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《普通物理学A》教学大纲

课程名称（英文）：General Physics 课程类型：必修课 总学时：112 学 分：7.0

适用对象：本科理工非物理类专业

一、课程的性质、目的和任务 该课程是教育部《高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划》内的一门课程，是为大学本科非物理专业理工科学生开设的公共基础课。该课程包括了工科大学物理课程指导委员会制定的教学基本要求的全部内容，是大学本科理工类合格毕业生必备的学识素养。结合河北科技大学的实际，计划学时108，在1.5或2个学期内完成，一般在一年级第二学期或二年级第一学期开设。要求学生已先修了高等数学中的微积分知识，具有运用微积分知识解题的能力。

二、教学基本要求

1 质点运动学和刚体的转动

（1）掌握参照系﹑质点﹑质点的位移﹑运动方程﹑质点的速度,质点的加速度。

（2）掌握圆周运动，一般曲线运动。圆周运动的角量描述，线量与角量的关系，理解相对运动。

（3）理解刚体的平动、定轴转动、转动，掌握并会计算刚体的角动量、转动动能、转动惯量。

（4）熟练掌握力矩、刚体定轴转动定律及其应用，熟练掌握刚体的角动量和角动量守恒定律及其应用，掌握刚体的动能定理及其计算。 2 热学

（1）掌握准静态过程、功、热量、内能等概念，熟练掌握热力学第一定律对理想气体等值过程的应用。

（2）理解热力学第二定律及其统计意义。了解卡诺定理、熵的概念及熵增加原理。 （3）掌握理想气体压强的微观实质和压强公式。 （4）理解能均分定理、理想气体内能

（5）理解温度的统计意义、理想气体状态方程。

（6）了解气体分子热运动速率分布的统计规律，了解速率分布曲线的物理意义。 （7）理解麦克斯韦分子速率分布定律、分子的平均碰撞次数和平均自由程。 3 静电场

（1）了解电场的物质性。

（2）熟练掌握电场强度的定义、电场强度的矢量性和电场强度的迭加原理。 （3）熟练掌握高斯定理的表述、证明及应用。

（4）熟练掌握静电场的环路定理的表述、本质及应用；熟练掌握电势的定义、电势迭加原理及有关计算。

（5）理解电场强度与电势梯度的关系，掌握电力线、等势面的概念。 4 静电场中的导体和电介质

（1）理解处于静电平衡条件下导体中的电场强度、电势和电荷的分布 （2）理解孤立导体的电容和电容器的电容。掌握电容器电容的计算。

（3）了解电介质的极化机理，了解各向同性电介质中电位移矢量和电场强度的关系和区别。理解电介质中的高斯定理和环路定理。

（4）理解静电系统的静电能和电场的能量，理解电场能量密度的表达式，

5 稳恒磁场

（1）了解磁场的物质性。掌握磁感应强度的定义和磁场的高斯定理。 （2）熟练掌握毕奥-萨伐尔定律及应用。 （3）熟练掌握安培环路定理及应用。

（4）理解带电粒子在电场和磁场中的运动规律，熟练掌握霍耳效应。

（5）熟练掌握安培力，掌握磁场对载流导线和载流线圈的作用及电流的单位“安培”的定义。

6 磁场中的磁介质

（1）了解磁介质的磁化机制。了解顺磁质、抗磁质铁磁质的磁化性质。

（2）理解磁化强度、磁化电流、磁场强度的定义及磁介质中的安培环路定理。 7 电磁感应和电磁场

（1）熟练掌握法拉第电磁感应定律的表述及应用，理解其本质。 （2）掌握动生电动势、感生电动势的定义和计算，理解感生电场。 （3）了解电子感应加速器、涡电流的原理。

（4）理解自感应和互感应，掌握自感系数和互感系数计算。 （5）理解磁场的能量和磁场能量密度。

（6）理解位移电流的概念以及全电流的安培环路定理。

（7）了解麦克斯韦方程组的积分形式及各方程的物理意义，了解电磁场的物质性。 8 机械振动

（1）掌握简谐振动。

（2）掌握同方向同频率简谐振动的合成。 9 机械波

（1）理解机械波产生和传播。 （2）掌握平面简谐波波函数。

（3）了解波的能量和和能量密度，理解波的能流和能流密度。 （4）理解慧更斯原理、波的叠加原理。 （5）掌握波的干涉。

（6）理解驻波的形成条件，驻波的方程，了解半波损失。 10 波动光学

（1）理解相干光，扬氏双缝干涉实验

（2）理解光程与光程差。掌握薄膜干涉现象，熟练掌握增透膜和增反膜。

（3）熟练掌握光线入射到厚度不均匀的薄膜上产生的干涉?劈尖干涉，理解牛顿环。 （4）掌握迈克耳逊干涉仪。

（5）理解光的衍射现象、慧更斯?菲涅耳原理。 （6）掌握单缝夫朗禾费衍射。了解圆孔衍射

（7）理解光栅衍射现象，熟练掌握光栅的衍射规律，了解光栅光谱。 （8）理解自然光和偏振光。

（9）掌握偏振片的起偏和检偏，掌握马吕斯定律。 （10）掌握反射和折射时光的偏振。 11 相对论

（1）理解伽利略变换式、牛顿的绝对时空观，理解迈克耳逊-莫雷实验。

（2）熟练掌握狭义相对论基本原理、洛伦兹变换式及相关运算，了解速度变换式。 （3）掌握狭义相对论时空观。

（4）掌握相对论动量、质量与速度的关系，熟练掌握质能关系式，理解动量和能量的关

系

12 量子物理

（1）理解黑体辐射、普朗克能量子假设。 （2）掌握光电效应、爱因斯坦的光子理论。

（3）理解氢原子光谱的实验规律，掌握波尔的氢原子理论。

（4）理解德布罗意波和波粒二象性，掌握其有关计算；掌握不确定关系。 （5）理解波函数的物理意义和波函数的条件；理解薛定谔方程。 （6）理解薛定谔方程在一维无限深势阱中应用，了解势垒和谐振子。

（7）了解描述原子中电子运动状态的四个量子化条件及相应的四个量子数。了解泡利不相容原理，能量最小原理及电子的壳层结构 三、课程内容及学时分配

力学（共16学时）

1 质点的运动（4学时） （1） 质点运动的描述

（2） 加速度为恒矢量时的质点运动 （3） 圆周运动 （4） 相对运动

2 牛顿运动定律（2学时） （1） 牛顿定律

（2） 物理量的单位和量纲 （3） 几种常见的力

（4） 惯性参考系 力学的相对性原理 （5） 牛顿定律的应用举例

3 动量守恒定律和能量守恒定律（2学时） （1） 质点和质点系的动量定理 （2） 动量守恒定律 （4） 动能定理

（5） 保守力与非保守力 势能 （6） 功能原理 机械能守恒定律 （7） 完全弹性碰撞 完全非弹性碰撞 （8） 能量守恒定律

4 刚体的转动（8学时） （1） 刚体的定轴转动

（2） 力矩 转动定律 转动惯量 （3） 角动量 角动量守恒定律 （4） 刚体绕定轴转动的动能定理

力学部分习题课

热学（共12学时）

6 热力学基础（8学时）

（1） 气体物态参量 平衡态 理想气体物态方程 （2） 准静态过程 功 热量 （3） 内能 热力学第一定律

（4） 理想气体的等体过程和等压过程