《大学物理A1》课程教学大纲 University Physics Al 课程编号：130703001 学时：56 学分：3.5 适用对象：理工类专业 先修课程：高等数学 一、课程的性质和任务 性质：该课程可以支撑毕业要求的第1、2、3和4条的达成。物理学是研究物质的基本结 构、相互作用和物质最基本、最普遍的运动方式及其相互转化规律的学科。物理学的研究对象 具有极大的普遍性。它的基本理论渗透自然科学的一切领域，应用于生产技术的各个部门，它 是自然科学的许多领域和工程技术的基础。大学物理A1课程是高等学校理工类专业学生的一门 重要的必修基础课。 任务：高等学校开设大学物理A1课程的作用，一方面在于为学生较系统地打好必要的物理 基础：另一方面使学生初步学习科学的思想方法和研究问的方法。这些都起着开阔思路、激发 探索和创新精神、增强适应能力、提高人文素质的重要作用。学好大学物理A1课程，不仅对学 生在校的学习十分重要，而且对学生毕业后的工作和进一步学习新理论、新技术，不断更新知识， 都将发生深远的影响。大学物理1是在低年级开设的课程，它在使学生树立正确的学习态度， 掌握科学的学习方法，培养独立获取知识的能力，以尽快适应大学阶段的学习规律等方面所起的 作用也是十分重要的。大学物理1课程在培养学生辨证唯物主义世界观方面也起着一定的作用。 通过大学物理课的教学，应使学生对课程中的基本概念、基本理论、基本方法能够有比较全面和 系统的认识和正确的理解，并具有初步应用的能力。在大学物理课的各个教学环节中，都必须注 意在传授知识的同时若重培养能力。 二、教学目的与要求 本课程的开设目的与要求是让学生能够理解物理学的基本规律，了解物理学的基本理论在 生产技术中的重要应用，使学生在思维能力方面受到进一步的训练，培养学生分析问题、解决 问题的能力和自学能力，使学生毕业后在实际的科学技术工作中具有一定的适应能力，为学生 学习专业知识和参加科学实践打下必要的物理基础，培养学生实事求是的态度和舞证唯物主义 的世界观。 22
22 《大学物理 A1》课程教学大纲 University Physics A1 课程编号：130703001 学时：56 学分：3.5 适用对象：理工类专业 先修课程：高等数学 一、课程的性质和任务 性质：该课程可以支撑毕业要求的第 1、2、3 和 4 条的达成。物理学是研究物质的基本结 构、相互作用和物质最基本、最普遍的运动方式及其相互转化规律的学科。物理学的研究对象 具有极大的普遍性。它的基本理论渗透自然科学的一切领域，应用于生产技术的各个部门，它 是自然科学的许多领域和工程技术的基础。大学物理 A1 课程是高等学校理工类专业学生的一门 重要的必修基础课。 任务：高等学校开设大学物理 A1 课程的作用，一方面在于为学生较系统地打好必要的物理 基础；另一方面使学生初步学习科学的思想方法和研究问题的方法。这些都起着开阔思路、激发 探索和创新精神、增强适应能力、提高人文素质的重要作用。学好大学物理 A1 课程，不仅对学 生在校的学习十分重要，而且对学生毕业后的工作和进一步学习新理论、新技术、不断更新知识， 都将发生深远的影响。大学物理 A1 是在低年级开设的课程，它在使学生树立正确的学习态度， 掌握科学的学习方法，培养独立获取知识的能力，以尽快适应大学阶段的学习规律等方面所起的 作用也是十分重要的。大学物理 A1 课程在培养学生辨证唯物主义世界观方面也起着一定的作用。 