大学物理学(A1-A2)教学大纲

《大学物理学(A1-A2)》教学大纲

学时：144 总学分：8学分

理论教学：144（两学期） 实验学时：54学时（另开） 面向专业：电子信息科学与技术 课程代码：BB104001-2 大纲执笔人：姜黎霞 大纲审稿人：鲍钢飞

一、大纲说明

1、教学目的和基本要求：

本课程是专业基础课，同时还具有自然科学素质教育的意义，因此，要求学生熟练掌握物理学的基本概念和基本规律，正确认识各种物理现象的本质；还应掌握物理学研究问题的思想方法，能对实际问题建立简化的物理模型，并对其进行正确的数学分析。通过对本课程的学习，学生应养成科学的思维习惯，并为理解专业知识打下良好的基础。 2、内容提要：

本课程分在两个学期内讲授。前一学期内容分为四部分： 第一部分是“力学的物理基础”，包括质点运动的描述方法，质点动力学和刚体定轴转动的基本规律和概念，以及量纲和非惯性系问题的一般处理方法等；第二部分是“分子物理学和热力学”，介绍热平衡态、热量和内能等基本概念，以及气体状态方程、分子的速率分布、热力学基本定律、卡诺定理等；第三部分是“静电场与稳恒电流”，介绍静电场的基本概和基本原理，并讨论导体和电介质在静电场中的基本性质，进而引出电路理论的基本关系式。

后一学期内容分为三部分：

第一部分是“磁场与电磁感应、电磁场”，介绍磁场的基本性质，讨论磁场与电流间的联系以及电磁感应现象的物理内涵，进而建立起电磁场的基本概念；第二部分是“波动光学”，从波动的角度认识光的干涉和衍射现象，讨论光的偏振和双折射，由此深化对电磁波基本性质的理解；第三部分是“近代物理学基础”，包括狭义相对论的基本假设和主要结论，量子物理学基础知识，以及激光原理和固体的能带等。 根据实际情况，教学内容的次序可作适当调整。

