课程概述

 

物理学是研究物质基本结构、基本运动形式及其相互作用的自然科学。它是人类文明发展的基石,其基本理论和思想方法已经渗透到自然科学的各个领域,奠定了其他自然科学和工程技术的基础,一直是培养学生科学素质的钥匙和重要途径。

  大学物理课程是高等学校理、工等专业本科学生一门重要的必修基础课。课程的目标是通过系统的学习,正确认识和理解物理学的基本概念、理论和方法,为后续专业课程打下坚实的基础;同时加强逻辑思维能力训练,提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,弘扬探索精神和创新意识,帮助学生树立科学的世界观。 

  大学物理(力学、电磁学)主要内容包括力学、狭义相对论和电磁学。课程的主要特点是剥离繁琐、枯燥的数学推导,运用多媒体技术,化枯燥为形象,激发学员的学习兴趣;同时注意强化重点,突破难点,以基本概念和基本规律为教学重点,破冰点睛,引领学生理解物理科学的真谛。

  欢迎大家进入大学物理(力学、电磁学)的学习!


证书要求

总成绩=单元测验(40%)+作业(10%)+参与讨论(10%+期末考试(40%)。按百分制计分,总成绩>=60分,获合格证书;总成绩>=85分,获优秀证书。


参与讨论占10%,获取满分的要求是在课堂交流区中回复的数量不少于 5 条。


请同学们一定注意在规定的学习时间内完成!


预备知识

高等数学;高中物理

授课大纲

质点运动学

掌握位失、位移、瞬时速度和瞬时加速度的概念;掌握质点运动学两类基本问题;掌握圆周运动的基本规律,理解角速度、角加速度及其与线量的关系;理解相对运动及其计算方法。

课时

  • 1.1描述质点运动的物理量
  • ,
  • 1.2质点运动学两类基本问题
  • ,
  • 1.3圆周运动
  • ,
  • 1.4相对运动
  • ,
  • 第一章作业
  • ,
  • 第一章单元测验


质点动力学

理解牛顿运动定律;掌握变力作用下质点动力学基本问题;理解力的作用在空间和时间上的累积效应;会计算变力功;理解并掌握动量定理、角动量定理和动能定理;掌握三大守恒定律及其应用。

课时

  • 2.1牛顿运动定律及其应用
  • ,
  • 2.2动量定理 动量守恒定律
  • ,
  • 2.3角动量定理 角动量守恒定律
  • ,
  • 2.4功 动能定理
  • ,
  • 2.5保守力的功 势能 机械能守恒定律
  • ,
  • 第二章作业
  • ,
  • 第二章单元测验


刚体力学基础

理解转动惯量的概念及计算方法;熟练应用刚体定轴转动定律求解相关问题;理解刚体转动动能、重力势能的概念,会用刚体动能定理和机械能守恒定律求解问题;理解角动量概念,会用角动量定理及角动量守恒定律分析解决问题。

课时

  • 3.1刚体运动的描述
  • ,
  • 3.2刚体定轴转动定律
  • ,
  • 3.3刚体定轴转动中的功和能
  • ,
  • 3.4刚体角动量定理及其守恒定律
  • ,
  • 第三章作业
  • ,
  • 第三章单元测验


狭义相对论基础

理解狭义相对论基本原理,掌握洛伦兹变换;理解同时的相对性、长度收缩和时间延缓效应,掌握相对论动力学中的基本概念

课时

  • 4.1狭义相对论两个基本假设
  • ,
  • 4.2狭义相对论时空观
  • ,
  • 4.3洛伦兹变换
  • ,
  • 4.4狭义相对论动力学基础
  • ,
  • 第四章作业
  • ,
  • 第四章单元测验


真空中的静电场

掌握电场强度和场强叠加原理;理解电场线与电通量,掌握真空静电场的高斯定理及其应用;理解静电场的保守性、环路定理与电势能;掌握电势和电势叠加原理。

课时

  • 5.1库仑定律 电场强度
  • ,
  • 5.2电通量 高斯定理及其应用
  • ,
  • 5.3电场力的功 电势
  • ,
  • 第五章作业
  • ,
  • 第五章单元测验


静电场中的导体和电介质

了解导体静电平衡条件和电解质的极化过程;掌握电容的计算方法;熟练应用电介质中的高斯定理;理解静电场的能量并会计算电场的能量。

课时

  • 6.1静电场中的导体
  • ,
  • 6.2静电场中的电介质
  • ,
  • 6.3电容器 电容
  • ,
  • 6.4电场的能量
  • ,
  • 第六章作业
  • ,
  • 第六章单元测验


恒定电流的磁场

理解电磁感应强度及叠加原理;理解毕奥-萨伐尔定律,会用它计算简单问题中的电磁感应强度;熟练掌握稳恒磁场的高斯定理和安培环路定理;理解洛伦兹力和安培力的公式;了解磁介质的基本概念;掌握磁介质中的安培环路定理。

课时

  • 7.1磁感应强度 毕奥-萨伐尔定律
  • ,
  • 7.2磁场高斯定理和安培环路定理
  • ,
  • 7.3安培力与洛伦兹力
  • ,
  • 7.4物质的磁性 磁介质中的磁场
  • ,
  • 第七章作业
  • ,
  • 第七章单元测验


变化的电磁场

了解电磁感应现象,熟练掌握法拉第电磁感应定律;熟悉动生电动势并掌握其计算公式;理解和掌握感生电动势和感生电场;了解自感和互感现象以及磁场能量;理解位移电流;理解变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场;了解全电流环路定律及麦克斯韦方程组的积分形式。

课时

  • 8.1法拉第电磁感应定律 动生电动势
  • ,
  • 8.2感生电动势
  • ,
  • 8.3自感 互感 磁场能量
  • ,
  • 8.4位移电流 麦克斯韦方程组
  • ,
  • 第八章作业
  • ,
  • 第八章单元测验

参考资料

[1]张三慧主编,大学物理学(上、下册)(第三版)[M].北京:清华大学出版社,2015.

[2]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.

[3]程永进,龙光芝主编.大学物理教程(上下册)[M].北京:科学出版社,2018.

[4]恽瑛主编.大学物理引论:双语多媒体教材[M]. 南京:东南大学出版社,2005.

[5]Hugh D. Young, Roger A. Freedman.  Sears and Zemansky's University Physics with Modern Physics Technology Update(Thirteenth Edition) [M]. EdinburghPearson Education Limited, 2014.



常见问题

Q :学好大学物理,需要哪些基础知识?

A :高等数学,主要是微积分知识和简单的微分方程。


Q :大学物理与中学物理的区别?

A :大学物理与中学物理研究对象不同:由简单到复杂,由特殊到一般。例如,匀加速到变加速;恒力到变力;质点到刚体等等。另外,大学物理与中学物理使用的工具也不同;例如,由初等数学到高等数学;由标量到矢量等等。大家学习时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。


Q :怎样才能学好大学物理课程?

A:必须深刻理解物理概念和物理量的定义,掌握物理定律和定理的物理涵义、适用条件和适用范围。在此基础上,适当地做一些练习题检查自己对基本概念和规律掌握的情况,也可以提高自己将已学理论用于分析和解决实际问题的能力。特别是力学和电磁学中物理概念较多,公式较多,有些概念和公式容易混淆,还有一些难以理解,一定要及时总结,并认真进行分析对比,这样才能提高学习效果。