《大学物理A》教学大纲

《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。 二、课程学时分配 教学章节 第一章：质点力学 第二章：刚体力学基础 第三章：机械振动 第四章：机械波 第五章：几何光学 第六章：光的干涉 第七章：光的衍射 第八章：光的偏振 第九章：物质的本性 第十章：狭义相对论力学基础 第十一章：气体动理论 第十二章：热力学基础 第十三章：静电场 第十四章：恒定磁场 第十五章：电磁感应 第十六章：量子物理基础 合计 理论 实验 2 2 2 2 2 2 2 2 0 2 2 2 4 2 2 2 32 实践 10 10 7 7 7 5 5 5 4 4 6 6 7 7 5 1 96 三、实践教学的基本要求 1.实验项目一览表 序号 1 2 3 实验项目名称 误差理论与数据处理的基础 测量物体的转动惯量 金属丝杨氏模量测定 1

学时 2 2 2 必/选做 必做 必做 必做 备注 从三个选做项目中选

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 示波器的原理与使用 测量弦振动时波的传播速度 声速测定 单缝衍射相对光强分布测量 光电效应及普朗克常数的测定 几何光学综合实验 冰的溶解热的测定 液体比热气化热的测定 金属比热容测定 导热系数的测定 线胀系数的测定 电表改装与校准 电桥测电阻 电子束实验 霍尔效应法测量磁场 载流圆线圈及亥姆霍兹线圈轴线上磁场的测量 压电传感器的动态响应实验 电子散斑干涉实验 总计 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 32 必做 必做 必做 选做 选做 选做 选做 选做 选做 必做 选做 必做 选做 选做 必做 必做 必做 选做 取两个 从七个选做项目中选三个 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。

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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。

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第四章 机械波

1.教学内容

（1）平面简谐波的运动学描述； （2）平面简谐波的动力学描述； （3）波的能量和波的强度。 2.重点与难点

重点：平面简谐波的运动学描述 难点：平面简谐波的波动方程 3.课程教学要求

教学中应强调平面简谐波的描述特点及研究方法，突出相位及相位差的物理意义。要阐明平面简谐波波函数的物理意义以及波是能量传播的一种重要形式，突出相位传播的概念和相位差在波的叠加中的作用。讲述机械波要为讨论电磁波（光波），以及物质波的概念提供基础。波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；展示李萨如图形、驻波、多普勒效应等内容。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。

使学生掌握平面简谐波的运动学描述，理解波长、波速和频率的意义及三者的关系；了解平面简谐波的波动方程；理解波的能量和波的强度。

第五章 几何光学

1.教学内容

（1）光在平面上的反射和折射； （2）光在球面上的反射和折射； （3）薄透镜。 2.重点与难点

重点：光在球面上的反射和折射

难点：光程、光程差和横向放大率的概念。

3.课程教学要求

教学中要介绍几何光学的基本定律和近轴光学成像的分析方法。

使学生理解光在平面上反射成像和折射成像，掌握全反射；理解光程、光程差的概念及薄透镜的等光程性，熟悉符号法则，掌握单个折射球面、反射球面的物象公式；掌握薄透镜的物象公式，理解横向放大率的概念。

第六章 光的干涉

（1）光的干涉现象； （2）杨氏双缝干涉； （3）薄膜干涉。 2.重点与难点 重点：杨氏双缝干涉 难点：薄膜干涉

3.课程教学要求

教学中要充分运用多媒体手段展示干涉现象的规律及其变化，帮助学生加深对光学基本理论的理解。 使学生理解光的干涉现象，了解获得相干光的分波阵面法和分振幅法，掌握光的相干条件；理解杨氏双缝干涉实验的基本原理，会熟练计算干涉条纹的位置等具体问题；了解属于薄膜干涉的等倾干涉和等厚

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干涉。

第七章 光的衍射

1.教学内容

（1）光的衍射现象； （2）夫琅禾费单缝衍射； （3）夫琅禾费圆孔衍射； （4）光栅衍射。

2.重点与难点

重点：夫琅禾费单缝衍射 难点：单缝衍射的菲涅耳半波带法 3.课程教学要求

教学中要充分运用多媒体手段展示衍射现象的规律及其变化，单缝衍射对光栅衍射的调制作用及缺级现象，帮助学生加深对光学基本理论的理解。

使学生理解光的衍射现象及惠更斯-菲涅耳原理，了解单缝衍射的菲涅耳半波带法，掌握衍射的分类；掌握夫琅禾费单缝衍射的有关概念，会计算各级明、暗条纹的位置及明纹的宽度；了解夫琅禾费圆孔衍射和衍射对光学仪器分辨本领的影响；了解光栅衍射条纹的特点，掌握光栅方程。

