大學物理課程教案課程名稱大學物理（1）課程編碼1000008總計學時48講授學時48實驗實踐學時0課程類別通識教育基礎(chǔ)課課程性質(zhì)必修學分3課程教學參考資料（包括教材、參考書目與其他學習資源，如平臺、網(wǎng)站等）1.選用教材顏曉紅王登龍謝月娥鄧永和主編，《大學物理簡明教材微課版》，北京：人民郵電出版社，2026年。2.主要參考書[1]

趙近芳，王登龍主編，《大學物理學》上、下冊（第6版），北京：北京郵電大學出版社，2021年；[2]顏曉紅，王登龍，謝月娥主編，《大學物理學》（微課版）上、下冊，北京：人民郵電出版社，2023年；[3]張三慧編，《大學基礎(chǔ)物理學》上、下冊，北京：清華大學出版社，2003年；[4]陳曙光編，《大學物理學》上、下冊，長沙：湖南大學出版社，2010年；[5]湖南工程學院大學物理教學教學中心編，《大學物理學》，湘潭：湘潭大學出版社，2019年。課程描述《大學物理（1）》課程是理工科非物理專業(yè)的通識性必修基礎(chǔ)課。它旨在為學生系統(tǒng)地打好必要的物理基礎(chǔ)，培養(yǎng)學生樹立科學的世界觀，增強學生分析問題和解決問題的能力，同時培養(yǎng)學生的探索精神和創(chuàng)新意識?！洞髮W物理（1）》的內(nèi)容主要包括經(jīng)典力學（質(zhì)點運動學、質(zhì)點動力學、剛體定軸轉(zhuǎn)動、機械振動、機械波）、熱學（氣體分子動理論、熱力學基礎(chǔ)）和狹義相對論，本課程通過理論講授、實驗演示和案例分析，使學生能夠?qū)ξ锢韺W的基本概念、基本理論和基本方法有比較系統(tǒng)的認識和正確的理解，為進一步的專業(yè)學習打下堅實的基礎(chǔ)。課程教學目標與基本要求知識目標：(1)掌握物理模型的建立方法（質(zhì)點、剛體、理想氣體）；(2)理解經(jīng)典力學的基本原理及其守恒定律（動量定理、動能定理、角動量定理、功能原理，動量守恒定律、角動量守恒定律、機械能守恒），掌握其具體應(yīng)用分析；(3)理解無阻尼自由振動的運動特點（振動運動學方程、振動動力學方程、振動的特征物理量、振動的旋轉(zhuǎn)矢量表示法、振動的能量、振動的合成），掌握其具體應(yīng)用分析；(4)理解機械波的傳播特點，掌握其波函數(shù)的建立方法（相位落后法、時間落后法），掌握波的疊加特點（干涉和駐波）；(5)理解熱現(xiàn)象的微觀描述與宏觀描述的關(guān)系，掌握熱力學基本原理（熱力學第一定律、熱力學第二定律）；(6)理解狹義相對論的基本原理和時空觀，掌握三個相對性效應(yīng)（同時性的相對性、時間延緩、長度收縮）的分析。能力目標：(1)系統(tǒng)掌握大學物理課程的基本知識，能運用大學物理基本理論知識對復雜工程問題進行抽象建模的能力。(2)培養(yǎng)學生的邏輯思維能力，能運用大學物理基本原理對工程設(shè)計模型和方案的正確性進行推理并得出結(jié)論。(3)培養(yǎng)學生的科學觀察能力，對工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)能運用物理語言進行合理表述。思政育人目標：(1)培養(yǎng)辯證唯物主義世界觀。通過講解物理學的基本概念、定律和定理，引導學生認識到世界的物質(zhì)性、運動的規(guī)律性以及認識的發(fā)展變化性，從而培養(yǎng)學生的辯證唯物主義世界觀。(2)提升科學精神與科學素養(yǎng)。通過實驗教學、案例分析等方式，使學生掌握科學研究的基本方法和技能，學會用科學的態(tài)度和方法去認識世界、解決問題。同時，通過介紹物理學史上的重大發(fā)現(xiàn)和科學家的奮斗歷程，激發(fā)學生的探索精神和創(chuàng)新精神。(3)增強社會責任感與使命感。通過介紹物理學在科技創(chuàng)新、國家建設(shè)和社會發(fā)展中的重要作用，使學生認識到自己作為新時代青年的責任和使命，鼓勵他們積極投身到國家建設(shè)和社會發(fā)展中去，為實現(xiàn)中華民族偉大復興的中國夢貢獻自己的力量。