大学物理—力学与热学
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spContent=本课程根据MOOC教学的特点,展现物理以“物”喻理,以“物”明理,以“物”悟理的学科特点,从多种角度引导学生理解物理学,构架大学物理MOOC教学框架。认真贯彻以学生为主体、教师为主导的教育理念,遵循学生远程学习的认知规律,体现“导学”、“督学”、“自学”、“促学”的教学设计思想。
—— 课程团队
课程概述

    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,它具有完整的科学体系、独特有效的研究方法、丰富的知识,所有这些对于培养21世纪的科学研究工作者及工程技术人员都是必不可少的。因此以物理学基础为内容的大学物理课程是理、工、经、管、文等本科各非物理专业必修的一门基础课。大学物理课程根据高素质创新人才的培养目标,在保证对学生物理知识传授和基本技能培养、打好物理基础的同时,进一步强化对学生的科学思维方法、创新意识和综合应用能力的培养,为提高学生的科学素质发挥积极作用。在大学物理课的各个教学环节中,一方面可以培养学生独立解决问题的能力、理论联系实际的能力和创新能力;使他们了解物理学的发展历史、新进展及前沿物理中的新知识。另一方面可以提高学生树立正确的辩证唯物主义世界观和科学素质。本课程所讲授的力学和热学是大学物理的一部分。
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课程大纲

第一周

第1课 绪论 质点运动学1

第2课 质点运动学2

第3课 质点运动学3

第4课 质点运动学4

第一周单元测验

第一周单元作业

第二周

第5课 质点运动学5

第6课 牛顿运动定律 引力

第7课 常见的力

第8课 牛顿运动定律的应用

第二周单元测验

第二周单元作业

第三周

第9课非惯性系与惯性力

第10课 动量

第11课 动量守恒定律  质心

第12课  角动量

第三周单元测验

第三周单元作业

第四周

第13课 功 动能

第14课 势能 保守力 机械能守恒

第15课 刚体的运动

第16课 转动惯量

第四周单元测验

第四周单元作业

第五周

第17课 刚体定轴转动定律

第18课 对定轴的角动量定理

第19课 角动量守恒

第20课 定轴转动的功与能

第五周单元检测

第五周单元作业

第六周

第21课 滚动(选学)

第22课 进动(选学)

第23课  热学前言、热力学系统、热力学状态、温度、理想气体状态方程

第24课  气体宏观状态参量的微观解释、方均根速率

第六周单元检测

第六周单元作业

第七周

第25课 能量均分定理

第26课    内能、速率分布函数

第27课    麦克斯韦速率分布律

第28课    麦克斯韦速率分布律的应用和验证、麦克斯韦速度分布率(选学)

第七周检测

第七周作业

第八周

第29课    玻尔兹曼分布率、范德瓦尔斯方程(选学)

第30课  平均自由程(选学)、气体动理论总结

第31课  热力学过程、热力学第一定律、体积功

第32课  热量与热容、等值过程(上)

第八周检测

第八周作业

第九周

第33课 等值过程(下)、准静态绝热过程(上)

第34课 准静态绝热过程(下)、绝热膨胀过程、热机模型

第35课 卡诺热机

第36课  制冷循环、热力学第一定律总结

第九周检测

第九周作业

第十周

第37课 可逆过程和不可逆过程,热力学第二定律的表述

第38课    热力学第二定律的微观解释,宏观态与微观态、玻尔兹曼熵

第39课 克劳修斯熵的引入和定义

第40课 熵增原理,熵变的计算

第十周检测

第十周作业

预备知识

高等数学

证书要求

完成课程学习并考核合格(>60分)的可获得合格证书,成绩优秀(>85分)的可获得优秀证书。

参考资料

参考教材:

[1] 刘兆龙,冯艳全,石宏霆主编. 《大学物理(第一卷)力学与热学》 [M]. 北京:高等教育出版社,2017.

[2] 张三慧主编. 大学物理学(一、二册) [M]. 北京:清华大学出版社,1999.

[3] 程守诛,江之永编. 普通物理学(上、下册)[M]. 北京:高等教育出版社,2006.

[4] 钟锡华 陈熙谋主编,钟锡华,周岳明编著,力学[M]. 北京:北京大学出版社,2011.

[5] 钟锡华 陈熙谋主编,刘玉鑫编著,热学[M]. 北京:北京大学出版社,2010.

[6] 赵凯华,罗蔚茵. 新概念物理教程(力学、热学、量子物理)[M]. 北京:高等教育出版社,1995.

[7] 刘兆龙改编. Alan Giambattista, Betty McCarthy Richardson and Robert C. Richardson原著. College Physics, with an integrated approach to forces and kinematics.Vol.1. [M]. 北京:机械工业出版社2013.

[8] 刘兆龙 李军刚译. R.Shankar著 耶鲁大学开放课程 基础物理 力学、相对论与热学 北京:机械工业出版社 2017.

常见问题

要注意的问题:

 

在大学物理课程中,研究和描述运动的方法会更加深入与普适。请注意大学物理与高中物理的不同之处以及它们之间的联系。要掌握物理学的基本观点与理论,以及更普遍的分析物理问题的方法。


在数学知识的应用方面,要重点培养应用高等数学解决物理问题的能力,例如:利用微积分、矢量分析等解题,会解简单的微分方程,等等。


此外,热学中用到的物理量和概念较多,有些概念容易混淆,还有些难以理解,一定要及时总结,并认真进行分析对比,才能较好地掌握相应知识。