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| 課程編號 ： 02200314 英文名稱 ： University Physics Ⅰ 總學(xué)時數(shù) ： 64 （ 54 ） 學(xué) 分 ： 4 （ 3 ） 課程性質(zhì)： 必 修課程 適用專業(yè) ： 非物理專業(yè) • 課程教學(xué)目標(biāo) 通過大學(xué)物理課的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生對物理學(xué)所研究的各種運(yùn)動形式以及它們之間的聯(lián)系，有比較全面和系統(tǒng)認(rèn)識；對大學(xué)物理課中的基本理論、基本知識能夠正確地理解，并具有初步應(yīng)用的能力。通過大學(xué)物理課的教學(xué)，應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度，掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，初步具有獨(dú)立獲取知識的能力。在大學(xué)物理的教學(xué)過程中，應(yīng)逐步培養(yǎng)學(xué)生辯證唯物主義世界觀。 • 課程的性質(zhì)、目的和任務(wù) 物理學(xué)是研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、相互作用和物質(zhì)最基本、最普遍的運(yùn)動形式（機(jī)械運(yùn)動、熱運(yùn)動、電磁運(yùn)動、微觀粒子運(yùn)動等）及其相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的學(xué)科。 物理學(xué)的研究對象具有極大的普遍性，它的基本理論滲透在自然科學(xué)的一切領(lǐng)域，應(yīng)用于生產(chǎn)技術(shù)的各個部門。它是自然科學(xué)的許多領(lǐng)域和工程技術(shù)的基礎(chǔ)。大學(xué)物理以物理學(xué)基礎(chǔ)知識為主要內(nèi)容，它所包括的經(jīng)典物理、近代物理和物理學(xué)在科學(xué)技術(shù)上的應(yīng)用的初步知識等都是一個高級專門人才所必備的。因此，大學(xué)物理課程是我校非物理類學(xué)生的一門重要的必修基礎(chǔ)課。 我校各理工類專業(yè)開設(shè)大學(xué)物理課的作用，一方面在于為學(xué)生較系統(tǒng)地打好必要的物理基礎(chǔ)，以使其能對物質(zhì)世界中最普遍、最基本的運(yùn)動形式及其規(guī)律有一個較為系統(tǒng)的認(rèn)識，增強(qiáng)學(xué)生在生產(chǎn)實(shí)踐中的適應(yīng)能力；另一方面，通過對大學(xué)物理課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步學(xué)會科學(xué)的思想方法和研究問題的方法，以使他們開闊思路，激發(fā)探索和創(chuàng)新精神。學(xué)好大學(xué)物理課程，不僅對學(xué)生在校期間的學(xué)習(xí)十分重要，而且對學(xué)生畢業(yè)后的工作和進(jìn)一步學(xué)習(xí)新理論、新技術(shù)，不斷更新知識都有深遠(yuǎn)的影響，因此，大學(xué)物理課程對提高我校培養(yǎng)人才的素質(zhì)有著十分重要的作用。 總之，在大學(xué)物理課程的各個教學(xué)環(huán)節(jié)中，都要注意在傳授知識的同時，著重培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。 • 課程教學(xué)的基本要求 教學(xué)內(nèi)容的基本要求分三級：掌握、理解、了解。 1．使學(xué)生系統(tǒng)地掌握必要的物理基礎(chǔ)知識，對課程中的基本概念、基本理論、基本方法能夠有較全面和系統(tǒng)的認(rèn)識與正確理解，認(rèn)識一些物理學(xué)基本原理在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中應(yīng)用的方法。 2．能用物理知識定性、定量地分析一些基本和理想的物理現(xiàn)象和模型，能用基本的物理知識進(jìn)行初步的演繹和推理。 3．了解一些物理學(xué)發(fā)展的歷史及科學(xué)家的科學(xué)精神和態(tài)度，了解科學(xué)發(fā)展的曲折性和艱巨性。 4．