《大学物理》课程教学大纲

时间: 2023-11-27 09:57:10 |   作者: 安博体育网页版登录

  PAGE 1 《大学物理》课程教学大纲 课程编号 DB0104001-02 课程名称 大学物理 课程性质 通识教育必修课 英文名称 College Physics 开课单位 理学院 面向专业 材料类 授课语种 汉语 学分 6 总学时 90 理论学时 90 实验学时 讨论学时 上机学时 其他学时 开课学期 第 2、3 学期 先修课程 高等数学 一、课程简介 本课程是材料类专业的一门重要的通识教育必修课。大学物理课程主要讲授物理学中力学、热学、电磁学和光学的基础知识。物理学是研究物质的基本结构、相互作用和物质最普遍运动形式及其相互转换规律的科学。物理学的研究对象具有极大的普遍性，它的基本理论已经渗透到自然科学的许多领域，应用于生产技术的各个部门，它是自然科学和工程技术的基础。课程的开设，旨在让学生学习科学研究的方法，开阔学生的思路，激发探索创新精神，培养思维和科学研究能力，增强应变能力，并为后继课程的学习以及今后进一步学习新理论、新知识、新技术打下良好的基础。 二、课程目标和基本要求 通过大学物理课程的学习，能开阔学生的思路，激发探索创新精神，培养思维和科学研究能力，增强应变能力，并为后继课程的学习以及今后进一步学习新理论、新知识、新技术打下良好的基础。具体目标如下： 1、能够借助微积分等数学工具将质点运动学相关知识用于运动方程求解；能够将牛顿三大定律、转动定律及（角）动量定理用于求解力学问题；能够将简谐振动和简谐波知识用于一维简谐振动的振动方程和平面简谐波的波函数计算；能够将气体动理论和热力学第一定律用于理想气体平衡过程的功、热量和内能的计算。 2、可以应用静电场的高斯定理，识别和判断静电场中的电场强度和电势；可以应用毕奥-萨伐尔定律、磁场的安培环路定理识别和判断恒定电流的磁场；可以应用法拉第电磁感应定律识别和判断电动势；能够将干涉原理和衍射原理用于识别和判断干涉和衍射现象。 三、课程目标对毕业要求的支撑情况 课程目标 所支撑的毕业要求 所支撑的毕业要求指标点 支撑 权重 1 1 工程知识 1-1：能够将数学、自然科学、工程基础和材料科学与工程专业相关知识用于材料相关工程问题的表述。 0.1 2 2 问题分析 2-1：可以应用数学、自然科学和材料科学原理，识别和判断材料相关复杂工程问题的关键环节。 0.2 教学内容及学时分配 教学内容 教学要求 教学 方法 对应课程目标 学时分配 布置任务 第一章质点运动学 1.1 质点运动的描述 1.2 求解运动学问题举例 1.3 圆周运动 1.4 相对运动 能够认识位移、速度、加速度的概念及矢量表示法；认识切向加速度，法向加速度，曲线运动的角量表述，明确线量和角量的关系；将质点运动学相关知识，借助微积分等数学工具用于运动方程求解。 PPT讲授、黑板板书、课堂提问、线 物理量的单位和量纲 2.3几种常见的力 2.4牛顿定律的应用举例 2.5力学相对性原理惯性系和非惯性系 能够明晰牛顿第一、第二、第三定律；并能运用牛顿运动定律识别和解决力学问题。 PPT讲授、黑板板书、课堂提问、时政引入、线 第三章动量守恒定律和能量守恒定律 3.1质点和质点系的动量定理 3.2 动量守恒定律 3.3 火箭飞行原理 3.4 动能定理 3.5保守力与非保守力势能 3.6功能原理机械能守恒定律 3.7碰撞 3.8能量守恒定律 能够认识质点系的动量定理、动量守恒定律，变力做功，保守力和势能，机械能守恒定律；应用动量定理及守恒定律识别和判断动力学问题。 PPT讲授、黑板板书、课堂提问、线.2力矩转动定律转动惯量 4.3角动量角动量守恒定律 4.4力矩作功刚体绕定轴转动的动能定理 4.5经典力学的成就和局限性 能够认识刚体模型的建立；认识转动惯量、力矩、角动量的概念，转动定律、角动量定理，并能应用转动定律、角动量定理、角动量守恒定律识别和解决刚体定轴转动问题。 PPT讲授、黑板板书、课堂提问、线简谐运动简谐运动的振幅、周期、频率和相位 5.2旋转矢量 5.3简谐运动的能量 5.4一维简谐运动的合成拍现象 5.5阻尼振动受迫振动共振 能够认识简谐振动、简谐振动的特征量，明晰旋转矢量法，复述一维简谐振动的振动方程，一维简谐振动的合成。