《大学物理C》教学大纲 课程类别：学科基础 课程性质：必修 英文名称：College Physics C 总学时：48 讲授学时：48 学 先修课程 :高等数学 适用专业：土木工程 开课单位：物理科学与技术学院 一、课程简介 一)课程性质 物理学是研究物质的基本结构、相互作用和物质最基本、最普遍的运动形式 (机械运动、热运动、电磁运动、微观粒子运动等)及它们之间相互转化的科学 物理学的内容丰富、涉及面广，它的基本理论渗透在自然科学的各个领域，应用 于生产技术的许多部门，是自然科学和工程技术的基础。以物理学基础为内容的 大学物理课程，是高等学校理工科各专业学生一门重要的通识性必修基础课。大 学 物理课程在 养学生现代的科学的自然观、 字宙观和辨证 主义世界观，培养 学生的科学思维能力，掌握科学方法等方面，都具有其他课程不能替代的重要作用。 (二)教学目的与任务 1.培养学生实事求是的科学态度和辩证唯物主义的世界观。 2.培养学生基本的科学素质。 3 培养学生科学的思维方法。 课程侧重于基本概念、基本原理、基本方法的教学，使学生对物理学的基本 概念、基本理论和基本方法有比较全面的认识和正确的理解。只要求学生知道所 涉及的问题的现象和有关试验、知道与问题直接有关的物理量和公式等的物理意 义、并能对它们讲行定性分析，不要求学生讲行定量的计算 (三) 木课与甘位理程的关系 由于 木理积 等数学表述物理规律和分析物理问题，为保证 其水平和质量，本课程适宜在第二学期开课。 2.本课程是一门基础理论课，与理工类各专业的许多基础课、技术基础课 有着密切联系，因此在教学中必须注意其联系和分工，既要避免不必要的重复（包 括避免与中学物理内容的重复).也要避免脱节 3.在处理与《理论力 学》 《电工学》等课程的配合和分工时，本课程将系 统地讲授基本知识、基本概念和基本规律，侧重于从物理本质上加以闸述和理解 (四)对教师的教学要求 1.在本课程的教学过程中，要注意各部分内容之间的相互联系，使学生学 得活些，还要注意大知识面，使学生学得广些」 2应精讲基本内容，注意教学方法 充分利用CAI、录像和演示实验等形 象化教学 现象的静态和动态过程，提高课堂讲授 效果，注意培养学生的自学能力及科学思维能力。 3.习题讨论以围绕习题解决物理概念和原理为主。通过课堂上教师有目的 2
26 《大学物理 C》教学大纲 课程类别：学科基础 课程性质：必修 英文名称：College Physics C 总 学 时：48 讲授学时：48 学 分： 3 先修课程：高等数学 适用专业：土木工程 开课单位：物理科学与技术学院 一、课程简介 (一) 课程性质 物理学是研究物质的基本结构、相互作用和物质最基本、最普遍的运动形式 （机械运动、热运动、电磁运动、微观粒子运动等）及它们之间相互转化的科学。 物理学的内容丰富、涉及面广，它的基本理论渗透在自然科学的各个领域，应用 于生产技术的许多部门，是自然科学和工程技术的基础。以物理学基础为内容的 大学物理课程，是高等学校理工科各专业学生一门重要的通识性必修基础课。大 学物理课程在培养学生现代的科学的自然观、宇宙观和辨证唯物主义世界观，培养 学生的科学思维能力，掌握科学方法等方面，都具有其他课程不能替代的重要作用。 (二) 教学目的与任务 1．培养学生实事求是的科学态度和辩证唯物主义的世界观。 2．培养学生基本的科学素质。 3．培养学生科学的思维方法。 课程侧重于基本概念、基本原理、基本方法的教学，使学生对物理学的基本 概念、基本理论和基本方法有比较全面的认识和正确的理解。只要求学生知道所 涉及的问题的现象和有关试验、知道与问题直接有关的物理量和公式等的物理意 义、并能对它们进行定性分析，不要求学生进行定量的计算。 （三） 本课程与其它课程的关系 1．由于本课程将充分运用高等数学表述物理规律和分析物理问题，为保证 其水平和质量，本课程适宜在第二学期开课。 2．本课程是一门基础理论课，与理工类各专业的许多基础课、技术基础课 有着密切联系，因此在教学中必须注意其联系和分工，既要避免不必要的重复(包 括避免与中学物理内容的重复)，也要避免脱节。 3．在处理与《理论力学》、《电工学》等课程的配合和分工时，本课程将系 统地讲授基本知识、基本概念和基本规律，侧重于从物理本质上加以阐述和理解。 （四）对教师的教学要求 1．在本课程的教学过程中，要注意各部分内容之间的相互联系，使学生学 得活些，还要注意扩大知识面，使学生学得广些。 2．应精讲基本内容，注意教学方法，充分利用 CAI、录像和演示实验等形 象化教学手段，展示某种物理现象或某一现象的静态和动态过程，提高课堂讲授 效果，注意培养学生的自学能力及科学思维能力。 3．习题讨论以围绕习题解决物理概念和原理为主。通过课堂上教师有目的
