大学物理A课程教学大纲.docx
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大学物理A课程教学大纲
大学物理A课程教学大纲
(附:
教学说明和建议)
适用专业:
理工类(数学与应用数学、信息与计算科学、电气工程及其自动化、计算机科学与技术、电子信息科学与技术、化学工程与工艺、化学、应用化学、环境科学)等专业(本科)
学制年限:
4年
总学时:
144学分:
9
制定者:
胡诚审核人:
一、说明
1、课程的性质、地位和任务
以物理学基础为内容的大学物理课程,是高等学校理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。
通过大学物理课程的教学,应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。
2、课程教学的基本要求:
第一,能力培养基本要求
通过大学物理课程教学,应注意培养学生以下能力:
(1)独立获取知识的能力——逐步掌握科学的学习方法,阅读并理解相当于大学物理水平的物理类教材、参考书和科技文献,不断地扩展知识面,增强独立思考的能力,更新知识结构;能够写出条理清晰的读书笔记、小结或小论文。
(2)科学观察和思维的能力——运用物理学的基本理论和基本观点,通过观察、分析、综合、演绎、归纳、科学抽象、类比联想、实验等方法培养学生发现问题和提出问题的能力,并对所涉问题有一定深度的理解,判断研究结果的合理性。
(3)分析问题和解决问题的能力——根据物理问题的特征、性质以及实际情况,抓住主要矛盾,进行合理的简化,建立相应的物理模型,并用物理语言和基本数学方法进行描述,运用所学的物理理论和研究方法进行分析、研究。
第二,素质培养基本要求
通过大学物理课程教学,应注重培养学生以下素质:
(1)求实精神——通过大学物理课程教学,培养学生追求真理的勇气、严谨求实的科学态度和刻苦钻研的作风。
(2)创新意识——通过学习物理学的研究方法、物理学的发展历史以及物理学家的成长经历等,引导学生树立科学的世界观,激发学生的求知热情、探索精神、创新欲望,以及敢于向旧观念挑战的精神。
(3)科学美感——引导学生认识物理学所具有的明快简洁、均衡对称、奇异相对、和谐统一等美学特征,培养学生的科学审美观,使学生学会用美学的观点欣赏和发掘科学的内在规律,逐步增强认识和掌握自然科学规律的自主能力。
3、教法特点:
在大学物理课程的教学过程中,应以培养学生的知识、能力、素质协调发展为目标,认真贯彻以学生为主体、教师为主导的教育理念;应遵循学生的认知规律,注重理论联系实际,激发学习兴趣,引导自主学习,鼓励个性发展;要加强教学方法和手段的研究与改革,努力营造一个有利于培养学生科学素养和创新意识的教学环境。
(1)教学方法——采用启发式、讨论式等多种行之有效的教学方法,加强师生之间、学生之间的交流,引导学生独立思考,强化科学思维的训练。
习题课、讨论课是启迪学生思维,培养学生提出、分析、解决问题能力的重要教学环节,鼓励通过网络资源、专题讲座、探索性实践、小课题研究等多种方式开展探究式学习,因材施教,激发学生的智力和潜能,调动学生学习的主动性和积极性。
(2)教学手段——发挥好课堂教学主渠道的作用,教学手段应服务于教学目的,有效利用多媒体技术。
积极创造条件,充分利用计算机辅助教学、网络教学等现代化教育技术的优势,扩大教学信息量,提高教学质量和效率。
(3)演示实验——充分利用演示实验帮助学生观察物理现象,增加感性知识,提高学习兴趣。
实物演示实验采用多种形式进行,如课堂实物演示、开放演示实验室、演示实验走廊等。
提倡建立开放性的物理演示实验室,鼓励和引导学生自己动手观察实验,思考和分析问题,进行定性或半定量验证。
(4)习题与考核——习题与考核是引导学生学习、检查教学效果、保证教学质量的重要环节,也是体现课程要求规范的重要标志。
习题的选取应注重基本概念,强调基本训练,贴近应用实际,激发学习兴趣。
考核要避免应试教育的倾向,积极探索以素质教育为核心的课程考核模式。
4、先修课程:
高中物理,高等数学
5、课程学时分配:
章次
课程教学内容
总学时
理论(习题)课时
实验(上机)课时
1
运动的描述
4
4
2
运动定律与力学中的守恒定律
14
14
3
相对论
4
4
4
机械振动
6
6
5
机械波
6
5
6
气体动理论基础
6
6
7
热力学基础
8
8
8
静电场和稳恒电场
12
12
9
稳恒磁场
8
8
10
电磁感应
6
6
11
电磁场和电磁波
2
2
12
光的干涉
6
6
13
光的衍射
6
6
14
光的偏振
4
4
15
量子物理基础
4
4
16
实验
48
4
44
合计
144
100
44
6、考核方式:
(写考试、考查)
考试
二、理论教学内容与学时安排
第1章运动的描述(4学时)
知识点:
1.运动学方程,位移,速度,加速度。
2.相对运动。
基本要求:
1、掌握位移、位矢、加速度、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。
能借助于直角坐标系计算质点作空间运动时的速度、加速度。
2、理解自然坐标系,能计算质点作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、了解质点的相对运动问题。
理解伽利略相对性原理,理解伽利略坐标、速度变换。
第2章运动定律与力学中的守恒定律(14学时)
知识点:
1.牛顿运动定律的应用;功和功率,变力的功。
2.动能,动能定理,保守力的功(重力的功,弹性力的功,万有引力的功)。
