PAGE普物解題研究課程教學(xué)大綱一、課程的基本信息適應(yīng)對(duì)象：物理學(xué)本科專業(yè)課程代碼：16E02328學(xué)時(shí)分配：36學(xué)時(shí)賦予學(xué)分：2學(xué)分先修課程：力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、原子物理后續(xù)課程：畢業(yè)論文二、課程性質(zhì)與任務(wù)普物解題研究是為高年級(jí)物理專業(yè)本科生開設(shè)的一門綜合性課程，適合于學(xué)生考研復(fù)習(xí)和擔(dān)任中學(xué)物理教師的需要。通過(guò)課堂教學(xué)，系統(tǒng)闡述物理學(xué)的基本概念、理論及研究方法，進(jìn)一步提高分析及應(yīng)用能力。三、教學(xué)目的與要求通過(guò)本課程的教學(xué)，應(yīng)達(dá)到以下目的與要求：1、使學(xué)生比較系統(tǒng)地掌握物理學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，全面了解物理學(xué)的研究方法。2、提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。四、教學(xué)內(nèi)容與安排第一章力學(xué)(10學(xué)時(shí))（一）質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：1描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的物理量2圓周運(yùn)動(dòng)3相對(duì)運(yùn)動(dòng)教學(xué)要求:在這一章的學(xué)習(xí)過(guò)程中，要使學(xué)生深刻理解矢量及速度和加速度的的概念；在講述參照系與坐標(biāo)系的概念要注意它們之間的區(qū)分，伽略速度變換時(shí)要注意與速度的合成分解之間的區(qū)分；在講述拋體運(yùn)動(dòng)時(shí)要強(qiáng)調(diào)運(yùn)動(dòng)的合成、分解與運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性，并對(duì)具體解題過(guò)程作嚴(yán)格的規(guī)范要求。（二）牛頓運(yùn)動(dòng)定律（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：1、牛頓運(yùn)動(dòng)定律2、SI單位和量綱3、常見的幾種力4、應(yīng)用牛頓定律解題教學(xué)要求：本章重點(diǎn)在于準(zhǔn)確理解牛頓運(yùn)動(dòng)三定律的內(nèi)容及實(shí)質(zhì)，明確其適用范圍和條件，并應(yīng)選擇各典型例題，運(yùn)用隔離體法分析物體受力，求解一般動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。通過(guò)具體解題過(guò)程，掌握分析重力、彈性力、摩擦力的概念，及慣性系的概念。（三）運(yùn)動(dòng)的守恒定律（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：1沖量與動(dòng)量定理2質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理3動(dòng)量守恒定律4質(zhì)心5角動(dòng)量守恒定律6功7動(dòng)能定理8勢(shì)能9機(jī)械能守恒定律10守恒定律的意義教學(xué)要求：1、要闡明動(dòng)量定理的意義及與牛頓運(yùn)動(dòng)定律的聯(lián)系；要著重介紹質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量及其動(dòng)量定理。2．強(qiáng)調(diào)動(dòng)量的矢量性。3．要明確動(dòng)量守恒定律是一條基本規(guī)律。要注意動(dòng)量守恒定律的適用條件，指出動(dòng)量守恒定律為解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題提供了又一種途徑。4、引入角動(dòng)量時(shí)，比較力與力矩、動(dòng)量與角動(dòng)量有助理解，強(qiáng)調(diào)角動(dòng)量在物理學(xué)中的地位，掌握角動(dòng)量守恒定律及應(yīng)用。5、充分闡明功的定義，使學(xué)生建立功的概念。關(guān)于變力的功，應(yīng)該用微積分方法得出定義式。再者，勢(shì)能是一個(gè)重要的但又較難掌握的概念，應(yīng)講細(xì)講透，使學(xué)生很好地理解掌握。6、闡明功和能兩個(gè)概念的聯(lián)系與區(qū)別。7、要指出動(dòng)能定理、功能原理和機(jī)械能守恒定律為解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題提供了一種途徑；機(jī)械能守恒定律是一條基本的力學(xué)定律，而能量轉(zhuǎn)化與守恒定律是物理學(xué)以及其它自然科學(xué)中的一條普遍規(guī)律。