課程教學重點難點教學重點：(1)經(jīng)典力學：描述質(zhì)點運動狀態(tài)的四個物理量、四個物理量之間的微積分計算；切法向加速度與速度變化的關(guān)系；質(zhì)點動力學的三大定理及其守恒定律；剛體定軸轉(zhuǎn)動定律及其應(yīng)用；簡諧振動的描述（運動學方程、動力學方程、振動的旋轉(zhuǎn)矢量法、振動能量、振動的合成）；機械波的傳播特點，簡諧波函數(shù)的建立方法，波的相干疊加，駐波的特點；(2)狹義相對論：狹義相對論的基本原理和時空觀，三個相對性效應(yīng)（同時性的相對性、時間延緩、長度收縮）、狹義相對論的質(zhì)速關(guān)系、能量關(guān)系；(3)熱學：理想氣體模型，熱現(xiàn)象的微觀描述與宏觀描述的關(guān)系，能量按自由度的均分原理，熱力學基本原理（熱力學第一定律、熱力學第二定律）。教學難點：(1)經(jīng)典力學：運動學中的兩類計算（微分與積分）；動力學中的三大定理及其守恒定律的分析與計算；剛體定軸轉(zhuǎn)動定律的應(yīng)用；簡諧振動的動力學方程及振動的旋轉(zhuǎn)矢量法；簡諧波函數(shù)的建立、簡諧波的能量特點、駐波的計算；(2)狹義相對論：三個相對性效應(yīng)的分析，洛倫茲變換對三個相對性效應(yīng)的驗證，相對論的質(zhì)速關(guān)系；(3)熱學：剛性分子自由度及能量按自由度的均分原理，麥克斯韋速率分布函數(shù)的應(yīng)用，熱力學第一定律的應(yīng)用（等值過程、任意過程、循環(huán)過程），熱力學第二定律的統(tǒng)計意義。大學物理課程教案授課時間第周星期第節(jié)課次授課形式理論課R討論課□實驗課□習題課□其他□學時安排授課題目（教學章、節(jié)或主題）：緒論§1.1參考系坐標系物理模型§1.2質(zhì)點運動的描述教學目標與要求：1.明確大學物理課程的地位、作用、學習方法和教學要求；2.理解位矢、位移、速度、加速度四個物理量，掌握四個物理量之間的微積分計算。教學重點與難點重點：位矢、位移、速度、加速度概念的理解；難點：運動學方程與速度、加速度之間的微積分計算。教學設(shè)計：多媒體結(jié)合板書緒論一.介紹物理學的研究對象、研究方法，物理學的地位與作用：1.物理學的研究對象物理學是關(guān)于自然界最基本形態(tài)的科學，它研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和相互作用以及物質(zhì)的運動。物質(zhì)有兩種不同的形態(tài)：一類是實物，另一類是場．實物包括微觀粒子和宏觀物體，它的范圍是從基本粒子的亞核世界到整個宇宙．場包括引力場、電磁場和量子場等。物質(zhì)運動和物質(zhì)間的相互作用是物質(zhì)的普遍屬性。2.物理學和科學技術(shù)的關(guān)系物理學是一切自然科學的基礎(chǔ)，處于諸多自然科學學科的核心地位；物理學的發(fā)展，廣泛而直接地推動著技術(shù)的革命和社會的文明。3.如何學好大學物理學1）注意大學物理與中學物理之不同，掌握矢量性，瞬時性，相對性；2）突出物理圖象與物理模型的建立,最后是整個物理框架的建立；3）對于物理公式要注意前提條件和應(yīng)用范圍；對于物理概念要注意注重其建立過程以及內(nèi)涵和外延。二.介紹本課程的安排和課程資源：大學物理課程的內(nèi)容體系可以按以下順序：(1)力學和相對論——討論機械運動和時空性質(zhì)；(2)振動與波——討論宏觀領(lǐng)域的波動規(guī)律；(3)熱學——討論由大量分子組成的熱力學系統(tǒng)的統(tǒng)計性規(guī)律和宏觀表現(xiàn)；(4)電磁學——討論電磁場的運動規(guī)律和電磁相互作用；(5)波動光學——討論光的干涉、衍射和偏振；(6)量子物理學——討論微觀粒子的波粒二象性和量子運動的特征。三.講解矢量的計算（矢量的加法、減法、標積和矢積）：1.矢量的加減法（平行四邊形法則或三角形法則）；2.矢量的乘法（標積和矢積）；第1章質(zhì)點運動學1.1參考系坐標系物理模型1.參考系坐標系（高中階段已講，可略講）參考系：為了定性描述質(zhì)點運動狀態(tài)而選擇的參照物（可以任選）；坐標系：為了定量描述質(zhì)點運動狀態(tài)而建立的坐標（可以任選），常用的坐標系有：笛卡爾直角坐標系、極坐標、柱坐標、球坐標等；2.物理模型：質(zhì)點（重點介紹物理模型的抽象方法）§1.2質(zhì)點運動的描述一.