曲阜师范大学：新能源材料与器件专业《大学物理》课程教学大纲（二）.docx

《大学物理ⅡI》课程教学大纲一、课程简介大学物理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及其相互转化规律的学科。它的基本理论渗透到自然科学的许多领域，是工程技术的基础。《大学物理II》是高等理工科院校新能源材料与器件专业学生必修的一门专业必修基础课。大学物理课程即是重要的基础理论课程，也是重要的科学素养教育课程。通过本课程的学习，一方面，学生将能够掌握物理学的基本原理知识和基本思想方法，为后续专业基础课及技术基础课的学奠定必要的物理和方法基础：另一方面，学生将能够系统地利用物理的科学观、逻辑观开展相关专业的学习与研究，具有探索和创新的精神：同时，学生毕业后也将具备严谨和诚实的科学态度，具备问题分析和研究的能力以及科学素养。二、课程目标本课程以物理学基础知识为指导，以高等院校新能源材料与器件专业学生的培养目标为依据，系统讲授电磁学、电磁感应定律、几何光学、波动光学、狭义相对论和量子物理简介等内容，学生能够在掌握基本物理概念、理论、和思想方法的基础上，科学严谨地分析问题和解决问题，具备科学的思维能力，具有一定的探索精神和创新意识，真正做到知识、能力、素质等各方面协调发展。课程目标1：全面认识并系统掌握物理学中电磁学、光学、狭义相对论和量子物理等基本概念、基本理论，具备初步应用物理学理论解决问题的能力。课程目标2：学会熟练运用先修课程高等数学中的矢量运算、微积分等知识和数学思维来分析解决有关物理学问题。课程目标3：学会通过观察、分析实际问题的特征、性质，抓住主要因素，忽略次要因素，对实际问题进行合理的简化、归纳、建模，能将带电物体简化为点电荷、电偶极子或无限大均匀带电平面、无限长载流导线等理想模型，并运用该物理学模型的理论和研究方法解决相关专业领域中的科学问题。课程目标4：学会物理学规律探索和应用过程中的观察、分析、综合、演绎、归纳、科学抽象、类比、假想等方法，就相关科学领域的研究现状和发展趋势发现问题、提出问题并解决问题，具备科学的思维方法、严谨的科学态度等良好的科学素养，具备一定的创新探索思维能力。1 /12

《大学物理 II》课程教学大纲 1 / 12 一、课程简介大学物理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及其相互转化规律的学科。它的基本理论渗透到自然科学的许多领域，是工程技术的基础。《大学物理 II》是高等理工科院校新能源材料与器件专业学生必修的一门专业必修基础课。大学物理课程即是重要的基础理论课程，也是重要的科学素养教育课程。通过本课程的学习，一方面，学生将能够掌握物理学的基本原理知识和基本思想方法，为后续专业基础课及技术基础课的学奠定必要的物理和方法基础；另一方面，学生将能够系统地利用物理的科学观、逻辑观开展相关专业的学习与研究，具有探索和创新的精神；同时，学生毕业后也将具备严谨和诚实的科学态度，具备问题分析和研究的能力以及科学素养。二、课程目标本课程以物理学基础知识为指导，以高等院校新能源材料与器件专业学生的培养目标为依据，系统讲授电磁学、电磁感应定律、几何光学、波动光学、狭义相对论和量子物理简介等内容，学生能够在掌握基本物理概念、理论、和思想方法的基础上，科学严谨地分析问题和解决问题，具备科学的思维能力，具有一定的探索精神和创新意识，真正做到知识、能力、素质等各方面协调发展。课程目标 1：全面认识并系统掌握物理学中电磁学、光学、狭义相对论和量子物理等基本概念、基本理论，具备初步应用物理学理论解决问题的能力。课程目标 2：学会熟练运用先修课程高等数学中的矢量运算、微积分等知识和数学思维来分析解决有关物理学问题。课程目标 3：学会通过观察、分析实际问题的特征、性质，抓住主要因素，忽略次要因素，对实际问题进行合理的简化、归纳、建模，能将带电物体简化为点电荷、电偶极子或无限大均匀带电平面、无限长载流导线等理想模型，并运用该物理学模型的理论和研究方法解决相关专业领域中的科学问题。课程目标 4：学会物理学规律探索和应用过程中的观察、分析、综合、演绎、归纳、科学抽象、类比、假想等方法，就相关科学领域的研究现状和发展趋势发现问题、提出问题并解决问题，具备科学的思维方法、严谨的科学态度等良好的科学素养，具备一定的创新探索思维能力