的示范、启发、诱导，以及学生课堂上的独立思考，达到掌握基本物理概念和原 理，提高运用所学知识分析实际问题的能力 课外作业以与物理概念和原理相关的客观题为主。使学生对物理学的基 本概念、 基本理论和基本方法有比较全面的认识和正确的理解。使学生学会独立 思考，是教师布置课外作业的主要目的。 5.为反映工科大学物理课程特点和科学技术的新进展，以物理学为基础的 相关现代工程技术的内容可根据学生所学专业的具体情况由任课教师自选。 教学内容及基本要求 第一部分：力学 （合计学时：14 含相对论) 力学是大学物理学中最基本而又非常重要的部分，重点在于使学生加深对位 矢、位移、速度、加速度、切向加速度、法向加速度、角速度、角加速度、角动 量、转动惯量、保守力的功、力矩等概念的理解。明确牛顿力学的连续性、因果 性、决定性 的深划含义。本篇不要使学生注意区别别质占和风刚体两个模型及 其适用的定理、定律。 说明和建议： 1.力学的重点是牛顿运动定律和三个守恒定律及其成立条件。 2.力学中除角动量、刚体部分外绝大多数概念学生在中学阶段已有接触，故教 学中展开应适度，以避免重复。 3.通过把研究对象抽象为质点、刚体理想模型，逐步使学生学会建立模型 的科学研 万 4.本部分重点讲述狭义相对论的基本原理、研究方法，通过与绝对时空观 的比较，帮助学生建立狭义相对论的时空观。 5.注意学习相对论动力学基础。 第一章质点运动时间空间 （2+4学时) 教学内容 第1节质点运动的描述之一 第2节质点运动的描述之二 第3节 经典时空观及其局限性 相对论时空观 基本要求 1,草握位置矢量、位移、速度、加速度等描述质点运动及运动变化的物理 量， 2.理解这些物理量的矢量性、瞬时性和相对性。 3.理解运动方程的物理意义及作月 4 理解质点 在 面 的速度和加速度，以及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。 5.理解经典力学的适用范围。 6.了解爱因斯坦狭义相对论的两条基本原理，以及在此基础上建立起来的 洛伦兹变换式。 了解狭义相对论中同时的相对性，以及长度收缩和时间延缓的概念。 8. 了解牛顿力学的时空观和狭义相对论的时空观以及二者的差异。 第二章力动量能量(2+2学时) 教学内容
27 的示范、启发、诱导，以及学生课堂上的独立思考，达到掌握基本物理概念和原 理，提高运用所学知识分析实际问题的能力。 4．课外作业以与物理概念和原理相关的客观题为主。使学生对物理学的基 本概念、基本理论和基本方法有比较全面的认识和正确的理解。使学生学会独立 思考，是教师布置课外作业的主要目的。 5．为反映工科大学物理课程特点和科学技术的新进展，以物理学为基础的 相关现代工程技术的内容可根据学生所学专业的具体情况由任课教师自选。 二、教学内容及基本要求 第一部分:力学 （合计学时: 14 ——含相对论） 力学是大学物理学中最基本而又非常重要的部分，重点在于使学生加深对位 矢、位移、速度、加速度、切向加速度、法向加速度、角速度、角加速度、角动 量、转动惯量、保守力的功、力矩等概念的理解。明确牛顿力学的连续性、因果 性、决定性……的深刻含义。本篇还要使学生注意区别别质点和刚体两个模型及 其适用的定理、定律。 说明和建议: 1. 力学的重点是牛顿运动定律和三个守恒定律及其成立条件。 2. 力学中除角动量、刚体部分外绝大多数概念学生在中学阶段已有接触，故教 学中展开应适度，以避免重复。 3. 通过把研究对象抽象为质点、刚体理想模型，逐步使学生学会建立模型 的科学研究方法。 4. 本部分重点讲述狭义相对论的基本原理、研究方法，通过与绝对时空观 的比较，帮助学生建立狭义相对论的时空观。 5. 