物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用的自然科学。它的基本理论渗透在自然科学的各个领域，应用于生产技术的许多部门，是其他自然科学和工程技术的基础。

在人类追求真理、探索未知世界的过程中，物理学展现了一系列科学的世界观和方法论，深刻影响着人类对物质世界的基本认识、人类的思维方式和社会生活，是人类文明发展的基石，在人才的科学素质培养中具有重要的地位。

以物理学基础为内容的大学物理学的基本概念、基本理论和基本方法是构成学生科学素养的重要组成部分，是一个科学工作者和工程技术人员所必备的。

大学物理学在为学生系统地打好必要的物理基础，培养学生树立科学的世界观，增强学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的探索精神和创新意识等方面，具有不能替代的重要作用。

    成绩考核方式为考试：每学期的教学内容即为本学期安排的考试内容。每学期平时成绩（包括作业成绩、缺课和听课情况）占总评成绩的30%。期末考试成绩占70%。有下列情况之一者总评成绩为不及格：（1）期末成绩不足50分者，（2）缺交作业达三分之一以上者，（3）缺课超过本学期总课时三分之一以上者。

大学物理A（Ⅰ）

（College Physics A(Ⅰ)）

课程代码：2210040100

学位课程/非学位课程：非学位课程

学时/学分：80/5.5

先修课程：高等数学、中学物理

一、课程在人才培养中的地位和作用

物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用的自然科学。它的基本理论渗透在自然科学的各个领域，应用于生产技术的许多部门，是其他自然科学和工程技术的基础。

在人类追求真理、探索未知世界的过程中，物理学展现了一系列科学的世界观和方法论，深刻影响着人类对物质世界的基本认识、人类的思维方式和社会生活，是人类文明发展的基石，在人才的科学素质培养中具有重要的地位。

以物理学基础为内容的大学物理学的基本概念、基本理论和基本方法是构成学生科学素养的重要组成部分，是一个科学工作者和工程技术人员所必备的。

大学物理学在为学生系统地打好必要的物理基础，培养学生树立科学的世界观，增强学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的探索精神和创新意识等方面，具有不能替代的重要作用。

二、课程教学目标

通过大学物理学的教学，应使学生对物理学的基本概念、基本理论和基本方法有比较系统的认识和正确的理解，为进一步学习其它相关课程打下坚实的基础。在大学物理学的各个教学环节中，都应在传授知识的同时，注重学生分析问题和解决问题能力的培养，注重学生探索精神和创新意识的培养，努力实现学生知识、能力、素质的协调发展。

（一）知识目标

大学物理课程的教学，应使学生对物理学所研究的物质的基本结构、基本运动形式、相互作用有比较全面和系统的认识；对本课程中的基本概念、基本理论和基本知识能够正确地理解，并具有初步应用的能力。

（二）能力目标

通过大学物理课程教学,应注意培养学生以下能力：

（1）独立获取知识的能力——逐步掌握科学的学习方法，阅读并理解相当于大学物理水平的物理类教材、参考书和科技文献，不断地扩展知识面，增强独立思考的能力，更新知识结构；能够写出条理清晰的读书笔记、小结或小论文。

（2）科学观察和思维的能力——运用物理学的基本理论和基本观点，通过观察、分析、综合、演绎、归纳、科学抽象、类比联想、实验等方法培养学生发现问题和提出问题的能力，并对所涉问题有一定深度的理解，判断研究结果的合理性。

（3）分析问题和解决问题的能力——根据物理问题的特征、性质以及实际情况，抓住主要矛盾，进行合理的简化，建立相应的物理模型，并用物理语言和基本数学方法进行描述，运用所学的物理理论和研究方法进行分析、研究。

（三）素质培养目标

通过大学物理课程教学,应注重培养学生以下素质：

（1）求实精神——通过大学物理课程教学，培养学生追求真理的勇气、严谨求实的科学态度和刻苦钻研的作风。

（2）创新意识——通过学习物理学的研究方法、物理学的发展历史以及物理学家的成长经历等，引导学生树立科学的世界观，激发学生的求知热情、探索精神、创新欲望，以及敢于向旧观念挑战的精神。

（3）科学美感——引导学生认识物理学所具有的明快简洁、均衡对称、奇异相对、和谐统一等美学特征，培养学生的科学审美观，使学生学会用美学的观点欣赏和发掘科学的内在规律，逐步增强认识和掌握自然科学规律的自主能力。