二、大纲内容

第一章 质点运动学

§1.1 参照系和坐标系 质点

质点的概念，参考系坐标系，时间和空间，运动方程 §1.2 位置矢量 位移

位矢，位移，速度，加速度，匀速直线运动 §1.3 圆周运动

圆周运动的切向加速度和法向加速度，圆周运动的角量描述，角量和线量的关系 §1.4 曲线运动的矢量形式

运动阶家原理，圆周运动的矢量形式，抛体运动的方程的矢量形式

§1.5 相对位移和相对速度

伽利略变换式，速度变换公式，加速度变换公式

本章重点：参照系的概念，位置矢量、位移矢量、速度矢量、加速度矢量及其在不同

坐标系中的分量表达式，质点的运动方程，相对运动的概念。

本章难点：位置矢量、位移矢量、速度矢量、加速度矢量的相对性、瞬时性及矢量形。

第二章 顿运动定律牛

§2.1 牛顿第一定律和牛顿第三定律定律 §2.2 常见力和基本力

§2.3 牛顿第二定律及其微分形式

牛顿第二定律，牛顿第二定律的微分形式 §2.4 牛顿运动定律应用举例

常力作用下的连接体问题，变力作用下的单体问题 §2.5 动量定理

动量定理，变质量物体的远东方程 §2.6 动能定理

功的概念，能量，动能地理 §2.7 惯性系，惯性力

本章重点：牛顿定律、质点及质点系的动量定理和动能定理、动量定理、惯性系与非

惯性系。

本章难点：非惯性系中牛顿定律的应用及惯性力的计算，变力的冲量及功的计算。 第三章 运动的守恒定律

§3.1 保守力 成对力做功 势能

保守力做功的特点，成对力和内力做功，势能和势能曲线 §3.2功能原理

质点系统动能定理，系统的功能原理，理想流体的柏努利方程 §3.3机械能守恒定律 能量守恒定律

§3.4质心 质心运动定理 动量守恒定律 火箭飞行

质心，质心运动定理，动量守恒定律，火箭飞行 §3.5 碰撞

完全弹性碰撞，完全非弹性碰撞，弹性碰撞中功和能，碰撞系数 §3.6 质心的角动量和角动量的守恒定律

角动量，角动量守恒定理 §3.7 质心在有心力场中的运动 §3.8 对称性和守恒定律

对称性，内德尔定理

本章重点：保守力的概念，势能的概念，质点系的动能定理，质心运动定理 本章难点：质心运动定理，火箭飞行 第四章 刚体的转动

§4.1 刚体的定轴转动

平动，转动，刚体的定动轴转动

§4.2 刚体的角动量 转动动能 转动惯量 §4.3 力矩 转动定律 §4.4 定轴转动的动能定理

§4.5 刚体的自由度 刚体的平面运动

§4.6 定轴转动的角动量定理和角动量守恒定理

本章重点：刚体、刚体的定轴转动、角速度、角加速度、转动惯量、力矩、转动动能及

角动量的概念，刚体绕定轴转动的转动定律、动能定理、角动量定理及角动量守恒定律及其应用。

本章难点：转动惯量、角动量、力矩的功的计算。

第五章 狭义相对论基础

§5.1 伽利略变换和经典力学时空观 §5.2 迈克尔逊-莫雷实验

§5.3 爱因斯坦狭义相对论基本假设 洛仑兹变换 §5.4 相对论中的长度、时间和同时性 §5.5 相对论动力学基础

本章重点：伽利略变换，洛仑兹变换，相对论时空观，质速函数关系、质能当量关系和

动量能量三角关系的应用。 本章难点：相对论时空观的理解。 第六章 气体分子运动论

§6.1 平衡状态 理想气体状态方程

热力学系统,系统的分类,平衡态,状态参量,状态方程 §6.2 气体分子运动论的压强公式

理想气体的微观定义,气体压强产生机理,理想气体压强公式的推导 §6.3 气体分子平均平动能与温度的关系

§6.4 能量按自由度均分原理 理想气体的内能

刚性分子的自由度,能量按自由度均分原理,理想气体的内能 §6.5 麦克斯韦速率分布定律

速率分布的概念,速率分布函数, 麦克斯韦速率分布曲线,气体的三种速率 §6.6 分子碰撞和平均自由程

§6.7 气体内的迁移现象及其基本定律

§6.8 真实气体的等温线 饱和蒸汽 临界状态 §6.9 范德瓦耳斯方程

本章重点：理想气体状态方程的应用，理想气体压强公式及温度公式的物理意义，

能量按自由度均分原理的应用，麦克斯韦速率分布函数的应用,范德瓦耳斯方程，真实气体的内能。

本章难点：麦克斯韦速率分布函数的应用，迁移现象。 第七章 热力学的基础

§7.1 功 热量 内能 §7.2 热力学第一定律 §7.3 气体的摩尔热容

§7.4 热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用 §7.5 循环过程 卡诺循环

