同济大学

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课程概述

  《普通物理》是一门重要的通识性基础课程,在为学生系统地打好必要的物理基础,培养学生分析问题和解决问题的能力,增强学生的探索精神和创新意识等方面,具有不可替代的作用。
  
同济大学物理科学与工程学院打造的《普通物理》MOOC课程,内容包括:质点运动学、质点动力学、刚体力学、振动与波动、电磁学以及量子物理基础等。
  
课程为学习者提供了教学大纲、课程视频、电子教案、在线测试等教学内容,以及3D数字模型、物理短片、图形图像等富媒体资源。清晰的知识脉络、交互的教学方式、多样的教学媒体、趣味的探究实验,使得课程生动且富有活力。
  
从课堂走向网络,让更多的人享受优质资源,随时随地随心地学习,促进学习者的发展,这是我们《普通物理》课程的良好愿望。
  欢
迎大家加入《普通物理》课程的学习!


授课目标
通过《普通物理》课程的教学,要求学生对物理的基本概念、原理、定理和定律有较全面和系统的认识,并具有初步应用能力。
证书要求

课程分合格证书和优秀证书两种,总评成绩60分以上为合格;85分上为优秀。

预备知识

高等数学

授课大纲

质点运动学

1.理解质点模型及参照系的概念。

2.掌握位置矢量、位移、速度、加速度、角速度和角加速度等描述质点运动和运动变化的物理量。能借助于直角坐标系计算质点作空间运动时的速度、加速度。

3.理解自然坐标系,能计算质点作圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度。

4.了解质点的相对运动问题。

质点动力学

1.掌握牛顿二定律及其适用条件。能用微积分方法求解一维变力作用下质点的动力学问题。了解惯性系和非惯性系的基本概念。

2.掌握功的概念,能计算质点作直线运动时的变力做功问题。掌握保守力做功的特点及势能的概念,会计算重力、弹性力和万有引力势能。理解势能曲线,能从势函数求得保守力。

3.掌握质点和质点系的动能定理、动量定理以及动量守恒定律;理解质点和质点系的角动量(动量矩)和角动量守恒定律,并能用它们分析、解决运动质点的力学问题;掌握机械能守恒定律。掌握运用守恒定律分析问题的思想和方法。

刚体力学基础

1.了解刚体的模型。

2.理解转动惯量的概念,会计算一些简单规则的均质刚体对定轴的转动惯量。

3.掌握刚体绕定轴转动的转动定律,能熟练地运用转动定律来分析、计算一些刚体的定轴转动问题。

4.理解刚体绕定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律。并能运用它们来分析、计算有关问题。会计算力矩的功、转动动能;掌握刚体定轴转动中的动能定理。

振动学基础

1.了解简谐运动的特征和描述,掌握在一般情况下简谐运动表达式的建立。

2.掌握简谐运动的旋转矢量表示法即参考圆法。

3.掌握简谐运动的动力学特征和动力学方程。

4.掌握简谐运动的能量,以及其动能、势能和总机械能的特征规律。

5.掌握同方向同频率和同方向不同频率简谐运动的合成,了解互相垂直的简谐运动的合成。

波动学基础

1.理解机械波产生的条件,掌握描述波的特征量及其物理意义。

2.掌握建立一般平面简谐波的波动表达式的方法及波动表达式的物理意义。

3.理解波的独立性原理和波的叠加原理。掌握波的干涉条件,并能应用相位差或波程差计算相干波叠加后其振幅加强和减弱的条件。

4.掌握驻波形成条件及其特点,了解驻波和行波的区别,了解半波损失。

7.理解机械波的多普勒效应及其产生原因。在波源或观察者相对介质运动时,能运用多普勒频移公式进行计算。


静电场

1.掌握库仑定律的物理意义。

2.掌握静电场的电场强度和电势的概念;能用电场强度和电势的叠加原理计算一些具有简单几何形状的带电体的电场强度和电势分布。

3.掌握反映静电场基本性质的高斯定理和环路定理的物理意义;掌握用高斯定理求解有特定对称性的电荷分布的电场的方法。

4.理解电势能.电势差.电场力的功之间的关系。

静电场中的导体

1.理解导体静电平衡的条件.

2.理解静电平衡时导体上电荷分布的特点和静电屏蔽现象。

恒定磁场

1.掌握毕奥-萨伐尔定律,能计算一些简单电流分布的磁感应强度。

2.掌握高斯定理和安培环路定理,并能利用安培环路计算某些电流分布具有对称性的磁感应强度。

3.理解安培定律和洛仑兹力公式的物理意义;了解磁矩的概念。并能用安培定律计算载流导线在磁场中受到的安培力。能计算平面载流线圈在均匀磁场中受到的磁力矩。

4.理解洛仑兹力公式的物理意义,了解带电粒子在磁场中的运动。

电磁感应

1.掌握法拉第电磁感应定律,并会应用其求感应电动势和感应电流。

2.掌握动生电动势并能计算它。理解产生动生电动势的原因。

3.掌握涡旋电场与变化磁场之间的关系,能计算简单情况下感生电动势和感生电场。

量子物理基础

1.理解和掌握热辐射、黑体、能量子、光子等基本概念及其物理意义。

2.理解普朗克能量子假设。

3.掌握光电效应和康普顿效应的实验规律;理解爱因斯坦的光子理论及康普顿效应的理论解释;理解光的波粒二象性。

4.掌握氢原子光谱的实验规律及玻尔的氢原子理论。

5.掌握德布罗意的物质波假设及实物粒子的波粒二象性;理解描述物质波动性的物理量(波长,频率)和粒子性的物理量(动量,能量)之间的关系。

6.掌握海森伯的不确定关系。

7.理解波函数的概念及其统计解释。

8.理解一维定态薛定谔方程,并理解其在求解一维无限深势阱的基本方法。

参考资料

【1】吴於人等主编,《大学物理》(上、下),同济大学出版社,2003.4

【2】毛俊健,顾牡主编,“十二五”国家规划教材《大学物理学》(上、下),高等教育出版社,2013.12


授课老师
王祖源

王祖源

教授

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