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SPOC学校专有课程
大学物理-热学、电磁学
第5次开课
开课时间: 2024年09月06日 ~ 2025年01月05日
学时安排: 3
当前开课已结束 已有 1682 人参加
老师已关闭该学期,无法查看
spContent=本课程把多种多媒体技术集于一体,教学方式交互,知识结构脉络清晰,视频、PPT、测验题、讨论题等突出重点、聚焦难点、注重应用,有利于掌握知识、培养能力。
本课程把多种多媒体技术集于一体,教学方式交互,知识结构脉络清晰,视频、PPT、测验题、讨论题等突出重点、聚焦难点、注重应用,有利于掌握知识、培养能力。
—— 课程团队
课程概述

大学物理课程是高等学校理工科各专业一门重要的通识性必修基础课。精心打造大学物理在线课程,形成优质学习资源,是提高课程教学质量的重要途径。我们开设的大学物理在线课程涵盖教育部大学物理教学指导委员会制订的《理工科大学物理课程教学基本要求》的主要知识点。课程一共96学时, 《大学物理(上)》学习牛顿力学、 机械振动与机械波、波动光学 ,《大学物理(下)》学习电磁学、热学 和近代物理基础。

本课程主要面向应用型工科学生,兼顾社会上自学者。教学团队根据应用型人才培养目标和学生情况, 将长期从事应用型工科物理课程教学、建设和改革的经验融于建设过程,以服务于、实用于各学习环节为宗旨,围绕主要知识点和核心内容,有机组织课程各类资源。微课视频对基本定律定理,特别是针对重点、难点,对解决问题有着关键性作用的公式,透彻讲授、详细讨论;设置安排随堂测验、 单元测验、课堂 讨论、单元作业、综合测试、考试等栏目,为针对性地检查教学效果提供条件。

授课目标


通过本课程的教学,学生对物理学的基本概念、基本原理、基本规律能有较全面、系统的理解和认识,并能了解近、现代物理学的新发展、新成就;学生能熟悉和掌握各种分析问题、解决问题的方式和方法,综合素质和技能有较大提高,为学习后继专业课程和解决实际问题提供了必不可少的物理学基础知识及科学的分析问题、处理问题的方法;学生能形成辩证唯物主义世界观,掌握科学的思维方法,为日后从事的工作、科学研究、开拓新技术领域和终身学习打下坚实的基础。

