2014版[大学物理]教学大纲(纯理论)(数学专业)

《大学物理》教学大纲

课程编号：10140025 英文名称：College Physics G 学 分：3 学 时：48 课程类别：专业平台课

授课对象：数学与应用数学等专业本科生 教学单位：数理信息学院物理学科 修读学期：第3学期 一、教学任务

本课程讲授物理学中力学和电磁学部分的基本知识，以及处理这些问题的基本方法。通过本课程的学习，能使学生掌握力学和电磁学部分的基本知识内容，部分具备学习其它课程所需的基础知识，同时也能使学生初步感悟到微积分知识在物理问题中的具体运用以及在分析问题和解决问题能力方面得到培养。

二、教学目标

1．专业知识方面：本大纲选定力学和电磁学为教学内容，通过力学模块的学习，使学生了解和掌握物理学中力学部分的基本概念、基础知识以及处理力学问题的一些基本方法。通过电磁学模块的学习，使学生了解电磁运动的基本规律，以及处理电磁学问题的一些基本方法。

2．专业能力方面：通过本课程的教学，能够提高学生学习其它课程知识尤其专业知识的能力，提高听课效果；同时也能提高独立获取知识的能力、科学观察和思维的能力、分析问题和解决问题的能力。

3．综合能力方面：通过本课程的教学，能够培养学生求实精神、创新意识、科学美感。 三、教学内容和要求 １．力和运动

教学内容：课堂讲授绪论，运动的描述及求解两类运动学问题举例，圆周运动、平面极坐标系、切向加速度和法向加速度；牛顿运动定律及其应用。

重点：位置矢量和位移、速度和加速度、切向加速度和法向加速度。

难点：用矢量运算、微积分运算的方法求解运动学问题、自然坐标系下的速度和加速度。 教学要求：使学生了解物理模型的基本特点，质点模型的建立；掌握描述质点运动的基本规律；掌握用矢量运算、微积分运算的方法求解两类运动学问题；掌握圆周运动的规律，以及切向加速度和法向加速度的概念；熟悉自然坐标系和平面极坐标系；掌握简单变力作用下的质点运动规律。

自主学习：要求学生课外阅读物体的相对运动，力学中常见的几种力以及物理量的单位制和量纲部分内容。

２．动量守恒定律和能量守恒定律

教学内容：课堂讲授动量和冲量、质点系的动量定理和动量守恒定律；动能定理，万有引力、重力、弹性力的做功特点及势能，质点系的动能定理、功能原理、机械能守恒定律；完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞。

重点：动量定理及动量守恒定律，保守力做功特点及其势能，动能定理以及机械能守恒定律。

难点：冲量及其计算，变力做功计算，质点系的动量定理和质点系的动能定理。 教学要求：使学生熟悉动量和冲量的概念，掌握功和能的计算，掌握保守力与非保守力的特点，熟悉质点与质点系的动量定理和动量守恒定律，掌握质点与质点系的动能定理、质点系的功能原理和机械能守恒定律；了解完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的运动规律。

３．刚体的转动

教学内容：课堂讲授刚体的定轴转动，刚体定轴转动的运动学描述，刚体定轴转动的动力学描述：力对转轴的力矩，转动定律，转动惯量的概念及其计算；角动量及其守恒定律；刚体定轴转动的动能定理。

重点：力矩和转动惯量的概念，刚体定轴转动的转动定律，角动量以及角动量守恒定律。 难点：力矩的计算，转动惯量的计算，角动量以及角动量定理。

教学要求：使学生了解刚体转动的基本规律，掌握角量和线量的关系，掌握力矩和转动惯量的概念，掌握刚体定轴转动的转动定律及其应用；掌握角动量定理和角动量守恒定律；了解力矩做功和刚体绕定轴转动的动能定理。

４．真空中的静电场

教学内容：课堂讲授电荷及库仑定律、电场及其电场强度，高斯定理及其应用；静电场的环路定理，电势以及计算。

重点：电场强度，高斯定理，静电场的环路定理，电势。

难点：电场的概念，电场强度的计算，静电场力做功与电势能的关系，电场强度与电势梯度的关系。

教学要求：使学生了解电荷、电荷守恒定律、电量及其量子化概念，熟悉库仑定律，掌握电场、电场强度的概念，熟悉电场线、等势面的概念，掌握静电场的高斯定理及其应用；掌握静电场力做功和静电场的环路定理，掌握电势及其计算。