将简谐振动知识用于一维简谐振动的振动方程计算。 PPT讲授、黑板板书、课堂提问、线机械波的形成波长周期和波速 6.2平面简谐波的波函数 6.3波的能量声强级 6.4惠更斯原理波的干涉 6.5驻波 能够描述机械波，明晰简谐振动和简谐波的关系，认识平面简谐波的波函数。能够复述平面简谐波的波函数，能利用惠更斯原理解释波的传播规律。将简谐振动知识用于平面简谐波的波函数计算。 PPT讲授、黑板板书、课堂提问、线平衡态理想气体物态方程热力学第零定律 7.2物质的微观模型统计规律性 7.3理想气体的压强公式 7.4理想气体分子的平均平动动能与温度的关系 7.5能量均分定理理想气体的内能 7.6麦克斯韦气体分子速率分布律 能够认识平衡态的概念，理想气体的微观模型，理想气体的压强与温度的微观解释，能量均分定理，理想气体的内能公式，麦克斯韦速率分布律；解释理想气体的压强与温度关系。 PPT讲授、黑板板书、课堂提问、线准静态过程功热量 8.2内能热力学第一定律 8.3理想气体的等体过程和等压过程摩尔热容 8.4理想气体的等温过程和绝热过程 8.5循环过程卡诺循环 8.6热力学第二定律卡诺定理 能够认识热力学第一定律，并用其计算理想气体各个等值过程的功、热量和内能，卡诺循环的效率。 PPT讲授、黑板板书、课堂提问、线电荷的量子化电荷守恒定律 9.2 库仑定律 9.3 电场强度 9.4电场强度通量高斯定理 9.5静电场的环路定理电势能 9.6 电势 9.7电场强度与电势梯度 能够认识电场强度和电势的概念，利用微积分方法计算场强和电势，认识静电场的高斯定理和安培环路定理，并将其用于识别和判断静电场中的电场强度和电势。 PPT讲授、黑板板书、课堂提问、线 第十章静电场中的导体和电介质 10.1 静电场中的导体 10.2静电场中的电介质 10.3电位移有电介质时的高斯定理 10.4 电容 10.5静电场的能量单位体积内的包含的能量 能够认识静电感应现象及静电平衡的特征，电容的概念和计算。能够计算电容器的电容。 PPT讲授、黑板板书、课堂提问、线.1恒定电流电流密度 11.2 电源电动势 11.3 磁场磁感强度 11.4毕奥－萨伐尔定律 11.5磁通量磁场的高斯定理 11.6 安培环路定理 11.7带电粒子在磁场中运动 11.8载流导线在磁场中所受的力 能够明晰毕奥－萨伐尔定律、磁场的高斯定理和安培环路定理，并用其识别和判断恒定电流的磁场，并能计算洛伦兹力和安培力。 PPT讲授、黑板板书、课堂提问、线 第十二章电磁感应电磁场和电磁波 12.1电磁感应定律 12.2动生电动势和感生电动势 12.3自感和互感 12.4磁场的能量磁场单位体积内的包含的能量 能够认识法拉第电磁感应定律，动生电动势，感生电动势。可以应用法拉第电磁感应定律识别和判断电动势。 PPT讲授、黑板板书、课堂提问、时政引入、线相干光 13.2杨氏双缝干涉实验光程劳埃德镜 13.3薄膜干涉 13.4迈克耳孙干涉仪 13.5光的衍射 13.6单缝衍射 13.7圆孔衍射光学仪器的分辨本领 13.8衍射光栅 13.9光的偏振性马吕斯定律 13.10反射光和折射光的偏振 能够认识光程和光程差、半波损失概念，会计算杨氏双缝干涉、薄膜干涉的光程差、条纹间距，会用半波带法分析夫琅禾费单缝衍射，明确光栅衍射公式、解释光栅衍射的缺级现象，认识自然光和偏振光，描述马吕斯定律和布儒斯特定律。 PPT讲授、黑板板书、课堂提问、时政引入、线 序号 思想政治教育元素 1 经典物理学理论框架，严整而美观，但发展历史曲折。通过课程引导学生学习树立辩证唯物主义世界观和正确的科学思维，并在学习中介绍科学家科学研究的过程对学生进行工匠精神和社会主义核心价值观教育。 2 在理论物理学学习中发掘中华民间传统文化的科学基因，引领学生客观理解中国在经典物理学中的缺憾，以及在近现代物理学中的显著贡献，树立民族自信心，弘扬中华优良历史传统，为名族复兴、人类命运共同体的建立而奋斗。 