电动力学教学大纲 一、 课程基本信息 课程编码：07S1118B 中文名称：电动力学 英文名称：Electrodynamics 课程类别：专业核心课 总学时：48 总学分：3 适用专业：物理学专业 先修课程：高等数学、大学物理、数学物理方程 二、课程性质及目标 教学的性质：《电动力学》是物理学（师范）专业本科的一门专业必修核心课程，它是 电磁学和光学的延伸，为研究生阶段开设量子电动力学等理论物理课程提供必需的数学理论 知识和计算方法。为进一步学习其它专业课程做准备，也为今后工作中遇到的数学物理问题 的求解打下良好的基础。 课程的目标： 1.通过对本课程知识的学习，掌握电磁场的基本规律，通过对静电场、静磁场、电磁波 的传播和辐射的学习加深对电磁场性质的理解。 2.通过对本课程知识学习，获得处理一些基本电磁现象的理论方法，培养初步的科研能 力，为以后解决实际问题打下基础：获得狭义相对论时空观，掌握相对论时空概念，对相对 论协变形式的电动力学和相对论协变形式的力学有初步的了解。 3.通过对本课程的学习，培养学生的科学素养，科学敏锐性以及创新思维。增强学生的 逻辑思维能力，使学生获得严谨的科研态度，正确的人生观、价值观。提高学生的民族自豪 感和爱国情操
电动力学教学大纲 一、课程基本信息 课程编码：07S1118B 中文名称：电动力学 英文名称：Electrodynamics 课程类别：专业核心课 总 学 时：48 总 学 分：3 适用专业：物理学专业 先修课程：高等数学、大学物理、数学物理方程 二、课程性质及目标 教学的性质：《电动力学》是物理学（师范）专业本科的一门专业必修核心课程，它是 电磁学和光学的延伸，为研究生阶段开设量子电动力学等理论物理课程提供必需的数学理论 知识和计算方法。为进一步学习其它专业课程做准备，也为今后工作中遇到的数学物理问题 的求解打下良好的基础。 课程的目标： 1.通过对本课程知识的学习，掌握电磁场的基本规律，通过对静电场、静磁场、电磁波 的传播和辐射的学习加深对电磁场性质的理解。 2.通过对本课程知识学习，获得处理一些基本电磁现象的理论方法，培养初步的科研能 力，为以后解决实际问题打下基础；获得狭义相对论时空观，掌握相对论时空概念，对相对 论协变形式的电动力学和相对论协变形式的力学有初步的了解。 3.通过对本课程的学习，培养学生的科学素养，科学敏锐性以及创新思维。增强学生的 逻辑思维能力，使学生获得严谨的科研态度，正确的人生观、价值观。提高学生的民族自豪 感和爱国情操
表1课程目标对毕业要求的支撑关系 毕业要求 指标点 课程目标 1.3树立立德树人的教育理念，立志成为有理想信念、有道 1.师德规范 课程目标3 德情操、有扎实学识、有仁爱之心的新时代“四有好教 师”。 3.1掌握物理学的基础知识、基本理论和基本技能。理解以 高等数学、普通物理实验为基础，理论核心课程为主线的物 课程目标1 3.学科素养 理学知识结构体系。 课程目标2 3.3了解物理学发展前沿动态以及与其他学科的联系，具有 将相关学科知识进行融合应用的意识。 4.2掌握中学物理教材的特点和课程标准，结合物理学科知 识，能利用“互联网+”的多种教育信息技术科学地设计课程 4.教学能力 课程目标3 教学方案，有效实施教学计划，并能运用多种手段开展教学 评价。 三、课程教学方法 1.主要采用课堂讲授方法，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。 2.运用多媒体课件进行辅助教学，提高课堂教学教学信息量，增强教学的直观性 3.适当安排一定的自学内容，提高学生自学能力、解决实际问题的能力，增强创新意识。 4.采用线上、线下两种答疑方式，增多与学生的交流时间，提高学生的学习兴趣。 四、课程教学内容及要求 预备知识矢量分析与场论初步(8学时) 【教学目标与要求】 1.教学目标 通过本章的学习，使学生掌握矢量概念以及矢量微分运算，掌握理解标量函数与矢量函 数的概念，了解一般正交坐标系的互换表达式。在推导中通过结合科学家的案例，使学生明 确科学工作的严谨性。 2.教学要求 (1)了解矢量场的基本概念
