课程编号： 4110331、4110332 学时/学分： 96/6

1 本课程的性质及适用专业

物理学是研究物质世界中最普遍、最基本的运动形式及其规律的科学。它是许多自然科学和工程技术应用的基础。在工科院校各专业中，物理学是一门重要的通识课程，承担着拓宽学生知识面，提高学生基本素质及为专业课打下较深厚基础的任务。适用于本科理工科所有专业。

2 本课程的教学目标

通过教学，使学生理解和掌握物理学的基本概念、理论及基本研究方法；培养学生物理思维能力；同时也要教育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，以及实事求是、严格认真的科学态度。为学生学习专业知识和参加工程实践打下必要的物理基础。

3 对先修课程的要求

建议先修高等数学等课程。

4 本课程教学内容及基本要求

4.1 质点运动学

教学内容：参照系；坐标系；质点；位置矢量；运动方程；位移；平均速度；速度；速率；平均加速度；加速度；切向加速度；法向加速度；角速度；角加速度。

基本要求：掌握位置矢量、位移、速度，加速度(线量和角量)等物理量的意义及其相互关系；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；能计算质点做圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度（正运算）；了解由加速度及初始条件求运动方程（逆运算）。

4.2质点动力学

教学内容：牛顿运动三定律；常见的力；惯性参照系；牛顿运动三定律的应用；冲量；动量；质点和质点系的动量定理；动量守恒定律；功；动能；质点和质点系的动能定理；保守力；势能；机械能守恒定律；能量守恒定律。

基本要求：掌握牛顿运动三定律的物理意义，理解其适用条件；理解力学中三种常见的力和惯性参照系的概念；理解受力分析和隔离体解题法的方法；了解简单变力下牛顿运动定律的应用；掌握动量、冲量、功、动能和势能等物理量的基本概念；理解质点和质点系的动量定理、动能定理，能用它们分析、解决质点在平面内运动时的简单力学问题；掌握量守恒定律、机械能守恒定律及其适用条件，能用守恒定律分析简单系统在平面内运动的动力学问题；了解能量守恒定律。

4.3 刚体力学

教学内容：刚体的运动；刚体定轴转动角量描述；力矩；转动惯量；刚体定轴转动定律；角动量；冲量矩；角动量定理；角动量守恒定律；转动动能；力矩的功；转动动能定理。

基本要求：理解力矩、转动惯量、角动量（动量矩）、角冲量（冲量矩）、力矩的功和转动动能的概念；掌握刚体绕定轴转动的转动定律及其简单应用；理解刚体绕定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律及其适用条件，并能运用其分析、计算有关简单问题。

4.4 机械振动

教学内容：简谐振动；描述简谐振动的物理量；旋转矢量；简谐振动的能量；简谐振动的合成。

基本要求：理解简谐振动的动力学和运动学特征；掌握描述简谐振动的各物理量（特别是相位）的物理意义以及它们之间的关系；掌握旋转矢量法，能用解析法和旋转矢量法分析、解决有关问题，会写简谐振动运动方程；了解简谐振动系统的能量转换与守恒的特点；理解同方向、同频率谐振动的合成的规律以及合振动极大和极小的条件。

4.5 机械波

教学内容：机械波的形成；纵波和横波；平面简谐波的描述；平面简谐波的波动方程；波的能量；能量密度；能流；能流密度；惠更斯原理；波的叠加原理；波的干涉。

基本要求：理解机械波的产生条件和传播过程；掌握描述波动的各物理量的的物理意义以及它们之间的关系；掌握根据已知质点的振动表达式和波的传播方向等条件，建立平面简谐波波动方程的方法；理解波动方程的物理意义和波形曲线；了解波的能量传播的特征及能流、能流密度等概念；理解惠更斯原理和波的叠加原理；理解波的干涉现象，掌握波的相干条件，能运用相位差和波程差的概念分析和确定相干波叠加后干涉加强或减弱的条件。

4.6 气体动理论

教学内容：物质的微观模型；理想气体的压强公式和温度公式；能量均分定理；理想气体的内能；麦克斯韦速率分布律及速率分布函数；三种统计速率。

基本要求：了解气体分子热运动的图像及特征；理解理想气体的压强公式和温度公式及其统计意义；明确系统的宏观性质是微观运动的统计表现（宏观量是微观量的统计平均值）；通过理想气体的刚性分子模型，理解气体分子的平均能量按自由度均分原理，能运用它来计算理想气体的内能，并能从宏观和微观两方面上理解内能的概念；了解麦克斯韦速率分布规律和速率分布函数的物理意义，了解气体分子热运动的三种统计速率。

4.7 热力学基础

教学内容：气体的状态参量；平衡态；理想气体状态方程；准静态过程及其功；热量；内能；热力学第一定律；定体、定压摩尔热容量；等容、等压和等温过程中功、热量交换、内能变化的计算；绝热过程的过程方程及其功和内能变化；循环过程；循环效率；卡诺循环；卡诺循环效率；热力学第二定律；卡诺定理。

基本要求：理解功、热量、内能、平衡态和准静态过程的概念；掌握理想气体的状态方程和热力学第一定律，能够分析、计算理想气体等体、等压、等温和绝热过程中功、热量和内能的改变；理解定体、定压摩尔热容的概念和推导过程；理解循环过程的特征，掌握热机效率的计算；理解卡诺循环及其效率公式；了解热力学第二定律及其统计意义以及可逆、不可逆过程和卡诺定理。