成绩 要求

本课程采用等级制计分,总评成绩=平时成绩*50%+期考成绩*50%,其中平时成绩包含SPOC及书面作业等方面;期考成绩为期末书面考试成绩。

课程大纲
气体动理论
课时目标:1.了解理想气体的宏观模型,理解理想气体的状态方程,学生会进行相关计算。2.了解理想气体的微观模型,理解理想气体压强和温度的统计意义,了解从微观的分子动理论推导宏观压强公式的思想方法。学生能够理解理想气体压强公式和温度公式,并会进行相关计算。 3.了解自由度概念,理解能量按自由度均分定理,学生能够掌握理想气体的内能公式的应用。4.了解麦克斯韦速率分布定律,学生会计算三种统计速率。重点:理想气体的压强公式和温度公式及它们的统计意义、能量均分定理、理想气体内能、麦克斯韦气体速率分布律、三种统计速率。难点:能量按自由度均分定理和麦克斯韦速率分布定律的理解。
12-1 平衡态 理想气体物态方程 热力学第零定律;
12-2 物质的微观模型 统计规律性;
12-3 理想气体的压强公式;
12-4 理想气体分子的平均平动动能与温度的关系
12-5 能量均分定理 理想气体的内能
12-6 麦克斯韦气体分子速率分布律
12-8 分子的平均碰撞频率和平均自由程
热力学基础
课时目标:1.理解平衡态、准静态过程、功、热量、内能等概念。学生能够辨析概念内容。2.理解热力学第一定律,学生可以计算理想气体各等值过程与准静态绝热过程的功、热量、内能的变化,能够了解定体摩尔热容、定压摩尔热容概念。3.理解循环过程概念,学生会计算热机效率和致冷系数。理解卡诺循环,学生能够利用其效率公式、致冷系数公式进行计算。4.了解热力学第二定律的两种表述及等效性,了解热力学第二定律的统计意义。重点:功、热力学第一定律,理想气体的等体过程、等压过程、等温过程和绝热过程,摩尔定容热容、摩尔定压热容的概念,热机效率和制冷系数的计算,卡诺循环、热力学第二定律。难点:理想气体的等体过程、等压过程、等温过程和绝热过程的计算。
13-1准静态过程 功 热量
13-2热力学第一定律 内能
13-3理想气体的等体过程和等压过程 摩尔热容
13-4 理想气体的等温过程和绝热过程
13-5 循环过程 卡诺循环
13-6 热力学第二定律的表述 卡诺定理
静电场
课时目标:1.理解库仑定律。学生能够了解带电体的理想模型(如“点”电荷、“无限大”带电平面、“无限长”带电直导线等)的物理意义。2.理解描述静电场的两个物理量──电场强度和电势的概念及物理意义,理解电场强度是矢量,而电势则是标量。理解场强叠加原理和电势叠加原理。了解电场强度与电势梯度的关系。学生能够进行计算和分析两种不同概念下的模型。 3.理解静电场的高斯定理及环路定理是静电场的两个重要方程,学生能从环路定理中推导出静电场是有源场和保守场。 4.学生能够用点电荷电场强度公式和场强叠加原理,求解带电系统电场强度的方法;学生熟练掌握用高斯定理求解有特殊对称分布的带电系统的电场强度,并且掌握用电场场强与电势梯度的关系求解带电系统的场强。 5.学生熟练掌握电势的定义式,并能够求解有特殊对称分布带电系统的电势的方法;学生能够掌握用点电荷电势公式和电势叠加原理求解带电系统电势。6.学生能熟练进行电场力的功、电势能的计算。重点:点电荷的电场强度和场强叠加原理求解带电系统电场强度的方法、电场强度通量、高斯定理求解对称分布带电系统电场强度的方法、静电场的环路定理、用电势的定义式求解带电系统的电势、点电荷的电势和电势叠加原理求解带电系统电势的方法、电场强度与电势梯度的关系。难点:求解带电系统电势、电场强度与电势梯度的关系
5-1 电荷的量子化 电荷守恒定律
5-2 库仑定律
5-3 电场强度
5-4 电场强度通量 高斯定理
5-6 静电场的环路定理 电势能
5-7 电势
5-8 电场强度与电势梯度
静电场中的导体与电介质
课时目标:1.理解导体静电平衡条件及导体的电学性质,理解导体达到静电平衡状态时电荷及电场强度的分布特征;学生会结合静电平衡条件求解有导体存在时带电系统电场强度、电势、电荷分布等。2.了解电介质极化的微观机理和电介质对静电场的影响。 3.理解电位移矢量的概念,掌握有电介质时的高斯定理,学生能够利用它求解有电介质存在时静电场中的电位移矢量和电场强度。 4.理解电容的定义及其物理意义,掌握典型电容器电容及电容器储能的计算方法。了解电介质对电容的影响。学生能够联系相关的应用模型,并利用知识解题。5.理解电场能量密度的概念,学生能够作有关电场能量的简单计算。重点:导体达到静电平衡时电荷及电场强度的分布特征、电位移矢量的概念、有介质时的高斯定理、典型电容器的电容计算方法、静电场的能量和能量密度的概念。难点:电位移矢量的概念、有介质时的高斯定理、静电场的能量计算。