《大学物理I》课程教学大纲问题分析前沿信息、发展趋势以及国内外新能源产业的发展战略和动态2-2：掌握文献及专业信息的来源和获取方法2-3：初步具备运用新能源材料与器件相关的自然科学与工程技术基本原理分析专业问题的能力三、教学内容《大学物理II》包含第九至十六章，内容涵盖了电磁学、光学、狭义相对论和量子力学等相关知识。第九章内容为静电场，了解电磁学的发展史及其在生活各方面，特别是材料科学领域的重要意义，树立正确的科学实验观，熟练掌握静电场的基础理论，库仑定律和电场叠加原理：熟练掌握和应用反映静电场性质的两条基本定理，高斯定理和环路定理，明确认识静电场是有源场和保守场：熟练掌握静电场电势的概念和求解方法：学会用电场叠加原理、高斯定理、电场强度和电势关系求解电场强度；学会用电势的定义和电势叠加原理求解电势；了解电偶极子的概念，能计算电偶极子在均匀电场中的受力和运动。第十章内容为静电场中的导体与电介质，掌握静电平衡的条件，掌握导体处于静电平衡时的电荷、电势、电场分布；了解电介质的极化机理，掌握电位移矢量和电场强度的关系.理解电介质中的高斯定理，并会用它来计算电介质中对称电场的电场强度；掌握电容器的电容，能计算常见电容器的电容；理解电场能量密度的概念，掌握电场能量的计算方法。第十一章内容为恒定磁场，理解恒定电流产生的条件，理解电流密度和电动势的概念：掌握描述磁场的物理量一一磁感强度的概念，理解它是量点函数；理解毕奥一萨伐尔定律，能利用它计算一些简单问题中的磁感强度；理解稳恒磁场的高斯定理和安培环路定理.理解用安培环路定理计算磁感强度的条件和方法；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，了解磁矩的概念；了解磁介质的磁化现象及其微观解释。第十二章内容为电磁感应、电磁场和电磁波，掌握并能熟练应用法拉第电磁感应定律和楞次定律来计算感应电动势，并判明其方向；理解动生电动势和感生电动势的本质，3/12

《大学物理 II》课程教学大纲 3 / 12 问题分析前沿信息、发展趋势以及国内外新能源产业的发展战略和动态 2-2：掌握文献及专业信息的来源和获取方法 √ 2-3：初步具备运用新能源材料与器件相关的自然科学与工程技术基本原理分析专业问题的能力 √ 三、教学内容《大学物理 II》包含第九至十六章，内容涵盖了电磁学、光学、狭义相对论和量子力学等相关知识。第九章内容为静电场，了解电磁学的发展史及其在生活各方面，特别是材料科学领域的重要意义，树立正确的科学实验观，熟练掌握静电场的基础理论，库仑定律和电场叠加原理；熟练掌握和应用反映静电场性质的两条基本定理，高斯定理和环路定理，明确认识静电场是有源场和保守场；熟练掌握静电场电势的概念和求解方法；学会用电场叠加原理、高斯定理、电场强度和电势关系求解电场强度；学会用电势的定义和电势叠加原理求解电势；了解电偶极子的概念，能计算电偶极子在均匀电场中的受力和运动。第十章内容为静电场中的导体与电介质，掌握静电平衡的条件，掌握导体处于静电平衡时的电荷、电势、电场分布；了解电介质的极化机理，掌握电位移矢量和电场强度的关系.理解电介质中的高斯定理，并会用它来计算电介质中对称电场的电场强度；掌握电容器的电容，能计算常见电容器的电容；理解电场能量密度的概念，掌握电场能量的计算方法。第十一章内容为恒定磁场，理解恒定电流产生的条件，理解电流密度和电动势的概念；掌握描述磁场的物理量——磁感强度的概念，理解它是矢量点函数；理解毕奥－萨伐尔定律，能利用它计算一些简单问题中的磁感强度；理解稳恒磁场的高斯定理和安培环路定理.理解用安培环路定理计算磁感强度的条件和方法；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，了解磁矩的概念；了解磁介质的磁化现象及其微观解释。第十二章内容为电磁感应、电磁场和电磁波，掌握并能熟练应用法拉第电磁感应定律和楞次定律来计算感应电动势，并判明其方向；理解动生电动势和感生电动势的本质