三、课程教学内容

（一）课程的知识体系

知识领域1：力学（ME）

知识单元ME1：质点运动学（5学时）

知识单元ME2：牛顿运动定律（2学时）

知识单元ME3：动量定理和动量守恒定律（3学时）

知识单元ME4：功和能（3学时）

知识单元ME5：角动量、角动量守恒定律（2学时）

知识单元ME6：刚体定轴转动定律、转动惯量（6学时）

知识领域2：振动和波（VW）

知识单元VW1：简谐振动（4学时）

知识单元VW2：弹性系统的的振动（1学时）

知识单元VM4：振动的合成与分解（2学时）

知识单元VW5：机械波的产生与传播（4学时）

知识单元VW6：波的叠加（2学时）

知识单元VW7：机械波的多普勒效应（2学时）

知识领域3：固体力学（SM）

知识单元SM1：外力与内力（2学时）

知识单元SM2：应力与应变（5学时）

知识单元SM3：应力与应变的关系（2学时）

知识单元SM4：平面应力状态分析（5学时）

知识单元SM5：平面应变状态分析（4学时）

知识领域3：光学（OP）

知识单元OP1：光的干涉（6学时）

知识单元OP2：光的衍射（6学时）

知识单元OP3：光的偏振（2学时）

知识领域4：热学（ME）

    知识单元TH1：热力学第一定律（3学时）

知识单元TH2：热力学第二定律（3学时）

知识单元TH3：统计物理基础、气体分子的统计规律（4学时）

知识单元TH4：非平衡态统计物理基础（2学时）

（二）课程涵盖的知识单元

（三）知识单元的描述

知识单元ME1：质点运动学

参考学时：5

知识点：

质点运动的描述

直线运动、曲线运动

相对运动。

学习目标:

1、掌握位置矢量、位移、速度、加速度等描写质点运动的物理量，明确它们的矢量性、相对性和瞬时性。

2、会求解直线运动、抛体运动。

3、掌握用自然坐标系描写质点作曲线运动的速度和加速度。会求解圆周运动。

4、理解描述运动的相对性和伽利略速度变换。会求解相对运动的一些简单问题。

知识单元ME2：牛顿运动定律

参考学时：2

知识点：

惯性定律、牛顿第二运动定律、变力作用下的质点动力学基本问题

作用力和反作用力。*惯性系与非惯性系、*惯性力、*惯性离心力。

学习目标：

1、深入理解惯性、质量及力的概念。

2、掌握常见力的性质和计算方法，会分析物体的受力情况。

3、掌握应用牛顿定律解题的基本思路和分析方法。

4、理解作用力和反作用力。

5、了解惯性系和非惯性系。

6、了解惯性力和非惯性系下牛顿第二运动定律的形式。

7、能分析惯性离心力。

知识单元ME 3：动量定理和动量守恒定律

参考学时：3

知识点：

动量和冲量

质点与质点系的动量定理

动量守恒定律

学习目标：

1、掌握动量和冲量的概念。

2、掌握质点和质点系动量定理。

3、熟练掌握动量守恒定律及其适用条件，能应用于简单力学问题的求解。

知识单元ME4：功和能

参考学时：3

知识点：

功和动能、动能定理

保守力的功、势能

机械能守恒定律。

学习目标：

1、 掌握功的定义，能熟练计算作用在质点上变力作的功。理解示功图的物理含义，了解功率的定义。

2、 掌握动能的定义和质点动能定理并用以计算问题。

3、 掌握保守力作功的特点及势能的概念，会区分保守力与非保守力，掌握重力势能、万有引力势能和弹簧的弹性势能的概念、势能曲线及其计算方法，特别注意势能零点的选择。

4、掌握质点系的动能定理、质点系的功能原理、机械能守恒定律并能联合动量守恒定律分析、解决简单力学系统在平面内运动的力学问题。

知识单元ME5：质点角动量、角动量守恒定律

参考学时：2

知识点：

质点的角动量和角动量定理

质点的角动量守恒定律。

学习目标：

1、  能计算质点的角动量，能运用质点的角动量定理和角动量守恒定律解决问题。

知识单元ME6：刚体力学

参考学时：6

知识点：

刚体转动的描述、力矩和刚体平衡、定轴转动定律

转动惯量、平行轴定理

刚体的角动量、角动量定理

刚体的角动量守恒定律

*力矩的功、*转动动能、刚体转动中的功能关系。

学习目标：

1、  理解刚体的基本运动形式。掌握描述刚体定轴转动的角位移、角速度、角加速度的概念，理解角量与有关线量的关系。

2、  理解转动惯量、力矩的概念，掌握其计算方法。

3、  掌握刚体定轴转动定律、并能应用它求解定轴转动刚体和质点联动的问题。

4、  理解刚体对定轴的角动量定理、角动量守恒定律。

5、  能对含有定轴刚体在内的力学系统正确应用角动量守恒定律。

6、  会计算力矩的功、力矩的功率。

7、  理解刚体的转动动能、刚体的重力势能表达式。理解刚体定轴转动动能定理。

8、  能在刚体定轴转动问题中正确地应用转动动能定理和机械能守恒定律处理一些简单问题。

知识单元VW1：简谐振动

参考学时：4

知识点：

简谐振动的特征

简谐振动的振幅、周期和频率，振动的相位。

简谐振动旋转矢量表示法

简谐振动的动能和势能、简谐振动的能量。

学习目标：

1、  了解机械振动，理解弹簧振子的简谐振动，理解谐振动方程及谐振动的速度和加速度规律。

2、  理解简谐振动的特征量——振幅、周期、频率的物理含义和决定因素。

3、  理解相位及相位差的意义——超前、滞后，会确定初位相。

4、  掌握用旋转矢量表示简谐振动的方法。能借助旋转矢量法求解简谐振动和绘制简谐振动曲线。

5、  简谐振动的动能、势能和总能量表达式。理解简谐振动的能量变化规律。

知识单元VW2：弹性系统的振动

参考学时：1

知识点：

谐振子的自由振动

单摆和复摆

*谐振子的阻尼振动

*谐振子的受迫振动规律和共振

学习目标：

1、了解回复力的概念，理解谐振动的运动学和动力学特征，能根据条件列出简谐振动的微分方程从而判定是否简谐振动。

2、  掌握利用简谐振动初始条件求出特征量、写出振动表达式的方法。

3、  了解单摆与复摆的振动规律。

4、了解谐振子阻尼振动的阻尼系数、过阻尼、临界阻尼。

5、了解谐振子受迫振动的规律和共振产生原因，了解实际的共振现象。

知识单元VW4：简谐振动的合成与分解

参考学时：2

知识点：

同方向、同频率简谐运动的合成振动加强和减弱条件

同方向不同频率简谐振动的合成、拍现象、拍频。

*两个相互垂直、同频率谐振动的合成、*李萨如图形。

学习目标：

1、 掌握同方向、同频率简谐振动的合成规律以及合振动振幅最大和最小的条件。

2、 了解同方向、不同频率谐振动的合成——拍与拍频。了解拍现象的应用。

3、 了解两个相互垂直、同频率谐振动的合成规律，了解右、左旋的形成。

4、 了解两个相互垂直、整数比的简谐运动合成

知识单元VW5：　机械波的产生与传播

参考学时：4

知识点：

机械波的基本特征、波速、波长、周期和频率

平面简谐波波函数、波形曲线

波的能量，波的能流密度。

学习目标：

1、  理解机械波的基本特征，掌握相位传播的概念。掌握波长、波速、周期和频率的物理意义和相互关系。

2、  深入掌握平面简谐波波函数的物理意义。

3、  能由波函数描绘波形曲线和由波形曲线推出波函数。

4、  理解平面简谐波的动能、势能，理解波动能量的传播特征。理解能量密度概念，理解平均能量密度、能流与能流密度的概念，会计算波动的能量。

知识单元VW6：波的叠加

参考学时：2

知识点：

惠更斯原理、子波，波的叠加原理

波的干涉

驻波及其特点，相位突变。

学习目标：

1、  理解惠更斯原理和子波概念。了解波的衍射现象和惠更斯原理对它的解释。

2、  理解波的叠加原理。理解波的干涉现象，掌握波的相干条件，能应用位相差、波程差分析和确定相干波叠加振幅加强和减弱的条件。

3、  理解驻波形成的条件，理解驻波方程及物理意义，了解驻波和行波的区别，能确定波腹和波节的位置。理解驻波相位及相位突变情况，理解驻波的能量特征，了解振动的简正模式、本征频率、基频和谐频等概念。