表 1 课程目标对毕业要求的支撑关系 毕业要求 指标点 课程目标 1.师德规范 1.3 树立立德树人的教育理念，立志成为有理想信念、有道 德情操、有扎实学识、有仁爱之心的新时代“四有好教 师”。 课程目标 3 3.学科素养 3.1 掌握物理学的基础知识、基本理论和基本技能。理解以 高等数学、普通物理实验为基础，理论核心课程为主线的物 理学知识结构体系。 3.3 了解物理学发展前沿动态以及与其他学科的联系，具有 将相关学科知识进行融合应用的意识。 课程目标 1 课程目标 2 4.教学能力 4.2 掌握中学物理教材的特点和课程标准，结合物理学科知 识，能利用“互联网+”的多种教育信息技术科学地设计课程 教学方案，有效实施教学计划，并能运用多种手段开展教学 评价。 课程目标 3 三、课程教学方法 1.主要采用课堂讲授方法，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。 2.运用多媒体课件进行辅助教学，提高课堂教学教学信息量，增强教学的直观性 3.适当安排一定的自学内容，提高学生自学能力、解决实际问题的能力,增强创新意识。 4.采用线上、线下两种答疑方式，增多与学生的交流时间，提高学生的学习兴趣。 四、课程教学内容及要求 预备知识 矢量分析与场论初步（8 学时） 【教学目标与要求】 1.教学目标 通过本章的学习，使学生掌握矢量概念以及矢量微分运算，掌握理解标量函数与矢量函 数的概念，了解一般正交坐标系的互换表达式。在推导中通过结合科学家的案例，使学生明 确科学工作的严谨性。 2.教学要求 （1）了解矢量场的基本概念
(2)掌握Nabla算符（矢量微分算符）与函数的运算。 (3)了解并矢和张量概念及运算。 【教学重点与难点】 1.教学重点： Nabla算符（矢量微分算符）的运算。 2.教学难点： 各坐标系间的转换。 【教学内容】 1.矢量分析 2.场论初步 【思政元素】矢量分析告诉同学们人类通过概括和总结的方式来理解世界，借助抽象符 号来表示。从而学会分析问题时，抓主要矛盾，抓矛盾的主要方面的哲学思想。这在科学研 究中是非常重要的能力。 【思政元素】场的概念告诉同学们，借助具象的物理模型对事物进行思考，培养同学们 思维的具象化方法和习惯。这种具象的物理模型其实本身又是对于物质世界的抽象概括，在 抽象的基础上利用具象的方式有助于我们理解和探索事物的本质。 第一章电磁现象的普遍规律(16学时) 【教学目标与要求】 1.教学目标 通过本章的学习，使学生理解描述宏观电磁场的物理量，描述宏观电磁场的Maxwel1方 程组。掌握真空、介质中的Maxwel1方程组及其Maxwel1方程组满足的边界条件：还要掌握 电磁场的能量、动量表达式，以及能量、动量守恒定律。通过Maxwel1方程发现过程的讲述， 使学生明确科学创新的重要性。 2.教学要求 (1)理解描述宏观电磁场的物理量，描述宏观电磁场的Maxwel1方程组。 (2)掌握真空、介质中的Maxwel1方程组及其Maxwel1l方程组满足的边界条件：还要 掌握电磁场的能量、动量表达式，以及能量、动量守恒定律。 (3)了解描述电磁场能量密度和Maxwel1应力张量等概念。 【教学重点与难点】
（2）掌握 Nabla 算符（矢量微分算符）与函数的运算。 （3）了解并矢和张量概念及运算。 【教学重点与难点】 1.教学重点： Nabla 算符(矢量微分算符)的运算。 2.教学难点： 各坐标系间的转换。 【教学内容】 1.矢量分析 2.场论初步 【思政元素】矢量分析告诉同学们人类通过概括和总结的方式来理解世界，借助抽象符 号来表示。从而学会分析问题时，抓主要矛盾，抓矛盾的主要方面的哲学思想。这在科学研 究中是非常重要的能力。 【思政元素】场的概念告诉同学们，借助具象的物理模型对事物进行思考，培养同学们 思维的具象化方法和习惯。这种具象的物理模型其实本身又是对于物质世界的抽象概括，在 抽象的基础上利用具象的方式有助于我们理解和探索事物的本质。 第一章 电磁现象的普遍规律（16 学时） 【教学目标与要求】 1.教学目标 通过本章的学习，使学生理解描述宏观电磁场的物理量，描述宏观电磁场的 Maxwell 方 程组。掌握真空、介质中的 Maxwell 方程组及其 Maxwell 方程组满足的边界条件；还要掌握 电磁场的能量、动量表达式，以及能量、动量守恒定律。通过 Maxwell 方程发现过程的讲述， 使学生明确科学创新的重要性。 2.教学要求 （1）理解描述宏观电磁场的物理量，描述宏观电磁场的 Maxwell 方程组。 （2）掌握真空、介质中的 Maxwell 方程组及其 Maxwell 方程组满足的边界条件；还要 掌握电磁场的能量、动量表达式，以及能量、动量守恒定律。 （3）了解描述电磁场能量密度和 Maxwell 应力张量等概念。 【教学重点与难点】
