《大學物理》課程內(nèi)容體系主要包括經(jīng)典物理的力學、熱學、電磁學、光學及近代物理。《大學物理》課程的理論體系具有完美性、系統(tǒng)性。它包括的基本理論、科學思維方式、研究方法、物理思想的表述及定律、定理的表達是每位工科大學生必須學習和掌握的;是學習其他后續(xù)課程的基礎;是一門全面、系統(tǒng)培養(yǎng)學生綜合素質的課程。物理學是研究物質的基本結構,相互作用和物質最基本、最普遍的運動形式(機械運動、熱運動、電磁運動、微觀粒子運動等)及其相互轉化規(guī)律的學科。
物理學的根本就是從現(xiàn)象中提出最本質的最客觀的東西,從實際中提出里邊“最堅硬的核”,從事實中抽象出物理模型,從數(shù)據(jù)中找出基本規(guī)律。物理學的研究成果,極大地推動了科學技術的進步和社會的發(fā)展,深刻地影響了思想領域的變革。大學物理課程所包含的基本理論、科學思維方式和研究方法,是每位工科大學生必須學習和掌握的,是學習其他后續(xù)課程的基礎,是一門全面、系統(tǒng)地培養(yǎng)學生綜合素質的課程。
以物理學基礎知識為內(nèi)容的大學物理,它所包括的經(jīng)典物理、近代物理和物理學在科學技術上的應用的初步知識等都是一個高級專門人才所必備的。因此,大學物理課程是我校非物理類學生的一門重要的必修基礎課。
(一)力學(30學時)
1、質點運動和牛頓運動定律(12學時)
參照系和坐標系。質點。時間和時刻。
位置矢量。位移、速度、加速度。運動方程。運動迭加原理。切向加速度和法向加速度。
角位移、角速度、角加速度。角量與線量的關系。
牛頓運動定律。慣性、質量、力的概念。力學量的單位與量綱。慣性系。
2、功、能與動量(8學時)
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。機械能守恒定律。能量轉換和守恒定律。
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、剛體的運動(10學時)
剛體的平動、轉動和定軸轉動。定軸轉動情況下的力矩及轉動定律。轉動慣量。力矩的功和轉動動能。角動量和角動量守恒定律。
經(jīng)典力學的適用范圍。
(二)氣體動理論和熱力學基礎(20學時)
1、 氣體動理論(8學時)
分子運動論的基本概念。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、 熱力學基礎(12學時)
系統(tǒng)的內(nèi)能、功和熱量。熱力學第一定律及其對理想氣體等值過程的應用。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)。熱機的效率。熱力學第二定律的兩種敘述。可逆過程和不可逆過程。卡諾定理。熱力學第二定律的統(tǒng)計意義。
(三)電磁學(38學時)
1.靜電場(14學時)
電荷。電荷量子化。電荷守恒定律。庫侖定律。靜電場。電場強度。均強迭加原理。電場強度的計算。電場線,電場強度通量。真空中的高斯定理。
電場力的功。電場強度的環(huán)流。電勢能、電勢、電勢差及其計算。等勢面。場強與電勢的關系。
2.靜電場中的導體和電介質(4學時)
導體的靜電平衡。導體上的電荷分布。靜電屏蔽。
電介質的極化。電極化強度。電位移矢量。D、E、P三矢量之間的關系。有介質時的高斯定理。
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學時)
基本磁現(xiàn)象。磁場。磁感應強度。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。運動電荷的磁場。
磁場對載流導線的作用——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動。霍爾效應。
4.磁感應、電磁場(8學時)
電磁感應的基本規(guī)律。電磁感應現(xiàn)象和能量轉換與守恒定律的關系。
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學時)
1.機械振動(8學時)
諧振動。諧振動動力學和運動學方程。頻率、角頻率、周期、振幅和相位。旋轉矢量表示法。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.機械波(8學時)
彈性媒質中波的產(chǎn)生和傳播。縱波和橫波。波速、頻率與波長的關系。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(14學時)
光波。光矢量。
光的單色性和相干性。相干光的獲得。揚氏雙縫干涉、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學時)
1.狹義相對論基礎(8學時)
經(jīng)典力學時空觀。狹義相對論基本原理。洛侖茲坐標變換。狹義相對論時空觀(同時性、運動物體長度縮短,時間膨脹)。相對論質量、動量和能量。
2.量子物理(4學時)
黑體輻射。普朗克量子假設。光電效應基本定律。光子假說愛因斯坦方程。康普頓效應。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。不確定關系。