spContent=主讲教师均为国家级或省级教学竞赛一等奖获得者，问题导向，启发式教学，理论联系实际，物理贴近生活，渗透专业思想，反映学科前沿，激发学习兴趣，讲“有血有肉”的物理学，教师导+学生悟，力求教学理念新、教学内容实、教学设计巧、教学过程美、教学效果好，让学生体会到物理“有趣、有谱、有用”！
主讲教师均为国家级或省级教学竞赛一等奖获得者，问题导向，启发式教学，理论联系实际，物理贴近生活，渗透专业思想，反映学科前沿，激发学习兴趣，讲“有血有肉”的物理学，教师导+学生悟，力求教学理念新、教学内容实、教学设计巧、教学过程美、教学效果好，让学生体会到物理“有趣、有谱、有用”！
—— 课程团队
课程概述
“判天地之美，析万物之理”。物理学是研究物质、能量和它们相互作用的学科，是关于“万物之理”的学科，是众多自然科学和工程技术的基础，是人类文明的基石。现代物理学是一门实验、理论和计算高度结合的精确科学。
《大学物理》是面向高等学校理工科类各专业本科生开设的一门重要的通识性基础课程，旨在为学生系统地打好必要的物理基础，使学生全面系统地认识物质最普遍、最基本的运动形式和规律，领悟和掌握处理物理问题的思想和方法，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生敢于质疑的科学态度和敢于批判的科学精神，从而增强学生的探索精神和创新意识，努力实现知识、能力和素质的协调发展。
中国矿业大学《大学物理（力学、相对论、热学、电学）》MOOC课程主要讲述包括质点力学、质点组力学、刚体力学等在内的经典力学的基本原理，讲述狭义相对论、气体动理论和热力学基础理论，以及静电学基本理论等。通过该课程的学习，使学生掌握力学、狭义相对论、热学和静电学的基本概念、基本规律和原理，了解经典时空观和相对论时空观的区别，能运用宏观热力学方法和从微观出发的统计方法来处理热现象问题，能运用静电学的基本原理分析和处理一些简单的有关静电场问题，提高其分析思维能力与综合计算能力，为后续课程的学习打下的基础。
本课程为学习者提供了教学大纲、课程视频、电子教案、学习指导、在线测试等教学内容。用思维导图呈现清晰的知识脉络，采用交互的教学方式、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，力争形成“教师善教、学生乐学”的良好教学氛围。
本课程的主讲教师均为国家级或省级教学竞赛一等奖获得者，坚持问题导向，启发式教学，理论联系实际，物理贴近生活，渗透专业思想，反映学科前沿，注重激发学习兴趣，倡导讲“有血有肉”的物理学，坚持教师的“导”+学生的“悟”，力求教学理念“新”、教学内容“实”、教学设计“巧”、教学过程“美”、教学效果“好”，让学生体会到物理“有趣、有谱、有用”！
亲爱的同学们，作为理工科专业的学生，你必须具备良好的物理基础。请记住：“唯有庞大的根系和牢固的地基，方能成就参天大树和高楼大厦”。嗨，你还等什么呢？赶快加入本课程，让我们一起来感受物理学的神奇魅力吧！
授课目标
1. 知识目标：通过对本课程的学习，使学生熟悉和掌握力学、狭义相对论、热学和静电学的基本概念、基本理论、基本方法，了解与此相关的这些物理学科的发展现状，并具有初步应用的能力，为学生进一步学习打下必要的基础。
2. 能力目标：通过本课程的学习，使学生逐步掌握物理学研究问题的思路和方法， 培养学生科学思维能力、解决问题的能力、独立获取知识的能力。
3. 素质目标：通过本课程的学习，使学生在获取知识的同时，培养学生现代科学的自然观、辩证唯物主义世界观,培养学生严谨求实的科学态度和品格，提高学生的科学素质。