五、课程考核方式 考核方式 考核内容 对应课程目标 评分标准 考核 占比 平时作业 能够借助微积分等数学工具将质点运动学相关知识用于运动方程求解；能够将牛顿三大定律、转动定律及（角）动量定理用于求解力学问题；能够将简谐振动和简谐波知识用于一维简谐振动的振动方程和平面简谐波的波函数计算；能够将气体动理论和热力学第一定律用于理想气体平衡过程的功、热量和内能的计算。（5分） 1 作业成绩算分法 依据标准答案评分 10% 可以应用静电场的高斯定理，识别和判断静电场中的电场强度和电势；可以应用毕奥-萨伐尔定律、磁场的安培环路定理识别和判断恒定电流的磁场；可以应用法拉第电磁感应定律识别和判断电动势；能够将干涉原理和衍射原理用于识别和判断干涉和衍射现象。（5分） 2 期中考试 期中考试（上）：运用动量守恒定律和角动量守恒定律求解力学问题。（5分） 1 考试成绩算分法 依据标准答案评分 10% 期中考试（下）：用法拉第电磁感应定律识别和判断电动势。（5分） 2 阶段性测验 阶段性测验（上）：能够借助微积分等数学工具将质点运动学相关知识用于运动方程求解，能够将牛顿三大定律用于求解力学问题；能够将简谐振动和简谐波知识用于一维简谐振动的振动方程和平面简谐波的波函数计算；能够将气体动理论和热力学第一定律用于理想气体平衡过程的功、热量和内能的计算。（15分） 1 考试成绩算分法 依据标准答案评分 30% 阶段性测验（下）：可以应用静电场的高斯定理，识别和判断静电场中的电场强度和电势。可以应用毕奥-萨伐尔定律、磁场的安培环路定理识别和判断恒定电流的磁场；能够将干涉原理和衍射原理用于识别和判断干涉和衍射现象。（15分） 2 在线学习 在线学习（上）：能够借助微积分等数学工具将质点运动学相关知识用于运动方程求解；能够将牛顿三大定律、转动定律及（角）动量定理用于求解力学问题；能够将简谐振动和简谐波知识用于一维简谐振动的振动方程和平面简谐波的波函数计算；能够将气体动理论和热力学第一定律用于理想气体平衡过程的功、热量和内能的计算。（5分） 1 学生表现评分表法 分等级评分，评分标准见附录 10% 在线学习（下）：可以应用静电场的高斯定理，识别和判断静电场中的电场强度和电势；可以应用毕奥-萨伐尔定律、磁场的安培环路定理识别和判断恒定电流的磁场；可以应用法拉第电磁感应定律识别和判断电动势；能够将干涉原理和衍射原理用于识别和判断干涉和衍射现象。（5分） 2 期末考试 期末考试（上）：能够借助微积分等数学工具将质点运动学相关知识用于运动方程求解；能够将牛顿三大定律、转动定律及（角）动量定理用于求解力学问题；能够将简谐振动和简谐波知识用于一维简谐振动的振动方程和平面简谐波的波函数计算；能够将气体动理论和热力学第一定律用于理想气体平衡过程的功、热量和内能的计算。（20分） 1 考试成绩算分法 依据标准答案评分 40% 期末考试（下）：可以应用静电场的高斯定理，识别和判断静电场中的电场强度和电势；可以应用毕奥-萨伐尔定律、磁场的安培环路定理识别和判断恒定电流的磁场；可以应用法拉第电磁感应定律识别和判断电动势；能够将干涉原理和衍射原理用于识别和判断干涉和衍射现象。（20分） 2 六、教材名称及主要参考书 教材： 马文蔚，周雨青主编，《物理学教程》（第三版），高等教育出版社，2016.1； 主要参考书： 张三慧，《大学物理学》（第三版），清华大学出版社，2009，2； 程守洙，江之永，《普通物理学》（第七版），高等教育出版社，2016，7. 附录：各类考核评分标准表 在线学习评分标准 课程目标 评分标准 100-90分 89-80分 79-70分 69-60分 59-0分 课程目标1：能够借助微积分等数学工具将质点运动学相关知识用于运动方程求解；能够将牛顿三大定律、转动定律及（角）动量定理用于求解力学问题；能够将简谐振动和简谐波知识用于一维简谐振动的振动方程和平面简谐波的波函数计算；能够将气体动理论和热力学第一定律用于理想气体平衡过程的功、热量和内能的计算。 