質(zhì)點運動的描述：四個物理量，位矢、位移、速度、加速度，強調(diào)這四個概念和表達式，以及在直角坐標系下的表示；位矢：；運動方程：；軌跡方程：位移：（強調(diào)位移與位矢、路程的區(qū)別）平均速度：；瞬時速度：平均加速度：；瞬時加速度：二.四個物理量之間的計算：由運動方程求位矢、位移、速度、加速度，（微分計算，例題講解，教材P6例題1.1，教材P23-24習題1.8、1.15）由加速度和初始運動狀態(tài)求速度、位矢、位移，（積分計算，習題講解，教材P24習題1.16）課程思政融入點：1.培養(yǎng)學生的責任感、使命感：通過介紹物理學科的發(fā)展歷程和基礎(chǔ)地位，使學生明白科學探索中的使命感、責任感，培養(yǎng)學生重視基礎(chǔ)知識，從而樹立科技報國的理想；2.主要矛盾與次要矛盾的哲學思想：通過質(zhì)點模型建立過程，引入問題的主要因素和次要因素關(guān)系，在分析問題的過程，抓緊主要因素。3.培養(yǎng)學生簡化與抽象能力：質(zhì)點模型是一種理想化的模型，它忽略了物體的形狀和大小，只保留了質(zhì)量這一關(guān)鍵屬性。這培養(yǎng)了學生的簡化和抽象能力，讓他們學會從復雜問題中提取關(guān)鍵信息。作業(yè)：教學后記：大學物理課程教案授課時間第周星期第節(jié)課次授課形式理論課R討論課□實驗課□習題課□其他□學時安排授課題目（教學章、節(jié)或主題）：§1.3質(zhì)點的曲線運動描述§1.4質(zhì)點運動學中的兩類問題§1.5相對運動教學目標與要求：1.理解自然坐標的確定，掌握切向、法向加速度與速度變化量之間的關(guān)系；2.理解物體運動的描述與參考系之間的關(guān)系。教學重點與難點重點：切向、法向加速度與速度變化量之間的關(guān)系；難點：運動學方程與切向、法向加速度之間的微積分計算。教學設(shè)計：多媒體結(jié)合板書§1.3質(zhì)點的曲線運動的描述§1.4質(zhì)點運動學中的兩類問題一.自然坐標系1.引入自然坐標系的必要性，注意與笛卡爾直角坐標系的區(qū)別；（對比分析）2.自然坐標系下位置、速度的表示法；二.切、法向加速度（詳細推演）1.切向加速度：（由速度的大小變化產(chǎn)生）2.法向加速度：（由速度的方向變化產(chǎn)生）3.曲線運動情況下的計算分析（習題講解，教材P23-24習題1.7、1.17）。三.質(zhì)點運動學中的兩類問題1.已知運動方程求速度、加速度，用求導法。由x=x（t），相應(yīng)有，已知加速度和初始運動狀態(tài)，求速度和運動學方程，用積分法?！?.5相對運動同一物體的運動，在不同參考系中，對其描述并不相同，即運動描述的相對性。一物體相對于兩個不同的參考系的運動間的關(guān)系：1.位移關(guān)系：2.速度關(guān)系：，一般寫成：3.加速度關(guān)系：，此式只適用于相對運動為平動的情形若為常矢量，則：，即在相對做勻速直線運動的參考系中觀察同一質(zhì)點的運動時，所測得的加速度是相同的。4.相對運動的分析：（習題講解，教材P23-25習題1.9、1.20）5.討論：逆水行舟的智慧課程思政融入點：1.綜合學習能力的培養(yǎng)：曲線運動的學習不僅涉及物理學知識，還與數(shù)學、工程學等多個學科密切相關(guān)。教師可以引導學生跨學科學習，培養(yǎng)他們的綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新能力；2.相對性視角與包容心態(tài)：相對運動告訴我們，物體的運動狀態(tài)是相對的，取決于所選的參照系。這啟示我們在看待問題時，要采取相對性的視角，尊重不同的觀點和立場，培養(yǎng)包容和多元的心態(tài)。作業(yè)：教學后記：大學物理課程教案授課時間第周星期第節(jié)課次授課形式理論課R討論課□實驗課□習題課□其他□學時安排授課題目（教學章、節(jié)或主題）：§2.1牛頓運動定律教學目標與要求：1.理解牛頓三定律的內(nèi)容及適用范圍；2.掌握牛頓第二定律運用。教學重點與難點重點：牛頓三定律的內(nèi)容；難點：牛頓第二定律的運用。教學設(shè)計：多媒體結(jié)合板書§2.1牛頓運動定律一．牛頓三定律（重點在分析怎么理解）1．牛頓第一定律（慣性定律）：任何物體都具有保持其靜止或勻速直線運動的狀態(tài)，直到受其它物體的作用迫使其改變運動狀態(tài)為止。