英文名稱:physics of university
課程編碼:b09001、b09002
課程類別:必修
學分數:8
學時數:理論 128實驗 48(另安排)
周學時:4,4實驗 2,1
課內學時:128
授課學期:第
二、三學期
適用學生:電子科學與技術專業、電子資訊工程專業、通訊工程專業、電氣工程及其自動化專業、自動化專業、機械設計製造及其自動化專業、電腦科學與技術專業
先修課程:高等數學(微積分)
考核方式:閉卷、筆試
一、 課程教學的基本目的和要求
物理學是研究物質的基本結構、相互作用和物質最基本最普遍的運動形式及其相互轉化規律的學科。
物理學的研究物件具有普遍性,它是自然科學和工程技術領域的基礎學科。它由力學、熱力學、電磁學、光學和近代物理學基礎等五個部分組成。通過本課程的教學,可以使學生對物理學的基本概念、基本理論和基本方法有比較系統的認識和正確的理解,為後繼課程的學習提供必要的知識準備。
並培養學生學習科學知識的思想方法、分析和解決問題的能力,激發探索和創新精神。學好物理學不僅是在校大學生學習知識、提高能力和培養素質的要求,而且對學生畢業後的工作和進一步學習、更新知識和技能都有深遠的意義。
大學物理的講課應特別注重從實踐(實驗)觀點出發進行分析和綜合物理現象,闡明物理規律。
在教學環節上除了課堂教學中應加強課堂討論外,還應在習題運算方面加強訓練和指導。
在教學中注意培養學生的學習能力和理解能力,掌握科學的學習方法,培養學生的創新意識,探索精神,努力實現學生知識、能力、素質的協調發展。
二、 課程主要內容和基本要求
(1)力學
質點運動學質點直線運動、圓周運動、關於座標系的應用
質點動力學牛頓三定律及適用條件、動力學問題的求解、約束運動(圓周運動情形)
質點運動定理質點動量定理及其動量守恆定律、質點角動量定理及其守恆定律、功、保守力、勢能、動能定理、機械能守恆、功能原理、有心力問題
質點組力學質點組的內力、質心、動量定理、角動量定理、運動定理的守恆定律的應用
剛體力學定軸轉動定理(即角動量定理)及應用、對稱重剛體的定點運動(介紹)
非慣性係直線平動參考係、平面轉動參考係、定軸轉動參考係
基本要求
1. 理解描述質點運動的位矢、位移、速度、加速度;角位移、角速度和角加速度等的概念及相互間的運算關係,了解相對運動。
2. 理解質點動力學基本定律及其適用條件。能熟練地掌握用微積分方法求解質點在一維變力作用下的問題。
3. 理解質點的動量定理、動能定理及其相應的守恆律,並能掌握分析、解答相應問題的方法。
理解功的概念,保守力與勢能的概念。
了解質點的角動量定理及其守恆律,能掌握解答此類簡單問題的方法。
4. 了解質點組質心的定義一般了解質點組的動量定理、角動量定理、動能定理及其相應的守恆定律。
5. 理解剛體繞定軸轉動的轉動定理(即角動量定理)及角動量守恆定律。能掌握相應的簡單問題的求解。
6.了解非慣性係和慣性力的概念。
(2)熱學
氣體動理論狀態、過程、理想氣體、理想氣體狀態方程、理想氣體的氣壓公式、理想氣體的溫度公式、能量均分原理、理想氣體的內能、麥克斯韋速率分布律、分子碰撞和平均自由程、氣體內的遷移現象、真實氣體、范德瓦耳斯方程
熱力學基礎功、熱量、內能、熱力學第一定律、熱力學第一定律的應用(等體、等壓、等溫和絕熱過程)、氣體的摩爾熱容、迴圈過程、卡諾迴圈、熱力學第二定律、熵、熵增加原理、熱力學第二定律的統計意義
基本要求
1. 理解平衡態、狀態參量、熱力學第零定律。
理解理想氣體的壓強公式和溫度公式。
2. 了解氣體分子平均碰撞頻率及平均自由程。
3. 了解麥克斯韋速率分布律。
了解氣體分子熱運動的算術平均速率,方均根速率和最概然速率。
一般了解玻耳茲曼分布率。