通过大学物理课的教学，应使学生对课程中的基本概念、基本理论、基本方法能够有比较全面和 系统的认识和正确的理解，并具有初步应用的能力。在大学物理课的各个教学环节中，都必须注 意在传授知识的同时着重培养能力。 二、教学目的与要求 本课程的开设目的与要求是让学生能够理解物理学的基本规律，了解物理学的基本理论在 生产技术中的重要应用，使学生在思维能力方面受到进一步的训练，培养学生分析问题、解决 问题的能力和自学能力，使学生毕业后在实际的科学技术工作中具有一定的适应能力，为学生 学习专业知识和参加科学实践打下必要的物理基础，培养学生实事求是的态度和辩证唯物主义 的世界观
三、教学内容 第一章：质点运动学 1.基本内容： 第一节参照系质点运动方程第二节位移速度和加速度 第三节平面曲线运动 第四节相对运动 2.数学基本要求： 通过本章教学使学生掌握参照系、坐标系、质点、位置、速度、加速度和相对运动的概念： 熟练掌握运动学的两类问题的处理方法：熟练掌握圆周运动的描述方法以及线量和角量的关系。 了解相对运动的计算方法。 3.教学重点难点： 教学重点是运动规律在直角坐标系和自然坐标系中的的矢量描述：难点是两类运动学问题 的分析、处理。 4.教学建议： (1)建议学习本章内容之前复习高等数学中的微积分知识、强调矢量描述： (2)对不同专业学生，内容略有侧重：机械、土木类专业注重不同坐标系下物理量间的相 互关系，强调惯性系和非惯性系在描述和分析相关力学问题方法：对计算机、电气和化工相关 专业学生，注重基本物理概念的理解：对核专业学生则同时注重上述两方面问题教学。 第二章：质点动力学 1.基本内容： 第一节牛顿运动定律 第二节力学中的单位制和量纲 第三节功和功率 第四节动能动能定理质点动能定理质点系动能定理 第五节势能机械能守恒定律第六节动量冲量动量定理 第七节动量守恒定律 第八节碰撞 2.教学基本要求： 熟练掌握物体的受力分析以及牛顿运动定律的应用方法，能用微积分求解变力作用下的质 点动力学问题：了解惯性力的概念：掌握功的概念，能计算变力的功：掌握保守力和势能的概 念：熟练掌握动量定理、动能定理、功能原理和机械能守恒定律，会灵活运用动量守恒定律和 机械能守恒定律解决一些实际问题。 3.教学重点难点： 23
23 三、教学内容 第一章：质点运动学 1． 基本内容： 第一节 参照系 质点 运动方程 第二节 位移 速度和加速度 第三节 平面曲线运动 第四节 相对运动 2． 教学基本要求： 通过本章教学使学生掌握参照系、坐标系、质点、位置、速度、加速度和相对运动的概念； 熟练掌握运动学的两类问题的处理方法；熟练掌握圆周运动的描述方法以及线量和角量的关系。 了解相对运动的计算方法。 3． 教学重点难点： 教学重点是运动规律在直角坐标系和自然坐标系中的的矢量描述；难点是两类运动学问题 的分析、处理。 4. 教学建议： （1）建议学习本章内容之前复习高等数学中的微积分知识、强调矢量描述； （2）对不同专业学生，内容略有侧重：机械、土木类专业注重不同坐标系下物理量间的相 互关系，强调惯性系和非惯性系在描述和分析相关力学问题方法；对计算机、电气和化工相关 专业学生，注重基本物理概念的理解；对核专业学生则同时注重上述两方面问题教学。 第二章：质点动力学 1. 基本内容： 第一节 牛顿运动定律 第二节 力学中的单位制和量纲 第三节 功和功率 第四节 动能 动能定理 质点动能定理 质点系动能定理 第五节 势能 机械能守恒定律 第六节 动量 冲量 动量定理 第七节 动量守恒定律 第八节 碰撞 2. 教学基本要求： 熟练掌握物体的受力分析以及牛顿运动定律的应用方法，能用微积分求解变力作用下的质 点动力学问题；了解惯性力的概念；掌握功的概念，能计算变力的功；掌握保守力和势能的概 念；熟练掌握动量定理、动能定理、功能原理和机械能守恒定律，会灵活运用动量守恒定律和 机械能守恒定律解决一些实际问题。 3. 教学重点难点：