3.势能(重力势能,弹性势能,引力势能),保守力与势能的关系,势能曲线;功能原理,机械能守恒定律。
4.动量,冲量,动量定理,动量守恒定律,有心力场规律。
5.刚体的平动,转动,定轴转动;力矩,转动定律,转动惯量。
6.力矩的功和刚体定轴转动动能定理,刚体的重力势能与机械能;角动量,角动量守恒定理。
基本要求:
1、掌握牛顿三定律极其适用条件。
能用微积分方法求解一维变力作用下的简单质点的动力学问题。
了解惯性系和非惯性系的基本概念。
2、掌握功的概念,能计算直线运动情况下变力的功。
掌握保守力作功的特点及势能的概念,会计算重力、弹性力和万有引力势能。
理解势能曲线,能从势函数求得保守力。
3、掌握质点的动能定理、动量定理以及动量守恒定律;理解质点的角动量(动量矩)和角动量守恒定律,并能用它们分析、解决质点运动的力学问题;掌握机械能守恒定律。
掌握运用守恒定律分析问题的思想和方法、能分析简单系统在平面内运动的力学问题。
4、了解转动惯量概念。
掌握刚体绕定轴转动的转动定律;理解刚体绕定轴转动情况下的角动量定理和角动量守恒定律。
会计算力矩的功、转动动能;掌握刚体定轴转动中动能定理。
5、理解质心和质心运动定律。
了解刚体平面运动的一般概念。
了解旋进。
第3章相对论(4学时)
知识点:
1.伽利略相对性原理。
2.狭义相对论原理。
3.洛仑兹坐标变换。
4.相对论速度变换公式。
基本要求:
1、了解爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设。
2、理解洛仑兹坐标变换,了解速度变换。
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。
3、了解牛顿力学中的时空观和狭义相对论中的时空观以及二者差异。
了解狭义相对论中质量与速度的关系,质量与能量的关系以及动量与能量的关系。
第4章机械振动(6学时)
知识点:
1.谐振动,谐振动的动力学方程和运动学方程,频率,圆频率,周期,振幅和相位,谐振动的参考圆及旋转矢量表示法。
2.谐振动的能量。
3.两个同方向同频率谐振动的合成,两个相互垂直同频率的谐振动的合成。
基本要求:
1、掌握描述简谐振动和简谐波的各物理量(特别是相位)及各量间的关系。
2、掌握旋转矢量法。
3、掌握简谐振动的基本特征,能对质点的一维振动进行动力学分析,建立一维简谐振动的微分方程,以确定是否是简谐振动;能根据给定一维谐振动的初始条件建立振动方程,并理解其物理意义。
了解阻尼振动,受迫振动和共振。
4、理解同方向,同频率两个简谐振动的合成规律。
了解拍现象,了解垂直振动合成问题。
第5章机械波(6学时)
知识点:
1.机械波的产生和传播,纵波与横波,波阵面,波速,波长和频率的关系。
2.平面简谐波的波函数,波的能量,能流密度。
3.惠更斯原理及其应用,波的叠加原理,波的干涉。
4.驻波;多普勒效应。
基本要求:
1、理解机械波产生的条件。
掌握建立平面简谐波的波动方程的一般方法及波动方程的物理意义。
理解波形图线。
理解波的能量传播特征及能流、能流密度概念。
2、了解惠更斯原理和波的叠加原理。
理解波的干涉性质,了解其相干条件。
能应用相位差和波程差分析、确定相干波叠加后振幅加强和减弱的条件。
3、理解驻波及其形成条件。
了解驻波和行波的区别。
4、了解机械波的多普勒效应及其产生原因。
在波源或观察者单独相对介质运动,且运动方向沿二者连线情况下,能用多普勒频移公式进行计算。
第6章气体动理论基础(6学时)
知识点:
1.气体的状态参量,平衡态和平衡过程理想气体状态方程。
2.理想气体的压强公式,温度公式及其统计解释。
3.能量按自由度均分原则,理想气体内能。
4.麦克斯韦速率分布律;分子的平均自由程和平均碰撞次数及气体分子运动的三种统计速率。
5.范德瓦耳气体方程,波尔兹曼能量分布定律。
基本要求:
1、了解气体分子热运动的图象。
理解理想气体的压强公式和温度公式,通过推导气体压强公式,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的微观本质的思想和方法。
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。
2、了解气体分子平均碰撞频率及平均自由程。
3、了解麦克斯韦速率分布函数和分布曲线的物理意义。
了解气体分子热运动的算术平均速率、方均根速率。
了解玻耳兹曼分布律。
4、通过理想气体的刚性分子模型,理解气体分子平均能量按自由度均分定理。
第7章热力学基础(8学时)
知识点:
1.系统的内能,功和热量。
2.热力学第一定律及其对理想气体等体,等压,等温及绝热过程的应用。
3.气体的摩尔热容量。
4.循环过程,卡诺循环,热机的效率(由等值,绝热,过P-V原点的直线过程组成的正循环),由卡诺逆循环组成的制冷机及致冷系数。
5.热力学第二定律的两种叙述。
6.可逆过程及不可逆过程,卡诺定理,热力学第二定律的统计意义,熵增加原理,温熵图。
基本要求:
1、掌握功和热量的概念。
理解准静态过程。
掌握热力学第一定律。
能分析、计算理想气体等容、等压、等温过程和绝热过程中的功、热量、内能改变量及卡诺循环等简单循环的效率。
2、了解可逆过程和不可逆过程。
了解热力学第二定律及其统计意义。
了解熵增加原理,熵的玻耳兹曼表达式。
能计算简单情况下的熵和熵变。
第8章静电场和稳恒电场(12学时)
知识点:
1.库仑定律,静电力叠加原理。
2.电场强度,场强叠加原理,电场强度的计算,带电体在外电场中所受的作用。
3.电通量,真空中的静电场高斯定理。
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