大学物理课件教学大纲(新1)《大学物理》教学大纲

《普通物理》教学大纲

一、课程的性质、教育目标及任务

物理学是除数学以外，一切自然科学的基础，也是当代工程技术的支柱。

物理学的发展已经经历了三次大突破。在17、18世纪，由于牛顿力学的建立和热力学的发展，使人类进入了应用蒸气机的时代。到了19世纪，在麦克斯韦电磁场理论的推动下，人们制造出了电机、电器和电讯设备，使人类进入了电的时代。20世纪以来，由于相对论和量子力学的建立，使人类进入了应用原子能、电子计算机等高新技术的时代。总之，现代物理学已成为基础学科中发展最快，影响最深的一门学科。

通过学习《大学物理》课，使学生对物质最普遍、最基本的运动形式和规律有比较全面而系统的认识，树立辩证唯物主义的世界观，掌握物理学中的基本概念和基本原理以及研究问题的方法，同时在计算能力和抽象思维能力等方面受到严格的训练，培养分析问题和解决问题的能力，提高科学素质。另外，宽广的物理知识有利于掌握新技术并为技术基础课和专业课打下良好的基础。

二、教学内容及基本要求

绪论部分

物质与运动。物理学的研究对象和研究方法。物理学与科学技术及生产实践的关系。物理学的重要性。

力学部分

（一）质点的运动

参考系和坐标系、质点。位置矢量、位移。速度与加速度。直线运动、抛物运动、圆周运动。相对位移与相对速度。

理解质点模型和参考系、惯性系等概念。掌握位置矢量，位移、速度、加速度等概念及计算方法。根据给定的用直角坐标表示的质点在平面内运动的运动方程，能熟练地计算质点的位移、速度和加速度。根据给定的用平面极坐标表示的运动方程，能灵活、熟练地计算质点作圆周运动时的角速度、角加速度，切向与

法向加速度。

（二）牛顿运动定律

牛顿运动定律。惯性系和非惯性系。冲量、动量、动量定理。功、动能、动能定理。

掌握牛顿三定律及其适用条件。掌握功的概念。能熟练地计算直线运动情况下受力的功。掌握质点的动能定理和动量定理。能用它们分析、解决质点在平面内运动时的简单力学问题。

（三）运动的守恒定律

保守力和非保守力、势能、功能原理、机械能守恒定律、能量守恒定律、动量守恒定律、碰撞。

掌握保守力作功的特点及势能概念。会计算势能。掌握机械能守恒定律，动量守恒定律及其适用条件。掌握运用守恒定律分析问题的思路和方法，能分析二、三个质点的系统在平面内运动的力学问题。

（四）刚体的转动

刚体的定轴转动。转动动能、转动惯量。力矩、转动定律。力矩的功、刚体定轴转动中的动能定理。动量矩和冲量矩、动量矩守恒定律。

理解转动惯量概念。掌握刚体绕定轴转动定律。理解动量矩概念。通过质点在平面内运动和刚体绕定轴转动情况，理解动量矩守恒定律及其适应条件。能应用该定律分析、计算有关问题。

（五）相对论基础

伽利略变换和经典力学时空观。爱因斯坦狭义相对论基本假设，洛仑兹变换。相对论中长度、时间和同时性。相对论力学的基本方程。质量和速度的关系。质量和能量的关系。

理解爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设。理解洛仑兹坐标变换。了解狭义相对论中同时性的相对性以及长度收缩和时间膨胀的概念。了解牛顿力学中的时空观和狭义相对论中时空观，以及二者的差异。理解狭义相对论中质量和速度的关系，质量和能量的关系，并能用以分析和计算有关的简单问题。

热学部分

（一）气体动理论

平衡状态，理想气体状态方程。压强公式。气体分子平均平动动能与温度的关系。能量按自由度均分原理，理想气体内能。麦克斯韦分子速率分布定律。分

子碰撞和平均自由程。

能从宏观和统计意义上理解压强、温度、内能等概念。了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现。了解气体分子热运动图象。理解理想气体的压强公式和温度公式及其物理意义。通过推导气体的压强公式，了解从提出模型、进行统计平均、建立宏观量与微观量的联系到阐明宏观量微观本质的思想与方法。了解气体分子平均碰撞频率及平均自由程。了解麦克斯韦速率分布定律及速率分布函数和速率分布曲线的物理意义。了解气体分子三种速率的统计意义。理解气体分子平均能量按自由度均分定理。