4.8 静电场

教学内容：电荷的量子化；电荷守恒定律；点电荷；库仑定律；电场强度；电场迭加原理；电场线；电场强度通量；高斯定理及其应用；电场力的功；静电场的环路定理；电势能；电势；电势差；电势迭加原理；等势面。

基本要求：了解静电现象和电荷量子化的概念；掌握用库仑定律和电场迭加原理计算点电荷、点电荷系和几何形状简单的均匀带电体形成的电场；理解电场线，电场强度通量的概念；掌握静电场的高斯定理及其物理意义，并能应用其计算电荷均匀对称分布的带电体的电场；理解静电力的保守力特征，理解静电场的环路定理的物理意义。掌握电势的概念，能用电势迭加原理和电场强度与电势的积分关系计算点电荷、点电荷系和几何形状简单的均匀带电体的电势分布；了解等势面的概念。

4.9 导体中的静电场

教学内容：静电平衡条件；静电平衡条件时导体上的电荷分布。

基本要求：理解导体静电平衡条件，并能运用该条件分析简单问题中的导体上电荷分布。

4.10 恒定电流和稳恒磁场

教学内容：电流；电流密度；电动势；基本磁现象；磁感应强度；毕—萨定律及应用；磁感应线；磁通量；磁场的高斯定理；真空中的安培环路定理及应用；运动电荷在磁场中的受力；安培定律及应用。

基本要求：了解电场是维持导体中电流的必要条件；理解电流密度矢量和电源电动势的概念；掌握磁感应强度的定义及其物理意义；理解毕奥—萨伐尔定律以及用它或结合磁场叠加原理计算几何形状简单的载流导体（线）产生的磁场分布的方法；理解磁感应线和磁通量的概念以及磁场的高斯定理的物理意义；能计算简单非均匀磁场中平面上的磁通量；理解真空中的安培环路定理及其物理意义；并能应用它计算一些特殊情况下的电流产生的磁场分布；理解洛仑兹力的概念和安培定律；能计算几何形状简单的平面载流导线在磁场中所受的安培力。

4.11 电磁感应

教学内容：电磁感应的基本现象；感应电动势；法拉第电磁感应定律；楞次定律；动生电动势；感生电动势；自感与互感。

基本要求：掌握法拉第电磁感应定律，并能用它确定感应电动势的大小和方向；理解楞次定律；掌握动生电动势的概念和规律，能用其计算几何形状简单的导体在磁场中运动时所产生的动生电动势；理解感生电动势的概念和规律，理解感生电场；了解自感与互感现象。

4.12 波动光学

教学内容：相干光；杨氏双缝干涉；半波损失；光程、光程差；薄膜干涉；劈尖、牛顿环；光的衍射现象；单缝衍射；光栅衍射；光的偏振；马吕斯定律。

基本要求：理解普通光源的发光机理和获得相干光的两种基本方法；掌握杨氏双缝干涉的条纹分布特点，会计算条纹位置和条纹间隔；理解光程的概念，掌握光程和光程差（包括有半波损失）的计算方法；掌握薄膜干涉公式、理解等厚干涉（劈尖、牛顿环）条纹分布规律，会计算条纹位置和条纹间隔；了解惠更斯—菲涅耳原理及它对光的衍射现象的定性解释；掌握用半波带法分析夫朗和费单缝衍射的方法以及明、暗条纹位置的计算；理解光栅衍射条纹特点以及用光栅公式确定谱线位置的方法。

4.13 狭义相对论

教学内容：伽利略变换；狭义相对论的基本原理；洛仑兹变换式；狭义相对论的时空观：同时的相对性；长度收缩；时钟延缓；相对论性动量和能量。

基本要求：理解狭义相对论的两条基本原理；理解洛仑兹坐标变换，了解它与伽利略坐标变换的区别与联系；理解狭义相对论的时空要点及时空量度的相对性，能分析、计算“长度收缩”和“时间膨胀”，了解相对论性动量和能量。

4.14 量子物理初步

教学内容：黑体；黑体辐射；斯特藩—玻尔兹曼定律；维恩位移定律；普朗克假设；普朗克黑体辐射公式；光电效应实验规律；光子；爱因斯坦方程。

基本要求：了解黑体、单色辐出度和辐出度的概念；了解斯特藩—玻尔兹曼定律和维恩位移定律；了解普朗克量子假设及普朗克黑体辐射公式；了解光电效应实验规律，理解爱因斯坦光量子假设和爱因斯坦对光电效应的解释。

5 本课程实践教学环节要求

6 本课程学时分配

学期	序号	内容	讲课	习题课	实验	小计
上	1	质点运动学	6	0	0	6
	2	质点动力学	10	2	0	12
	3	刚体力学	6	2	0	8
	4	机械振动	4	0	0	4
	5	机械波	4	2	0	6
	6	气体动理论	4	0	0	4
	7	热力学基础	6	2	0	8
下	8	静电场	8	0	0	8
	9	导体中的静电场	2	2	0	4
	10	恒定电流和稳恒磁场	8	0	0	8
	11	电磁感应	4	2	0	6
	12	波动光学	12	2	0	14
	13	狭义相对论	4	0	0	4
	14	量子物理初步	4	0	0	4
合计			82	14	0	96