幾點理解：.牛頓第一定律給出力的概念力的起源：物體間的相互作用；力的效果：改變了物體的運動狀態(tài)。.牛頓第一定律給出慣性的概念維持物體運動的是慣性；改變物體運動的是力。.慣性是物體固有的，物體的慣性有平動慣性和轉(zhuǎn)動慣性，質(zhì)點作平動時只有平動慣性。例：判斷下面的話是否正確？物體在外力的作用下，從靜止開始運動，是由于外力克服了物體的慣性。答案：錯誤，物體的慣性是不能克服的。2.牛頓第二定律（加速度定律）：幾點理解：.牛頓第二定律建立起物體受力與物體運動之間的定量關(guān)系；.給出了慣性的確切定義：質(zhì)量是物體慣性的量度；質(zhì)量越大慣性越大，改變物體的運動狀態(tài)就越不容易；.注意的矢量性和瞬時性。3.牛頓第三定律（作用力和反作用力）：幾點理解：.牛頓第三定律對力的性質(zhì)加以補充，力的來源為物體間的的相互作用；.性質(zhì)相同，同時產(chǎn)生、同時消失；牛頓定律是經(jīng)典力學的基礎(chǔ)，但它有一定的適用范圍，在非慣性、原子線度和接近光速的情況下，牛頓定律不再適用。二.運用牛頓定律解決問題的思路和方法1.確定研究對象：幾個物體連在一起需作隔離體，把內(nèi)力視為外力；2.受力分析：分析時按照重力、彈力、摩擦力的順序畫受力圖；3.分析研究對象的運動過程，確定、、之間的關(guān)系；4.列方程求解。三.質(zhì)點動力學問題分析（講練結(jié)合）1.已知運動求力：P29例題2.12.已知受力，分析運動狀態(tài)：P30-32例題2.2-2.3課程思政融入點：1.實證精神：牛頓運動定律是通過大量實驗觀察和邏輯推理得出的科學結(jié)論，體現(xiàn)了實證主義的科學精神。這種精神鼓勵學生以事實為依據(jù)，通過觀察和實驗來驗證理論，培養(yǎng)學生的實證思維和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度；2.勇于探索精神：通過介紹牛頓的卓著科學貢獻，牛頓在探索自然規(guī)律的過程中，展現(xiàn)了不畏艱難、勇于探索的精神激勵學生敢于質(zhì)疑、勇于探索未知領(lǐng)域，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。3.社會責任意識的提升：牛頓運動定律的應(yīng)用不僅限于物理學領(lǐng)域，還廣泛應(yīng)用于工程技術(shù)、航空航天、交通運輸?shù)缺姸囝I(lǐng)域。通過介紹這些應(yīng)用案例，可以讓學生認識到科學技術(shù)對社會發(fā)展的重要作用，從而培養(yǎng)他們的社會責任感和使命感。作業(yè)：教學后記：大學物理課程教案授課時間第3周星期一第5~6節(jié)課次4授課形式理論課R討論課□實驗課□習題課□其他□學時安排2授課題目（教學章、節(jié)或主題）：§2.2動量定理和動量守恒定律*質(zhì)心運動定律教學目標與要求：1.理解沖量、動量概念；2.掌握沖量與動量變化量的關(guān)系，理解動量定理的內(nèi)涵；3.掌握質(zhì)點和質(zhì)點系的動量守恒定律的應(yīng)用；4.*理解質(zhì)心的概念與定義，掌握質(zhì)心運動定理。教學重點與難點重點：沖量與動量變化量的關(guān)系；難點：質(zhì)點和質(zhì)點系的動量定理、動量守恒定律及應(yīng)用。教學設(shè)計：多媒體結(jié)合板書§2.2動量定理和動量守恒定律*質(zhì)心運動定律一．動量、動量定理、動量守恒1.沖量：力對時間的積累積效應(yīng)。恒力的沖量：；變力的沖量：2.動量定理：，內(nèi)力不影響系統(tǒng)的動量。例如：兩隊運動員拔河，有的人說甲隊力氣大，乙隊力氣小，所以甲隊能獲勝，這種說法是否正確?拔河時，甲隊拉乙隊的力，與乙隊拉甲隊的力是一對作用力與反作用力，為系統(tǒng)的內(nèi)力，不會改變系統(tǒng)總的動量。只有運動員腳下的摩擦力才是系統(tǒng)外力，因此哪個隊腳下的摩擦力大，哪個隊能獲勝。所以拔河應(yīng)選質(zhì)量大的運動員，以增加系統(tǒng)外力。再如：火箭發(fā)射過程中，火箭與噴射燃料之間的作用力為內(nèi)力，但為什么火箭的動量卻改變了呢？