4. 理解氣體分子平均能量按自由度均分定理。理解理想氣體的定體、定壓熱容和內能的概念。
5. 理解功和熱量的概念。了解準靜態過程。
理解熱力學第一定律,能掌握計算理想氣體等體、等壓、等溫和絕熱過程中的問題。
6. 了解卡諾迴圈、熱機效率和致冷係數。
7. 理解熱力學第二定律及其統計意義。
8.一般了解熵的概念,熵增加原理,玻耳茲曼熵的表示式。
(3)電磁學
真空中的靜電場庫侖定律、電場、電場強度、高斯定理、靜電場的環路定理、電勢、電場強度與電勢梯度的關係、帶電粒子在靜電場中的運動
導體和電介質中的靜電場靜電場中的導體、空腔導體內外的靜電場、電容器的電容、電介質及其極化、電介質中的靜電場、有介質時的高斯定理、電位移、電荷間的相互作用能、靜電場的能量。
恆定電流和恆定電場電流、電流密度、電流連續性方程、恆定電流和恆定電場、電動勢歐姆定律、焦耳—楞次定律、一段含源電路的歐姆定律、基爾霍夫定律。
真空中的恆定磁場磁感應強度、磁場的高斯定理、畢奧--薩伐爾定律及其應用、安培環路定理及其應用、帶電粒子在磁場中受洛侖茲力作用下的運動、 帶電粒子在電場和磁場中受電磁力作用時的運動、磁場對載流導線的作用、安培定律、平行載流導線間的相互作用力、電流單位「安培」的定義、磁力巨和磁力的功
磁介質中的磁場磁介質、順磁質和抗磁質的磁化、磁化強度、磁化電流、磁介質中的磁場、磁場強度、鐵磁質的磁化性質。
電磁感應和暫態過程電磁感應定律、動生電動勢、感生電動勢、有旋電場、渦電流(介紹)、自感和互感、電感和電容電路的暫態過程、磁場的能量、磁能密度
麥克斯韋方程組電磁場、位移電流、麥克斯韋方程組(積分形式和微分形式)、電磁場的物質性
基本要求
1. 理解靜電場的庫倫定律、電場強度和電勢的概念,電場強度和電勢的疊加原理,了解電勢與場強的關係,掌握相應簡單問題的計算方法。
一般了解電偶極子的概念。
能分析點電荷在均勻電場中受力和運動的問題。
2. 理解表示靜電場性質的高斯定理、環路定理,能掌握高斯定理求解電場強度的條件和方法。
3. 理解導體的靜電平衡條件。
4. 了解電介質極化現象和電極化強度p的概念。
5、理解電容器的電容這一概念,掌握幾種典型電容器的電容量和串聯、併聯的等效電容計算。
6、了解電介質中的高斯定理和環路定理,電位移d的概念,了解各向同性介質中d、e、p之間的關係。並掌握計算方法。
7、 了解點電荷間的相互作用能,靜電場的能量和靜電能體密度的概念,並掌握相應問題的計算方法。
8、 了解電動勢的概念。
9、 了解歐姆定律微分形式,焦耳——楞次定律,掌握計算方法。理解一段含源電路的歐姆定律。理解基爾霍夫定律及其應用,掌握計算方法。
10、理解磁感應強度的概念,畢奧——薩伐爾定律。
11、了解穩恆磁場的規律:磁場的高斯定理和安培環路定理。掌握用安培環路定理計算磁感應強度的條件和方法。了解磁介質中的磁化和磁介質中的安培環路定理及其應用。
12、 理解洛侖茲力(f=qu*b)和安培定律(idl*b)。
13、 理解法拉第電磁感應定律,動生電動勢和感生電動勢的產生規律,掌握問題的求解方法。
14、了解渦旋電場、位移電流的概念。
15、了解自感、互感系數。
16、了解磁場密度的概念。
17、了解麥克斯韋方程組(積分形式、微分形式)。
18、了解電磁場的物質性。
(4)振動與波
機械振動簡諧振動、阻尼振動、受迫振動、共振、同方向的簡諧振動的合成、拍現象、相互垂直的諧振動的合成
機械波機械波的產生和傳播、平面簡諧波波函式、波的能量、波的強度、 聲波、惠更斯原理、波的衍射、反射和折射、波的疊加原理、 相位突變、波的干涉、駐波、都卜勒效應
基本要求
1、 理解描述簡諧振動的各物理量(特別是相位)及各量間的關係。