初步培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思想方法和研究問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和探索 精神。 5 ．培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的自然觀、宇宙觀和辯證唯物主義世界觀。 • 課程教學(xué)內(nèi)容 這是《大學(xué)物理》的第一部分，即《大學(xué)物理 I》，主要內(nèi)容是力學(xué)和熱學(xué)的相關(guān)知識。 緒論 緒論應(yīng)向?qū)W生介紹物理學(xué)的研究對象、方法、以及物理學(xué)與其它自然科學(xué)和工程技術(shù)關(guān)系。闡明大學(xué)物理課的特點(diǎn)，以及它在理工類各專業(yè)培養(yǎng)人才全局中的地位、作用和任務(wù)。 1、概述物理學(xué)的發(fā)展史、物理學(xué)涉及的領(lǐng)域、物理與技術(shù)。 2、學(xué)習(xí)物理的目的、任務(wù)、方法和要求。 3、用多媒體教學(xué)展示物理與新技術(shù)的關(guān)系及應(yīng)用。 第一篇 力學(xué) 力學(xué)是大學(xué)物理中最基本而又十分重要的部分，這是物理學(xué)其它部分和后繼課程的基礎(chǔ)。學(xué)好力學(xué)部分對順利學(xué)習(xí)大學(xué)物理課有著十分重要的作用。因此在力學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)從嚴(yán)要求，在逐步培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度，引導(dǎo)學(xué)生熟悉科學(xué)的方法上下功夫。 在這部分教學(xué)中，教師應(yīng)注意學(xué)生已有的力學(xué)基礎(chǔ)，避免不必要的重復(fù)，學(xué)生應(yīng)結(jié)合對學(xué)習(xí)大學(xué)物理課的要求及在力學(xué)開始引用矢量、矢量代數(shù)、微分等特點(diǎn)，鞏固提高對有關(guān)物理及重要定律的理解，逐步學(xué)會用理論分析、解決問題的思路和方法。 第一章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué) 教學(xué)目的與要求： 掌握位矢、位移、速度、加速度、角速度和角加速度等描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動和運(yùn)動變化的物理量，能借助于直角坐標(biāo)系計(jì)算質(zhì)點(diǎn)在平面內(nèi)運(yùn)動時的速度、加速度，能計(jì)算質(zhì)點(diǎn)作圓周運(yùn)動時的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度，理解相對運(yùn)動，理解伽利略相對性原理及其坐標(biāo)、速度變換。 重點(diǎn)： 位矢、速度、加速度、角速度、角加速度、伽利略變換。 難點(diǎn)： 速度、加速度的計(jì)算，尤其是切向，法向加速度的計(jì)算，相對運(yùn)動中相對速度和加速度的計(jì)算。 小結(jié)： 本章對質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的描述方法和相關(guān)物理量做了介紹，包括質(zhì)點(diǎn)的直線運(yùn)動和曲線運(yùn)動（尤其是圓周運(yùn)動）。 第二章 質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)的基本定律 2 沖量、動量；質(zhì)點(diǎn)動量定理、質(zhì)點(diǎn)系動量定理；動量守恒定律 3 功、功率；質(zhì)點(diǎn)動能定理、質(zhì)點(diǎn)系動能定理； 保守力與勢能；功能原理、機(jī)械能守恒定律；能量守恒定律；碰撞 4 機(jī)械能守恒定律 能量守恒定律 5 質(zhì)點(diǎn)的角動量和角動量守恒定律 教學(xué)目的與要求： 掌握牛頓三定律及其適用條件，能用微積分方法求解一維變力作用下簡單的質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)問題，理解慣性系及非慣性系，理解量綱的意義。掌握質(zhì)點(diǎn)的動能定理和動量定理，通過質(zhì)點(diǎn)在平面內(nèi)的運(yùn)動情況理解角動量和角動量定律，并能用它們分析解決質(zhì)點(diǎn)在平面內(nèi)運(yùn)動時的簡單力學(xué)問題。