第八章 光的偏振

1.教学内容

（1）光的偏振现象； （2）马吕斯定律； （3）布儒斯特定律。 2.重点与难点 重点：马吕斯定律

难点：马吕斯定律和布儒斯特定律的应用。

3.课程教学要求

教学中要充分运用多媒体手段展示偏振光的获得，帮助学生加深对光学基本理论的理解。

使学生理解自然光和偏振光的概念及线偏振光的获得和检验方法；掌握马吕斯定律，并能正确用于计算；了解光在反射和折射时偏振状态的变化规律，理解布儒斯特定律。

第九章 物质的本性

1.教学内容

（1）热辐射 黑体；

（2）光电效应； （3）康普顿散射； （4）物质的本性。 2.重点与难点

重点：光电效应方程和物质的本性 难点：关于波粒二象性的理解

3.课程教学要求

突出讲授光的波粒二象性的物理思想，对中学已讲解的光电效应可适当简化，避免不必要的重复。 使学生了解热辐射和黑体的概念；掌握爱因斯坦光电效应方程和光的波粒二象性及数学描述；了解康

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普顿散射的实验结果及理论解释；了解德布罗意物质波的假设，掌握物质的本性及数学描述。

第十章 狭义相对论力学基础

1. 教学内容

（1）狭义相对论的基本原理； （2）狭义相对论的时空观； （3）狭义相对论的动力学基础。 2．重点与难点

重点：狭义相对论的基本原理和质能关系式 难点：狭义相对论的时空观 3.课程教学要求

教学中通过与绝对时空观的比较，帮助学生建立狭义相对论的时空观。

使学生掌握狭义相对论的基本原理；理解狭义相对论的时空观；了解狭义相对论的动力学基础，掌握质能关系式。

第十一章 气体动理论

1.教学内容

（1) 温度和理想气体的物态方程； （2）理想气体压强，温度的微观意义； （3）能量均分定理，理想气体的内能； （4）麦克斯韦速率分布律。 2.重点与难点

重点：理想气体物态方程，理想气体的内能。

难点：麦克斯韦气体分子速率分布律和分子速率分布函数的物理意义。

3.课程教学要求

教学中要注意对于中学物理介绍得比较多的气体宏观规律，如气体的状态方程等应注意展开适度，减少不必要的重复。注重讲授大量粒子组成的系统的统计研究方法和统计规律，以及热现象研究中宏观量与微观量之间的区别与联系。

使学生掌握理想气体物态方程；理解理想气体的压强公式及温度的物理意义，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；理解能量均分定理，掌握理想气体的内能；了解麦克斯韦气体分子速率分布律和分子速率分布函数的物理意义；了解气体分子热运动的最概然速率、平均速率和方均根速率的意义及其计算方法。

第十二章 热力学基础

1. 教学内容

（1）热力学第一定律； （2）典型的热力学过程； （3）循环过程和卡诺循环； （4）热力学第二定律。 2.重点与难点

重点：热力学第一定律 难点：卡诺循环及其效率

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3.课程教学要求

教学中要注意温度是热学的重要概念，除了说明温度的统计意义外，还应讲述为其提供实验基础的热力学第零定律。强调热力学第二定律的重要性，使学生理解和掌握熵和熵增加原理是自然界（包括自然科学和社会科学）最为普遍实用的定律之一。

使学生掌握热力学第一定律，能分析、计算理想气体在等体、等温、等压和绝热过程中的功、热量和内能变化；理解循环过程及卡诺循环的概念，会计算热机效率；了解热力学第二定律的两种表述及其等价性，掌握热力学第二定律的实质。

第十三章 静电场

1.教学内容

（1）电荷守恒定律 库仑定律； （2）电场强度 高斯定理； （3）静电场的环路定理 电势； （4）静电场中的导体； （5）静电场中的电介质。 2. 重点与难点：

重点：静电场的高斯定理和环路定理，场强和电势的计算。 难点：高斯定理的应用，电介质的极化。

3.课程教学要求

教学中要注意：1.中学物理介绍得比较多的电力、静电感应等内容，讲述中应注意与中学教学的衔接，减少不必要的重复。2.强调电场强度、电场力的矢量性。3.加强学生应用微积分解决物理问题的训练。4.要介绍场的研究方法

使学生理解电荷守恒定律和库仑定律；理解电场和电场强度的概念，掌握静电场的高斯定理和环路定理，会计算简单电荷分布电场的场强和电势；理解导体的静电平衡条件；了解电极化强度矢量的物理意义，理解有电介质时的高斯定理和环路定理。

第十四章 恒定磁场

1.教学内容 （1）恒定电流；

（2）磁感应强度 毕奥-萨伐尔定律； （3）恒定磁场的高斯定理和安培环路定理； （4）磁场对运动电荷和载流导体的作用； （5）磁介质。 2.重点与难点 重点：安培环路定理