注意学习相对论动力学基础。 第一章 质点运动 时间 空间 （2 + 4 学时） 教学内容 第1节 质点运动的描述之一 第2节 质点运动的描述之二 第3节 经典时空观及其局限性 第4节 相对论时空观 基本要求 1．掌握位置矢量、位移、速度、加速度等描述质点运动及运动变化的物理 量。 2．理解这些物理量的矢量性、瞬时性和相对性。 3．理解运动方程的物理意义及作用。 .4．理解质点在平面内运动时的速度和加速度，以及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。 5．理解经典力学的适用范围。 6．了解爱因斯坦狭义相对论的两条基本原理，以及在此基础上建立起来的 洛伦兹变换式。 7．了解狭义相对论中同时的相对性，以及长度收缩和时间延缓的概念。 8．了解牛顿力学的时空观和狭义相对论的时空观以及二者的差异。 第二章 力 动量 能量 （2 + 2 学时） 教学内容
第1节牛顿运动定律定律 第2节动量定理和动量守恒定律 第3节功 动能定理 第4节 功能原理 机械能转换和守恒定律 第5节 质量一速率关系 质量一能量关系 基本要求 1,掌握牛顺三定律及其话用条件 2.掌握功的概念 3. 理解保守力作功的特点及势能的概念 4.掌握质点的动能定理和动量定理，通过质点在平面内的运动情况理解角 动量（动量矩）和角动量守恒定律。 5.掌握机械能守恒定律、动量守恒定律，掌握运用守恒定律分析问题的思 想和方法。 6.理解狭义相对论中质量、动量与速度的关系，以及质量与能量间的关系 第三章刚体的定轴转动(4学时) 教学内容 第1节刚体动能定理和转动定律 第2节定轴转动的动量矩定理和动量矩守恒定律 基本要求 1.理解描写刚体定轴转动的物理量。 2.掌握角量与线量的关系。 3.理解力矩和转动惯量概念。 4.掌握刚体绕定轴转动的转动定理 5. 理解角 动量概 6.掌握质点在平面内运动以及刚体绕定轴转动情况下的角动量守恒问题。 7.理解利体定轴转动的转动动能概念。 第二部分：热学 (合计学时：2) 说明和建议 1. 对于中学物理介绍得比较多的气体宏观规律，如气体的状态方程、热力 学第一定律等应注意展开适度，减少不必要的重复。 2.温度是热学的重要概念，除了说明温度的统计意义外，还应讲述为其提供 实验基础的热力学第琴定律 注重讲授大量粒子组成的系统的统计研究方法和统计规律，以及热现象 研究中宏观量与微观量之间的区别与联系 4. 通过理想气体的压强和气体分子平均自由程等公式的建立进一步讲授科 学研究的建模方法。 5.要强调热力学第二定律的重要性 第四章气体动理论(1学时) 教学内空 第1节宏观与微观 第2节理想气体的压强和温度 第3节能量均分定理理想气体的内能
28 第 1 节 牛顿运动定律定律 第 2 节 动量定理和动量守恒定律 第 3 节 功 动能定理 第 4 节 功能原理 机械能转换和守恒定律 第 5 节 质量—速率关系 质量—能量关系 基本要求 1．掌握牛顿三定律及其适用条件。 2．掌握功的概念。 3．理解保守力作功的特点及势能的概念。 4. 掌握质点的动能定理和动量定理，通过质点在平面内的运动情况理解角 动量（动量矩）和角动量守恒定律。 5. 掌握机械能守恒定律、动量守恒定律，掌握运用守恒定律分析问题的思 想和方法。 6．理解狭义相对论中质量、动量与速度的关系，以及质量与能量间的关系。 第三章 刚体的定轴转动（4 学时） 教学内容 第 1 节 刚体动能定理和转动定律 第 2 节 定轴转动的动量矩定理和动量矩守恒定律 基本要求 1．理解描写刚体定轴转动的物理量。 2．掌握角量与线量的关系。 3．理解力矩和转动惯量概念。 4．掌握刚体绕定轴转动的转动定理。 5．理解角动量概念。 6．掌握质点在平面内运动以及刚体绕定轴转动情况下的角动量守恒问题。 7．理解刚体定轴转动的转动动能概念。 第二部分:热学 （合计学时: 2 ） 说明和建议: 1. 对于中学物理介绍得比较多的气体宏观规律，如气体的状态方程、热力 学第一定律等应注意展开适度，减少不必要的重复。 2. 温度是热学的重要概念，除了说明温度的统计意义外，还应讲述为其提供 实验基础的热力学第零定律。 3. 注重讲授大量粒子组成的系统的统计研究方法和统计规律，以及热现象 研究中宏观量与微观量之间的区别与联系。 4. 通过理想气体的压强和气体分子平均自由程等公式的建立进一步讲授科 学研究的建模方法。 5. 要强调热力学第二定律的重要性。 第四章 气体动理论 （1 学时） 教学内容 第1节 宏观与微观 第2节 理想气体的压强和温度 第3节 能量均分定理 理想气体的内能