（四）剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：1剛體的運(yùn)動(dòng)2剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律3轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算4剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律的應(yīng)用5轉(zhuǎn)動(dòng)中的功和能6對(duì)定軸的角動(dòng)量守恒教學(xué)要求：本章的重點(diǎn)是剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)要求學(xué)生熟練掌握轉(zhuǎn)動(dòng)定理，并能較熟練地解決定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的力學(xué)問(wèn)題。剛體是個(gè)特殊的質(zhì)點(diǎn)系；從幾何上看，其上任意兩點(diǎn)的距離不變；從物理上看，其內(nèi)力的功之和為零。因此，質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)力學(xué)規(guī)律對(duì)剛體都是適用的。在教學(xué)中，對(duì)其具體的定律定理表達(dá)式可與質(zhì)點(diǎn)的有關(guān)定律定理表達(dá)式進(jìn)行比較，有助于靈活運(yùn)用與記憶。最后，通過(guò)復(fù)習(xí)總結(jié)，使學(xué)生理解剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的規(guī)律和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律之間的聯(lián)系。（五）狹義相對(duì)論（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：1牛頓相對(duì)性原理和伽俐略變換2愛因斯坦相對(duì)性原理和光速不變3同時(shí)性的相對(duì)性和時(shí)間延緩4長(zhǎng)度收縮5洛倫茲變換6相對(duì)論速度變換7相對(duì)論質(zhì)量8相對(duì)論動(dòng)能9相對(duì)論能量10動(dòng)量和能量的關(guān)系。教學(xué)要求1、向?qū)W生初步介紹狹義相對(duì)論產(chǎn)生的歷史背景。2、本章的重點(diǎn)是狹義相對(duì)論的基本假定，相對(duì)論的時(shí)空觀。3、本章的難點(diǎn)是同時(shí)的相對(duì)性和時(shí)鐘的延緩，要通過(guò)實(shí)例通俗地加以分析闡明。第二章熱學(xué)（4學(xué)時(shí)）（一）氣體動(dòng)理論（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：1理想氣體的壓強(qiáng)2溫度的微觀意義3能量均分定理4麥克斯韋速率分布律5麥克斯韋速率分布律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證6氣體分子的平均自由程教學(xué)要求:1、以經(jīng)典動(dòng)力論為基礎(chǔ)，從微觀的角度，用統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)，定量分析理想氣體的壓強(qiáng)是本章的第一個(gè)重點(diǎn)。在分析推導(dǎo)過(guò)程中，應(yīng)更多著眼于觀點(diǎn)和能力的培養(yǎng)，使學(xué)生確切理解壓強(qiáng)和溫度的微觀實(shí)質(zhì)。2、應(yīng)透徹分析自由度的概念，要求學(xué)生掌握能量均分定理。3、麥克斯韋速率分布率不作理論推導(dǎo)，著重闡明速率分布的物理意義，使學(xué)生切實(shí)理解氣體分子三種速率的平均統(tǒng)計(jì)意義。4、要使學(xué)生了解碰撞頻率和平均自由度的概念。（二）熱力學(xué)基礎(chǔ)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：1準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程2功3熱量熱力學(xué)第一定律4熱容5絕熱過(guò)程6循環(huán)過(guò)程7卡諾循環(huán)8熱力學(xué)第二定律教學(xué)要求:1、著重講授熱力學(xué)第一定律的物理意義及其對(duì)理想氣體的應(yīng)用，并配合習(xí)題課，使學(xué)生反復(fù)練習(xí)，熟悉掌握。2、使學(xué)生了解循環(huán)過(guò)程的一般概念，著重討論卡諾循環(huán)，掌握理想氣體可逆卡諾循環(huán)效率公式。3、著重討論熱力學(xué)第二定律的物理表述，指出該定律的意義在于揭示孤立系統(tǒng)中實(shí)際宏觀過(guò)程進(jìn)行的條件和方向。要求學(xué)生正確理解卡諾定理的內(nèi)容和意義。