成绩 要求
1. 对于校内学生，根据有关要求，总评成绩中包括期末卷面成绩和平时成绩两部分，其中期末卷面成绩占70%，平时成绩共占30%（其中课堂出勤、互动、作业情况占15%，线上单元测验、讨论情况占15%）。
2. 对于网上选课的校外学生，则以上网学习的过程为主：单元测验占30%，课程讨论占20%，考试（线上）占50%，满分为100分。
3. 完成课程各学习环节，总分数大于等于60分且小于85分者，为及格；总分数大于等于85分者，为优秀。
课程大纲
第一周 第一章 运动和力（1）
课时目标：学习目标：1. 理解参考系、坐标系、质点的概念。2. 掌握位置矢量、位移、速度、加速度等描述质点运动的物理量，理解它们的矢量性、瞬时性和相对性。3. 理解运动方程的意义，能借助直角坐标系求解质点的平面运动的运动学问题，尤其是质点运动学的两类问题：即由运动方程求速度和加速度以及由加速度和初始条件求运动方程。4. 理解运动叠加原理，掌握分析抛体运动的射程和射高问题。5. 能利用自然坐标系熟练地计算质点的切向和法向加速度；能借助于圆周运动的角量描述熟练地计算质点做圆周运动时的角速度、角加速度以及切向和法向加速度。
1.1 绪论
1.2 质点运动的描述
1.3 抛体运动 运动叠加原理
1.4 圆周运动与一般曲线运动
第二周 第一章 运动和力（2）
课时目标：1. 理解相对运动的概念，能分析和计算与平动有关的相对运动问题。2. 掌握牛顿三大运动定律及适用条件，特别是物体的受力分析及运用牛顿运动定律解题的基本思路和方法。3. 理解惯性系，了解非惯性系和惯性力。
1.5 相对运动
1.6 牛顿运动定律
1.7 常见力 基本力
1.8 非惯性系 惯性力
第一章 运动和力 单元测验
第三周 第二章 运动的守恒量和守恒定律（1）
课时目标：学习目标：1. 理解质心的概念，学会运用质心运动定理解决相关问题。2. 掌握动量和冲量的概念，理解其物理意义，并会计算变力的冲量。3. 掌握质点、质点系的动量定理和动量守恒定律，并能用它们分析解决简单的力学问题。4. 理解质点的角动量级质点对固定点的力矩概念，掌握质点的角动量定理和角动量守恒定律，并能运用角动量守恒定律解决简单的力学问题。5. 掌握功的概念，学会利用微元法计算变力的功。理解保守力作功的特点，以及动能和势能的概念，会计算重力势能、弹性势能和万有引力势能。
2.1 质心 质心运动定理
2.2 冲量 质点的动量定理
2.3 质点系的动量定理和动量守恒定律
2.4 功 动能 动能定理
第四周 第二章 运动的守恒量和守恒定律（2）
课时目标：1. 理解动能定理的物理意义，灵活运用解决问题。2. 理解质点系的功能原理和碰撞的概念，理解机械能守恒定律及其适用条件，掌握运用守恒定律分析问题的思想和方法，能分析简单系统在平面内运动的力学问题。
2.5 保守力 成对力的功 势能
2.6 质点系的功能原理 机械能守恒定律
2.7 碰撞
2.8 质点（系）的角动量定理和角动量守恒定律
第二章 运动的守恒量和守恒定律 单元测验
第五周 第三章 刚体和流体的运动
课时目标：学习目标：1. 理解刚体的模型、刚体的平动、转动和一般运动，理解刚体运动和质点运动的区别和联系。了解自由度的概念。2. 理解描述刚体定轴转动的角位移、角速度、角加速度等物理量，掌握角量和线量的关系，能熟练应用匀变速转动的运动学公式。3. 理解刚体的角动量和转动惯量，学会简单形状刚体转动惯量的计算，学会运用平行轴定理。4. 理解力矩的概念，掌握刚体定轴转动定律，并学会结合牛顿运动定律求解定轴转动刚体与质点组合系统的有关问题。5. 会计算力矩的功、刚体定轴转动动能和刚体的重力势能。能熟练运用刚体定轴转动的动能定理和机械能守恒定律解决相关力学问题。6. 理解刚体对定轴转动的角动量概念和冲量矩的概念，掌握刚体定轴转动的角动量定理，并能对含有定轴转动刚体在内的系统正确应用角动量守恒定律。7. 了解进动现象及其原理。8. 了解理想流体模型、定常流动的概念，掌握伯努利方程，并能灵活运用伯努利方程分析和解决相关力学问题。