第4节麦克斯韦速率分布 数学要求 了解从提出模型、进行统计平均、建立宏观量与微观量的联系到阐明宏 观量的微观本质的思想和方法。能从宏观和统计意义上理解压强、温度、 内能等概念。 2.了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现。 第五章热力学基础(1学时) 教兰内空 第1节 热力学第一定律及应用 第2节循环过程卡诺循环 第3节热力学第二定律 数学要求 1堂据功和热最的概念。理解准静态讨时程。堂据热力学时程中的功、执最 内能改 变量及卡诺 环等简单循环的效率 了解可逆过性和不可逆过性。 了解热力学第二定律及其统计意义。 第三部分：电磁学 （合计学时：12) 场这一物质存在的普遍形式以前还讨论得很少，本篇主要介绍电磁场这 重要的场的基本性质和运动规律。重点介绍静电场和稳恒磁场的描述、性质、所 遵循的基本规律，以及静电场与导体和电介质的相互作用、稳恒磁场与磁介质的 相互作用等。通过这两种不随时间改变的电磁场的讨论，进 一步讨论一般的电磁 场的运动规律，从而得出电磁场普遍遵循的麦克断韦方程组。 说明和建议： 】对中学物理介绍得比较多的电力、磁力、静电感应及电磁感应现象等内容 讲述中应注意与中学教学的衔接，减少不必要的重复 2.电磁学的重点在于通 过库仑定律、高斯定理和环路定理、毕奥萨伐尔定律 法拉第电磁感应定律等，学习电磁场的概念以及场的研究方法。 3.突出介绍以点电荷的电场和电流元的磁场为基础的叠加法。强调电场强度 电场力、磁感应强度、磁场力的矢量性 4,重点讲述法拉第电磁感应定律以及麦克斯韦关于涡旋电场和位移电流的基 本假设 并闸明麦 克斯韦方程组的物理思想， 帮助学生建立起统 电磁场 概念以及认识电磁场的物质性、相对性和统一性。 第六章静电场(4学时) 教学内容 第5节电场强度 第6 斯定理 第7节 电 第8节静电场中的导体和电介质 第9节电容电场的能量 教学要求 1.掌握描述静电场的两个物理量 一电场强度和电势的概念 2.理解电场强度是 数， 而电 势则 是标量点函数 3.理解高斯定理及静电场的环路定理是静电场的两个重要定理，它们表明 静电场是有源场和保守场。 4.理解静电场中导体处于静电平衡时的条件，并能从静电平衡条件来分析带电
29 第4节 麦克斯韦速率分布 教学要求 1. 了解从提出模型、进行统计平均、建立宏观量与微观量的联系到阐明宏 观量的微观本质的思想和方法。能从宏观和统计意义上理解压强、温度、 内能等概念。 2.了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现。 第五章 热力学基础 （1 学时） 教学内容 第 1 节 热力学第一定律及应用 第 2 节 循环过程 卡诺循环 第 3 节 热力学第二定律 教学要求 1. 掌握功和热量的概念。理解准静态过程。掌握热力学过程中的功、热量、 内能改变量及卡诺循环等简单循环的效率。 2. 了解可逆过程和不可逆过程。了解热力学第二定律及其统计意义。 第三部分:电磁学 （合计学时: 12 ） 场这一物质存在的普遍形式以前还讨论得很少，本篇主要介绍电磁场这一 重要的场的基本性质和运动规律。重点介绍静电场和稳恒磁场的描述、性质、所 遵循的基本规律，以及静电场与导体和电介质的相互作用、稳恒磁场与磁介质的 相互作用等。通过这两种不随时间改变的电磁场的讨论，进一步讨论一般的电磁 场的运动规律，从而得出电磁场普遍遵循的麦克斯韦方程组。 说明和建议: 1. 对中学物理介绍得比较多的电力、磁力、静电感应及电磁感应现象等内容， 讲述中应注意与中学教学的衔接，减少不必要的重复。 2. 电磁学的重点在于通过库仑定律、高斯定理和环路定理、毕奥-萨伐尔定律、 法拉第电磁感应定律等，学习电磁场的概念以及场的研究方法。 3. 突出介绍以点电荷的电场和电流元的磁场为基础的叠加法。