自主学习：要求学生课外阅读电势梯度的概念以及电场强度与电势梯度的关系。 ５．静电场中的导体和电介质

教学内容：课堂讲授静电场中导体的静电平衡条件，静电平衡时导体的电荷分布及静电屏蔽；电容和电容器的定义和计算，静电场的能量。

重点：导体的静电平衡条件，形状规则导体表面电场分布，平行板电容器、球形电容器、柱形电容器电容的计算，静电场能量。

难点：静电平衡时导体上的电荷分布以及导体表面的电场强度计算，电介质的极化以及极化电荷，静电场能量的计算。

教学要求：使学生熟悉导体的静电平衡条件及静电平衡导体的基本性质，掌握形状规则导体表面电荷面密度、空间场强和电势的计算；了解电介质对电场的影响。

自主学习：要求学生课外阅读静电场中电介质极化的微观机理及宏观束缚电荷的产生过程，极化强度和极化电荷以及与自由电荷的关系，有电介质时的高斯定理及其应用。

６．恒定磁场

教学内容：课堂讲授恒定电流，电源电动势；磁感应强度，毕奥-萨伐尔定律及其应用，磁感应线、磁通量、磁场的高斯定理，安培环路定理及其应用；洛仑兹力、带电粒子在均匀磁场中的运动、霍耳效应，磁场对载流导线的作用。

重点：毕奥—萨伐尔定律及其应用，磁通量及其计算，安培环路定理及其应用，安培定律以及安培力的计算。

难点：毕奥—萨伐定律及其应用，矢量积分。

教学要求：使学生了解恒定电流和电源电动势的定义；了解磁感应强度的定义方法，掌握毕奥—萨伐尔定律，掌握磁感线的概念和磁通量的物理意义，了解磁场的高斯定理，熟悉安培环路定理的物理意义并掌握用安培环路定理计算某些具有对称性载流导体产生的磁场分布；熟悉洛仑兹力的概念，掌握带电粒子在磁场中的运动规律，掌握安培定律以及载流线圈的磁矩和磁力矩的概念。

自主学习：要求学生课外阅读磁介质的分类，磁场中磁介质的磁化规律，有磁介时的安培环路定理及其应用。

７．电磁感应

教学内容：课堂讲授电磁感应现象，楞次定律，法拉第电磁感应定律；动生电动势和感生电动势；自感和互感，磁场的能量。

重点：法拉第电磁感应定律及其电动势的计算，动生电动势和感生电动势的概念及其计算，磁场能量的计算。

难点：导体在非均匀磁场中运动时动生电动势的计算，感生电场的概念及计算和感生电动势的计算，互感。

教学要求：使学生掌握法拉第电磁感应定律及其物理意义，掌握动生电动势和感生电动势的概念以及计算，熟悉感生电场的基本性质，熟悉自感和互感，掌握磁场能量的计算。

四、学时分配

总学时48学时，其中理论48学时，实验0学时。

建议自主学习8小时。 学时分配如下：

教学内容 力和运动

动量守恒定律和能量守恒定律

刚体的转动 真空中的静电场 静电场中的导体和电介质

恒定磁场 电磁感应 合计

理论学时

6 6 6 10 4 10 6 48

实践学时

合计 6 6 6 10 4 10 6 48

自主学习内容

力学中常见的几种力、单位制和量纲 电势梯度及其与电场强度的关系

电介质 磁介质 合计

五、学业评价和课程考核

建议时间 2小时 2小时 2小时 2小时 8小时

本课程的考核方式由过程考核和期末考试组成。其中过程考核由平时考核（包括上课出勤率、上课提问、平时作业）和自主学习训练或设计性作业等组成；期末考试的内容在上述大纲课堂教学所列的内容之内。成绩考核原则上按平时成绩20％，自主学习训练或设计性作业成绩20％，期末考试卷面成绩60％记入总评成绩。

六、教学反馈

教学反馈以学生课后作业的评改和自主学习训练或设计性作业等以书面和面对面等形式进行反馈，预计进行10次左右教学反馈。

七、教材与参考书

教 材：叶伟国主编，余国祥副主编. 大学物理. 北京：清华大学出版社．2012年12月 参考书：

[1] 东南大学等七所工科院校 编，马文蔚 改编．物理学（第五版）上册．北京：高等教育出版社．2006年4月

[2] 程守洙，江之水 主编，胡盘新，汤毓骏，钟季康 修订．普通物理学（第六版）上、下册．北京：高等教育出版社．2006年12月

[3] 程国均 编著．大学物理教程．北京：科学出版社．2002年8月

[4] 马文蔚，周雨青 编．物理学教程（第二版）上、下册．北京：高等教育出版社．2006年11月

[5] 马文蔚，陈国庆，陈 健，谈漱梅 编．《物理学》（第五版）学习指导．北京：高等教育出版社．2006年7月

[6] 马文蔚 改编，殷 实，沈才康，包 刚 编．物理学习题分析与解答．北京：高等教育出版社．2006年6月

八、说明

本课程理论48学时，一般在16-17周时间内讲授完。

执笔人：叶伟国 学科主任：梁奇锋 教学院长：盛宝怀 院长：俞 军