和工程技术发展的基础。 以物理学基础知识为内容的大学物理课程,它所包括的经典物理、近代物理和物理学在科学技术上应用的初步知识等都是一个高级工程技术人员必备的。因此,大学物理课是我校理工科各专业学生的一门重要必修基础课。 开设大学物理课程的目的,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的思想方法和研究问题的方法,这对开阔思路、激发探索和创新精神、增强适应能力、提高人才素质等,都会起到重要作用。学好物理课,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﹑新技术﹑不断更新知识等,都将 发挥深远影响。 二、课程的基本要求 1.使学生对物理学所研究的各种物质运动形式以及它们之间的联系有比较全面和系统的认识;对大学物理课中的基本理论、基本知识能够正确地理解,并且有初步应用的能力。 2.通过教学环节,培养学生严肃的科学态度和求实的科学作风。根据本课程的特点,在传授知识的同时加强对学生进行能力培养,如通过对自然现象和演示实验的观察等途径,培养学生从复杂的现象中抽象出带有物理本质的内容和建立物理模型的能力、运用理想模型和适当的数学工具定性分析研究和定量计算问题的能力以及独立获取知识与进行知识更新的能力,联系工程实际应用的能力等。 3.在理论教学中,要根据学生情况精讲基本内容,有些内容可安排学生自学或讨论,并要安排适当课时的习题课;要充分利用演示实验、录像等形象化教学手段,应尽量发挥计算机多媒体在物理教学中的作用,以提高教学效果。在教学过程中,还要处理好与中学物理的衔接与过渡,一方面要充分利用学生已掌握的物理知识,另一方面要特别注意避免和中学物理不必要的重复。在与后继有关课程的关系上,考虑到本课程的性质,应着重全面系统地讲 授物理学的基本概念、基本规律和分析解决问题的基本方法,不宜过分强调结合专业。
《大学物理》课程理论课教学大纲 课程编码:0701002 课程性质:专业必修课 学时:48 学分:4学分 适用专业:计算机网络专业动漫软件专业 一、课程性质、目的和要求 以物理学基础知识为内容的大学物理课是高等学校理科非物理专业学生的一门重要的必修基础课。物理学是整个自然科学的基础,高等学校中开设物理课的目的是使学生对物理学的内容和方法、工作语言、概念和物理图象、其历史、现状和前沿等方面,从整体上有个全面的了解。学好大学物理课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相关新理论、新知识、新技术,不断更新知识都将发生深远的影响。在大学物理课的各个教学环节中,都必须注意在传授知识的同时着重培养能力,使学生初步学习科学的思想方法和研究问题的方法,通过本课程的教学,应使学生初步具备以下能力。 1.能够独立地阅读相当于大学物理水平的教材,参考书和文献资料,并能理解其主要内容和写出条理较清晰的笔记、小结或读书心得。 2.了解各种理想物理模型并能够根据物理概念、问题的性质和需要,抓住主要的因素,略去次要要素,对所研究的对象进行合理的简化。 3.会运用物理学的理论、观点和方法、分析、研究、计算或估算一般难度的物理问题、并能根据单位、数量级与已知典型结果的比较,判断结果的合理性。 二、教学内容、要点和课时安排 绪论(1 学时)
教学目的: 1、了解物理学科的性质、研究对象、研究方法。 第一篇力学(9 学时) 第1章质点运动学(3学时) 教学目的: 1、掌握位置适量、位移、速度、加速度等描述质点运动和运动变化的物理量。能借助于直角坐标系计算质点在平面内运动时的速度、加速度。能借助于极坐标计算质点作圆周运教学重点和难点: 1、掌握位置矢量、位移、速度、加速度等描述质点运动和运动变化的物理量,以及它们之间的关系。 1.1 参考系坐标系质点 1.1.1参考系 1.1.2坐标系 1.1.3质点 1.2质点的位矢、位移和速度 1.2.1质点的位置坐标和位置矢量 1.2.2运动方程与轨道 1.2.3质点的位移 1.2.4速度 1.2.5速度的分量形式 1.3质点的加速度
《近代物理实验》教学大纲 一、实验教学目标与基本要求 近代物理实验是继普通物理实验和无线电电子学实验后的一门重要的基础实验课程,具有较强的综合性和技术性。 本课程的主要目的是:通过近代物理实验丰富和活跃学生的物理思想,培养他们对物理现象的观察能力和分析能力,引导他们了解实验物理在物理概念的产生、形成和发展过程的作用,学习近代物理中的一些常用方法、技术、仪器和知识,进一步培养正确的和良好的实验习惯以及严谨的科学作风,使学生获得一定程度的实验方法和技术研究物理现象和规律的独立工作能力。 1.学习如何用实验方法和技术研究物理现象与规律,培养学生实验过程中发现问题,分析问题和解决问题的能力,以及创新能力。 2.学习近代物理某些主要领域中的一些基本实验方法和技术,掌握有关的仪器的性能和使用。 3.通过实验加深对近代物理的基本现象及其规律的理解。 4.巩固和加强有关实验数据处理及误差分析方面的训练。 5.培养实事求是,踏实细致,严肃认真的科学态度和克服困难,坚韧不拔的工作作风以及良好的实验素养。 本课程的教学方式是在教师指导下,学生独立进行实验,教学中提倡学生之间的讨论和交流。教学过程分为预习、操作和撰写实验报告三个教学环节。 本课程的考核方法是以平时成绩为主,期终采取笔试或口试或操作考核,最后综合评定成绩,按百分制给成绩。 二、实验课程内容与学时分配 本课程为一学年。其中第一学期和第二学期各8个实验,共要求学生完成16个实验。
三、实验题目及其目的和实验内容 原子、分子与量子物理:钠原子的发射光谱,CCl4分子振动拉曼散射光谱,黑体辐射,塞曼效应; 核物理与相对论:核磁共振,NaI(TI)闭烁谱仪和γ射线在物质中的吸收,相对论效应; 真空物理与致装冷技术:高真空的获得与测量,真空镀膜及铜膜的霍尔效应和电阻率的测量,汽液两相致冷机; 微波与光学:反射速调管工作特性,Properties of Klystrons and wave-guides 速调管和波导管特性,Optical Properties of microwaves微波的光特性,光拍法测量光速; 固体物理:微波段电子自旋共振,电子衍射,用椭圆偏振仪测定薄膜的厚度和折射率,铁磁共振,热电子发射规律研究,红外分光计应用,紫外分光计应用,,Dielectric properties of microwaves微波介质介电常数测量,光磁共振,穆斯堡尔谱仪,扫描隧道显微镜; 先进测量技术:锁相放大器应用-PN结电容的测量,工业CT,计算机自动测量,Virtual Instruments虚拟仪器,光纤光栅传感实验。 一、原子、分子与量子物理 实验一、钠原子的发射光谱 实验目的: 对钠原子光谱的观察与拍摄,分析测量计算其谱线的波长、量子亏损及光谱线的固定项,绘制能级图。 实验内容: 1、钠原子光谱的拍摄; 2、辨认和测量钠原子光谱; 3、数据处理 实验二、CCl4分子振动拉曼散射光谱 实验目的: 通过对一些典型分子的常规喇曼谱进行测量,达到对这方面的基本原理和基本实验技术有一定的了解。 实验内容: (1)基本实验:记录CCl4 分子的振动喇曼谱;(2)选做实验:测CCl4 分子的偏振喇曼谱并求其退偏比;识别某些化学样品。