重点是牛顿定律的应用、动量定理与动量守恒定律的应用、功能原理与机械能守恒定律的 应用，难点是动力学问题中力、动量的矢量分析、质点系或物体的内力与外力的区分、变力做 功的计算。 4.教学建议： (1)建议本章内容与天体运动和航天、航空中的动力学问题相联系。 (2)对不同专业学生，内容略有侧重：机械、土木类专业注重机械运动、碰撞、打击等问题 的讲解，强调惯性系和非惯性系在描述和分析相关力学问题方法：对计算机、电气和化工相关 专业学生，注重基本物理概念的理解：对核专业相关学生则可讲解高能粒子碰撞、正负电子对 撞机工作原理等相关物理问题的教学。 第三章：刚体的定轴转动 1.基本内容： 第一节刚体的平动转动和定轴转动第二节转动动能转动惯量 第三节力矩转动定律 第四节质心质心运动定律 第五节力矩的功转动动能定律 第六节角动量和冲量矩角动量守恒定律 2.教学基本要求： 掌握刚体、力矩、角动量的概念，会计算几何形状荷单的刚体的转动惯量和力矩的功，掌 握转动定律、角动量定理、刚体的机械能守恒定律和角动量守恒定律的应用 3.教学重点难点： 重点是转动定律的应用、角动量守恒定律的应用：难点是刚体定轴转动中外力矩的计算、 守恒定律应用。 4.教学建议： (1)建议多讲解刚体的定轴转动在实际生活中的应用。 (2)对不同专业学生，内容略有侧重：机械、土木类专业注重机械运动、碰撞、打击等问 题的讲解，强调惯性系和非惯性系在描述和分析相关力学问题方法：对计算机、电气和化工相 关专业学生，注重基本物理概念的理解：对核专业相关学生侧重原子及其原子中相关核子的自 旋等相关物理问题的分析和应用。 *第四童：相对论（阅读） 1.基本内容： 24
24 重点是牛顿定律的应用、动量定理与动量守恒定律的应用、功能原理与机械能守恒定律的 应用, 难点是动力学问题中力、动量的矢量分析、质点系或物体的内力与外力的区分、变力做 功的计算。 4. 教学建议： （1）建议本章内容与天体运动和航天、航空中的动力学问题相联系。 （2）对不同专业学生，内容略有侧重：机械、土木类专业注重机械运动、碰撞、打击等问题 的讲解，强调惯性系和非惯性系在描述和分析相关力学问题方法；对计算机、电气和化工相关 专业学生，注重基本物理概念的理解；对核专业相关学生则可讲解高能粒子碰撞、正负电子对 撞机工作原理等相关物理问题的教学。 第三章：刚体的定轴转动 1. 基本内容： 第一节 刚体的平动 转动和定轴转动 第二节 转动动能 转动惯量 第三节 力矩 转动定律 第四节 质心 质心运动定律 第五节 力矩的功 转动动能定律 第六节 角动量和冲量矩 角动量守恒定律 2.教学基本要求： 掌握刚体、力矩、角动量的概念，会计算几何形状简单的刚体的转动惯量和力矩的功，掌 握转动定律、角动量定理、刚体的机械能守恒定律和角动量守恒定律的应用。 3.教学重点难点： 重点是转动定律的应用、角动量守恒定律的应用；难点是刚体定轴转动中外力矩的计算、 守恒定律应用。 4.教学建议： （1）建议多讲解刚体的定轴转动在实际生活中的应用。 （2）对不同专业学生，内容略有侧重：机械、土木类专业注重机械运动、碰撞、打击等问 题的讲解，强调惯性系和非惯性系在描述和分析相关力学问题方法；对计算机、电气和化工相 关专业学生，注重基本物理概念的理解；对核专业相关学生侧重原子及其原子中相关核子的自 旋等相关物理问题的分析和应用。 *第四章：相对论(阅读) 1．基本内容：