如果把火箭與燃料作為一個系統(tǒng)，火箭向上的動量與燃料向下的動量大小相等方向相反，系統(tǒng)總動量為。3.動量守恒條件：時，，即常矢量二．動量定理、動量守恒定律的應(yīng)用（例題講解）教材P35例題2.4、2.5三．*質(zhì)心運動定理（選講內(nèi)容）1．質(zhì)心位矢：（離散分布），（連續(xù)分布）2．質(zhì)心運動定理：質(zhì)心運動定理告訴我們，一個質(zhì)點系內(nèi)各個質(zhì)點由于內(nèi)力和外力的作用，它們的運動情況可能很復雜，但對于質(zhì)心來說，運動可能相當簡單，只由質(zhì)點系所受的合外力決定。例如：手榴彈離手后、高臺跳水運動員離開跳臺后，其質(zhì)心都是沿一條拋物線運動。課程思政融入點：1.理論聯(lián)系實際：動量定理的應(yīng)用廣泛，如汽車安全碰撞測試、運動員訓練等。通過學習這些應(yīng)用，學生可以體會到理論與實踐相結(jié)合的重要性，學會用所學知識解決實際問題。2.家國情懷與使命擔當：以中國航天事業(yè)的發(fā)展和火箭為例，介紹動量守恒定律在其中的應(yīng)用，如火箭發(fā)射、衛(wèi)星運行等。這不僅可以激發(fā)學生的學習興趣，還可以培養(yǎng)他們的家國情懷和使命擔當，激勵他們?yōu)閲业目萍歼M步貢獻自己的力量。作業(yè)：教學后記：大學物理課程教案授課時間第周星期第節(jié)課次授課形式理論課R討論課□實驗課□習題課□其他□學時安排授課題目（教學章、節(jié)或主題）：§2.3功和動能定理§2.4保守力勢能功能原理教學目標與要求：1.理解功、保守力的概念；2.掌握變力功的計算、保守力的功與對應(yīng)勢能的關(guān)系；3.掌握動能定理、功能原理、機械能守恒定律及應(yīng)用。教學重點與難點重點：變力功的計算、保守力與對應(yīng)勢能變化量的關(guān)系；難點：動能定理、機械能守恒定律及應(yīng)用。教學設(shè)計：多媒體結(jié)合板書§2.3功和動能定理一.功、動能定理1.功：恒力的功：；變力的功：2.動能定理：質(zhì)點的動能定理：；質(zhì)點系的動能定理：；（重點分析內(nèi)力的功）內(nèi)力的功：、組成一個系統(tǒng)，、表示、的相互作用力，則：∵，∴∵，∴，∴即以對內(nèi)力所做的功之和等于其中一個質(zhì)點受的內(nèi)力沿著該質(zhì)點相對于另一質(zhì)點所移動的路徑所做的功。即內(nèi)力所做的功與參考系無關(guān)。二．例題講解（教材P45例題2.14）§2.4保守力勢能功能原理一．保守力、勢能1.保守力：（重力、彈簧的彈力、萬有引力）2.勢能：重力勢能：；彈性勢能：；引力勢能：。3.保守力的功與勢能變化量的關(guān)系：二．功能原理、機械能守恒定律1.功能原理：2.械能守恒定律：.內(nèi)容：在只有保守力做功的情況下，質(zhì)點系的機械能保持不變。.條件：，.結(jié)論：常量例題講解：教材50-52，例題2.15、2.16課程思政融入點：1.愛國主義精神：通過學習動能定理在工程技術(shù)、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用，可以激發(fā)學生的愛國主義精神，讓他們認識到科學技術(shù)對于國家發(fā)展的重要性，從而更加努力地學習科學知識，為國家的繁榮富強貢獻自己的力量。2.辯證思維：功能原理揭示了能量之間的轉(zhuǎn)換和守恒關(guān)系，這要求學生具備辯證思維，能夠全面、客觀地看待問題，理解事物之間的內(nèi)在聯(lián)系和相互作用。3.環(huán)保意識與可持續(xù)發(fā)展：功能原理的應(yīng)用讓我們認識到能量的有限性和寶貴性，從而激發(fā)學生的環(huán)保意識，讓他們認識到可持續(xù)發(fā)展的重要性。這有助于學生形成節(jié)約資源、保護環(huán)境的良好習慣，為構(gòu)建生態(tài)文明社會貢獻自己的力量。作業(yè)：教學后記：大學物理課程教案授課時間第周星期第節(jié)課次授課形式理論課R討論課□實驗課□習題課□其他□學時安排授課題目（教學章、節(jié)或主題）：§3.1剛體定軸轉(zhuǎn)動的描述§3.2剛體定軸轉(zhuǎn)動定律轉(zhuǎn)動慣量教學目標與要求：1.