普通物理学课程教学大纲
课程编号： 4113451 4113452 4113453 学时/学分： 160/10
1 本课程的性质及适用专业
本课程是一门专业必修课，适用于应用物理学专业。
2 本课程的教学目标
通过本课程的学习，学生应能掌握力学、热学、电学、光学及量子物理的基本现象、基本概念和基本规律；掌握物理学的研究方法；培养学生独立分析问题与解决问题的能力，为学习后续课程打下良好基础。
3 对先修课程的要求
建议先修高等数学课程。
4 本课程教学内容及基本要求
第一部分(课程编号：4113451，4学分，64学时)
4.1 数学补充知识
教学内容：导数、微分及积分、导数的概念，简单函数及复合函数的导数与积分，矢量的概念，矢量的加法、减法的运算，矢量点乘、叉乘，矢量导数。
基本要求：掌握微积分思想及其运算，矢量加减法运算，矢量点乘、叉乘；理解矢量合成与分解，导数的概念。
4.2 力和运动
教学内容：质点的运动学方程，瞬时速度矢量与瞬时加速度矢量，质点直线运动——从坐标到速度和加速度，质点直线运动——从加速度到速度和坐标，平面直角坐标系， 抛体运动，自然坐标，切向和法向加速度，极坐标，径向与横向速度，伽利略变换，牛顿第一定律和惯性参照系，惯性质量，动量和动量守恒定律，牛顿运动定律，伽俐略相对性原理，主动力和被动力，牛顿运动定律的应用，非惯性系中的动力学，。
基本要求：掌握矢径；位移，瞬时速度，瞬时加速度，切向加速度，法向加速度，从坐标到速度和加速度，从加速度到速度和坐标，牛顿第二运动定律；理解运动方程，平均速度，速率，角速度，角加速度，抛体运动，平面直角坐标系，自然坐标，极坐标，牛顿第一运动定律，牛顿第三运动定律；了解平均加速度，轨道方程，伽利略变换，惯性参照系，惯性质量，伽俐略相对性原理，主动力和被动力，非惯性系中的动力学，惯性力。
4.3 运动的守恒量和守恒定律
教学内容：用冲量表述的动量定理，质点系动量定理和质心运动定理，经典力学中动量守恒定律的常见形式，能量——另一个守恒量，力的元功，用线积分表示的功，质点和质点系的动能定理，保守力与非保守力、势能，功能原理和机械能守恒定律。
基本要求：掌握冲量表述的动量定理，质点系动量定理，动量守恒定律（沿某一坐标轴），功，势能（重力势能、弹性势能、引力势能），动能，质点动能定理，质点系的动能定理，功能原理，机械能守恒定律；理解动量，冲量，质心运动定理，功率，保守力做功特点，能量守恒定律；了解对心碰撞。
4.4 刚体
教学内容：质点的角动量，力对一参考点的力矩，质点、质点系对参考点的角动量定理和守恒定律，质点、质点系对轴的角动量定理和守恒定律，质点系对质心的角动量定理和定律，刚体运动的描述，刚体的动量和质心运动定理，刚体定轴转动的角动量，转动惯量，刚体定轴转动的动能定理，进动。
基本要求：掌握力对一参考点的力矩，质点对参考点的角动量定理和守恒定律，质点对轴的角动量定理和守恒定律，角速度矢量，转动惯量，刚体定轴转动的转动定律、动能定理、角动量定理；理解质点系对参考点的角动量定理和守恒定律，质点系对轴的角动量定理和守恒定律，角速度和角加速度，力矩、角动量的概念，冲量矩和力矩功的概念；了解质点系对质心的角动量定理和定律，质心运动定理，进动。
4.5 相对论基础
教学内容：狭义相对论基本原理，洛伦兹变换，相对论速度变换，狭义相对论的时空观，狭义相对论动力学基础。
基本要求：掌握狭义相对论的时空观；理解狭义相对论基本原理，洛伦兹变换；了解相对论速度变换，狭义相对论动力学基础。
4.6 气体动理论
教学内容：热运动的描述，理想气体模型和状态方程，分子热运动和统计规律，理想气体的压强和温度公式，能量均分定理，理想气体的内能，麦克斯韦速率分布律，分子碰撞和平均自由程。
基本要求：掌握分子热运动和统计规律，理想气体的压强和温度公式，能量均分定理，麦克斯韦速率分布律；理解热运动的描述，理想气体模型和状态方程，理想气体的内能；了解分子碰撞和平均自由程。
4.7 热力学基础
教学内容：热力学第零定律和第一定律，热力学第一定律对于理想气体准静态过程的应用，循环过程，卡诺循环，热力学第二定律，可逆过程与不可逆过程，卡诺定理，熵，波耳兹曼关系，熵增加原理，热力学第二定律的统计意义。
基本要求：掌握热力学第零定律和第一定律，热力学第一定律对于理想气体准静态过程的应用，循环过程，卡诺循环，热力学第二定律，卡诺定理，熵；理解可逆过程与不可逆过程，热力学第二定律的统计意义；了解波耳兹曼关系，熵增加原理。
第二部分(课程编号：4113452，3学分，48学时)
4.8 真空中的静电场
教学内容：静电的基本现象 电荷 库仑定律 电场与电场强度 场强叠加原理 电通量 高斯定理 静电场的环路定理 电势与电势能 电势叠加原理 等势面 电势梯度
基本要求：掌握描述静电场的两个基本概念：场强和电势，会计算常见带电体的场强和电势分布；掌握描述电场性质的两个基本定理：高斯定理，环路定理，理解它们的物理意义；理解库伦定律及其适用条件；理解电场线和电通量的概念；理解场强与电势的关系；了解静电的基本现象；了解等势面的概念。
