《大学物理》课程教学大纲课程代码： 2008099、2008100课程名称：《大学物理》/University Physics课程类型：公共基础课学时学分：128学时/8学分适用专业：全校理工类本科生（除地球物理学专业）开课部门：基础课教学部一、课程的地位、目的和任务大学物理是高等学校理工科各专业学生的一门重要的必修基础课。
大学物理学课程的作用：第一方面是为学生较系统地打好必要的物理基础。
物理学研究物质的基本结构、基本运动形式和物质的相互作用，是其他自然科学和工程技术的基础；因此，学生应通过学习物理学获得关于物质的基本结构、物质基本运动形式和物质的相互作用基本规律的知识，为学习其他课程打好基础。
第二方面是使学生通过物理学的学习，初步学习科学的思想方法和研究方法，培养独立思考和分析问题、解决问题的能力，提高学习素质，激发求知和创新的精神。
因此，学好本课程不仅对学生在校期间的学习有重要作用，而且对学生毕业后的工作和知识的更新也有较深远的影响。
本课程的教学目的为：1. 使学生对物理学的基本概念、基本理论和基本方法有较系统的知识和正确的理解，为进一步学习打下坚实的基础；2. 通过各教学环节培养学生的科学思维方法、严谨的科学工作作风，培养学生分析问题和解决问题的能力；3. 培养和鼓励学生的探索精神和创新意识。
二、课程与相关课程的联系与分工先修课程：《高等数学》鉴于本课程对数学知识的需要，本课程适宜于大一第二学期和大二第一学期两学期开设。
相关课程：《大学物理实验》后续课程：各专业有关的专业基础课及专业课如理论力学、通信原理、电工原理、地震前兆测量、工程物探等三、教学内容与基本要求第一章质点运动学1.教学内容第一节质点运动的描述（1）参考系、质点；（2）位置矢量、运动方程、位移；（3）速度、加速度；第二节求解运动学问题举例第三节圆周运动（１）角位移、角速度；（２）切向加速度和法向加速度、角加速度；（３）匀速率和匀变速率圆周运动；第四节相对运动（1）时间与空间（2）相对运动2.重点难点教学重点掌握位置矢量、位移、速度、加速度等物理量教学难点运动学中各物理量的矢量性3.基本要求（1）掌握位置矢量、位移、速度、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在平面内运动时的速度、加速度。
能借助于极坐标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。
（2）理解质点运动的瞬时性、矢量性和相对性。
（3）掌握运动学两类问题的求解方法。
运动学的第一类问题：由运动方程求质点的速度和加速度。
运动学的第二类问题：由质点的速度或加速度及初始条件，求运动方程。
第二章牛顿定律1.教学内容第一节牛顿定律（１）牛顿第一定律（２）牛顿第二定律（３）牛顿第三定律第二节物理量的单位和量纲第三节几种常见的力第四节牛顿定律的应用举例（1）物体受力分析、隔离体方法（2）应用举例2.重点难点教学重点掌握牛顿定律的应用教学难点将微积分和矢量运算方法应用与力学；变力作用下牛顿定律的应用3.基本要求（1）掌握牛顿运动三定律及其适用范围。
能求解一维变力情况下质点的动力学问题。
（2）理解力学单位制和量纲。
（3）熟练掌握用隔离体法分析物体的受力情况，能用微积分方法求解变力作用下的简单质点动力学问题．（4）理解惯性系与非惯性系的概念。
第三章动量守恒定律和能量守恒定律1.教学内容第一节质点与质点系动量定理（1）冲量质点的动量定理（2）质点系的动量定理第二节动量守恒定律（1）动量守恒条件（2）动量守恒举例第三节动能定理（1）变力做功的计算（2）质点的动能定理第四节保守力和非保守力势能（1）万有引力、重力、弹性力作功的特点（2）保守力和非保守力（3）势能第五节功能原理机械能守恒定律（1）质点系的动能定理（2）质点系的功能原理（3）机械能守恒定律第六节碰撞（1）几种碰撞情况（2）相关例题第七节能量守恒定律2.重点难点教学重点掌握并灵活运用动量定理、动能定理及相应的守恒定律；变力的功；教学难点三个运动定理及其守恒定律的应用；综合性力学问题的分析求解。