6-1 静电场中的导体
6-2 静电场中的电介质
6-3 电位移 有电介质时的高斯定理
6-4 电容 电容器
6-5 静电场的能量 能量密度
恒定磁场
课时目标:1.理解毕奥-萨伐尔定律,学生会利用它计算一些典型几何形状的载流导体(如载流直导线、圆电流等)的磁场,并会结合磁场叠加原理求解组合型电流的磁场。2.理解磁场的高斯定理和安培环路定理,它们表明磁场是无源场和非保守场。学生会应用安培环路定理求解某些具有对称性载流导体的磁场。 3.理解磁通量的概念,学生会计算简单非匀强磁场中的磁通量。 4.理解安培定律,学生会判断安培力的方向,会用安培定律计算几何形状简单的载流导体在磁场中所受的安培力。理解载流平面线圈磁矩的定义,理解载流平面线圈在匀强磁场中所受磁力矩的计算公式,并会进行相关计算,判断磁力矩的方向。 5.掌握洛仑兹力的计算,学生能够判断洛仑兹力的方向,了解霍耳效应的机理。 6.了解磁介质的分类,了解磁介质磁化的微观机理,了解磁化强度。学生能够基本分辨不同种类磁介质的特征。 7.理解磁介质中的安培环路定理,学生会运用它求解有磁介质存在时具有一定对称分布的磁场问题。8.了解铁磁质的基本特性。 重点:电源电动势的概念、毕奥-萨伐尔定律结合磁场叠加原理求解组合型电流的磁场、磁通量的概念及计算、磁场高斯定理、安培环路定理及应用、安培力和磁力矩的计算和方向的判断、磁介质中的安培环路定理及应用、磁场强度的概念。难点:利用毕奥-萨伐尔定律求磁感应强度、有磁介质中的安培环路定理的理解。
7-1 恒定电流
7-2 电源 电动势
7-3 磁场 磁感强度
7-4 毕奥-萨伐尔定律
7-5 磁通量 磁场的高斯定理
7-6 安培环路定理
7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动
7-8 载流导线在磁场中所受的力
7-9 磁场中的磁介质
电磁感应 电磁场
课时目标:1.理解法拉第电磁感应定律及楞次定律。学生会应用法拉第电磁感应定律计算感应电动势,会应用楞次定律准确判断感应电动势的方向。2.理解动生电动势的产生原因,学生能够熟练掌握用动生电动势的公式计算简单几何形状的导体在匀强磁场或对称分布的非匀强磁场中运动时的动生电动势的方法,并了解动生电动势中的非静电力是洛仑兹力。 3.了解感生电动势和感生电场概念,了解感生电场与静电场的区别。学生会计算简单的感生电场强度及感生电动势,并能够判断感生电场的方向。 4.理解自感现象,学生能够掌握简单回路的自感系数和自感电动势的计算方法。 5.理解互感现象,了解互感系数是回路之间电磁耦合强弱的量度,学生能够计算简单回路的互感系数及互感电动势。6.理解磁场能量及能量密度的概念,学生掌握一些简单模型的磁场能量的计算方法。重点:电磁感应定律及运用、动生电动势的计算和方向的判断、自感系数和互感系数的计算、磁场的能量和能量密度的计算。难点:非匀强磁场中运动时的动生电动势的求解、感生电动势的计算、磁场能量的计算。
8-1 电磁感应定律
8-2 动生电动势和感生电动势
8-3 自感和互感
8-5 磁场的能量 磁场能量密度
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预备知识

高等数学(主要知识点:微积分、矢量、无穷级数、常微分方程)

参考资料


1.马文蔚.物理学(上、下册)(第六版). 北京:高等教育出版社,2014.


2.赵近芳.《大学物理学》(上、下册)(5). 北京:北京邮电大学出版社,2017.


3.常州工学院物理教学部.大学物理辅导与练习.南京:南京大学出版社, 2011.


4.马文蔚.物理学习题分析与解答(第六版). 北京:高等教育出版社,2015.


5.程守洙,江之永.普通物理学(上、下册)(第六版). 北京:高等教育出版社 2006.


6.赵凯华,罗韵茵.新概念物理教程(力学). 北京:高等教育出版社,2004.


7.张三慧.大学基础物理学(第二版). 北京:清华大学出版社,2007.

常州工学院
1 位授课老师
茆锐

茆锐

讲师

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