难点：磁介质的磁化强度及磁化电流

3.课程教学要求

教学中要注意：1.对中学物理介绍得比较多的磁力内容，讲述中应注意与中学教学的衔接，减少不必要的重复。2.强调磁场力的矢量性。加强学生应用微积分解决物理问题的训练。3.要介绍场的研究方法。4. 突出介绍以点电荷的电场和电流元的磁场为基础的叠加法。

使学生理解恒定电流及磁感应强度的概念；理解毕奥-萨伐尔定律，并能用于计算一些简单情况下电流的磁场分布；理解恒定磁场的高斯定理，掌握安培环路定理，并能用于计算具有一定对称性分布的电流的

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磁场；理解磁矩的概念，会计算形状简单的载流导体在均匀磁场中所受的力以及载流平面线圈在均匀磁场中所受的力矩；了解磁化强度及磁化电流的概念，理解磁介质中的安培环路定理。

第十五章 电磁感应

1.教学内容

（1）电磁感应定律；

（2）动生电动势和感生电动势； （3）自感和互感。 2.重点与难点 重点：电磁感应定律 难点：感生电场的概念

3.课程教学要求

教学中要注意：1.对中学物理介绍得比较多电磁感应现象内容，讲述中应注意与中学教学的衔接，减少不必要的重复。2.强调磁感应强度的矢量性。并加强学生应用微积分解决物理问题的训练。3.重点讲述法拉第电磁感应定律以及麦克斯韦关于涡旋电场和位移电流的基本假设，并阐明麦克斯韦方程组的物理思想，帮助学生建立起统一电磁场的概念以及认识电磁场的物质性、相对性和统一性。电路是处理电磁问题的一种常用方式，有很重要的实际意义，应说明用“路”或“场”处理电磁问题的前提条件。

使学生掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律；会计算简单情况下的动生电动势，理解感生电动势和感生电场的概念；理解自感和互感的意义及应用。

第十六章 量子物理基础

1.教学内容 （1）薛定谔方程；

（2）薛定谔方程的应用举例。 2.重点与难点 重点：薛定谔方程 难点：不确定关系 3.课程教学要求

教学中要介绍微观物质的描述方式和波函数的统计意义，并通过一维无限深势阱的量子力学描述以及与经典驻波的比照，帮助学生理解波函数和薛定谔方程是量子力学状态描述的手段。注意通过几个重要实验和模型，给出量子力学作为新理论创立和发展的过程以及人们对物质世界认识不断深化的过程，给学生以创新思维和探究精神的启迪。

使学生了解海森伯不确定关系；理解波函数的概念及其统计意义；理解薛定谔方程及其在量子物理中的地位。 五、课程考核

1.考核方式、记分制和考核时间

本课程的考核方式：

《大学物理Ⅰ》为考试，考核形式采用闭卷笔试形式，成绩采用百分制记分,考试时间120分钟。 《大学物理Ⅱ》为考查，考核形式采用闭卷笔试形式，成绩采用百分制记分,考试时间120分钟。 2.考试成绩构成

课程总成绩=期末试卷成绩（70%）+平时成绩（作业、考勤、回答问题等）（30%）。 3.考核题型及命题要求

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考核题型有填空题、选择题、简答题和计算题等类型。

命题依据大纲要求，重点考核学生对课程基本知识、基本理论和基本技能的学习和掌握情况，考查学生分析问题、解决问题的综合应用能力。要求试题内容覆盖100%的章和不低于85%的节，难易程度适当、题目份量相当，试题重复率不超过10%， 表述清楚、明确，不产生歧义。参和评分标准科学、严谨、准确、无误。 六、参考教材

[1] 尹国盛，顾玉宗.大学物理简明教程（第二版）下册〔M〕.北京：高等教育出版社，2013.

[2] 尹国盛，杨毅.大学物理基础教程（第1版）[M].北京：机械工业出版社，2011. [3] 尹国盛，杨毅.大学物理（上册）（第1版）[M].北京：机械工业出版社，2010. [4] 尹国盛，彭成晓.大学物理（下册）（第1版）[M].北京：机械工业出版社，2010. 七、大纲说明

本教学大纲系根据全国高等学校大学物理课程教学指导委员会制定的《大学物理课程教学基本要求》，结合我校工科类专业设置的实际情况编制的。先修课程为《高等数学》，后续课程为《理论力学》、《电工与电子技术》等专业课程。在教学过程中，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。教学中应采用启发式、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，引导学生思考，强化科学思维的训练。应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，提倡有效利用多媒体技术。应积极创造条件，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。

制定人：郭富强 审定人：尹国盛 于涛

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