第三章電磁學(xué)（12學(xué)時(shí)）（一）靜電場(chǎng)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：1電荷2庫(kù)侖定律與疊加原理3電場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度4靜止的點(diǎn)電荷的電場(chǎng)及其疊加5電場(chǎng)線和電通量6高斯定律7利用高斯定律求靜電場(chǎng)的分布8電勢(shì)差和電勢(shì)9電勢(shì)疊加原理教學(xué)要求：1、明確電荷是物質(zhì)的一種屬性，闡明電荷的量子性及電荷守恒定律。2、庫(kù)侖定律是靜電場(chǎng)的基本定律，要掌握庫(kù)侖定律的矢量表達(dá)式，明確“點(diǎn)電荷”物理模型的概念和庫(kù)侖定律的適用條件。3、電場(chǎng)強(qiáng)度是靜電場(chǎng)的基本物理量，要求學(xué)生牢固掌握它的定義，明確是矢量，服從矢量迭加原理，要求掌握電場(chǎng)強(qiáng)度的基本計(jì)算方法。4、高斯定理是靜電場(chǎng)的基本定理，要求透徹分析高斯定理的物理意義，并結(jié)合實(shí)例加深理解。指出應(yīng)用高斯定理求解場(chǎng)強(qiáng)的條件。5、電勢(shì)是靜電場(chǎng)的基本物理量，要求學(xué)生牢固掌握它的定義，明確是標(biāo)量，服從標(biāo)量迭加原理；要求掌握其基本計(jì)算方法。掌握電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)梯度間的關(guān)系，6、闡明環(huán)路定理是靜電場(chǎng)的基本定理。（二）靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體與電介質(zhì)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體2電容電容器3靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)電極化強(qiáng)度4電位移有電介質(zhì)時(shí)的高斯定理5靜電場(chǎng)的能量能量密度教學(xué)要求：1、著重講授導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡的基本條件，明確由它和靜電場(chǎng)的兩個(gè)基本定理導(dǎo)出的靜電平衡導(dǎo)體的幾點(diǎn)基本性質(zhì)。說(shuō)明封閉導(dǎo)體殼內(nèi)外電場(chǎng)分布的情況和靜電屏蔽問(wèn)題。2、掌握孤立導(dǎo)體和電容器的電容的概念，掌握電容器電容的計(jì)算方法；通過(guò)實(shí)例說(shuō)明電容器串、并聯(lián)的特點(diǎn)及其應(yīng)用；要求學(xué)生深刻理解電容器具有貯存電荷和貯存電能的本領(lǐng)。3、使學(xué)生了解電介質(zhì)極化的微觀機(jī)制，掌握電極化強(qiáng)度的物理意義及極化規(guī)律。著重講授束縛電荷的概念以及引入電位移的意義，掌握介質(zhì)中的高斯定理，學(xué)會(huì)有介質(zhì)存在時(shí)場(chǎng)的討論方法。4、明確電場(chǎng)作為物質(zhì)存在的一種形態(tài)，具有能量。（三）穩(wěn)恒電流（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：1電流電流密度2電阻率歐姆定律的微分形式3電源電動(dòng)勢(shì)4閉合電路的歐姆定律5基爾霍夫定律教學(xué)要求:建立在中學(xué)時(shí)有關(guān)電路方面知識(shí)的基礎(chǔ)上，澄清并加深電流、穩(wěn)恒電流、電動(dòng)勢(shì)等概念。并要使學(xué)生理解穩(wěn)恒電場(chǎng)的概念及與靜電場(chǎng)的異同，明確穩(wěn)恒電流的條件，理解其數(shù)學(xué)表達(dá)式的物理意義。在此基礎(chǔ)上，會(huì)計(jì)算含有電源的簡(jiǎn)單電路，并且在計(jì)算此類問(wèn)題時(shí)，一定要強(qiáng)調(diào)使用相互關(guān)聯(lián)的電勢(shì)降落或電勢(shì)升高的規(guī)則。并學(xué)會(huì)用場(chǎng)的觀點(diǎn)去闡述電路的原理。（四）穩(wěn)恒磁場(chǎng)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：1基本磁現(xiàn)象2磁場(chǎng)磁感強(qiáng)度3畢奧-薩伐爾定律4磁通量磁場(chǎng)的高斯定理5安培環(huán)路定理6運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受的力——洛侖茲力7載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受的力——安培力8磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用9帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)舉例10運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)教學(xué)要求:磁感強(qiáng)度是本章的基本物理量，通過(guò)本章教學(xué)使學(xué)生逐步達(dá)到對(duì)物理意義有深刻的理解；畢奧-薩伐爾定律是本章的基本定律，要透徹分析畢-薩定律矢量的物理意義，并用以計(jì)算載流導(dǎo)線的磁場(chǎng)分布；著重理解安培環(huán)路定理的意義，并能利用它求具有一定對(duì)稱性的電流的磁場(chǎng)分布。