能够借助微积分等数学工具将质点运动学相关知识用于运动方程求解；能够将牛顿三大定律、转动定律及（角）动量定理用于求解力学问题；能够将简谐振动和简谐波知识用于一维简谐振动的振动方程和平面简谐波的波函数计算；能够将气体动理论和热力学第一定律用于理想气体平衡过程的功、热量和内能的计算；视频访问量达到一定的要求，能够按时完成在线%以上；问题分析透彻，获得结论正确且考虑全面。 能够借助微积分等数学工具将质点运动学相关知识用于运动方程求解；能够将牛顿三大定律、转动定律及（角）动量定理用于求解力学问题；能够将简谐振动和简谐波知识用于一维简谐振动的振动方程和平面简谐波的波函数计算；能够将气体动理论和热力学第一定律用于理想气体平衡过程的功、热量和内能的计算；视频访问量达到一定的要求，能够按时完成在线%以上；问题分析比较透彻，获得结论比较正确。 能够借助微积分等数学工具将质点运动学相关知识用于运动方程求解；能够将牛顿三大定律、转动定律及（角）动量定理用于求解力学问题；能够将简谐振动和简谐波知识用于一维简谐振动的振动方程和平面简谐波的波函数计算；能够将气体动理论和热力学第一定律用于理想气体平衡过程的功、热量和内能的计算；视频访问量达到一定的要求，能够按时完成在线%以上；问题分析基本透彻，获得结论基本正确。 能够借助微积分等数学工具将质点运动学相关知识用于运动方程求解；能够将牛顿三大定律、转动定律及（角）动量定理用于求解力学问题；能够将简谐振动和简谐波知识用于一维简谐振动的振动方程和平面简谐波的波函数计算；能够将气体动理论和热力学第一定律用于理想气体平衡过程的功、热量和内能的计算；视频访问量基本达到一定的要求，延时完成在线%以上。 未能将质点运动学相关知识用于运动方程求解；未将牛顿三大定律、转动定律及（角）动量定理用于求解力学问题；未将简谐振动和简谐波知识用于一维简谐振动的振动方程和平面简谐波的波函数计算；视频访问量未达到一定的要求，未能将气体动理论和热力学第一定律用于理想气体平衡过程的功、热量和内能的计算；未能完成在线%以下；未获得有效结论。 课程目标2：可以应用静电场的高斯定理，识别和判断静电场中的电场强度和电势；可以应用毕奥-萨伐尔定律、磁场的安培环路定理识别和判断恒定电流的磁场；可以应用法拉第电磁感应定律识别和判断电动势；能够将干涉原理和衍射原理用于识别和判断干涉和衍射现象。 能够全面运用静电场的高斯定理，正确识别和判断静电场中的电场强度和电势；可以应用毕奥-萨伐尔定律、磁场的安培环路定理识别和判断恒定电流的磁场；能够灵活运用法拉第电磁感应定律识别和判断电动势；能够将干涉原理和衍射原理用于识别和判断干涉和衍射现象；视频访问量达到一定的要求，能够按时完成在线%以上；问题分析透彻，获得结论正确且考虑全面。 可以应用静电场的高斯定理，识别和判断静电场中的电场强度和电势；可以应用毕奥-萨伐尔定律、磁场的安培环路定理识别和判断恒定电流的磁场；可以应用法拉第电磁感应定律识别和判断电动势；能够将干涉原理和衍射原理用于识别和判断干涉和衍射现象；视频访问量达到一定的要求，能够按时完成在线%以上；问题分析比较透彻，获得结论比较正确。 可以应用静电场的高斯定理，识别和判断静电场中的电场强度和电势；可以应用毕奥-萨伐尔定律、磁场的安培环路定理识别和判断恒定电流的磁场；可以应用法拉第电磁感应定律识别和判断电动势；能够将干涉原理和衍射原理用于识别和判断干涉和衍射现象；视频访问量达到一定的要求，能够按时完成在线%以上；问题分析基本透彻，获得结论基本正确。 可以应用静电场的高斯定理，识别和判断静电场中的电场强度和电势；可以应用毕奥-萨伐尔定律、磁场的安培环路定理识别和判断恒定电流的磁场；可以应用法拉第电磁感应定律识别和判断电动势；能够将干涉原理和衍射原理用于识别和判断干涉和衍射现象；视频访问量基本达到一定的要求，延时完成在线%以上。 未能正确运用静电场的高斯定理，识别和判断静电场中的电场强度和电势；未能正确运用毕奥-萨伐尔定律、磁场的安培环路定理识别和判断恒定电流的磁场。未能正确运用法拉第电磁感应定律识别和判断电动势，未能够将干涉原理和衍射原理用于识别和判断干涉和衍射现象，未获得有效结论；视频访问量未达到一定的要求，未能完成在线%以下。

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