知识单元VW7：多普勒效应

参考学时：2

知识点：

多普勒效应。

学习目标：

1、  了解多普勒效应及其产生的原因。

2、  能计算波源和观察者在同一直线上运动时频率的变化。

知识单元SM1：外力与内力

参考学时：2

知识点：

外力

内力

截面法

学习目标：

1、  了解固体力学的基本知识，。

2、  理解外力、内力的概念。

3、  掌握用截面法求内力的方法。

知识单元SM2：应力与应变

参考学时：5

知识点：

应力的概念

直杆轴向拉伸的应力分析

薄壁圆筒扭转时的应力分析

应变的概念

直杆轴向拉伸的应变分析

薄壁圆筒扭转时的应变分析

学习目标：

1、了解应力与应变的概念。

2、掌握直杆轴向拉伸的应力、应变分析

3、掌握薄壁圆筒扭转时的应力、应变分析方法。

知识单元SM3：应力与应变的关系

参考学时：2

知识点：

弹性模量

胡克定律

应变能。

学习目标：

1、理解拉伸弹性模量和剪切弹性模量以及应变能的概念。

2、掌握拉压形变的胡克定律和剪切形变的胡克定律。

3、掌握求解应变能的方法。

知识单元SM4：平面应力状态分析

参考学时：5

知识点：

应力状态的概念

解析法分析平面应力状态

图解法分析平面应力状态。

学习目标：

1、理解正应力、剪应力、主应力、主平面等的概念。

2、掌握用解析法分析平面应力状态。

3、掌握用图解法分析平面应力状态。

知识单元SM5：平面应变状态分析

参考学时：4

知识点：

应力状态的概念

解析法分析平面应力状态

图解法分析平面应力状态。

学习目标：

1、理解正应变、剪应变等的概念。

2、掌握用解析法分析平面应变状态。

3、掌握用图解法分析平面应变状态。

知识单元OP1：光的干涉

参考学时：6

知识点：

光源、光的电磁理论

光的叠加，相干条件

光程、光程差

分波阵面干涉：杨氏双缝干涉

分振幅干涉：增透增反膜、等倾干涉、劈尖、牛顿环，

*迈克耳孙干涉仪。

学习目标：

1、  了解光源的种类，了解光矢量、光的相干条件、相干光源的定义。

2、  理解获得相干光的两种方法—分波阵面和分振幅法。

3、  理解光程和光程差的物理意义，掌握其计算方法，理解相位差与光程差的关系，包括和半波损失相应的光程以及它和相位差的关系。了解薄透镜不引起附加光程差的意义。

4、  掌握分波面干涉——杨氏双缝干涉实验，能分析、确定杨氏双缝干涉条纹位置。了解杨氏双缝干涉的光强分布规律。

5、  理解分振幅干涉——薄膜干涉的原理，了解增透膜、增反膜，等倾干涉的原理。掌握等厚干涉－劈尖干涉和牛顿环特点及其应用。

6、理解迈克尔逊干涉仪的基本结构和工作原理及其应用。

知识单元OP3：光的衍射

参考学时：6

知识点：

光的衍射现象及其分类，惠更斯-菲涅耳原理

单缝的夫琅禾费衍射

光栅、光栅的衍射规律与光栅的光谱。

学习目标：

1、  了解光的衍射现象与衍射的分类，了解菲涅尔衍射和夫琅和费衍射的区别，理解惠更斯—菲涅耳原理。

2、  掌握用半波带法分析夫琅和费单缝衍射条纹及其暗纹位置的计算，能大致画出夫琅和费单缝衍射的光强分布曲线。

3、  了解光栅、平面衍射光栅及光栅常数，理解光栅干涉和衍射混合条纹的特点及产生这些特点的原因，掌握用光栅方程计算谱线位置的方法。

4、了解光栅光谱的特点及其在科学技术和生产中的应用——光谱分析。了解连续光谱、线状光谱、分子光谱的特征及产生原因。

知识单元OP3：光的偏振

参考学时：2

知识点：

光的偏振性，线偏振光与马吕斯定律

反射与折射时的偏振、布儒斯特定律，

*二向色性与偏振片。

学习目标：

1、 了解光的五种偏振状态。

2、  了解偏振片及偏振片的偏振化方向，理解起偏和检偏的意义，理解马吕斯定律并能计算偏振光的强度。

3、  了解光在反射和折射时偏振状态的变化，理解布儒斯特定律。

4、了解光的二向色性，了解偏振片的原理及作用。

知识单元TH1：热力学第一定律

参考学时：3

知识点：

平衡态、热力学系统，状态参量，理想气体状态方程，热力学过程

热量、内能、体积功

热容，热力学第一定律，等值过程（定体、定温、定压）

绝热过程。

学习目标：

1、理解平衡态的特征，掌握描述平衡态的态参量－压强、体积和温度。

2、理解热力学第零定律和温度的表示方法－温标。

3、理解理想气体状态方程的意义，能用它求解有关气体状态的问题。

4、理解阿伏加德罗定律和道尔顿分压定理。

5、理解准静态过程的特征。

6、掌握体积功的计算。理解热量、内能、热容的概念。并掌握其计算。

7、理解热力学第一定律的物理意义。

8、掌握热力学第一定律在等容过程、等温过程、等压过程中的应用。

9、理解理想气体在绝热过程的状态变化特征和能量转换关系。

10、理解热容概念。会计算理想气体的等压摩尔热容和等体摩尔热容。

知识单元TH2：热力学第二定律

参考学时：3

知识点：

循环过程，卡诺循环，热机效率，致冷系数

可逆过程和不可逆过程

热力学第二定律－开尔文表述和克劳修斯表述

玻尔兹曼熵关系式，熵和熵增加原理。

学习目标：

1、理解循环过程及其特点。理解热机循环、致冷机循环的能量转换特征。

2、能计算热机效率和致冷系数。

3、理解卡诺循环的特征，掌握卡诺循环热机效率和致冷系数的计算。

4、理解热力学第二定律两种表述－开尔文表述和克劳修斯表述及其物理意义。

5、理解可逆过程和不可逆过程的概念，理解实际宏观过程的不可逆性及其相互联系。

6、理解熵和熵增加原理。

知识单元TH3：气体分子平衡态的统计规律

参考学时：4

知识点：

理想气体分子模型，系统微观运动状态及其描绘，统计假设，压强公式、温度公式

自由度、能量按自由度均分定理

理想气体的内能、摩尔热容

速率分布函数，麦克斯韦速率分布律、麦克斯韦速率分布曲线、三种统计速率。

学习目标：

1、  理解理想气体的微观模型，掌握描绘系统微观运动状态的方法，理解统计假设。

2、  通过对理想气体压强公式的推导学习统计平均方法。了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现。理解理想气体的压强公式和温度公式，并能进行计算。

3、  理解自由度概念，理解能量按自由度均分定理。

4、  掌握理想气体的内能的含义。理解理想气体的摩尔热容公式。

5、  理解速率分布函数的物理意义。

6、  理解麦克斯韦速率分布律和速率分布曲线，掌握三种统计速率－平均速率、方均根速率、最概然速率。

知识单元TH4：非平衡态统计物理学基础

参考学时：2

知识点：

平均碰撞频率

平均自由程。

学习目标：

1、理解气体分子平均碰撞频率和平均自由程的概念。

2、能运用气体分子平均碰撞频率和平均自由程公式进行简单计算。

四、教学方法与手段

1、教学方法与教学手段

在大学物理课程的教学过程中，应以培养学生的知识、能力、素质协调发展为目标，认真贯彻以学生为主体、教师为主导的教育理念；应遵循学生的认知规律，注重理论联系实际，激发学习兴趣，引导自主学习，鼓励个性发展；要加强教学方法和手段的研究与改革，努力营造一个有利于培养学生科学素养和创新意识的教学环境。