4.9 导体和电介质中的静电场
教学内容：静电平衡条件 静电平衡时导体的性质 静电屏蔽 电容和电容器 电介质的极化 极化强度 极化电荷 电介质的极化规律 电位移矢量 有电介质时的高斯定理 电容器的静电能 电场的能量和能量密度
基本要求：掌握导体的静电平衡条件，并能够熟练运用导体的静电平衡条件；理解静电平衡时导体的性质；理解电容的物理意义，并会计算电容器及电容器组的电容；了解电容器的静电能；了解静电屏蔽现象及应用。掌握极化强度，电场强度和极化率的概念以及它们之间的关系；掌握电位移矢量和有介质时的高斯定理；理解极化强度与极化电荷面密度的关系；能求解有介质存在时具有一定对称性的电场的分布问题；理解电介质极化的微观解释。了解偶极子产生的电场；了解电场的能量，电场能量密度的概念。
4.10 恒定电流和恒定电场
学内容：电流 电流密度 电流的稳恒条件 电源及其电动势
基本要求：掌握电流和电流密度的概念；掌握电流的稳恒条件；掌握电动势的概念。
4.11 真空中的恒定磁场
教学内容：磁的基本现象 磁感应强度 毕奥—萨伐尔定律 磁通量 磁场的高斯定理 安培环路定理 洛伦兹力 安培力 安培力矩
基本要求：掌握磁感应强度的物理意义、毕—萨定律，并会求解载流导线规则分布时的磁感应强度；掌握应用安培环路定律计算磁感应强度的条件和方法，并能熟练求解具有一定对称性的电流的磁场分布问题；会计算非均匀磁场中通过几何形状平面的磁通量；掌握洛仑兹力和安培力，并能熟练运用；理解磁通量的概念，理解稳恒磁场的高斯定理和安培环路定律的物理意义，了解磁矩的定义和平面载流线圈在磁场中所受的磁力矩。
4.12 磁介质
内容：磁介质的磁化 磁化强度矢量及其与磁化电流的关系 磁场强度 有介质时的安培环路定理 磁介质的磁化规律 铁磁质的磁化规律 磁场的能量和能量密度
基本要求：掌握有介质时安培环路定律，磁化强度及其与磁化电流的关系，会计算简单的磁路问题；理解磁场强度矢量的定义；理解铁磁质的特性、磁滞效应、磁滞曲线、磁畴的概念；了解磁介质磁化的微观解释；了解磁场能量，磁场能量密度的概念。
4.13 电磁感应与暂态过程
教学内容：法拉第电磁感应定律 楞次定律 动生电动势 感生电动势与涡旋电场（感生电场） 自感 互感 自感磁能 互感磁能 涡电流 暂态过程
基本要求：掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律，并能熟练运用；掌握感生电动势、动生电动势的计算；会计算自感系数和互感系数；掌握RL电路及RC电路的暂态过程的方程建立；理解动生电动势的产生，感生电场的物理意义，感生电场的性质，感生电场与静电场的区别；理解自感、互感的物理意义，自感磁能和互感磁能的物理意义；了解涡流热现象产生的原因、应用及危害；了解自感磁能和互感磁能。
第三部分(课程编号：4113453，3学分，48学时)
4.14振动和电磁振荡
教学内容：简谐振动；简谐振动中的位移、速度、加速度；阻尼振动；受迫振动；共振；电磁振荡；简谐运动的合成。
基本要求：掌握简谐振动方程，描述简谐振动的物理量（振幅、角频率、频率、周期、位相、初位相，相位差）；掌握旋转矢量法；掌握共振的条件；熟悉阻尼振动和受迫振动的方程与特征；熟悉一维与二维简谐振动的合成；了解简谐振动的能量特征；了解电磁振荡。
4.15械波和电磁波
教学内容：机械波的几个概念（机械波的形成，纵波和横波，波长，波速、周期和频率）；平面简谐波的波函数及物理意义；波的能量与强度；电磁波；惠更斯原理及应用；波的叠加原理；波的干涉；驻波。
基本要求：掌握描述平面简谐波的物理量（波长，波速、周期和频率），平面简谐波的波函数及物理意义；熟悉波的干涉现象与干涉条件，驻波现象；了解纵波和横波，电磁波，波的能量与强度，惠更斯原理。
4.16光学
教学内容：相干光；光程；光程差；透镜的等光程性；杨氏双缝干涉；洛埃镜；半波损失；薄膜干涉；劈尖干涉；牛顿环；光的衍射现象；惠更斯—菲涅耳原理；单缝衍射；圆孔衍射；光栅衍射；光的偏振；光的双折射；偏振光的干涉；旋光性。
基本要求：掌握光程差及干涉条件，杨氏双缝干涉，劈尖干涉，单缝衍射，圆孔衍射，光栅衍射，光的偏振；熟悉相干光叠加，光程，半波损失，薄膜干涉，牛顿环，双折射，偏振光干涉，旋光性；了解相干光与非相干光，透镜的等光程性，洛埃镜，惠更斯—菲涅耳原理，人为双折射。
4.17早期量子论和量子力学基础
教学内容：热辐射现象；普朗克的能量子假设；光电效应；爱因斯坦光子理论；康普顿效应；氢原子光谱；波尔的氢原子理论；光的波粒二象性。
基本要求：掌握黑体辐射实验定律，爱因斯坦光电效应方程，康普顿效应，波尔氢原子理论；熟悉普朗克的能量子假设，光电效应实验装置与现象，康普顿波长；了解氢原子光谱的规律，热辐射现象，光的波粒二象性。
5 本课程实践教学环节要求