强调电场强度、 电场力、磁感应强度、磁场力的矢量性。 4. 重点讲述法拉第电磁感应定律以及麦克斯韦关于涡旋电场和位移电流的基 本假设，并阐明麦克斯韦方程组的物理思想，帮助学生建立起统一电磁场的 概念以及认识电磁场的物质性、相对性和统一性。 第六章 静电场（4 学时） 教学内容 第5节 电场强度 第6节 高斯定理 第7节 电势 第8节 静电场中的导体和电介质 第9节 电容 电场的能量 教学要求 ..1．掌握描述静电场的两个物理量——电场强度和电势的概念。 ．．2．理解电场强度是矢量点函数，而电势则是标量点函数。 ..3．理解高斯定理及静电场的环路定理是静电场的两个重要定理，它们表明 静电场是有源场和保守场。 4．理解静电场中导体处于静电平衡时的条件，并能从静电平衡条件来分析带电
导体在静电场中的电荷分布。 了解由个质的极化机理 了解电位移矢量的概念，以及与电场强度的关系。 了解电介质中的高斯定理 8。理解电容的定义。 9.了解静电场是电场能量的携带者。 10.了解电场能量密度的概念。 第七章稳恒磁场(4学时) 教学内容 第1节磁感应强度 磁场的高斯定理 第2节安培定理 第3节毕奥萨伐尔定律 第4节安培环路定理 第5节磁介质中的磁场 教学要求 1掌握描述磁场的物理量 磁感强度的概念。 2理解它是矢量点函数。 3.理解毕奥一萨伐尔定律。 4.理解稳恒磁场的高斯定理和安培环路定理， 5.理解用安培环路定理计算磁感强度的条件和方法 6理解洛伦兹力和安培力的公式，能分析电荷在均匀电场和磁场中的受力和 运动。 7,了解磁矩的概念 8了解磁介质的磁化现象及其微观解释 9.了解磁场强度的概念以及在各向同性介质中H和B的关系了解磁介质中的 安培环路定理 10.了解铁磁质的特性 第八章申磁感应由磁场 (4学时) 教学内容 第1节电磁感应的基本定律 第2节动生电动势涡旋电场 第3节自感互感 磁场的能量 第4节位移电流麦克斯韦方程组 教学要求 1掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律 2理解动生电动势和感生电动势的本质。 3.了解有旋电场的概念。 4.了解自感和互感的现象 5了解磁场具有能量和磁能密度的橱念 6.了解位移电流和麦克斯韦电场的基本概念以及麦克斯韦方程组（积分形 式)的物理意义 第四部分：振动与波动 （合计学时：6) 振动和波动是物质的基本运动形态之一。本篇着重讨论机械振动和机械波
30 导体在静电场中的电荷分布。 5．了解电介质的极化机理。 6．了解电位移矢量的概念，以及与电场强度的关系。 7．了解电介质中的高斯定理。 8．理解电容的定义。 9．了解静电场是电场能量的携带者。 10．了解电场能量密度的概念。 第七章 稳恒磁场（4 学时） 教学内容 第 1 节 磁感应强度 磁场的高斯定理 第 2 节 安培定理 第 3 节 毕奥—萨伐尔定律 第 4 节 安培环路定理 第 5 节 磁介质中的磁场 教学要求 1.掌握描述磁场的物理量——磁感强度的概念。 2.理解它是矢量点函数。 3.理解毕奥－萨伐尔定律。 4.理解稳恒磁场的高斯定理和安培环路定理。 5.理解用安培环路定理计算磁感强度的条件和方法。 6.理解洛伦兹力和安培力的公式，能分析电荷在均匀电场和磁场中的受力和 运动。 7.了解磁矩的概念。 8.了解磁介质的磁化现象及其微观解释。 9.了解磁场强度的概念以及在各向同性介质中H和B的关系.了解磁介质中的 安培环路定理。 10.了解铁磁质的特性. 第八章 电磁感应 电磁场 （4 学时） 教学内容 第 1 节 电磁感应的基本定律 第 2 节 动生电动势 涡旋电场 第 3 节 自感 互感 磁场的能量 第 4 节 位移电流 麦克斯韦方程组 教学要求 1.掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律。 2.理解动生电动势和感生电动势的本质。 3.了解有旋电场的概念。 4.了解自感和互感的现象。 5.了解磁场具有能量和磁能密度的概念。 6.了解位移电流和麦克斯韦电场的基本概念以及麦克斯韦方程组（积分形 式）的物理意义。 第四部分:振动与波动 （合计学时: 6 ） 振动和波动是物质的基本运动形态之一。本篇着重讨论机械振动和机械波