（1）教学方法——采用启发式、讨论式等多种行之有效的教学方法，加强师生之间、学生之间的交流，引导学生独立思考，强化科学思维的训练。习题课、讨论课是启迪学生思维，培养学生提出、分析、解决问题能力的重要教学环节，提倡有条件的学校以小班形式进行，并应在教师引导下以讨论、交流为主，学时数应不少于总学时的10%，争取做到不少于15％。鼓励通过网络资源、专题讲座、探索性实践、小课题研究等多种方式开展探究式学习，因材施教，激发学生的智力和潜能，调动学生学习的主动性和积极性。

（2）教学手段——应发挥好课堂教学主渠道的作用，教学手段应服务于教学目的，提倡有效利用多媒体技术。应积极创造条件，充分利用计算机辅助教学、网络教学等现代化教育技术的优势，扩大教学信息量，提高教学质量和效率。

2、课程主要教学方式的学时分配

五、教材和主要参考书

（一）教材

马文蔚  物理学第五版(上、下册)，高等教育出版社，2013年

（二）主要参考书

【1】 吴百诗   大学物理学(上、中、下册)，高等教育出版社，2008

【2】饶瑞昌  大学物理学(上)，华中科技大学出版社，2010年

【3】 张三慧  大学物理学第二版(第一到五册)，清华大学出版社，2010

六、课程考核

1．考试命题

考核也是引导学生学习、检查教学效果的重要环节，也是体现课程要求的标志，要积极探索体现素质教育特征的考核方式。笔试时一般按大纲要求出题，尽量采用试题库，题型设有选择、填空、计算、问答，主要针对基本物理概念、基本物理量和物理规律的理解，并能应用概念和规律分析处理相关的物理问题，考试内容不超出教材。

2．考核方式

成绩考核方式为考试：每学期的教学内容即为本学期安排的考试内容。每学期平时成绩（包括作业成绩、缺课和听课情况）占总评成绩的30%。期末考试成绩占70%。有下列情况之一者总评成绩为不及格：（1）期末成绩不足50分者，（2）缺交作业达三分之一以上者，（3）缺课超过本学期总课时三分之一以上者。

大学物理A（Ⅱ）

（College Physics A(Ⅱ)）

课程代码：2210040200

学位课程/非学位课程：非学位课程

学时/学分：80/5.5

先修课程：高等数学，中学物理

一、课程在人才培养中的地位和作用

物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用的自然科学。它的基本理论渗透在自然科学的各个领域，应用于生产技术的许多部门，是其他自然科学和工程技术的基础。

在人类追求真理、探索未知世界的过程中，物理学展现了一系列科学的世界观和方法论，深刻影响着人类对物质世界的基本认识、人类的思维方式和社会生活，是人类文明发展的基石，在人才的科学素质培养中具有重要的地位。

以物理学基础为内容的大学物理学的基本概念、基本理论和基本方法是构成学生科学素养的重要组成部分，是一个科学工作者和工程技术人员所必备的。

大学物理学在为学生系统地打好必要的物理基础，培养学生树立科学的世界观，增强学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的探索精神和创新意识等方面，具有不能替代的重要作用。

二、教学目标

通过大学物理学的教学，应使学生对物理学的基本概念、基本理论和基本方法有比较系统的认识和正确的理解，为进一步学习打下坚实的基础。在大学物理学的各个教学环节中，都应在传授知识的同时，注重学生分析问题和解决问题能力的培养，注重学生探索精神和创新意识的培养，努力实现学生知识、能力、素质的协调发展。

（一）知识目标

大学物理课程的教学，应使学生对物理学所研究的物质的基本结构、基本运动形式、相互作用有比较全面和系统的认识；对本课程中的基本概念、基本理论和基本知识能够正确地理解，并具有初步应用的能力。

（二）能力目标

通过大学物理课程教学,应注意培养学生以下能力：

（1）独立获取知识的能力——逐步掌握科学的学习方法，阅读并理解相当于大学物理水平的物理类教材、参考书和科技文献，不断地扩展知识面，增强独立思考的能力，更新知识结构；能够写出条理清晰的读书笔记、小结或小论文。

（2）科学观察和思维的能力——运用物理学的基本理论和基本观点，通过观察、分析、综合、演绎、归纳、科学抽象、类比联想、实验等方法培养学生发现问题和提出问题的能力，并对所涉问题有一定深度的理解，判断研究结果的合理性。

（3）分析问题和解决问题的能力——根据物理问题的特征、性质以及实际情况，抓住主要矛盾，进行合理的简化，建立相应的物理模型，并用物理语言和基本数学方法进行描述，运用所学的物理理论和研究方法进行分析、研究。

（三）素质培养目标

通过大学物理课程教学,应注重培养学生以下素质：

（1）求实精神——通过大学物理课程教学，培养学生追求真理的勇气、严谨求实的科学态度和刻苦钻研的作风。

（2）创新意识——通过学习物理学的研究方法、物理学的发展历史以及物理学家的成长经历等，引导学生树立科学的世界观，激发学生的求知热情、探索精神、创新欲望，以及敢于向旧观念挑战的精神。

