《大學(xué)物理》課程內(nèi)容體系主要包括經(jīng)典物理的力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)及近代物理。《大學(xué)物理》課程的理論體系具有完美性、系統(tǒng)性。它包括的基本理論、科學(xué)思維方式、研究方法、物理思想的表述及定律、定理的表達(dá)是每位工科大學(xué)生必須學(xué)習(xí)和掌握的;是學(xué)習(xí)其他后續(xù)課程的基礎(chǔ);是一門全面、系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的課程。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)的根本就是從現(xiàn)象中提出最本質(zhì)的最客觀的東西,從實(shí)際中提出里邊“最堅硬的核”,從事實(shí)中抽象出物理模型,從數(shù)據(jù)中找出基本規(guī)律。物理學(xué)的研究成果,極大地推動了科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會的發(fā)展,深刻地影響了思想領(lǐng)域的變革。大學(xué)物理課程所包含的基本理論、科學(xué)思維方式和研究方法,是每位工科大學(xué)生必須學(xué)習(xí)和掌握的,是學(xué)習(xí)其他后續(xù)課程的基礎(chǔ),是一門全面、系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的課程。
以物理學(xué)基礎(chǔ)知識為內(nèi)容的大學(xué)物理,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。
(一)力學(xué)(30學(xué)時)
1、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動和牛頓運(yùn)動定律(12學(xué)時)
參照系和坐標(biāo)系。質(zhì)點(diǎn)。時間和時刻。
位置矢量。位移、速度、加速度。運(yùn)動方程。運(yùn)動迭加原理。切向加速度和法向加速度。
角位移、角速度、角加速度。角量與線量的關(guān)系。
牛頓運(yùn)動定律。慣性、質(zhì)量、力的概念。力學(xué)量的單位與量綱。慣性系。
2、功、能與動量(8學(xué)時)
功,一維變力的功。功率。動能,動能定理。保守力與非保守力。勢能(重力勢能、彈性勢能)。功能原理。機(jī)械能守恒定律。能量轉(zhuǎn)換和守恒定律。
動量、沖量、動量定理。動量守恒定律。碰撞(完全彈性碰撞,完全非彈性碰撞)。
3、剛體的運(yùn)動(10學(xué)時)
剛體的平動、轉(zhuǎn)動和定軸轉(zhuǎn)動。定軸轉(zhuǎn)動情況下的力矩及轉(zhuǎn)動定律。轉(zhuǎn)動慣量。力矩的功和轉(zhuǎn)動動能。角動量和角動量守恒定律。
經(jīng)典力學(xué)的適用范圍。
(二)氣體動理論和熱力學(xué)基礎(chǔ)(20學(xué)時)
1、 氣體動理論(8學(xué)時)
分子運(yùn)動論的基本概念。氣體的狀態(tài)參量。平衡態(tài)與平衡過程。理想氣體狀態(tài)方程。理想氣體的壓強(qiáng)和溫度的統(tǒng)計解釋。
氣體分子速率分布,麥克斯韋速率分布律。
平均碰撞次數(shù)與平均自由程。
2、 熱力學(xué)基礎(chǔ)(12學(xué)時)
系統(tǒng)的內(nèi)能、功和熱量。熱力學(xué)第一定律及其對理想氣體等值過程的應(yīng)用。氣體的摩爾熱容。能量按自由度均分定理。理想氣體的內(nèi)能。絕熱過程。