理解剛體模型；2.掌握剛體轉(zhuǎn)動慣量的定義及計算；3.掌握力矩的矢量形式，掌握剛體定軸轉(zhuǎn)動定律及運用。教學重點與難點重點：剛體轉(zhuǎn)動慣量、剛體定軸轉(zhuǎn)動定律；難點：剛體定軸轉(zhuǎn)動定律的應(yīng)用。教學設(shè)計：多媒體結(jié)合板書3.1剛體定軸轉(zhuǎn)動的描述一．剛體模型的建立（模型的抽象化建立過程）剛體是受力時形狀和體積不改變的物體，是一個理想模型。二．剛體的基本運動形式1.剛體的平動：可以等效為質(zhì)點的運動2.剛體的轉(zhuǎn)動：分定軸轉(zhuǎn)動和定點轉(zhuǎn)動（重點講解定軸轉(zhuǎn)動）三.剛體定軸轉(zhuǎn)動的描述選擇角量描述：角位置：；角位移：；角速度：；角加速度：。3.2剛體定軸轉(zhuǎn)動定律轉(zhuǎn)動慣量1.力矩：，大小為：；方向：右手螺旋法則。2.剛體定軸轉(zhuǎn)動定律：3.轉(zhuǎn)動慣量：.質(zhì)點離散分布：（：質(zhì)點到轉(zhuǎn)動軸的距離）.質(zhì)量連續(xù)分布：，（：質(zhì)元到轉(zhuǎn)動軸的距離）例題講解：教材P65-66例題3.1、3.2轉(zhuǎn)動慣量的平行軸定理：4.定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動定律的應(yīng)用：習題講解：教材P87-88習題3.22、3.24課程思政融入點：1.探索精神與創(chuàng)新意識：剛體定軸轉(zhuǎn)動定律的應(yīng)用廣泛，如陀螺的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)、滑冰運動員的平衡控制等，這激勵學生不斷探索新的應(yīng)用領(lǐng)域和創(chuàng)新方法。2.社會責任感與家國情懷：剛體定軸轉(zhuǎn)動的原理在航空航天、機械工程等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，這激勵學生關(guān)注國家科技發(fā)展和社會進步，增強社會責任感和家國情懷。3.類比的學習方法：通過質(zhì)點的普遍運動規(guī)律過渡至剛體的普遍運動規(guī)律，對比牛頓第二定律理解剛體定軸轉(zhuǎn)動定律，讓學生學會類比的學習與分析方法。作業(yè)：教學后記：大學物理課程教案授課時間第周星期第節(jié)課次授課形式理論課R討論課□實驗課□習題課□其他□學時安排授課題目（教學章、節(jié)或主題）：§3.3剛體定軸轉(zhuǎn)動中的功和能§3.4質(zhì)點系、剛體轉(zhuǎn)動中的角動量定理和角動量守恒定律教學目標與要求：1.理解力矩的功，掌握力矩功的計算；2.理解剛體定軸轉(zhuǎn)動的動能定理，掌握其應(yīng)用；3.理解角動量的定義；4.理解角動量定理（質(zhì)點和剛體），掌握角動量守恒定律（質(zhì)點和剛體）。教學重點與難點重點：力矩的功，角動量的定義；難點：剛體的轉(zhuǎn)動動能定理、角動量定理和角動量守恒定律及應(yīng)用。教學設(shè)計：多媒體結(jié)合板書§3.3剛體定軸轉(zhuǎn)動中的功和能1.轉(zhuǎn)動動能：。2.力矩的功（詳細推演）：，力矩的空間積累效果。3.剛體定軸轉(zhuǎn)動的動能定理：(因為，各質(zhì)元的相對位置保持不變）例題講解：教材P72例題3.7；習題練習：教材P8-89習題3.25、3.29§3.4質(zhì)點系、剛體轉(zhuǎn)動中的角動量定理和角動量守恒定律質(zhì)點的角動量定理和角動量守恒定律1.質(zhì)點的角動量：2.質(zhì)點的角動量定理：（微分形式），（積分形式）3.質(zhì)點的角動量守恒定律：條件：，則即常矢量剛體的角動量定理和角動量守恒定律1.剛體的角動量：2.剛體的角動量定理：（微分形式），（積分形式）3.剛體的角動量守恒定律：條件：，則即常矢量注意幾點：.對于剛體定軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動慣量為常數(shù)，角速度也為常數(shù)，即剛體在受合外力矩為時，原來靜止則永遠保持靜止，原來轉(zhuǎn)動的將永遠轉(zhuǎn)動下去。證明了牛頓第一定律；.