§7.6 热力学第二定律 卡诺定理 §7.7 熵 熵增加原理

§7.8 热力学第二定律的统计意义和适用范围

本章重点：热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用，热力学第一定律在理想

气体循环过程中的应用，热机效率及致冷机致冷系数的计算，卡诺循环的概念，熵变的计算及熵增加原理。

本章难点：可逆与不可逆过程，卡诺定理，熵变的计算及熵增加原理。

第八章 静电场

§8.1 电荷 库仑定律

库仑定律的矢量形式

§8.2 电场 电场强度 §8.3 电通量 高斯定理

电通量,电通量的计算,高斯定理,高斯定理的应用 §8.5 电场力的功 静电场的环路定理 电势

电场力做功的特点,环路定理,电势能,电势,电势的计算 §8.6 电场强度与电势梯度的关系 §8.7 带电粒子在静电场中的运动

本章重点：电场强度、电势的概念、计算及两者的关系，静电场的叠加原理、高斯

定理、环路定理及其应用。 本章难点：电场强度、电势的计算。

第九章 静电场中的导体和电介质 §9.1 静电场中的导体

导体的静电平衡条件,导体中的电荷分布,导体表面的电场强度 §9.2 静电场中的电介质 电介质的极化 电位移

电介质的分类,电介质的极化机制,电介质中的电场强度 §9.3 电介质的损耗和击穿 §9.4 变电体 压电现象 §9.5 电容 电容器

孤立导体的电容,电容器的电容,电容器电容的计算 §9.6 静电场的能量

电容器中的储能,电场的能量,能量密度

本章重点：导体的静电平衡条件及平衡态下导体的主要性质，介质中的高斯定理，电位移矢量，电容的计算，电场的能量。

本章难点：电位移的概念，介质中的场强、电势分布、极化电荷的分布计算。

第十一章 稳恒电流

§10.1 稳恒电流 电流密度

§10.2 一段电路的欧姆定律及其微分形式

§10.3 电流的功和功率 焦耳-楞次定律及其微分形式 §10.4 电动势 闭合电路和一段含源电路的欧姆定律 §10.5 基尔霍夫定律及其应用

§10.6 金属导电的经典电子论的基本概念

本章重点：电流密度，电动势，欧姆定律的微分形式，焦耳-楞次定律的微分形式，

含源电路的欧姆定律、基尔霍夫定律及其应用。

本章难点：电流密度、电势差及导体界面处电荷的分布计算，由基尔霍夫定律计算复

杂电路。

第十二章 真空中的恒定磁场

§11.1 磁感应强度 磁场的高斯定理 §11.2 毕奥-萨伐尔定律

§11.3 毕奥-萨伐尔定律的应用 §11.4 安培环路定理

§11.5 安培环路定理的应用

§11.6 带电粒子在磁场中所受的作用及其运动

回旋运动,回旋半径,回旋频率,螺旋运动,螺距 §11.7 带电粒子在电场和磁场中运动的应用

回旋加速器,磁聚焦,霍耳效应,霍耳电势差,霍耳系数

本章重点：磁感应强度、磁通量的概念，毕奥.萨伐尔定律、安培环路定理及其应

用。

本章难点：已知电流分布由毕奥.萨伐尔定律、安培环路定理求磁场分布。

第十二章 磁介质中的磁场

§12.1 磁介质 顺磁质和抗磁质的磁化

磁介质的分类,顺磁质和抗磁质的磁化机制 §12.2 磁化强度 磁化电流

§12.3 磁介质中的磁场 磁场强度

铁磁质的磁化机制 §12.4 铁磁质

本章重点：磁介质的分类，磁介质的磁化机制，磁介质内的磁场，磁化强度， 本章难点：磁介质内的磁场，磁化强度。

第十三章 电磁感应和暂态过程

§13.1 电磁感应的基本定律 §13.2 感生电动势

§13.3 感生电动势 有旋电场 §13.4 涡电流 §13.5 自感和互感 §13.6 磁场能量

本章重点：电磁感应定律，动生电动势，感生电动势，自感和互感，磁场的能量。 本章难点：感生电场，感生电动势的计算。

第十四章 电磁场理论的基本概念 电磁振荡

§14.1 位移电流

§14.2 麦克斯韦方程组 §14.3 电磁场的物质性

§14.4 电磁场的统一形 电磁场量的性对性

本章重点：位移电流的概念，麦克斯韦方程组积分形式的物理含义，电磁场的物质

性。

本章难点：位移电流的理解及计算，L-C振荡电路中电磁振荡过程的分析。

第十五章 振动学基础

§15.1 振动的一般概念

振动的一般概念,描述振动的物理量 §15.2 简谐振动

振动方程,振动方程的解 §15.3 无阻尼自由振动 谐振子

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