在本章中，牽涉到有關(guān)計(jì)算的問(wèn)題比較多，有關(guān)計(jì)算，一定要注意在理解定理本身的適用條件及意義的基礎(chǔ)上，并強(qiáng)調(diào)理清解決問(wèn)題的思路和步驟，才能舉一反三，事半功倍。（五）磁介質(zhì)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：1磁介質(zhì)磁化強(qiáng)度2磁場(chǎng)強(qiáng)度磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理3鐵磁質(zhì)教學(xué)要求：本章的重點(diǎn)在于了解磁介質(zhì)磁化的微觀機(jī)制的基礎(chǔ)上理解磁場(chǎng)強(qiáng)度的定義及其環(huán)路定理的意義。要強(qiáng)調(diào)注意H是一個(gè)輔助物理量沒(méi)有直接的物理意義，H的環(huán)流只與傳導(dǎo)電流有關(guān)，但H本身一般不是僅由傳導(dǎo)電流決定；有介質(zhì)存在時(shí)安培環(huán)路定理是描述磁場(chǎng)性質(zhì)的基本定理之一，也是普遍的電磁場(chǎng)方程之一，要著重講解；對(duì)于鐵磁性介質(zhì)的討論以介紹磁化曲線的磁滯回線為主，適當(dāng)介紹磁疇。要求學(xué)生明確鐵磁質(zhì)的磁化率和磁導(dǎo)率不是常數(shù)。（六）電磁感應(yīng)電磁場(chǎng)電磁波（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：1電磁感應(yīng)定律2動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)3自感和互感4磁場(chǎng)的能量5位移電流，電磁場(chǎng)基本方程的積分形式5-2電磁場(chǎng)，麥克斯韋電磁場(chǎng)方程的積分形式6電磁振蕩7電磁波教學(xué)要求:1、可以結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象，講解楞次定律。透徹分析本章的基本定律——法拉第電磁感應(yīng)定律的物理意義。2、明確產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的本質(zhì)是洛侖茲力，掌握動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算方法。著重講授渦旋電場(chǎng)這一重要概念，明確它是產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)的本質(zhì)，明確它與靜電場(chǎng)的區(qū)別。簡(jiǎn)單介紹渦電流的熱效應(yīng)和磁效應(yīng)。3、掌握L和M的定義及計(jì)算方法。4、明確磁場(chǎng)作為物質(zhì)存在的一種形態(tài)，具有能量。5、著重講解位移電流的物理本質(zhì)，明確麥克斯韋方程組是電磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)遵守的普遍規(guī)律。6、了解電磁波的產(chǎn)生、傳播及一些普遍特性，比較電磁波與機(jī)械波的異同。第四章振動(dòng)與波（2學(xué)時(shí)）（一）機(jī)械振動(dòng)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：1諧振動(dòng)2諧振動(dòng)中的振幅周期頻率和相位3旋轉(zhuǎn)矢量4單擺和復(fù)擺5諧振動(dòng)的能量6諧振動(dòng)的合成7阻尼振動(dòng)受迫振動(dòng)共振教學(xué)要求:本章中簡(jiǎn)諧振動(dòng)是一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容，它的三個(gè)特征量中相位又是一個(gè)很重要的概念，在教學(xué)過(guò)程中要著重講解。對(duì)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程部分要注意解題的思路，強(qiáng)調(diào)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)定義；明確矢量圖解法有助于形象地理解簡(jiǎn)諧振動(dòng)的規(guī)律和進(jìn)行簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成，但這僅僅是一種研究振動(dòng)的方法和工具。定性討論阻尼振動(dòng)，受迫振動(dòng)和共振。