第一节伽利略相对性原理 第二节狭义相对论基本原理 *第三节洛伦兹坐标变换式 *第四节相对论速度变换式 第五节狭义相对论的时空观 第六节狭义相对论动力学基础 *第七节广义相对论简介 2.教学基本要求： 了解爱因斯坦狭义相对论的基本原理，伽利略变换和洛伦兹变换：掌握相对论的时空观， 正确理解同时的相对性、长度收缩和时间膨胀。掌握相对论的动量、动能、静能和总能量，掌 握相对论的动力学方程、质速关系和质能关系，并能用以分析和处理一些简单问题。了解相对 论与经典力学的区别和联系：了解广义相对论的基本原理。 3.教学重点难点： 重点是相对论时空观、相对论动力学方程、质速关系、质能关系：难点是同时相对性的理 解，、长度收缩公式、时间膨胀公式、相对论动力学的相关公式的正确应用。 4.教学建议： 建议本章作为选讲内容，只讲狭义相对论。核物理相关专业学生要作适当的讲解，一般2 课时教学内容。 第五章：机械振动 1.基本内容： 第一节简谐振动 第二节谐振动的旋转矢量表示法 第三节谐振动的能量 第四节谐振动的合成 *第五节阻尼振动受迫振动 2.教学基本要求： 掌握描述简谐振动的特征量：振幅、周期、频率、角频率、位相、初位相，能熟练确定以 上各量。掌握简谐振动的动力学、运动学和能量的基本特征。掌握谐振动旋转矢量法。掌握同 一直线上两个同频率同振动方向恒定位相差的诺振动合成：了解拍振动、阻尼振动、受迫振动、 共振。 3.教学重点难点： 重点是谐振动特征量的确定，谐振动方程的求取，旋转矢量法的应用：难点是谐振动位 相、初位相的确定，旋转矢量法的应用。 4.教学建议： 25
25 *第一节 伽利略相对性原理 *第二节 狭义相对论基本原理 *第三节 洛伦兹坐标变换式 *第四节 相对论速度变换式 *第五节 狭义相对论的时空观 *第六节 狭义相对论动力学基础 *第七节 广义相对论简介 2. 教学基本要求： 了解爱因斯坦狭义相对论的基本原理，伽利略变换和洛伦兹变换；掌握相对论的时空观， 正确理解同时的相对性、长度收缩和时间膨胀。掌握相对论的动量、动能、静能和总能量，掌 握相对论的动力学方程、质速关系和质能关系，并能用以分析和处理一些简单问题。了解相对 论与经典力学的区别和联系；了解广义相对论的基本原理。 3. 教学重点难点： 重点是相对论时空观、相对论动力学方程、质速关系、质能关系；难点是同时相对性的理 解，、长度收缩公式、时间膨胀公式、相对论动力学的相关公式的正确应用。 4. 教学建议： 建议本章作为选讲内容，只讲狭义相对论。核物理相关专业学生要作适当的讲解，一般 2 课时教学内容。 第五章：机械振动 1．基本内容： 第一节 简谐振动 第二节 谐振动的旋转矢量表示法 第三节 谐振动的能量 第四节 谐振动的合成 *第五节 阻尼振动 受迫振动 2. 教学基本要求： 掌握描述简谐振动的特征量：振幅、周期、频率、角频率、位相、初位相，能熟练确定以 上各量。掌握简谐振动的动力学、运动学和能量的基本特征。掌握谐振动旋转矢量法。掌握同 一直线上两个同频率同振动方向恒定位相差的谐振动合成；了解拍振动、阻尼振动、受迫振动、 共振。 3. 教学重点难点： 重点是谐振动特征量的确定，谐振动方程的求取，旋转矢量法的应用 ； 难点是谐振动位 相、初位相的确定，旋转矢量法的应用。 4. 教学建议：