掌握機(jī)械能守恒定律，動量定恒定律，掌握運(yùn)用守恒定律分析問題的思想和方法，能分析簡單系統(tǒng)在平面內(nèi)運(yùn)動的力學(xué)問題。 重點(diǎn)： 牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用及適用條件，動量、動能、功、保守力、勢能、角動量，三個守恒定律。 難點(diǎn)： 牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用，慣性系，勢能的引入，角動量，幾個守恒定律的適用條件及應(yīng)用。 小結(jié)： 本章介紹了質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)的基本定律——牛頓運(yùn)動定律，并在此基礎(chǔ)之上學(xué)習(xí)了相關(guān)的運(yùn)動守恒定律，包括動能定理，動量守恒定律，機(jī)械能守恒定律、功能原理，角動量守恒定律等。 第三章 剛體定軸轉(zhuǎn)動 2 剛體定軸轉(zhuǎn)動的角動量定理 5定軸轉(zhuǎn)動剛體的角動量定理和角動量守恒定律 教學(xué)目的與要求： 了解轉(zhuǎn)動慣量的概念，理解剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動定律和剛體在定軸轉(zhuǎn)動的情況下的角動量守恒定律。 重點(diǎn)： 轉(zhuǎn)動定律，角動量守恒定律。 難點(diǎn)： 轉(zhuǎn)動慣量、轉(zhuǎn)動定律應(yīng)用，角動量及角動量守恒定律。 小結(jié)： 本章介紹了剛體的概念以及剛體繞定軸轉(zhuǎn)動所遵從的運(yùn)動定律和動力學(xué)定律，即轉(zhuǎn)動定律、 定軸轉(zhuǎn)動剛體的角動量定理和角動量守恒定律。 第四章 相對論基礎(chǔ) 1 伽利略相對性原理 經(jīng)典力學(xué)的時空觀 2 狹義相對論基本原理 洛侖茲坐標(biāo)變換式 3 相對論速度變換公式 4 狹義相對論時空觀 5 狹義相對論動力學(xué)基礎(chǔ) 教學(xué)目的與要求： 了解狹義相對論的兩個基本假設(shè)；了解洛侖茲變換；了解狹義相對論中同時性的相對性，長度收縮和時間膨脹的概念，了解牛頓力學(xué)中的時空觀和狹義相對論的時空觀以及二者的差異。理解狹義相對論的質(zhì)速關(guān)系、質(zhì)能關(guān)系。 重點(diǎn)： 同時性的相對性、長度收縮和時間膨脹。 難點(diǎn)： 用相對論的時空觀分析、計(jì)算有關(guān)的簡單問題 小結(jié)： 本章介紹了狹義相對論的兩個基本假設(shè)，討論了狹義相對論的時空觀，并與經(jīng)典力學(xué)時空觀作了比較，學(xué)習(xí)了狹義相對論動力學(xué)基礎(chǔ)。 • 熱學(xué) 第五章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 4 熱力學(xué)第二定律 教學(xué)目的與要求： • 掌握功和熱量的概念，理解準(zhǔn)靜態(tài)過程，掌握熱力學(xué)第一定律，能分析、計(jì)算理想氣體等體、等壓、等溫和絕熱過程中的功、熱量、內(nèi)能改變量及卡諾循環(huán)等簡單循環(huán)的效率。 2.了解可逆過程和不可逆過程，了解熱力學(xué)第二定律及其統(tǒng)計(jì)意義，了解熵的玻耳茲曼表達(dá)式。 重點(diǎn)： 熱力學(xué)第一定律、功、熱量計(jì)算、定壓、定體熱容量、絕熱過程、循環(huán)過程、熱力學(xué)第二定律。 難點(diǎn)： 功、熱量計(jì)算、循環(huán)效率計(jì)算及其效率計(jì)算。 小結(jié)： 本章介紹了氣體的物態(tài)方程和熱力學(xué)第一定律、第二定律，討論了一些具體的熱力學(xué)過程，最后介紹了熵的概念和熵增加原理。 第六章 氣體動理論 1 氣體動理論的基本概念 2 理想氣體的壓強(qiáng)和溫度 3 能量按自由度均分定理 4 氣體分子運(yùn)動的速率分布律 5 氣體內(nèi)的輸運(yùn)現(xiàn)象 教學(xué)目的與要求： 1. 了解氣體分子熱運(yùn)動的圖像。理解理想氣體的壓強(qiáng)公式和溫度公式。通過推導(dǎo)氣體壓強(qiáng)公式，了解從提出模型、進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均、建立宏觀量與微觀量聯(lián)系到闡明宏觀量的微觀本質(zhì)的思想和方法，能從宏觀和統(tǒng)計(jì)意義上理解壓強(qiáng)、溫度、內(nèi)能等概念。