（二）機(jī)械波（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：1機(jī)械波的幾個(gè)概念2簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)方程波的能量3惠更斯原理波的衍射4波的干涉5駐波6多普勒效應(yīng)7例題教學(xué)要求：1、要求學(xué)生能充分理解振動(dòng)與波動(dòng)的區(qū)別和聯(lián)系。2、本章的重點(diǎn)是平面簡(jiǎn)諧波，要求學(xué)生掌握平面簡(jiǎn)諧波的規(guī)律，深刻理解頻率、波長(zhǎng)、波速等波動(dòng)物理量。3、可結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)講授波的衍射、干涉與駐波。第五章光學(xué)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：1相干光源2楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)雙鏡洛埃境3光程薄膜干涉4劈尖牛頓環(huán)5邁克耳孫干涉儀6光的衍射7單縫衍射8圓孔衍射光學(xué)儀器的分辨率9衍射光柵10X射線的衍射11自然光偏振光12反射光與折射光的偏振13馬呂斯定律14雙折射偏振棱鏡15偏振光的干涉教學(xué)要求：1、著重講解相干光的條件，并通過(guò)實(shí)現(xiàn)相干光束的方法（分波陣面法和分振幅法）具體理解這一條件。2、要求學(xué)生理解光程的意義。熟悉掌握各類干涉現(xiàn)象（楊氏雙縫干涉，等傾干涉，等厚干涉）中光程差與干涉條紋性質(zhì)的關(guān)系，不僅要分析條紋的分布而且能掌握光程差的變化和條紋移動(dòng)的關(guān)系，并在介紹干涉儀時(shí)加以訓(xùn)練。3、要求學(xué)生掌握惠更斯-菲涅耳原理子波相干迭加的思想；了解半波帶法；能用夫瑯和費(fèi)單縫衍射的光強(qiáng)公式討論衍射花樣；掌握光學(xué)儀器分辨率的意義；在介紹衍射光柵后，要比較干涉和衍射的區(qū)別和聯(lián)系。4、通過(guò)偏振現(xiàn)象的學(xué)習(xí)，明確光的橫波性。要掌握和理解自然光和偏振光的概念、產(chǎn)生和檢驗(yàn)偏振光的方法；要掌握反射光和折射光的偏振；掌握馬呂斯定理，會(huì)用它進(jìn)行計(jì)算；了解雙折射現(xiàn)象，能用惠更斯作圖法確定單軸晶體中o,e光的傳播方向，理解1/2波片和1/4波片的作用。5、偏振現(xiàn)象平時(shí)不易觀察到，講授時(shí)應(yīng)加強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)。第六章近代物理（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：1黑體輻射普朗克量子假設(shè)2光電效應(yīng)3康普頓效應(yīng)4氫原子光譜的規(guī)律性5氫原子的玻爾理論6弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)7德布羅意波教學(xué)要求:1、概括了解建立量子概念的初期發(fā)展過(guò)程，掌握能量子概念。2、光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)是光量子性的主要實(shí)驗(yàn)證據(jù)，是本章的重點(diǎn)。指出用經(jīng)典波動(dòng)的理論解釋的困難，會(huì)用愛因斯坦光量子說(shuō)進(jìn)行解釋。3、了解氫原子的玻爾理論，理解能級(jí)的概念。4、闡述德布羅意假設(shè)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的講解，使學(xué)生掌握波粒二象性的概念。五、教學(xué)設(shè)備和設(shè)施無(wú)特殊要求，有時(shí)會(huì)用到多媒體教學(xué)六、課程考核與評(píng)估1、考核內(nèi)容《普物解題研究》理論課程的考核是以期末考試的卷面成績(jī)?yōu)橹?，并結(jié)合學(xué)生的平時(shí)成績(jī)（作業(yè)情況、出勤率等）而確定一個(gè)總評(píng)成績(jī)。期末考試的內(nèi)容覆蓋《普物教程》的所有章節(jié)。2、考試題型期末考試的題型含選擇、填空、判斷、問(wèn)答、計(jì)算題等題型。期末考試的試卷有標(biāo)準(zhǔn)答案并給出相應(yīng)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，卷面總分以100分計(jì)。期末考試形式為閉卷。一般任課教師給出AB兩試卷，由學(xué)院決定考哪一份試卷。3、成績(jī)?cè)u(píng)定總評(píng)成績(jī)的計(jì)算公式為：總評(píng)成績(jī)=期末考試卷面成績(jī)×70%+平時(shí)成績(jī)×30%。平時(shí)成績(jī)包括作業(yè)和出勤情況。參加湖南省大學(xué)生物理競(jìng)賽獲得一等獎(jiǎng)總評(píng)成績(jī)定為100分，獲得二等獎(jiǎng)總評(píng)成績(jī)定為90分，獲得三等獎(jiǎng)總評(píng)成