3.基本要求（1）掌握动量、冲量概念，掌握动量定理和动量守恒定律。
（2）掌握功的概念, 能计算变力的功，理解保守力作功的特点及势能的概念，会计算万有引力、重力和弹性力的势能。
（3）掌握动能定理、功能原理和机械能守恒定律，掌握运用动量和能量守恒定律分析力学问题的思想和方法。
（4）了解完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点，并能处理较简单的完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的问题。
第四章刚体转动1.教学内容第一节刚体的定轴转动（1）刚体转动的角速度与角加速度（2）角量与线量的关系第二节力矩转动定律转动惯量（1）力矩（2）转动定律（3）转动惯量及其计算第三节角动量角动量守恒定律（1）质点的角动量定理和角动量守恒定律（2）刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律第四节力矩作功刚体绕定轴转动的动能定理（1）力矩作功和功率（2）转动动能（3）刚体绕定轴转动的动能定理2.重点难点教学重点刚体定轴转动定律。
教学难点应用刚体定轴转动定律求解连接体问题。
3.基本要求（1）掌握描写刚体定轴转动角速度和角加速度的物理意义，并掌握角量与线量的关系．（2）掌握力矩和转动惯量概念，掌握刚体绕定轴转动的转动定理．（3）理解角动量概念，掌握角动量定律，并能处理一般质点在平面内运动以及刚体绕定轴转动情况下的角动量守恒问题（4）理解刚体定轴转动的转动动能概念，能在有刚体绕定轴转动的问题中正确地应用机械能守恒定律第五章机械振动1.教学内容第一节简谐运动简谐运动的振幅、周期、频率和相位（１）简谐振动满足条件（２）简谐振动的振幅、周期、频率和相位（３）简谐振动常数的确定第二节旋转矢量（１）旋转矢量的引入（２）利用旋转矢量计算举例第三节简谐运动的能量第四节一维简谐运动的合成拍现象（１）两个同方向同频率的简谐运动的合成（２）拍现象2.重点难点教学重点描述简谐运动和简谐波的各物理量，简谐振动方程的建立；旋转矢量法；同方向、同频率的简谐运动的合成；教学难点谐振动方程的建立和特征量的确定。
3.基本要求（1）掌握简谐振动的基本特征，根据受力分析能建立简谐振动的微分方程。
（2）掌握简谐振动的运动学方程。
根据振动系统特征及初始条件，能确定振动方程中的三个特征量：振幅、初位相和圆频率。
（3）掌握旋转矢量法。
（4）了解阻尼振动、受迫振动和共振。
（5）理解同方向、同频率的两个生产率振动的合成规律。
（6）了解拍现象和频率，了解两个同频率相互垂直简谐振动的合成。
第六章机械波1.教学内容第一节机械波的基本概念（１）机械波的形式（２）横波与纵波（３）波长、波的周期与频率，物体弹性与波速（４）波线、波面、波前第二节平面简谐波的波函数（1）平面简谐波的波函数（2）波函数的物理含义第三节波的能量声强级（1）波动能量的传播（2）声强级第四节惠更斯原理波的干涉（1）惠更斯原理（2）波的干涉条件第五节驻波2.重点难点教学重点波的传播规律，波动方程的物理意义；波的干涉现象和规律；教学难点波动方程的建立，波的干涉规律。
3.基本要求（1）理解机械波产生的条件，了解波动与振动的联系与区别，了解波动过程的几何表式。
（2）掌握平面简谐波的波动方程，能根据波线上某一点的振动方程，写出波动方程。