《大学物理Ⅱ》课程教学大纲了解有旋电场的概念；了解自感和互感的现象，会计算几何形状简单的导体的自感和互感；了解磁场具有能量和磁能密度的概念，会计算均匀磁场和对称磁场的能量；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。第十三章内容几何光学的简介，简单了解几何光学的基本定律，反射和折射定律，全反射现象；了解光在平面和球面上的反射、折射成像特点；了解薄透镜、显微镜、望远镜和照相机的成像原理。第十四章内容为波动光学，理解相干光的条件及获得相干光的方法；掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系，理解在什么情况下的反射光有相位跃变；能分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置；了解迈克耳孙干涉仪的工作原理；了解惠更斯一菲涅耳原理及它对光的衍射现象的定性解释；了解用波带法来分析单缝的夫琅禾费衍射条纹分布规律的方法，会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响；理解光栅衍射公式，会确定光栅衍射谱线的位置，会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布的影响；了解衍射对光学仪器分辨率的影响；了解X射线的衍射现象和布拉格公式的物理意义；理解自然光与偏振光的区别：理解布儒斯特定律和马吕斯定律：了解双折射现象了解线偏振光的获得方法和检验方法。第十五章内容为狭义相对论，理解伽利略变换及牛顿力学的绝对时空观；了解迈克耳孙一莫雷实验：了解狭义相对论的两条基本原理，了解洛伦兹变换式；理解同时的相对性，以及长度收缩和时间延缓的概念，掌握狭义相对论的时空观；掌握狭义相对论中质量、动量与速度的关系，以及质量与能量间的关系。第十六章内容为量子物理，了解热辐射的两条实验定律：斯特藩一玻耳兹曼定律和维思位移定律，以及经典物理理论在说明热辐射的能量按频率分布曲线时所遇到的困难，理解普朗克量子假设；了解经典物理理论在说明光电效应的实验规律时所遇到的困难，理解爱因斯坦光量子假设，掌握爱因斯坦方程；了解康普顿效应的实验规律，以及光子理论对这个效应的解释，理解光的波粒二象性；了解氢原子光谱的实验规律及玻尔氢原子理论；了解德布罗意假设及电子衍射实验；了解一维坐标动量不确定关系；了解波函数及其统计解释；了解一维定态的薛定方程，以及量子力学中用薛定方程处理一维无限深势阱等微观物理问题的方法；了解激光原理：半导体的特点及pn结：了解超导现象和新型纳米材料的制备与应用前景；通过本章学习提升科学素养，确立职业规划目标，健全核心价值观。4./12

《大学物理 II》课程教学大纲 4 / 12 了解有旋电场的概念；了解自感和互感的现象,会计算几何形状简单的导体的自感和互感；了解磁场具有能量和磁能密度的概念, 会计算均匀磁场和对称磁场的能量；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。第十三章内容几何光学的简介，简单了解几何光学的基本定律，反射和折射定律，全反射现象；了解光在平面和球面上的反射、折射成像特点；了解薄透镜、显微镜、望远镜和照相机的成像原理。第十四章内容为波动光学，理解相干光的条件及获得相干光的方法；掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系，理解在什么情况下的反射光有相位跃变；能分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置；了解迈克耳孙干涉仪的工作原理；了解惠更斯－菲涅耳原理及它对光的衍射现象的定性解释；了解用波带法来分析单缝的夫琅禾费衍射条纹分布规律的方法，会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响；理解光栅衍射公式 , 会确定光栅衍射谱线的位置，会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布的影响；了解衍射对光学仪器分辨率的影响；了解 X 射线的衍射现象和布拉格公式的物理意义；理解自然光与偏振光的区别；理解布儒斯特定律和马吕斯定律；了解双折射现象；了解线偏振光的获得方法和检验方法。第十五章内容为狭义相对论，理解伽利略变换及牛顿力学的绝对时空观；了解迈克耳孙－莫雷实验；了解狭义相对论的两条基本原理，了解洛伦兹变换式；理解同时的相对性，以及长度收缩和时间延缓的概念，掌握狭义相对论的时空观；掌握狭义相对论中质量、动量与速度的关系，以及质量与能量间的关系。第十六章内容为量子物理，了解热辐射的两条实验定律：斯特藩—玻耳兹曼定律和维恩位移定律，以及经典物理理论在说明热辐射的能量按频率分布曲线时所遇到的困难，理解普朗克量子假设；了解经典物理理论在说明光电效应的实验规律时所遇到的困难，理解爱因斯坦光量子假设，掌握爱因斯坦方程；了解康普顿效应的实验规律，以及光子理论对这个效应的解释，理解光的波粒二象性；了解氢原子光谱的实验规律及玻尔氢原子理论；了解德布罗意假设及电子衍射实验；了解一维坐标动量不确定关系；了解波函数及其统计解释；了解一维定态的薛定谔方程，以及量子力学中用薛定谔方程处理一维无限深势阱等微观物理问题的方法；了解激光原理；半导体的特点及 pn 结；了解超导现象和新型纳米材料的制备与应用前景；通过本章学习提升科学素养，确立职业规划目标，健全核心价值观