（二）热力学基础

功、热量、内能。热力学第一定律。热一律对于理想气体等值过程的应用。气体的摩尔热容。绝热过程。循环过程、卡诺循环。热机的效率。热力学第二定律。可逆过程和不可逆过程。卡诺定理。热力学第二定律的统计意义和适用范围。掌握功和热量的概念。理解平衡过程。掌握热力学第一定律。能熟练分析、计算理想气体各等值过程和绝热过程中功、热量、内能改变量及卡诺循环的效率。理解可逆和不可逆过程。理解热力学第二定律的两种叙述。了解两种叙述的等价性。了解热力学第二定律的统计意义及无序性。

电场和磁场部分

（一）真空中的静电场

电荷、电场。库仑定律。电场强度、电场线。电通量、高斯定理。电场力的功。电势能，电势，电势差及其计算。电场强度与电势梯度的关系。掌握电场强度、电势的概念，场强叠加原理。掌握场强与电势的积分关系。了解场强与电势的微分关系。能对一些简单问题进行场强和电势的计算。理解高斯定理和环路定理。掌握用高斯定律计算场强的条件和方法，并能熟练地应用。理解电偶极矩概念，并能计算电偶极子在电场中所受的力和力矩。

（二）导体和电介质中的静电场

导体的静电平衡。导体上的电荷分布。静电屏蔽。电介质的极化。电容、电容器。电场的能量。电场能量密度。定性了解静电场中的导体、电介质的极化现象及其微观机理和特性。了解电容定义及其物理意义。

（三）恒定电流和恒定电场

恒定电流，电流密度。一段电路的欧姆定律及其微分形式。电动势闭合电路的欧姆定律。

讲电流时着重从能的观点讨论维持恒定电流的条件，使学生能正确理解电动势的概念。阐明欧姆定律的微分形式的物理意义。

（四）真空中的恒定磁场

基本磁现象。磁场，磁感应强度，磁场线，磁通量。磁场中的高斯定理。毕沙定律。磁场强度，安培环路定律。运动电荷的磁场。磁场对载流导线的作用力，安培定律。磁场对载流线圈的作用。载流导线或载流线圈在磁场内改变位置时磁力所作的功。平行电流间的相互作用力，安培定义。洛仑兹力。带电粒子在电场或磁场中的运动。

掌握磁感应强度的概念和毕沙定律。能对一些简单问题进行磁感应强度的计算。理解恒定磁场的高斯定理和安培环路定理。掌握用安培环路定理计算磁感应强度的条件和方法，并能熟练运用。

理解安培定律和洛仑兹力公式。理解磁矩概念。能计算几种简单形状载流导体在磁场中所受的力和力矩。能分析点电荷在均匀电磁场中的受力和运动的简单情况。

（五）磁介质中的磁场

磁介质，磁场强度。铁磁质。磁滞现象。

了解磁介质的极化现象及其微观解释。了解铁磁质的特性。了解各向同性介质中的H和B之间关系和区别。

（六）电磁感应

电磁感应的基本定律。在磁场中运动的导线内的感应电动势。在磁场中转动的线圈内的感应电动势和感应电流。涡旋电场。自感与互感。磁场能量。磁场能量密度。

掌握法拉第电磁感应定律。理解动生电动势和感生电动势的概念和规律。了解涡旋电场的物理意义。理解自感系数和互感系数的定义及其物理意义。在一些简单的对称情况下，能计算磁场贮存的能量。

（七）麦克斯韦方程组电磁波

麦克斯韦电磁场理论的基本概念。电磁波的性质。

了解位移电流概念。了解麦克斯韦方程组（积分形式）的物理意义。了解电磁波的性质。

振动和波动部分

（一）机械振动