（3）理解波动的能量传播特征及波的能量密度能流和能流密度等概念。
（4）理解波的惠更斯原理，理解波的叠加原理，波的干涉现象，掌握波的干涉条件。
（5）了解驻波的形成条件，驻波的特征及驻波与行波的区别。
第七章气体动理论1.教学内容第一节物态参量平衡态理想气体的状态方程（1）气体的物态参量（2）平衡态理想气体物态方程（3）热力学第零定律第二节物质的微观模型统计规律性（1）分子的线度和分子力（2）分子热运动的无序性及统计规律性第三节理想气体的压强公式（1）理想气体模型（2）理想气体压强公式第四节理想气体分子的平均平动动能与温度的关系第五节能量均分定理理想气体内能（1）自由度（2）能量按自由度均分定理（3）理想气体的内能第六节麦克斯韦气体分子速率分布率（1）测定气体分子速率分布的实验（2）麦克斯韦气体分子速率分布定律（3）三种统计平均速度第七节分子平均碰撞次数和平均自由程2.重点难点教学重点理想气体的压强和温度的微观本质；能量均分定理；理想气体的内能；教学难点微观统计平均值与宏观参量的联系。
3.基本要求（1）理解理想气体的状态方程，理解理想气体的宏观定义、微观模型和统计假设。
（2）掌握理想气体的压强公式和温度公式，以及宏观量压强和温度的微观本质。
（3）掌握能量按自由度均分定理及内能的概念，并能应用该定量计算理想气体的定压热容、定体热容和内能。
（4）了解麦克斯韦速率分布律及速率分布函数和分布曲线的物理意义。
理解气体分子热运动的三种速率；平均速率、方均根速率及最概然速率。
理解气体分子的平均碰撞频率和平均自由程。
第八章热力学基础1.教学内容第一节准静态过程功热量（1）准静态过程（2）气体对外作功（3）热量第二节内能热力学第一定律（1）内能（2）热力学第一定律第三节理想气体的等体过程和等压过程（1）等体过程摩尔等体热容（2）等压过程摩尔等压热容第四节理想气体的等温过程和绝热过程（1）等温过程（2）绝热过程（3）绝热线和等温线第五节循环过程卡诺循环（1）循环过程特点（2）热机和致冷机效率（3）卡诺循环第六节热力学第二定律卡诺定理（1）热力学第二定律的两种表述（2）可逆过程和不可逆过程（3）卡诺定理（4）能量品质2.重点难点教学重点热力学第一定律及其在理想气体各等值过程和绝热过程中的应用；教学难点计算理想气体各等值过程和绝热过程中的功、热量、内能改变量。
3.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，能根据热力学第一定律分析、计算理想气体等体、等压、等温和绝热过程中的功、热量和内能的改变量。
（2）理解循环过程的特征及热机效率和致冷机的致冷系数。
理解卡诺循环以及卡诺热机的效率和卡诺致冷机的致冷系数。
（3）理解热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述。
（4）了解可逆过程和不可逆过程，了解卡诺定理和能量品质。
第九章静电场1.教学内容第一节电荷的量子化电荷守恒定律（1）电荷的量子化（2）电荷守恒定律第二节库仑定律第三节电场强度（1）静电场的描述电场强度（2）点电荷的电场强度（3）电场强度的叠加原理（4）电偶极子的电场强度第四节电场强度通量高斯定理（1）电场线电通量（2）高斯定理（3）用高斯定理求电场强度第五节静电场的环路定理电势能（1）静电场力作功（2）静电场的环路定理（3）电势能第六节电势（1）电势（2）点电荷电场的电势（3）电势的叠加原理（4）电势的计算第七节电场强度与电势梯度（1）等势面（2）电场强度与电势梯度2.重点难点教学重点电场强度和电势的概念；应用叠加原理、高斯定理计算带电体的场强；利用电势的定义和叠加原理计算带电体的电势；教学难点叠加原理和高斯定理的理解及其应用。