东北大学

大学物理(电磁学、光学、相对论)

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课程概述

    物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式以及相互作用的自然科学,是其他自然科学和工程技术的基础。基于物理学基础的《大学物理》课程是本科非物理专业的一门重要的通识性基础课程。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。

    本课程内容包括电学、磁学、波动光学和相对论三个模块。我们在教学中既注重对学生物理知识传授和基本技能培养,同时还注重向学生传授物理学的发展史、物理学新知识和研究领域的新进展。目的是培养学生科学的思维方法、独立解决问题的能力以及探索精神和创新意识。实现学生知识、能力、素质的协调发展。为此,我们提供了一系列优秀的教学资源,以帮助同学更好地理解、掌握所学内容。尤其是我们配备了强大的助教团队,保证及时地为学习者解决学习中遇到的问题。

  东北大学的《大学物理》是国家级精品课程、国家级精品资源共享课程和双语示范课程。课程的教学团队成员具有丰富的教学经验和深厚的科研基础,承担了国家、省级多项教研课题。团队老师多次在省、国家教学基本功大赛等竞赛中获得一、二等奖。我们会全力以赴与你一同学习、共同成长!

    欢迎进入东北大学《大学物理》课程学习!希望学习知识的同时能给你带来快乐!


授课目标
通过本课程的学习,理解静电场的场强、电势及能量的概念并掌握相关计算;理解导体及电介质在静电场中的变化;理解电容器及应用。理解磁场的概念并掌握相关计算;掌握电磁感应的相关计算。理解光的干涉、衍射和偏振现象及应用,并掌握相关计算。理解狭义相对论的时空观及动力学基本知识。
证书要求

课程的考核:单元作业15%,单元测验35%,参与讨论10%,期末考试40%

课程成绩认定包含合格和优秀两种。总评成绩60分以上、79分以下为合格;80分以上为优秀。参加学习并取得相应成绩的学员,可免费获得由中国大学MOOC颁发的电子证书。申请纸质认证证书,每份证书需要100元人民币。


预备知识

高中物理、高等数学中的简单函数的微积分、矢量基本运算。

授课大纲

第一周 静电场 I

第一讲  电荷的量子化 电荷守恒定律12min

第二讲  库仑定律 静电场 17min

第三讲  电场强度叠加原理(I18min

第四讲  电场强度叠加原理(II) 21min

* 选修  矢量场17min(不在期末考试范围内)

第五讲  高斯定理17min

 

第二周 静电场 II

第一讲  高斯定理应用举例19min

第二讲  静电场的环路定理 电势能15min

第三讲  电势 电势叠加原理19min

第四讲  电场强度与电势梯度12min

第五讲  静电场中的电偶极子11min

 

第三周  静电场中的导体和电介质

第一讲  导体的静电平衡条件10min

第二讲  静电平衡时导体上电荷的分布15min

第三讲  静电屏蔽9min

第四讲  有导体存在时静电场场量的计算19min

第五讲  静电场中的电介质16min

 

第四周  静电场中的电介质 电场能量

第一讲  有电介质时的高斯定理9min

第二讲  有电介质时的高斯定理的应用举例15min

第三讲  电容 电容器 13min

第四讲  电容器的联接6min

第五讲  静电场的能量及计算 17min

 

第五周 稳恒电流、运动电荷的磁场

第一讲  恒定电流、电动势12min

第二讲  磁场、磁感应强度10min

第三讲  毕奥-萨伐尔定律及其应用11min

第四讲  运动电荷产生的磁场12min

 

第六周 静电场复习及典型题解答

 

第七周  运动电荷、载流导线受力

第一讲  磁力线、磁通量、磁场的高斯定理9min

第二讲  安培环路定理及其应用14min

第三讲  洛伦兹力、带电粒子在电磁场中的运动(I11min

第四讲  洛伦兹力、带电粒子在电磁场中的运动(II14min

第五讲  安培定律14min

 

第八周  电磁感应(I

第一讲  磁介质、顺磁质和抗磁质磁化的微观机制9min

第二讲  磁介质中的安培环路定理10 min

第三讲  法拉第电磁感应定律12min

第四讲  动生电动势12min

 

第九周  电磁感应(II

第一讲  感生电动势12min

第二讲  自感与互感15min

第三讲  磁场能量8min

第四讲  位移电流、麦克斯韦方程组 16min

 

第十周  磁学复习及典型题解答

 

第十一周 光的干涉(I

第一讲  光源及相干性 15min

第二讲  光程 光程差 17min

第三讲  杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜 20min

第四讲  薄膜干涉1- 厚度均匀薄膜的干涉 23min

 

第十二周 光的干涉(II

第一讲  薄膜干涉2- 劈尖 23min

第二讲  薄膜干涉3-牛顿环 23min

第三讲  迈克尔逊干涉仪 17min

第四讲  光的衍射及分类5min

 

第十三周 光的衍射

第一讲  单缝夫琅禾费衍射11min

第二讲  圆孔衍射 光学仪器分辨本领8min

第三讲  光栅衍射8min

 

第十四周 光的偏振 狭义相对论(I

第一讲  光的偏振现象 马吕斯定律10min

第二讲  反射光与折射光的偏振7min

第三讲  伽利略变换 经典时空观 9min

第四讲  狭义相对论的基本假设 洛伦兹坐标变换 19min

 

第十五周 狭义相对论(II)

第一讲  洛仑兹速度变换9min

第二讲  同时的相对性16min

第三讲  长度收缩和时间延缓16min

第四讲  狭义相对论动力学 20min

 

第十六周 期末考试


参考资料

1、《物理学》(上、下)(第五版、第六版)马文蔚主编,高等教育出版社

2、新概念物理教程《力学》、 《光学》、《电磁学》赵凯华、罗蔚茵,高等教育出版社

3、《大学物理学》  (第三版),张三慧主编,清华大学出版社,

4、《大学物理学》 (上、中、下册), 吴百诗主编,高等教育出版社

5、《普通物理学》 (上、下册) 程守诛、江之永,高等教育出版社

6、《大学物理学》(第3版)(力学、光学、电磁学),张三慧编著,清华大学出版社

7、《基础物理学》D. Halliday著,张三慧,李椿,滕小英等译,机械工业出版社

8、Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, Douglas C.Giancoli 原著,滕小英改编,高等教育出版社