對于非剛體，轉(zhuǎn)動慣量發(fā)生變化的物體，由于，所以，，如：花樣滑冰運動員和跳水運動員的轉(zhuǎn)動。.當定軸轉(zhuǎn)動系統(tǒng)由多個物體組成時，角動量守恒表現(xiàn)為各物體角動量的總和保持不變。例題講解：教材P76例題3.10，教材P81例題3.11習題講解：教材P87習題3.21，教材P89習題3.26課程思政融入點：1.愛國情懷：結(jié)合我國科技發(fā)展的實際案例，如航天器發(fā)射、體育競技中的物理原理等，展示剛體角動量定理在科技領(lǐng)域的應(yīng)用，激發(fā)學生的愛國情懷和民族自豪感。2.理論聯(lián)系實際的應(yīng)用：通過討論剛體角動量定理在醫(yī)學、生物學等領(lǐng)域的應(yīng)用，如人體平衡和運動控制，引導學生尊重生命、關(guān)愛健康，讓學生體會無處不物理、處處皆物理的道理。作業(yè)：教學后記：大學物理課程教案授課時間第周星期第節(jié)課次授課形式理論課R討論課□實驗課□習題課□其他□學時安排授課題目（教學章、節(jié)或主題）：§4.1簡諧振動教學目標與要求：1.理解簡諧振動的定義及特征物理量；2.掌握簡諧振動方程的建立、簡諧振動的動力學方程、簡諧振動的能量特點。教學重點與難點重點：簡諧振動方程的建立、簡諧振動的動力學方程；難點：簡諧振動的動力學方程。教學設(shè)計：多媒體結(jié)合板書§4.1簡諧振動一.簡諧振動的定義及動力學方程簡諧振動：物體運動時，如果離開平衡位置的位移（或角位移）按余弦函數(shù)（或正弦函數(shù)）的規(guī)律隨時間變化，這種運動叫簡諧振動。簡諧振動的動力學方程：1.彈簧振子，對比可知，彈簧振子的周期為即角頻率由振動系統(tǒng)本身的性質(zhì)決定。例題講解：教材P93例4.12.單擺（小角度擺動）如圖所示，單擺在豎直平面內(nèi)做小角擺動，取逆時針方向為角位移的正方向，則單擺在擺動的過程的受到的力為：，因為很小，所以，則又因為：，所以單擺的動力學方程所以單擺的小角擺動是簡諧運動，則單擺的角頻率，周期3.復擺（剛體的小角度擺動），很小，，所以復擺的小角擺動是簡諧運動，則復擺的角頻率，周期二.簡諧振動的運動學1.簡諧振動方程：2.特征物理量：振幅：物體離開平衡位置的最大距離；角頻率：由振動系統(tǒng)決定；初相：由質(zhì)點在時刻時的位置決定的；習題講解：教材P137習題4.18三.簡諧振動的能量以彈簧振子為例：彈簧振子的動能：；彈簧振子的勢能：，因為，所以；則彈簧振子的總能量：；即彈簧振子的總能量不隨時間變化，機械能守恒。振幅表明了運動的范圍，還反映了系統(tǒng)總能量的大小，即反映了振動的強度。例題講解：教材P97例題4.2課程思政融入點：1.辯證思維與邏輯思維：簡諧振動作為一種特殊的運動形式，既具有普遍性又具有特殊性。學生在學習過程中需要抓住其本質(zhì)特征，同時也要注意與其他運動形式的區(qū)別和聯(lián)系。這種辯證思維和邏輯思維的培養(yǎng)，有助于學生在面對復雜問題時能夠保持清醒的頭腦，進行深入的分析和思考，從而得出正確的結(jié)論。2.自然規(guī)律與人生哲理的啟示：簡諧振動作為自然界中的一種普遍現(xiàn)象，揭示了自然界中許多深刻的規(guī)律。學生在學習簡諧振動的過程中，可以從中領(lǐng)悟到一些人生哲理。例如，簡諧振動的周期性告訴我們，人生也有起伏和波動，我們需要保持平和的心態(tài)來面對；簡諧振動的對稱性則啟示我們，在處理問題時需要保持公正和客觀的態(tài)度。這些人生哲理的啟示，有助于學生在未來的生活中更加從容地面對各種挑戰(zhàn)和困難。作業(yè)：教學后記：大學物理課程教案授課時間第周星期第節(jié)課次授課形式理論課R討論課□實驗課□習題課□其他□學時安排授課題目（教學章、節(jié)或主題）：§4.2簡諧振動的旋轉(zhuǎn)矢量表示法§4.3簡諧振動的合成教學目標與要求：1.理解簡諧振動的旋轉(zhuǎn)矢量表示法；2.掌握同頻率、同方向簡諧振動的合成，理解拍現(xiàn)象。教學重點與難點重點：簡諧振動的旋轉(zhuǎn)矢量表示法、簡諧振動的合成；難點：簡諧振動的旋轉(zhuǎn)矢量表示法、拍現(xiàn)象。