（3）科学美感——引导学生认识物理学所具有的明快简洁、均衡对称、奇异相对、和谐统一等美学特征，培养学生的科学审美观，使学生学会用美学的观点欣赏和发掘科学的内在规律，逐步增强认识和掌握自然科学规律的自主能力。

三、课程教学内容

（一）课程的知识体系

知识领域1：电磁学（EM）

知识单元EM1：真空中的静电场（8学时）

知识单元EM2：静电场中的导体与电介质（6学时）

知识单元EM3：电流的磁场（6学时）

知识单元EM4：磁场对电流、运动电荷的作用（4学时）

知识单元EM5：磁介质（4学时）

知识单元EM6：变化的电场和磁场（6学时）

知识单元EM7：电磁场与电磁波（12学时）

知识领域2：狭义相对论（SR）

知识单元SR1：狭义相对论（4学时）

知识单元SR2：相对论动力学基础（2学时）

知识领域3：量子物理基础（QU）

知识单元QU1：早期量子论（6学时）

知识单元QU2：量子力学基础（8学时）

知识单元QU3：氢原子（2学时）

知识领域4：现代科学与高新技术（LS）

知识单元LS1：核物理（10学时）

知识单元LS2：激光（1学时）

知识单元LS3：能带（1学时）

（一）课程涵盖的知识单元

（三）知识单元的描述

知识单元EM1：真空中的静电场

参考学时：8

知识点：

电荷、电荷守恒定律，库仑定律、静电力叠加原理，电场和电场强度，电场强度叠加原理

电场线、电通量，静电场的高斯定理

静电场力的功、电势能，静电场的环路定理

电势与电势差，电势叠加原理

等势面、电势梯度。

学习目标：

1、了解电荷、电荷的量子化、电荷守恒定律，理解点电荷模型，掌握库仑定律和库仑力的叠加原理。

2、理解静电场的概念和电场强度的定义。

3、理解并会应用电场强度叠加原理。掌握点电荷电场强度规律，会用叠加法计算电偶极子的电场强度和简单对称分布电荷产生的电场。

4、理解电场线、电通量的概念，会计算电通量。

5、理解高斯定理及其反映的静电场性质，能熟练地用高斯定理求解有特定对称性的电荷分布产生的电场。了解高斯定理的微分形式。

6、理解静电场力作功的特点和电势能的概念，会计算点电荷及点电荷系的电势能，理解静电场环路定理的物理涵义。

7、掌握电势和电势差概念。掌握利用电势叠加原理和电势定义求已知电荷分布产生的电势分布和电势差。

8、理解等势面的概念。了解电场强度和电势的微分关系并能利用它计算电场强度。

知识单元EM2：静电场中的导体和电介质

参考学时：6

知识点：

导体的静电平衡、表面电荷分布、电场分布

电容与电容器

*有极分子和无极分子，*电介质的极化规律，电位移矢量，

有电介质时的高斯定理

带电体系的静电能，电场的能量与能量密度。

学习目标：

1、  了解静电感应现象，理解导体静电平衡的含义和条件、导体处于静电平衡时的特征。

2、  能利用导体静电平衡的规律求解导体存在时的电场和电荷分布的问题，了解表面上场强与电荷的关系。了解尖端放电的原因，了解静电屏蔽的原理。

3、  掌握电容的定义及其物理意义，并会计算平板、球、圆柱形电容器的电容。了解电容器串并联时的特性。

4、  了解电介质的定义及其分类。了解电介质极化的微观机理和极化强度矢量的定义，了解介质中的电场强度，了解极化电荷与自由电荷的关系，了解电极化率和相对电容率的定义。了解电击穿的原理。