了解系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)是微觀運(yùn)動的統(tǒng)計(jì)表現(xiàn)。 2. 了解氣體分子的平均碰撞頻率及平均自由程。 3. 了解麥克斯韋速率分布律及速率分布函數(shù)和速率分布曲線的物理意義，了解氣體分子熱運(yùn)動的算術(shù)平均速率、方均根速率，了解玻耳茲曼能量分布律。 4. 通過理想氣體的剛性分子模型，理解氣體分子平均能量按自由度均分定理，并會應(yīng)用該定律計(jì)算理想氣體的內(nèi)能。 重點(diǎn)： 理想氣體狀態(tài)方程，壓強(qiáng)公式、溫度公式，能均分定理，速率分布函數(shù)及其含義，平均自由程，內(nèi)能。 難點(diǎn)： 壓強(qiáng)公式、能均分定理，速率分布函數(shù)，平均自由程。 小結(jié)： 本章介紹了氣體動理論，根據(jù)假定的氣體分子模型，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法，研究氣體的宏觀性質(zhì)和規(guī)律，以及它們與分子微觀量的平均值之間的關(guān)系，從而揭示這些性質(zhì)和規(guī)律的本質(zhì)。 • 本課程與其它課程的關(guān)系 現(xiàn)代的物理學(xué)是一門理論和實(shí)驗(yàn)高度結(jié)合的精確學(xué)科。它的任務(wù)是探討物質(zhì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動基本規(guī)律的學(xué)科，是現(xiàn)代工程技術(shù)的重要基礎(chǔ)。物理與技術(shù)從來就相互并存，相互交叉。《大學(xué)物理 Ⅰ 》是理工科院校學(xué)生的必修基礎(chǔ)課程，學(xué)好《大學(xué)物理 Ⅰ 》課程，對后續(xù)《大學(xué)物理 Ⅱ 》、專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程是非常有益的。 先修課程：高等數(shù)學(xué) 六、 教學(xué)時數(shù)分配 表 1：供64學(xué)時參考選用
表 2 ：供 54 學(xué)時參考選用
七、教材及參考書 1 馬文蔚主編 《物理學(xué)》 高等教育出版社 2 程守洙 江之永主編 《普通物理學(xué)》 高等教育出版社 3 劉克哲編 《物理學(xué)》 高等教育出版社 4 嚴(yán)導(dǎo)淦 《物理學(xué)》 高等教育出版社 5 吳百詩主編 《大學(xué)物理》 科學(xué)出版社 八、主要教學(xué)方法與媒體要求 本課程集中在一學(xué)期講解。 教學(xué)過程中，以中學(xué)物理為起點(diǎn)，注意知識銜接，避免簡單重復(fù)。尤其要充分運(yùn)用高等數(shù)學(xué)工具，注意訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用已掌握的高等數(shù)學(xué)知識來表達(dá)物理規(guī)律，分析和處理物理問題，使學(xué)生感到在大學(xué)物理課的學(xué)習(xí)中，學(xué)到了新知識、新思想、新方法。在教學(xué)過程中注意傳統(tǒng)教學(xué)方法和多媒體教學(xué)手段相結(jié)合，采用靈活多樣的培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。 1. http://202.192.168.54/dxwl/ 物理學(xué)教學(xué)網(wǎng)站 2. http://202.202.43.238/luomyweb/index.asp 物理教學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 3. http://www.cern.net.cn/bookshop/list.asp?id=294 中國教育資源網(wǎng) 4. http://www.aapt.org/ 美國物理教師協(xié)會網(wǎng)站 5. http://mazur-www.harvard.edu/education/educationmenu.php 哈佛大學(xué)物理教學(xué)網(wǎng)站 十 、其它 考核方法： 期末考試成績與平時作業(yè)、答疑、測試成績相結(jié)合，要體現(xiàn)學(xué)生的綜合能力。 本課程通過兩方面進(jìn)行考核：作業(yè)與論文報告， 30%左右；閉卷考試，70%左右。 內(nèi)容主要是重點(diǎn)掌握和一般掌握的內(nèi)容和綜合能力。 制 訂：力熱教研室 執(zhí)筆人：夏從新 張延明 審定人：朱遵略 |
