《物理基础及应用》课程教学大纲

《物理基础及应用》课程教学大纲2016年4月制定 2016年4月第0次修订制定人：许雪芬一、课程名称及代码（标题均为：四号宋体加粗，以下同）课程名称：物理基础及应用（文字部分为：四号宋体，以下同）课程代码：ZAB012002二、适用教育层次及专业教育层次：高职专科适用专业：全校所有工科专业三、学分、学时学分数：学时数： 56四、课程类型课程性质：公共课课程类别：理论+实践课五、先修课程名称及代码无六、教学目标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、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的普遍性，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。

通过这门课程的学习，传授通用的物理基础知识，培养学生科学思维和利用物理知识初步解决实际问题的能力，为学生学习后续专业课程打好必要的物理基础。

1．知识目标1）理解描述质点运动的物理量。

理解牛顿三定律及其适用条件。

初步学会运用守恒定律分析问题的思想和方法。

2）理解描述简谐振动和简谐波的各物理量（特别是相位）及各物理量间的关系；3）理解静电场、稳恒磁场的规律；4）学会用波动理论来讨论光的传播规律；5）初步理解气体动理论和热力学基础的基本概念及基本规律；6）了解狭义相对论中的时空观，初步了解量子理论基础；7）了解物理学原理在现代工程技术中的应用；2．能力目标1）培养科学的世界观、价值观。

2）通过物理实验项目的训练，培养学生严谨求实的态度。

3）通过本课程的学习，培养学生能围绕教学内容阅读参考书籍和相关资料进行自我知识扩充的能力，提高学生的自学能力。

4）通过课堂项目化教学、课堂小组讨论、课后大作业及物理作品制作等教学过程，培养学生与人沟通、与人合作的团队合作精神。

5）提高学生的科学素养。

七、教学内容及要求单元一质点的运动1．教学基本要求1）理解位矢、位移、速度、加速度、角速度和角加速度等描述质点运动变化的物理量。

位矢x yr=i j位移j i r r r )()(A B A B A B y y x x -+-=-=∆速度0lim x d t dt→∆==∆r r υ 或 x y d dx dy dt dt dt υυ==+=+r i j i j υ 加速度220lim x d d t dt dt →∆===∆r a υυ 或 2222y x x y d d d x d y a a dt dt dt dt υυ=+=+=+a i j i j i j 2）掌握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。

3）掌握由运动方程求运动质点的位置、位移、速度和加速度。

质点的运动方程()()()t x t y t +r =i j位移()()()B A r t r t r t ∆=-速度 ()()()()()()x y d t dx t dy t t t t dt dt dtυυ==+=+r i j i j υ 加速度2222()()()()()()()y x x y d t d t d x t d y t t a t a t dt dt dt dt υυ=+=+=+a i j i j i j 4）了解运动的叠加原理，会运用叠加原理分析平抛运动。

（如“猎人打水果”、“炮弹射击”问题）运动的叠加原理：一个运动可以看成几个各自独立进行的运动叠加而成。

5）了解质点作圆周运动时的角速度、切向加速度和法向加速度。

理解圆周运动中向心力的概念。

角位移()t θ、角速度()()d t t dt θω=、切向加速度d d a r dt dt υω==t 、法向加速度2222r a r r r υωω===n 6）掌握万有引力和牛顿运动定律的内容。

理解超重与失重产生的原因。

万有引力定律定律：1122122( 6.6725910N m kg )m m F GG R --==⨯⋅⋅牛顿运动定律：（1）任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。

（2）在宏观低速运动的前提下，牛顿第二定律可以表述为：一个物体的加速度的大小与其所受的合外力的大小成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同，即mF a。

=（3）两个物体之间的作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。

这就是牛顿第三定理，即'F F。

=-产生超重的条件：当物体的加速度方向向上时，即a↑。

加速上升或减速下降——读数大于重力（视重大于实重）产生失重的条件：当物体的加速度方向向下时，即a↓。

加速下降或减速上升——读数小于重力（视重小于实重）无论是超重、失重还是完全失重，物体所受的重力是不变的。

不同的只是重力的作用效果。

7）掌握力的概念、了解力学中常见的三种力（重力、弹力、摩擦力）。

8）运用以上相关原理解释实际生活中的现象。

9）本章案例：猎人打水果10）本章大作业：影响圆周运动向心力的因素探究11）课后讨论题：电梯中的乌龟、摩托飞人、过山车后排为何更刺激12）课后小制作：会上坡的圆筒2．教学重点、难点教学重点：位置矢量，位移，路程，速度和加速度等物理量的理解和正确表达，初步学会用微积分方法求解这些物理量。

教学难点：用微积分方法解题。

3．教学资源动画：单摆周期.swf、弹簧.swf、弹力与形变.swf、力的平行四边形法则.swf、摩擦力.swf、牛顿第一运动定律.swf、牛顿第二运动定律.swf、牛顿第三运动定律.swf 、抛射速度.swf 、平抛运动、平抛运动、小船过河.swf 、运动的合成与分解.swf 、重力分解.swf 、自由落体.swf 、自由落体和平抛.swf 、相对运动.swf 、运动合成.swf 、质点运动速度.swf视频：无PPT 演示文稿：质点的运动.ppt 、运动合成与分解.ppt 、圆周运动及例题分析.ppt 、牛顿运动定律.ppt单元二 守恒定律1．教学基本要求1）理解动量、冲量的概念。

