spContent=郑州航空工业管理学院《大学物理》包括力学、电磁学、振动波动、光学、热学、相对论和量子物理等七个模块。分两个学期进行,春季学期:力学和电磁学,秋季学期:振动波动、光学、热学、相对论和量子物理。教学重点放在物理概念、物理图像和物理思想的教学,突出航空特色方面的内容。课程内容注重培养和训练发现问题、提出问题的能力,以及运用物理模型对航空相关问题进行分析、计算、综合和评价的能力。
郑州航空工业管理学院《大学物理》包括力学、电磁学、振动波动、光学、热学、相对论和量子物理等七个模块。分两个学期进行,春季学期:力学和电磁学,秋季学期:振动波动、光学、热学、相对论和量子物理。教学重点放在物理概念、物理图像和物理思想的教学,突出航空特色方面的内容。课程内容注重培养和训练发现问题、提出问题的能力,以及运用物理模型对航空相关问题进行分析、计算、综合和评价的能力。
—— 课程团队
课程概述
以物理学基础为内容的大学物理课程,是高等学校理工科各专业学生一门重要的通识必修基础课。该课程所教授的基本概念、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。大学物理课程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,具有其他课程不能替代的重要作用。
通过课程的学习,学生对大学物理的基本概念、基本理论和基本方法有比较系统的认识和正确的理解,对与物理相关的航空知识和现象有一定的了解和熟悉。通过课程的训练获得发现问题、提出问题的能力,以及运用物理模型对航空相关问题进行分析、计算、综合和评价的能力。课程注重以航空元素为载体,进行航空思政教育,增强文化自信,培养以爱国主义为核心的航空报国情怀。
授课目标
【知识目标】
理解物理学的基本概念和基本理论,了解、熟悉与物理相关的航空知识和现象。
【能力目标】
通过课程的学习和训练获得发现问题、提出问题的能力,以及运用物理模型对航空相关问题进行分析、计算、综合和评价的能力。
【素质目标】
培养严谨求实的科学态度,求知、创新的探索欲望,树立科学的世界观和审美观,同时,以航空元素为载体,进行航空思政教育,增强文化自信,培养以爱国主义为核心的航空报国情怀。
课程大纲
质点运动学
课时目标:1. 了解描述物体的运动的三个必要条件:参考系(坐标系),物理模型(质点等),初始条件;2. 熟悉掌握用适量描述物体运动的方法;即掌握四个物理量:位置矢量、位移、速度、加速度的矢量定义式及其在直角坐标系、自然坐标系中的表示式;3. 掌握用微积分的方法处理运动学中的两类问题;4. 掌握质点作圆周运动的线量、角量的描述;5. 理解相对运动的有关概念和基本计算方法。
1.1 质点运动的描述
1.2 运动叠加原理
1.3 相对运动
质点动力学
课时目标:1.理解牛顿运动定律的内容及实质,明确牛顿运动定律的范围及条件。对牛的运动定律的应用要求掌握两点:(1)牛顿运动定律只在惯性系中成立;(2)会用微积分的方法处理变力作用下的简单力学问题。2. 掌握动量定理,动量守恒定理。3. 理解功的概念,会计算变力所作的功。4. 掌握动能定理、功能原理、机械能守恒定律。
2.1 牛顿运动定律
2.2 惯性系与非惯性系力学
2.3 冲量 动量守恒定律
2.4 功和能 机械能守恒定律
刚体力学和流体力学
课时目标:1. 掌握刚体平动和转动的特点及刚体作定轴转动的描述;2. 理解力矩、转动惯量的概念,掌握刚体定轴转动的转动定律;3. 理解刚体定轴转动的转动动能,掌握定轴转动的动能定理;4. 理解角动量的概念,掌握质点和刚体的角动量、角动量定理及角动量守恒定律。
3.1 刚体运动的描述
3.2 刚体定轴转动定律 转动惯量
3.3 刚体定轴转动的功和能
3.4 角动量定理 角动量守恒定律
3.5 理想流体和伯努利方程
3.6 伯努利方程的应用
静电场
课时目标:1. 理解静电场物质的基本属性及描述静电场的基本物理量电场场强和电势;2. 掌握静电场的高斯定理、环流定理及求场强分布和电势分布的方法。
4.1 电场强度
4.2 静电场中的高斯定理
4.3 静电场的环路定理 电势
静电场中的导体和电介质
课时目标:1. 理解导体静电感应原理和静电平衡概念;掌握导体静电平衡条件,会计算有同心导体球壳和平行导体板组合存在时带电体上的电荷分布以及空间的静电场分布;2. 理解电介质极化概念和有电介质时的高斯定理,会计算某些有均匀电介质存在情况下静电场的电位移和场强分布;3. 理解电容器及其电容的概念,理解电场能量的概念。
5.1 静电场中的导体
5.2 静电场中的电介质
5.3 静电场的能量
稳恒磁场
课时目标:1. 掌握运用毕奥-萨伐尔定律计算磁感应强度的方法;2. 理解磁场的高斯定理,掌握安培环路定理及求解磁场分布的方法;3. 熟练使用安培定律计算载流导线或载流回路所受的磁力和磁力矩.4. 掌握洛仑兹力公式,并能用此求解运动问题。
6.1 磁感应强度
6.2 磁场中的高斯定理
6.3 毕奥-萨伐尔定律及其应用
6.4 磁场的安培环路定理
6.5 磁场对运动电荷和载流导线的作用
变化的电磁场
课时目标:1. 掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律,并能熟练地运用分析电磁感应问题;2. 理解涡旋电场的概念,掌握动生电动势和感生电动势的计算方法;3. 了解自感和互感现象及其规律,了解自感系数和互感系数的计算方法;4. 理解磁场具有能量,并能计算典型磁场的磁能;5. 理解位移电流的物理意义,并能计算简单情况下的位移电流;6. 理解麦克斯韦方程组积分形式中各方程的物理意义,了解电磁场的能量及计算。
7.1 电磁感应的基本定律
7.2 动生电动势
7.3 感生电动势和感生电场
7.4 自感应 互感应
7.5 磁场的能量
7.6 位移电流和全电流定律
7.7 麦克斯韦方程组
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预备知识
熟悉高等数学中的微积分、常微分方程及无穷级数的基本知识和基本运算;熟悉中学物理中的力、热、电磁和光等相关现象和问题。
参考资料
教材:
1.马文蔚、周雨青等编,《物理学》(第七版),高等教育出版社,2020年。
2.罗益民、余燕编,《大学物理》(第四版),北京邮电大学出版社,2019年。
3.程守洙、江之永编,《普通物理学》(第六版),高等教育出版社,2006年。
参考书:
1.马文蔚等,《物理学原理在工程技术中的应用》(第四版),高等教育出版社,2015年。
2.白晓明等,《(飞行特色)大学物理》(第三版),机械工业出版社,2019年。
3.R.H.巴纳德(R.H.Barnard) 等著,黄伟等译,《飞机飞行原理》(第四版),科学出版社,2021年。
4.陈蕾蕾,《物理与军事》,高等教育出版社,2016年。
5.Serway & Jewett,《物理学原理(基于微积分的读本)》(第三版,影印),清华大学出版社,2008年。
6.Art Hobson,《物理学的概念与文化素养》(第四版,翻译版),高等教育出版社,2008年。