5、  理解电位移矢量的定义，理解介质中的高斯定理和各向同性介质中的物性方程。并能利用高斯定理求解有电介质存在时具有特定对称性的电场的问题。

6、理解带电体系的静电相互作用能,理解电场的能量及其密度并会进行计算。

知识单元EM4：恒定磁场

参考学时：6

知识点：

电流、电流密度、电流连续性方程、电源、电动势

磁场、磁感应强度，毕奥—萨伐尔定律、磁感应强度叠加原理

运动电荷的磁场，磁通量、磁场高斯定理

安培环路定理。

学习目标：

1、了解电流连续性方程及电源的电动势。

2、理解磁场概念，掌握磁感应强度的定义。

3、理解毕奥—萨伐尔定律并能结合磁感应强度叠加原理求解简单电流分布产生的磁场。

4、会计算磁偶极子、运动电荷产生的磁场。

5、理解磁感线的性质，理解磁场中高斯定理及其反映的磁场的性质。

6、掌握安培环路定理，能利用它求解具有一定对称性的电流产生的磁场。

知识单元EM5：磁场对电流与运动电荷的的作用

参考学时：4

知识点：

安培定律，电流单位的定义

磁矩，洛伦兹力，带电粒子在电磁场中运动规律。

学习目标：

1、理解安培定律，能作简单计算。

2、了解两无限长平行载流导线间的相互作用的特点及电流单位“安培”的定义。

3、理解载流线圈的磁矩的定义并能计算它受均匀磁场作用的力矩。

4、掌握洛伦兹力及其特点。能应用洛伦兹力公式求解运动电荷在磁场中的运动。

知识单元EM6：磁介质

参考学时：4

知识点：

磁介质的分类

介质的磁化、磁化强度，有磁介质时的高斯定理

有介质时的安培环路定理，磁场强度，

铁磁质。

学习目标：

1、  了解磁介质的定义及其分类——顺磁质、抗磁质，了解磁化现象及其微观机理，了解磁化强度的定义。

2、 理解各向同性磁介质中磁感应强度和磁场强度之间的关系。

3、 理解磁场强度和磁介质中的安培环路定理。并能求解有磁介质存在时具有特定对称性的磁场的问题。

4、了解铁磁质的磁畴理论，了解铁磁质的磁化——磁化曲线、磁滞回线、剩磁、矫顽力，了解铁磁性材料的分类，了解磁屏蔽的原理。

知识单元EM7：电磁感应

参考学时：6

知识点：

电磁感应现象，法拉第电磁感应定律，楞次定律

动生电动势

感生电动势，涡旋电场

自感，互感

磁场能量。

学习目标：

1、理解电磁感应现象及规律，掌握法拉弟电磁感应定律。能应用法拉弟电磁感应定律求解感应电动势。

2、掌握楞次定律并能正确判定感应电动势方向。

3、理解产生动生电动势的原因，能计算动生电动势并判断它的方向。

4、理解感生电场的意义，能计算简单情况下感生电动势和感生电场并能判定其方向。了解涡电流产生的规律及利用。

5、了解自感与互感现象及规律，理解自感和互感系数的定义及其物理意义。能计算简单载流回路的自感和互感系数。

6、理解线圈中的磁能的计算方法，理解磁场能量的概念和磁场能量密度公式，并能计算一些简单的对称情况下磁场空间所贮存的磁能。

知识单元EM8：电磁场与电磁波

参考学时：12

知识点：

位移电流，全电流安培环路定理

麦克斯韦方程组

电磁波的波动方程

电磁场的边界条件

电磁波在界面上的反射和折射

电磁波的产生和传播，电磁波谱

电磁场的能量密度与能流密度

学习目标：

1、  理解位移电流、位移电流密度的概念。理解全电流的概念。

2、 掌握全电流的安培环路定理及其应用。

3、  了解麦克斯韦方程组及各方程的物理意义和相互关系。

4、  掌握电磁波的波动方程。

5、  理解电磁场的边界条件。

6、  掌握解决电磁波在界面上的反射和折射问题的方法。

7、  了解电磁波产生的条件及传播规律。

8、  了解电磁波的能量、电磁波的能量密度矢量，了解电磁波谱。

知识单元SR1：狭义相对论

参考学时：4

知识点：

*经典绝对时空概念以及由之导出的伽利略坐标变换和速度变换公式

*迈克耳孙-莫雷实验

相对性原理，光速不变原理

洛伦兹坐标变换公式，洛伦兹速度变换公式

相对论时空观:同时性的相对性、长度收缩、时间延缓。

学习目标：

1、了解经典力学的绝对时空概念以及由之导出的伽利略坐标变换和速度变换公式。了解经典力学的相对性原理。

2、了解迈克尔逊-莫雷实验及其零结果。

3、理解狭义相对论二个基本假设：相对性原理和光速不变原理。理解爱因斯坦相对性原理与经典力学相对性原理的区别。

4、正确理解和应用洛仑兹坐标变换公式。

5、了解相对论速度变换公式及其应用。

6、理解同时性的相对性，了解相对论时空观的意义，理解长度测量的相对性和同时性的相对性，能正确运用长度收缩公式和时间延缓公式。

知识单元SR2：相对论动力学基础

参考学时：2学时

知识点：

相对论质量、动量

功与动能

能量与质能关系。

学习目标：

1、理解相对论质量和动量并会计算高速运动时的物体的质量与动量。

2、掌握相对论力、功与动能之间的关系，

3、理解相对论中的能量的本质，理解质能关系及其应用。

知识单元QU1：早期量子论

参考学时：6

知识点：

黑体辐射、普朗克量子假设

光电效应、爱因斯坦光子理论

康普顿散射

*原子结构与氢原子光谱

*玻尔的氢原子模型、能量量子化。

学习目标：

1、了解黑体及黑体辐射，了解热辐射的规律，了解单色辐出度、辐出度概念，了解斯特藩-玻尔兹曼定律、维恩位移定律、瑞利-金斯公式，了解经典物理的困难，理解普朗克量子假设及其对黑体辐射的解释——普朗克公式。