3.1 刚体模型及其运动
3.2 力矩 转动惯量 刚体的定轴转动定律
3.3 刚体定轴转动中的功能关系
3.4 定轴转动刚体的角动量定理和角动量守恒定律
3.5 理想流体模型 定常流动 伯努利方程*
第三章 刚体和流体的运动 单元测验
第六周 第四章 相对论基础（1）
课时目标：学习目标：1. 理解伽利略相对性原理，理解伽利略坐标、速度变换。2. 理解爱因斯坦相对性原理和光速不变原理。3. 理解洛仑兹坐标变换并能使正确应用。了解其与伽利略坐标变换的关系。4. 理解相对论速度变换公式，并能正确进行一维问题的计算。
4.1 力学相对性原理、伽利略变换、牛顿的绝对时空观
4.2 狭义相对论诞生的历史背景
4.3 狭义相对论的两个基本假设
4.4 洛伦兹变换
4.5 相对论速度变换
第七周 第四章 相对论基础（2）
课时目标：1. 理解同时的相对性、时空量度的相对性【时间膨胀（动钟变慢）、长度收缩（动尺变短）效应】，并能正确进行相应的计算。2. 了解相对论时空观和绝对时空观以及两者的差异。3. 理解狭义相对论中的质速关系、质能关系、能量和动量的关系，并能用来分析计算有关的简单问题。
4.6 “同时”的相对性
4.7 时间膨胀（动钟变慢）效应
4.8 长度收缩（动尺缩短）效应
4.9 质速关系式 相对论动力学的基本方程
4.10 爱因斯坦质能方程、相对论动量和能量关系式
第四章 相对论基础 单元测验
第八周 第五章 气体动理论（1）
课时目标：学习目标：1.理解平衡态、准静态过程等基本概念；2.掌握理想气体的概念、理想气体状态方程及其应用；3.理解理想气体的压强及温度的微观本质，了解从理性气体微观模型出发建立宏观参量和微观量统计平均值之间关系的统计方法。4.了解玻耳兹曼分布和重力场中气体按高度的分布。5.理解能量按自由度均分定理，理解内能的概念。
5.1平衡态、状态参量和理想气体物态方程
5.2温度
5.3理想气体的微观模型
5.4理想气体的压强
5.5温度的本质、方均根速率
5.6能量均分定理、理想气体的内能
第九周 第五章 气体动理论（2）
课时目标：1.理解速率分布函数、麦克斯韦速率分布律及速率分布曲线的物理意义，了解三个速率统计值的计算方法，掌握三个速率统计值。2.理解平均碰撞频率及平均自由程的概念，3.了解气体中的三种输运过程的宏观规律及微观定性解释。4.了解真实气体与理想气体的区别；了解范德瓦尔斯方程及方程中两个修正项的意义。
5.7气体分子的速率统计律
5.8麦克斯韦速率分布、分子速率统计值
5.9玻耳兹曼分布
5.10分子碰撞、平均自由程
5.11气体的粘滞和扩散*
5.12热的传递*
5.13真实气体与液化
5.14范德瓦耳斯方程*
第五章 气体动理论 单元测试
第十周 第六章 热力学基础（1）
课时目标：学习目标：1. 掌握准静态过程中功、热量和内能的概念。掌握热力学第一定律,并能熟练地运用它计算理想气体在等值和绝热过程中的功、热量及内能的变化值。2. 明确循环过程的特点及热机效率的物理意义。理解热机循环和致冷机循环中的能量转换关系，掌握正循环效率、逆循环致冷系数。
6.1 热力学第零定律 准静态过程
6.2 功与热量 热力学第一定律
6.3 热力学第一定律的应用1—等值过程