循環(huán)過程,卡諾循環(huán)。熱機(jī)的效率。熱力學(xué)第二定律的兩種敘述。可逆過程和不可逆過程。卡諾定理。熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義。
(三)電磁學(xué)(38學(xué)時)
1.靜電場(14學(xué)時)
電荷。電荷量子化。電荷守恒定律。庫侖定律。靜電場。電場強(qiáng)度。均強(qiáng)迭加原理。電場強(qiáng)度的計算。電場線,電場強(qiáng)度通量。真空中的高斯定理。
電場力的功。電場強(qiáng)度的環(huán)流。電勢能、電勢、電勢差及其計算。等勢面。場強(qiáng)與電勢的關(guān)系。
2.靜電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì)(4學(xué)時)
導(dǎo)體的靜電平衡。導(dǎo)體上的電荷分布。靜電屏蔽。
電介質(zhì)的極化。電極化強(qiáng)度。電位移矢量。D、E、P三矢量之間的關(guān)系。有介質(zhì)時的高斯定理。
電容器的電容。簡單電容器電容的計算。電場能量與能量密度。
3.穩(wěn)恒磁場(12學(xué)時)
基本磁現(xiàn)象。磁場。磁感應(yīng)強(qiáng)度。磁感線,磁通量。磁場中的高斯定理。
畢奧——薩伐爾定律。安培環(huán)路定律。運(yùn)動電荷的磁場。
磁場對載流導(dǎo)線的作用——安培定律。均勻磁場對載流線圈的作用力矩。載流線圈的磁矩。洛侖磁力。帶電粒子在電磁場中的運(yùn)動。霍爾效應(yīng)。
4.磁感應(yīng)、電磁場(8學(xué)時)
電磁感應(yīng)的基本規(guī)律。電磁感應(yīng)現(xiàn)象和能量轉(zhuǎn)換與守恒定律的關(guān)系。
動生電動勢。用金屬電子理論解釋動生電動勢。
感生電動勢,感生電場。渦電流。
自感與互感。磁場能量與能量密度。
位移電流。麥克斯韋電磁場理論的基本概念。麥克斯韋方程組的積分形式。
(四)振動與波動(16學(xué)時)
1.機(jī)械振動(8學(xué)時)
諧振動。諧振動動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)方程。頻率、角頻率、周期、振幅和相位。旋轉(zhuǎn)矢量表示法。單擺。
諧振動的能量。阻尼振動、受迫振動、共振。兩個同方向同頻率諧振動的合成,同方向不同頻率諧振動的合成一拍,相互垂直方向諧振動的合成。
2.機(jī)械波(8學(xué)時)
彈性媒質(zhì)中波的產(chǎn)生和傳播。縱波和橫波。波速、頻率與波長的關(guān)系。平面簡諧波的波動方程。
波的能量,能流,能流密度。平面波和球面波。
惠更斯原理。波的反射與折射。波的衍射現(xiàn)象。
波的迭加原理。相干波及干涉。駐波。
(五) 波動光學(xué)(14學(xué)時)
光波。光矢量。
光的單色性和相干性。相干光的獲得。揚(yáng)氏雙縫干涉、雙鏡、洛埃鏡。光程。等厚干涉(劈尖、牛頓環(huán))。邁克耳遜干涉儀。
光的衍射現(xiàn)象。惠更斯——菲涅耳原理。單縫衍射。光柵,光柵光譜。園孔衍射。光學(xué)儀器的分辨率。X射線的衍射,布喇格公式。
自然光和偏振光。反射光和折射光的偏振。布儒斯特定律。馬呂斯定律。
(6)近代物理(12學(xué)時)
1.狹義相對論基礎(chǔ)(8學(xué)時)
經(jīng)典力學(xué)時空觀。狹義相對論基本原理。洛侖茲坐標(biāo)變換。狹義相對論時空觀(同時性、運(yùn)動物體長度縮短,時間膨脹)。相對論質(zhì)量、動量和能量。
2.量子物理(4學(xué)時)
黑體輻射。普朗克量子假設(shè)。光電效應(yīng)基本定律。光子假說愛因斯坦方程。康普頓效應(yīng)。光的波粒二象性。
原子的核模型。氫原子光譜的規(guī)律性。玻爾氫原子理論。能級。德布羅意波及其統(tǒng)計解釋。不確定關(guān)系。