2、 了解諧振動的參考圓法、旋轉向量法。
3、理解諧振動的基本特徵,能建立一維簡諧振動的微分方程,掌握求解方法。
4、 了解二個同方向同頻率諧振動的合成規律。
5、 理解機械波產生的條件,理解平面簡諧波的波函式表示,了解波形圖線。
6、了解波的能量傳播特徵及能流、能流密度概念。
7、理解波的惠更斯原理和波的疊加原理。理解波的相干條件,能應用相位差和波程差分析和確定相干波疊加後振幅加強和減弱的條件。
8、 了解駐波及其形成條件。
9、 了解機械波的都卜勒效應及其產生原因。
(5)波動光學
光的干涉相干光、雙縫干涉、光程與光程差、薄膜干涉--等傾條紋、等厚條紋、邁克耳遜干涉儀
光的衍射惠更斯—菲涅耳原理、單縫的夫琅禾費衍射、圓孔的夫琅禾費衍射、光柵衍射
光的偏振偏振光、馬呂斯定律、反射和折射時光的偏振、光的雙折射、橢圓偏振光
基本要求
1、理解光源,光的干涉性,了解獲得相干光的方法。
2、理解光程的概念及光程差和位相差的關係。
3、理解楊氏雙縫干涉及薄膜等厚、等傾干涉,
4、了解邁克耳孫干涉儀的工作原理。
5、了解惠更斯—菲涅耳原理,理解單縫夫琅禾費衍射。會分析縫寬及波長對衍射條紋分布的影響。
6、了解光柵衍射。會分析光柵常量及波長對光柵衍射譜線分布的影響。
7、了解自然光和線偏振光。
8、了解布儒斯特定律及馬呂斯定律。
9、一般了解雙折射現象。
10、一般了解線偏振光的獲得方法和檢驗方法。
(6)狹義相對論力學基礎
伽利略變換與經典時空觀、洛侖茲變換、狹義相對論時空觀、狹義相對論動力學、質速關係、質能關係、能量和動量關係
基本要求
1、理解伽利略變換、洛侖茲變換。
2、理解狹義相對論時空觀的主要結論,並能掌握分析、解答相應問題。
3、了解狹義相對論動力學中的質速關係、基本方程、質能關係、能量和動量關係。
(7)量子物理
早期量子論與量子力學基礎熱輻射、蒲朗克量子假設、光電效應和愛因斯坦的光子理論、康普頓效應、氫原子光譜、玻爾的氫原子理論、德布羅意波波粒二象性、不確定度關係、波函式、薛丁格方程
基本要求
1、了解氫原子光譜的實驗規律及玻爾的氫原子理論。
2、了解黑體輻射、光電效應和康普頓效應的實驗規律以及愛因斯坦的光子理論,理解光的波粒二象性。
3、了解德布羅意的物質波假設、了解實物粒子的波粒二象性。
4、了解描述物質波動性的物理量(波長、頻率)和粒子性的物理量(動量、能量)間的關係。
5、了解波函式及其統計解釋。
6、了解一維座標動量不確定關係。
7、了解一維定態薛丁格方程及其在一維無限深勢阱中的應用。
《大學物理》教學大綱
學時 118 適用專業 學院工科各專業 一 課程的性質 教學目的與任務 物理學是研究物質的基本結構及其物質運動的普遍規律,它是一門嚴格的 精密的基礎科學。它的基本理論滲透在自然科學的許多領域,應用於生產技術的各個部門,它是自然科學的許多領域和工程技術的基礎。以物理學基礎知識為內容的 普通物理 課程,...
大學物理教學大綱
信陽師範學院華銳學院 教學大綱 大學物理課程教學大綱 課程編碼 05020055課程類別 專業基礎課 學分數 6適用專業 理工類 學時數 142編寫日期 2012年11月26日 一 教學目標 物理學是研究物質基本結構 物質世界中最普遍 最基本的運動形式及其相互轉化規律的科學。隨著人類對物質世界認識的...
新疆大學材料物理課程教學大綱
課程英文名稱 material physics 課程編號課程型別 專業選修 總學時 64學分 4 適用物件 物理 材料專業的漢 民考漢本科生 先修課程 固體物理 使用教材及參考書 教材 無機材料物理效能 關振鐸 張中太 焦金生編著,清華大學出版社,1992料 參考書 材料科學基礎 潘金生仝健民田民波...