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大学物理(2)

《大学物理(2)》课程教学大纲

课程编号: 00900060 

课程名称: 大学物理(2                        

英文名称: College Physics (2)

总 学 时: 40学时          

 学  分: 2.5

适用对象: 工科低年级学生

先修课程: 高等数学、线性代数、大学物理(1

一、课程性质、目的和任务  

物理学是研究机械运动、热运动、电磁运动、微观粒子运动等物质运动最基本最普遍的形式及其规律性的学科。它的理论渗透在自然科学的一切领域中,所以它是自然科学和工程技术的基础。系统的掌握物理学的基础知识,而且使学生学到物理学基础的研究方法;在获取知识的同时,对简化模型的选取、量纲分析、数量级估计与定量计算的能力、提出问题和分析问题的能力、理论联系实际的能力等都应有所提高和发展。

开设大学物理课程的目的是通过物理教学使学生掌握必要的物理基本知识、基本概念、基本规律和基本方法,培养学生获取知识、提出问题、分析问题和解决问题的能力,提高学生的物理素质和创新意识。学好大学物理课程,不仅对学生在校的后续课程的学习十分重要,而且对学生毕业后的工作和进一步学习新理论、新技术、不断更新知识等都将产生深远影响。因此,大学物理课程是高等工科院校各专业学生的一门重要的必修基础课。

二、教学内容、方法及基本要求 

教学基本内容应根据大学工科物理教学基本要求》与教学改革的结果及时调整。教学基本要求分三个层次:掌握、理解、了解。

(一)、电磁学

突出场的性质,电势标量场,电场强度、磁感应强度矢量场。

1、掌握静电场的电场强度和电势的概念以及场的叠加原理。掌握电势与场强的积分关系。理解场强与电势的微分关系。能计算一些简单问题中的场强和电势。

2、理解静电场的规律:高斯定理和环路定理。掌握用高斯定理计算场强的条件和方法,并能熟练应用。

3、掌握磁感应强度的概念及毕奥萨伐尔定律,能计算一些简单问题中的磁感应强度。

4、理解稳恒磁场的规律:磁场的高斯定理和安培环路定理。掌握用安培环路定理计算磁感应强度的条件和方法,并且能熟练应用。

5、理解安培定律和洛仑兹力公式。理解电偶极矩和磁矩概念。能计算电偶极子在电场中、简单几何形状载流导体和载流平面线圈在磁场中所受的力和力矩。能分析点电荷在均匀磁场中受力和运动的简单情况。

6、了解介质的极化和磁化现象及其微观解释,了解铁磁质的特性。理解各向同性介质中的D和E、H和B之间的关系和区别。理解介质中的高斯定理和安培环路定理,并能计算简单情况下介质中的D、E、U及H、B。

7、掌握法拉第电磁感应定律。理解电动势、动生电动势和感生电动势的概念和规律。

8、理解电容、自感和互感系数的定义及其物理意义。能计算简单情况下的电容、自感和互感系数。

9、理解电磁场的物质性。理解电能密度和磁能密度的概念,能计算一些简单对称情况下电磁场内储存的场能。

10、理解涡旋电场、位移电流的概念,理解麦克斯韦积分方程组的物理意义。理解麦克斯韦微分方程组及麦克斯韦电磁场理论。

11、理解超导电性、超导磁体的概念,理解临界温度和临界磁场的定义

12、掌握零电阻效应和迈斯纳效应,了解超导体和理想导体的差异。

(二)、量子物理基础

量子力学早已成为掌握现代科学技术不可回避的基础,作为工科大学的毕业生应理解它的基本概念和它处理问题的方法。

1、理解氢原子光谱的实验规律及玻尔的氢原子理论,了解其理论的意义和局限性。

2、理解黑体辐射、光电效应和康普顿散射的实验规律,以及普朗克的能量子假设和爱因斯坦的光量子理论的解释,理解光的波粒二象性。

3、了解德布罗意的物质波假设及电子衍射实验。理解实物粒子的波粒二象性。

4、理解描述物质波动性物理量(波长、频率)和粒子性物理量(动量、能量)间的关系。

5、理解波函数及其统计解释,理解测不准关系,了解一维定态薛定谔方程。

6、了解如何用波动观点说明能量量子化,了解角动量量子化及空间量子化,了解斯特恩盖拉克实验及微观粒子的自旋。

7、理解描述原子中电子运动状态的四个量子数,了解泡利不相容原理和原子的电子壳层结构。

8、理解激光的意义受激辐射放大,理解自发辐射、受激辐射和受激吸收的概念,理解粒子数反转的含义和实现的条件。

9、了解激光器基本结构及谐振腔的作用,了解激光器的种类及特性。

10、了解激光的特性及应用。

11、了解核裂变及裂变能的概念,了解链式反应的原理及反应堆的构造。

12、了解核聚变及聚变能的概念,了解磁约束的原理及托卡马克装置的构造。

13、了解核能源的应用、核电站及核能与环境保护。

三、实践环节的内容、方法及基本要求   

四、各教学环节学时分配  

教学环节/教学内容 讲课(包括习题课、讨论课) 实验 上机 课外 合计
静电场 16     16 32
稳恒磁场 12     12 24
电磁感应 8     8 16
近代物理专题 2     2 4
总复习 2     2 4
合计 40     40 80

五、考核方式

(1)期末闭卷笔试,占总成绩的70%;

(2)平时成绩(作业、课堂讨论和小论文等)占30%。

六、对学生能力培养的体现  (黑体,小4号字)

大学物理是工科各专业必修的一门重要基础学科,对学生后续课程的学习和以后的工作乃至继续深造都有着重要影响。特别在使学生树立正确的学习态度、掌握科学的学习方法、培养独立获取知识的能力、以尽快适应大学阶断的学习规律等方面所起的作用也是十分重要的。

七、推荐教材和参考文献  (黑体,小4号字)  

教    材:《物理学教程》(第二版),马文蔚编著,高等教育出版社,2006年。

参考文献:《普通物理学》(第六版),程守洙编著,高等教育出版社,2006年,

          《大学物理学 》(第三版),张三慧编著,清华大学出版社,2009年,

《大学物理通用教程》(第二版),钟锡华编著,北京大学出版社,2010

《新概念物理教程》(第二版),赵凯华编著,高等教育出版社,2004

八、说明

1.课程要求分为三级:

(1)掌握——属最高要求,对这些内容(包括定义、定理、定律的内容及推导、适用条件等),学生应透彻地弄清楚,并能熟练地计算和应用。

(2)理解——属一般要求,对这些内容(包括定义、定理、定律的内容及适用条件)学生应弄清楚,一般不要求推导,但能用以分析、计算有关的简单问题。

(3)了解——属要求较低内容,对这些内容只要求学生知道有关的物理量,某些现象及其解释,或某些重要实验及它们所标明的某些规律性等。

2. 在大学物理课的教学过程中,充分利用高等数学工具,本课程以一年级第二学期开设为宜。

3. 执行本大纲,课内外学时比为 1 : 1。

 

                                                                           大纲制订人:付星球

                                                                           大纲审定人:马德香

                                                                           大纲校对人:黄霞、胡冰

                                                                           制订日期: 201411