2、理解爱因斯坦光子假设和光电效应方程并能运用于计算有关物理量，了解光电效应的应用，了解光的波粒二象性。

3、理解康普顿效应及利用光子的概念对这一现象作出的解释。会计算散射波长等有关物理量。

4、理解氢原子光谱的实验,掌握氢光谱的实验规律。

5、了解卢瑟福散射及原子的有核模型，理解玻尔量子化假设及对原子光谱的解释，了解玻尔理论的困难。

6、了解夫兰克－赫兹实验及其对原子能级的证明。

知识单元QU2：量子力学基础

参考学时：8

知识点：

戴维孙-革末实验

不确定关系：动量和坐标、能量和时间

德布罗意的物质波假设，波函数及其物理意义

薛定谔方程的引进、定态方程

一维无限深势阱，量子化能级和波函数。

学习目标：

1、了解戴维孙-革未实验，理解电子德布罗意波的波长。

2、理解实物粒子的波粒二象性并能计算德布罗意波长。

3、理解动量和坐标的不确定关系。并能计算坐标和速度的不确定量。理解能量和时间的不确定关系，并能估算能级宽度。

4、理解波函数的表达式，理解概率密度及波函数的统计解释和物理意义

5、了解薛定谔方程的建立，了解定态及定态薛定谔方程。

6、了解波函数一般应满足的条件。了解一维无限深势阱及边界条件，了解一维势阱中粒子的薛定谔方程求解的波函数及其能级公式。

知识单元QU3：氢原子

参考学时：2

知识点：

氢原子的能量

氢原子的角动量，电子自旋、施特恩-盖拉赫实验

泡利原理，原子的壳层结构，元素周期表。

学习目标：

1、  了解氢原子薛定谔方程，了解氢原子的波函数及电子分布概率。

2、  理解氢原子中能量量子化、角动量量子化、空间量子化的意义。

3、  了解施特恩—盖拉赫实验。了解电子自旋现象，理解描述原子中电子运动状态的四个量子数和它们的取值。

4、  理解泡利原理、能量最低原理。了解多电子原子中的电子的壳层结构和电子组态。

了解元素周期表。

知识单元ES1：核物理

参考学时：10

知识点：

核的一般性质　

放射性和衰变规律                    

核反应、核裂变                     

学习目标：

1、了解核的一般性质　核力　核的结合能                         

2、理解放射性和衰变规律                                      

3、了解核反应、核裂变过程                                     

知识单元ES2：激光

参考学时：1

知识点：

受激光幅射，激光的产生、激光器

激光的特点与应用。

学习目标：

1、了解光的受激幅射的机理。

2、了解激光产生的条件与激光器的组成结构与原理。

3、了解激光的特点与应用。

知识单元ES3：能带

参考学时：1

知识点：

电子共有化

能带的形成

导体、半导体、绝缘体

半导体导电机制及其应用。

学习目标：

1、理解电子共有化和能带的形成。

2、了解导体、半导体、绝缘体。

3、了解半导体导电机制及其应用。

四、教学方法与手段

1．教学方法与教学手段

在大学物理课程的教学过程中，应以培养学生的知识、能力、素质协调发展为目标，认真贯彻以学生为主体、教师为主导的教育理念；应遵循学生的认知规律，注重理论联系实际，激发学习兴趣，引导自主学习，鼓励个性发展；要加强教学方法和手段的研究与改革，努力营造一个有利于培养学生科学素养和创新意识的教学环境。

（1）教学方法——采用启发式、讨论式等多种行之有效的教学方法，加强师生之间、学生之间的交流，引导学生独立思考，强化科学思维的训练。习题课、讨论课是启迪学生思维，培养学生提出、分析、解决问题能力的重要教学环节，提倡有条件的学校以小班形式进行，并应在教师引导下以讨论、交流为主，学时数应不少于总学时的10%，争取做到不少于15％。鼓励通过网络资源、专题讲座、探索性实践、小课题研究等多种方式开展探究式学习，因材施教，激发学生的智力和潜能，调动学生学习的主动性和积极性。

（2）教学手段——应发挥好课堂教学主渠道的作用，教学手段应服务于教学目的，提倡有效利用多媒体技术。应积极创造条件，充分利用计算机辅助教学、网络教学等现代化教育技术的优势，扩大教学信息量，提高教学质量和效率。

2．课程主要教学方式的学时分配

五、教材和主要参考书

（一）教材

  马文蔚  物理学第五版(上、下册)，高等教育出版社，2013年

（二）主要参考书

【1】 吴百诗   大学物理学(上、中、下册)，高等教育出版社，2008

【2】 饶瑞昌  大学物理学(上)，华中科技大学出版社，2010年

【3】 张三慧  大学物理学第二版(第一到五册)，清华大学出版社，2010

六、课程考核

1．考试命题

考核也是引导学生学习、检查教学效果的重要环节，也是体现课程要求的标志，要积极探索体现素质教育特征的考核方式。笔试时一般按大纲要求出题，采用试题库，题型设有选择、填空、计算、问答，主要针对基本物理概念、基本物理量和物理规律的理解，并能应用概念和规律分析处理相关的物理问题，考试内容不超出教材。

2．考核方式

成绩考核方式为考试：每学期的教学内容即为本学期安排的考试内容。每学期平时成绩（包括作业成绩、缺课和听课情况）占总评成绩的30%。期末考试成绩占70%。有下列情况之一者总评成绩为不及格：（1）期末成绩不足50分者，（2）缺交作业达三分之一以上者，（3）缺课超过本学期总课时三分之一以上者。