1.教学重点： 真空中和介质中Maxwel1方程组及其满足的边界条件。 2.教学难点： 介质中Maxwel1方程组的推导，及其介质电磁性质方程。 【教学内容】 1.电荷和电场 2.电流和磁场 3.麦克斯韦方程组 4.介质的电磁性质 5.电磁场边值关系 6.电磁场的能量和能流 【思政元素】电荷作为物质带电属性的概念告诉同学们，反映物质属性的概念又是并不 是一个具体的事物，而是一类事物的总体表现。从而帮助同学们理解抽象与具体的本质关系 问题。 【思政元素】麦克斯韦方程组的发现，告诉同学们：实践和认识的辩证关系问题。实践 创造认识，认识又反作用与实践。人类通过实践掌握的大量知识，可以通过整理和挖掘创造 出更深层的认识，从而更好地指导人类的实践。 第二章静电场(10学时) 【教学目标与要求】 1.教学目标 通过本章的学习，使学生理解静电场的标势引入的物理意义、唯一性定理。掌握求解方 程的分离变量法、镜像法和电多极矩法。通过解决静电场问题的过程，使学生明确物理解决 问题的方法，以及开创性解决问题的思维。 2.教学要求 (1)理解静电场的标势引入的物理意义、唯一性定理。 (2)掌握求解方程的分离变量法、镜像法和电多极矩法。 (3)了解Green函数法。 【教学重点与难点】 1.教学重点：
1.教学重点： 真空中和介质中 Maxwell 方程组及其满足的边界条件。 2.教学难点： 介质中 Maxwell 方程组的推导，及其介质电磁性质方程。 【教学内容】 1.电荷和电场 2.电流和磁场 3.麦克斯韦方程组 4.介质的电磁性质 5.电磁场边值关系 6.电磁场的能量和能流 【思政元素】电荷作为物质带电属性的概念告诉同学们，反映物质属性的概念又是并不 是一个具体的事物，而是一类事物的总体表现。从而帮助同学们理解抽象与具体的本质关系 问题。 【思政元素】麦克斯韦方程组的发现，告诉同学们：实践和认识的辩证关系问题。实践 创造认识，认识又反作用与实践。人类通过实践掌握的大量知识，可以通过整理和挖掘创造 出更深层的认识，从而更好地指导人类的实践。 第二章 静电场（10 学时） 【教学目标与要求】 1.教学目标 通过本章的学习，使学生理解静电场的标势引入的物理意义、唯一性定理。掌握求解方 程的分离变量法、镜像法和电多极矩法。通过解决静电场问题的过程，使学生明确物理解决 问题的方法，以及开创性解决问题的思维。 2.教学要求 （1）理解静电场的标势引入的物理意义、唯一性定理。 （2）掌握求解方程的分离变量法、镜像法和电多极矩法。 （3）了解 Green 函数法。 【教学重点与难点】 1.教学重点：
静电场的标势满足的微分方程，及分离变量法、镜像法、电多极矩法等求解方法。 2.教学难点： Green函数法和电多极矩法。 【教学内容】 1.静电场的标势及其微分方程 2.唯一性定理 3.拉普拉斯方程分离变量法 4.镜像法 5.格林函数 6.电多极矩 【思政元素】静态场的计算方法，告诉同学们在解决问题时，可以通过分析和综合的 思维方式。通过将静态模型来模拟缓慢动态问题，从而实现许多问题的解决。 第三章静磁场(4学时) 【教学目标与要求】 1.教学目标 通过本章的学习，使学生理解磁标势概念，及其能引入磁标势的条件。掌握磁标势满足 的微分方程，并能够类似于电标势通过镜像法和分离变量法进行求解。通过磁现象的讲解， 引入磁悬浮技术的案例，使学生了解我国科学技术的发展。 2.教学要求 (1)理解磁标势概念，及其能引入磁标势的条件。 (2)掌握磁标势满足的微分方程，并能够类似于电标势通过镜像法和分离变量法求解。 (3)了解磁多极矩法。 【教学重点与难点】 1.教学重点： 引入磁标势和引入电标势之间的类比。 2.教学难点： 能够引入磁标势的条件。 【教学内容】 1矢势及其微分方程 2磁标势
静电场的标势满足的微分方程，及分离变量法、镜像法、电多极矩法等求解方法。 2.教学难点： Green 函数法和电多极矩法。 【教学内容】 1.静电场的标势及其微分方程 2.唯一性定理 3.拉普拉斯方程分离变量法 4.镜像法 5.格林函数 6.电多极矩 【思政元素】静态场的计算方法，告诉同学们在解决问题时，可以通过分析和综合的 思维方式。通过将静态模型来模拟缓慢动态问题，从而实现许多问题的解决。 第三章 静磁场（4 学时） 【教学目标与要求】 1.教学目标 通过本章的学习，使学生理解磁标势概念，及其能引入磁标势的条件。掌握磁标势满足 的微分方程，并能够类似于电标势通过镜像法和分离变量法进行求解。通过磁现象的讲解， 引入磁悬浮技术的案例，使学生了解我国科学技术的发展。 2.教学要求 （1）理解磁标势概念，及其能引入磁标势的条件。 （2）掌握磁标势满足的微分方程，并能够类似于电标势通过镜像法和分离变量法求解。 （3）了解磁多极矩法。 【教学重点与难点】 1.教学重点： 引入磁标势和引入电标势之间的类比。 2.教学难点： 能够引入磁标势的条件。 【教学内容】 1 矢势及其微分方程 2 磁标势