6.4 理想气体的摩尔热容
6.5 热力学第一定律的应用2—绝热过程
6.6 循环过程
第十一周 第六章 热力学基础（2）
课时目标：1. 理解卡诺热机效率、卡诺致冷机系数的计算方法。2. 掌握热力学第二定律的两种表述及其等价性; 理解热力学第二定律的微观本质与统计意义。了解可逆过程和不可逆过程，理解实际宏观过程的不可逆性。3. 了解熵的概念，了解玻尔兹曼熵公式及熵增加原理，了解克劳修斯饰公式的意义，并能利用它来计算熵变。
6.7卡诺循环
6.8 热力学第二定律
6.9 可逆过程与不可逆过程 卡诺定理
6.10 热力学第二定律的微观意义与统计意义
6.11 玻尔兹曼关系与熵增加原理
6.12 克劳修斯熵
第六章 热力学基础 单元测验
第十二周 第七章 静止电荷的电场（1）
课时目标：学习目标：1.了解电荷守恒定律及电荷的量子化，理解库仑定律。2. 掌握静电场的电场强度和电势的概念以及场强和电势的叠加原理。掌握电势与电场强度的积分关系，了解场强和电势的微分关系。3. 掌握在已知电荷分布的情况下，计算电场强度和电势的几种主要方法。4. 理解静电场的两个基本定理：高斯定理和环路定理，熟练掌握利用高斯定理计算场强的条件和方法。
7.1 电荷 库仑定律
7.2 电场强度 场强叠加原理
7.3 电场线 电场强度通量
7.4 静电场的高斯定理及其应用
7.5 静电场的环路定理
第十三周 第七章 静止电荷的电场（2）
课时目标：1. 理解电场力的功和电势能的概念，并能做简单计算。 2. 了解电偶极矩的概念。能计算电偶极子在均匀电场中所受的力和力矩。能分析点电荷在均匀电场中的受力和运动。3. 掌握导体的静电平衡条件，并能运用该条件确定某些典型形状导体的电荷分布。理解静电屏蔽现象。
7.6 电势能 电势 电势差
7.7 电势的计算
7.8 电场中的等势面
7.9 电场强度和电势的微分关系
7.10 导体的静电平衡条件
7.11 静电平衡时导体上的电荷分布 尖端放电
7.12 静电屏蔽
第十四周 第七章 静止电荷的电场（3）
课时目标：1. 理解导体电容的物理意义，掌握电容器电容的定义及平行板、球形和圆柱形电容器电容的计算方法。2. 了解电介质的极化现象及其微观解释。掌握电位移矢量和电场强度的关系，能熟练运用有介质时的高斯定理计算充满均匀电介质或均匀电介质的表面是等势面的电场中的场强。3. 理解静电场储能的概念，掌握电容器储能和由电场能量体密度计算某些对称分布电场的场能的方法。
7.13 电容器和电容
7.14 电介质的极化
7.15 电极化强度矢量 介质中的静电场
7.16 有电介质时的高斯定理和环路定理 电位移
7.17 静电场的能量
第七章 静止电荷的电场 单元测验
期末考试
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预备知识
参考资料
1. 《普通物理学》 (上、下），第七版，程守诛、江之永主编，高等教育出版社
2. 《物理学》（上、下），第六版，马文蔚主编，高等教育出版社
3. 《新编基础物理学》 (上、下)，第二版，王少杰、顾牡、吴天刚主编，科学出版社
4. 《大学物理学》（上、下），第三版，张三慧编著，清华大学出版社
5. 《大学物理》（上、下），李元成、张静、钟寿仙主编，机械工业出版社
6. 《大学物理学》（上、下），吴百诗主编，高等教育出版社
7. 《大学物理学》（上、下），赵近芳、王登龙主编，北京邮电大学出版社
8. 《大学物理能力训练与知识拓展》，刘爱红主编，科学出版社
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