动量m p =υ、冲量0tt dt =⎰I F 。

2）掌握动量定理，理解平均冲力的意义。

动量定理00tt dt p p =-⎰F 。

平均冲力t∆=∆p F 。

碰撞过程中，接触时间短，力的大小变化情况比较复杂，选择使用平均力来代替。

3）初步掌握动量守恒定律及其在现实生活中的应用。

动量守恒定律：如果几个物体组成一个系统，且系统不受外力的作用（或合外力为零），尽管系统内各物体在内力作用下，各物体的动量发生了变化，但是系统的总动量的改变为零，即总动量不变，亦即i i m =∑常量υ。

4）理解功的概念，会计算恒力和变力的功；理解功率的概念。

作用于质点的力对空间的积累效应称为力对质点所做的功。

恒力做功θcos Δx F =W ；变力做功cos c c ca a a W dW d F ds θ==⋅=⎰⎰⎰F r 。

功率dW d P dt dt⋅===⋅F r F υ。

5）理解动能的概念，初步掌握质点动能定理及其应用。

动能212m υ。

质点的动能定理：合外力对物体所做的功等于物体动能的增量21k k W E E =-。

6）了解保守力与非保守力、理解保守力与势能的关系。

保守力：作功只与始末位置有关、与路径无关的力。

非保守力：作功与路径相关的力。

重力势能p E mgh =。

重力的功：重力作功只与运动物体的始、末位置有关，而与运动物体所经过的路径有关。

重力做正功，系统的重力势能将减少；反之，重力做负功，系统的重力势能将增加。

7）初步理解机械能守恒定律及其应用。

机械能k p E E E =+。

功能原理：所有外力和非保守内力做功的总和等于系统机械能的增量。

机械能守恒：只有保守内力作功的情况下，系统的机械能保持不变。

8）运用所学物理知识解释生产实践中的问题。

9）本章案例：“逆风而上”的船10）本章大作业：安全带的作用11）课后讨论题：小鸟与飞机的碰撞、飞船的对接12）课后小制作：威力巨大的小球2．教学重点、难点教学重点：动量定理，动量守恒定律，动能定理，机械能守恒定律的理解及其在生产实践中的应用。

教学难点：动量守恒定律、功能原理的理解及应用。

3．教学资源动画： 弹性碰撞.swf 、 碰撞.swf视频：茹科夫斯基凳.mpg 、花样滑冰-悬崖跳水.aviPPT 演示文稿：动量定律.ppt 、动量守恒定律.ppt 、做功与势能.ppt 、功能原理.ppt单元三 气体分子动理论和热力学1．教学基本要求1）了解气体分子动理论的基本观点。

（1）自然界的一切宏观物体，无论是气体、液体还是固体，都是由大量分子或原子构成的。

分子与分子之间存在着一定的距离。

（2）分子永不停息的作无规则的热运动。

（3）分子间有相互作用。

2）初步理解理想气体的物态方程。

m pV RT RT M ν== 或 NkT p nkT V== 3）初步理解理想气体的压强公式、理解压强与温度的关系。

理想气体压强公式k 23p n ε=，分子平均平动动能与温度的关系2k 1322m kT ευ==。

处于平衡态时的理想气体，其分子的平均平动动能与气体的温度成正比。

气体的温度越高，分子的平均平动动能越大；分子平均平动动能越大，分子热运动的程度越激烈。

温度也是一个统计量。

对个别分子来说，说它有多少温度是没有意义的．4）理解温度、内能的概念。

初步学会计算理想气体的内能。

内能：气体分子的热运动（平动、转动和振动）能量和分子之间的势能构成气体内部的总能量。

内能公式：22m i i E RT RT M ν==。

理想气体的内能只是温度的单值函数。

5）理解功和热量的概念。

初步掌握热力学第一定律。

会计算理想气体等容、等压、等温过程和绝热过程中的功、热量、内能变化。

会利用热力学第一定律分析实际生活中的热学问题。

理想气体做功V2V2V1V1W dW pdV ==⎰⎰。

系统与外界之间由于存在温度差而传递的能量叫做热量，用符号Q 表示． 热力学第一定律21Q E E W E W =-+=∆+。

系统从外界吸收的热量，一部分使系统的内能增加，另一部分使系统对外界做功。

第一类永动机：既不消耗内能，也不需要外界向它传递热量，就能不断地对外界做功的机器。

违反热力学第一定律，是不可能制成的。

6）了解理想气体的热容。

知道热容在生活中的应用（如，内陆及沿海昼夜温差、三峡水空调、城市“热岛效应”、北方水稻种植的“浅水勤灌”） 热容是用来描述物质改变温度所需要的多少的物理量。

7）了解正循环和逆循环的概念。

知道热机的工作原理，了解致冷机的工作原理。

理解卡诺热机效率计算。

了解卡诺定理对提高热机效率的指导意义。

循环过程是指一个系统由某一状态出发，经过一系列状态变化后又回到初始状态。

热机效率：反应热机效能的重要标志之一，2111W Q Q Q η==-。