(1)建议对简谐振动及其应用进行重点讲解。 (2)对不同专业学生，内容略有侧重：机械、土木类专业注重机械振动、打击等问题的讲 解：对核物理、计算机、电气和化工相关专业学生，注重基本物理概念的理解。 第六章：机械波 1.基本内容： 第一节机械波的产生与传播第二节平面简谐波的波动方程 第三节波的能量能流密度 ◆第四节惠更斯原理及其应用 第五节波的叠加原理波的干涉第六节驻波 第七节多普勒效应 2.教学基本要求： 掌握机械波的基本概念：机械波产生与传播、横波与纵波、波线、波面与波前。熟练掌握 描述波动的物理量：波长、波的周期和频率、波速。掌握简谐波、波动方程、波的能量特征、 平均能量密度、平均能流密度，能求平面简谐波波动方程。掌握波的惠更斯原理、迭加原理、 波的干涉条件和干涉相长相消的条件。了解驻波、多普勒效应。 3.教学重点难点： 重点是平面简谐波波动方程、波动特征量、波的叠加、波的干涉：难点是振动速度与波动 速度的区别、由已知条件建立波动方程。 4.教学建议： (1)建议通过举例使学生深刻理解机械波和机械振动的关系，讲清楚惠更斯原理，为波动 光学的讲解作好准备。 (2)对不同专业学生，内容略有侧重：机械、土木类、计算机、电气和化工相关专业学生， 注重基本物理概念的理解：对核专业相关学生则强调电磁波等相关物理问题的教学，同时可简 单介绍天体物理中引力波的概念。 第七章：气体动理论 1.基本内容： 第一节理想气体的状态方程 第二节理想气体的压强和温度公式 第三节能量均分定理理想气体的内能第四节麦克斯韦分子速率分布定律 *第五节玻耳兹曼分布律 *第六节气体分子的平均碰撞频率和平均自由程 *第七节气体内的迁移现象 ◆第八节范德瓦耳斯方程
26 （1） 建议对简谐振动及其应用进行重点讲解。 （2）对不同专业学生，内容略有侧重：机械、土木类专业注重机械振动、打击等问题的讲 解；对核物理、计算机、电气和化工相关专业学生，注重基本物理概念的理解。 第六章：机械波 1．基本内容： 第一节 机械波的产生与传播 第二节 平面简谐波的波动方程 第三节 波的能量 能流密度 *第四节 惠更斯原理及其应用 第五节 波的叠加原理 波的干涉 第六节 驻波 第七节 多普勒效应 2. 教学基本要求： 掌握机械波的基本概念：机械波产生与传播、横波与纵波、波线、波面与波前。熟练掌握 描述波动的物理量：波长、波的周期和频率、波速。掌握简谐波、波动方程、波的能量特征、 平均能量密度、平均能流密度，能求平面简谐波波动方程。掌握波的惠更斯原理、迭加原理、 波的干涉条件和干涉相长相消的条件。了解驻波、多普勒效应。 3. 教学重点难点： 重点是平面简谐波波动方程、波动特征量、波的叠加、波的干涉；难点是振动速度与波动 速度的区别、由已知条件建立波动方程。 4. 教学建议： （1）建议通过举例使学生深刻理解机械波和机械振动的关系，讲清楚惠更斯原理，为波动 光学的讲解作好准备。 （2）对不同专业学生，内容略有侧重：机械、土木类、计算机、电气和化工相关专业学生， 注重基本物理概念的理解；对核专业相关学生则强调电磁波等相关物理问题的教学，同时可简 单介绍天体物理中引力波的概念。 第七章：气体动理论 1．基本内容： 第一节 理想气体的状态方程 第二节 理想气体的压强和温度公式 第三节 能量均分定理 理想气体的内能 第四节 麦克斯韦分子速率分布定律 *第五节 玻耳兹曼分布律 *第六节 气体分子的平均碰撞频率和平均自由程 *第七节 气体内的迁移现象 *第八节 范德瓦耳斯方程