教學設(shè)計：多媒體結(jié)合板書§4.2簡諧振動的旋轉(zhuǎn)矢量表示法從坐標原點(平衡位置)畫一矢量，使它的模等于簡諧振動的振幅，并令時與軸的夾角等于簡諧振動的初相位，然后使以等于角頻率的角速度在平面上繞點做逆時針轉(zhuǎn)動,這樣作出的矢量稱為旋轉(zhuǎn)矢量。旋轉(zhuǎn)矢量任一時刻在軸上的投影：速度在軸上的投影：加速度在軸上的投影：例題：彈簧振子沿軸做簡諧振動，振幅為0.4m，周期為2s，當時，位移為0.2m，且向軸負方向運動。求簡諧振動的振動方程，并畫出時的旋轉(zhuǎn)矢量圖。解：設(shè)此簡諧振動的振動方程為則其速度為將=0.4m,和時,=0.2m,代入得再由時,<0的條件,得<0,所以于是此簡諧振動的振動方程為(m)時的旋轉(zhuǎn)矢量圖如下圖所示.例題：已知簡諧振動曲線如圖所示，試寫出其振動方程。解：以旋轉(zhuǎn)矢量法求解。如圖所示，在x-t曲線的左側(cè)作Ox軸與位移坐標軸平行，由振動曲線可知，a、b兩點對應(yīng)于t=0s、1s時刻的振動狀態(tài)。由于t=0s時，x0=－2cm，且此時刻v0<0，故a點應(yīng)在x軸左側(cè)。由于t=1s時，x1=2cm，且此時刻v1>0，故b點應(yīng)在x軸右側(cè)。由簡諧振動曲線，可得A=4cm初相位為與Ox軸之間的夾角t=1s時，P點的振動相位為與Ox軸之間的夾角，即解得所求振動方程：習題練習：教材P136習題4.7、4.9§4.3簡諧振動的合成一．兩個同方向同頻率簡諧振動的合成同頻率的兩簡諧運動方程分別為：，，則合振動方程為：，其中：振幅；初相位討論：.同相：，或；振幅最大；.；.為其它值時，則二．兩個同方向不同頻率簡諧振動的合成這種振動的合成一般比較復雜，這里只討論：兩諧振動的頻率、比較大，振幅、初相相等；兩諧振動的頻率相差比較小，即。同振幅不同頻率的兩簡諧運動方程分別為：，；則合振動方程為：；一般情形下，沒有明顯的周期性，當、都很大，且兩者差值很小時，即，則的周期比的周期大很多，故合振動可看成是振幅為、角頻率為的諧振動，由于振幅隨時間變化，就會出現(xiàn)振動忽強忽弱的現(xiàn)象，叫做拍；單位時間出現(xiàn)振動加強或減弱次數(shù)叫拍頻；頻率，可以用來測拍頻；習題練習：教材P138習題4.23、4.24課程思政融入點：1.創(chuàng)新思維：旋轉(zhuǎn)矢量法將抽象的簡諧振動用直觀的幾何圖形進行描述，是一種創(chuàng)新性的思維方式。這啟示學生在面對復雜問題時，要敢于突破傳統(tǒng)思維的束縛，嘗試從不同角度去思考和解決問題。教師可以引導學生思考在其他學科或生活中，是否也可以運用類似的創(chuàng)新方法來解決難題，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和實踐能力。2.邏輯思維與問題解決能力：簡諧振動的合成涉及到復雜的物理原理和數(shù)學計算，這要求學生具備嚴謹?shù)倪壿嬎季S能力和問題解決能力。在學習過程中，學生需要運用邏輯思維來分析簡諧振動的合成過程，通過數(shù)學計算來求解相關(guān)問題。這種邏輯思維和問題解決能力的培養(yǎng)，有助于學生在面對復雜問題時能夠保持清晰的頭腦，進行深入的分析和思考，從而得出正確的結(jié)論。作業(yè)：教學后記：大學物理課程教案授課時間第周星期第節(jié)課次授課形式理論課R討論課□實驗課□習題課□其他□學時安排授課題目（教學章、節(jié)或主題）：§4.4機械波的形式和傳播§4.5平面簡諧波的波函數(shù)教學目標與要求：1.理解簡諧波的傳播特點；2.理解平面簡諧波的特征物理量；3.掌握平面簡諧波的建立方法；教學重點與難點重點：平面簡諧波的傳播特點；難點：平面簡諧波函數(shù)的建立方法。教學設(shè)計：多媒體結(jié)合板書§4.4機械波的形式和傳播一．機械波的形成與傳播特點1.機械波：機械振動在彈性介質(zhì)中的傳播；2.產(chǎn)生機械波的條件：波源和彈性介質(zhì)；3.波的兩種基本形式：橫波和縱波；4.波的傳播：（詳細分析）.介質(zhì)中各質(zhì)元都只在自己的平衡位置附近振動，并未隨波逐流；即波的傳播并不是介質(zhì)的傳播；.介質(zhì)中“上游”的質(zhì)元依次帶動“下游”的質(zhì)元振動（依靠質(zhì)元之間的彈性力）；.某時刻某質(zhì)元的振動狀態(tài)將在較晚時刻于“下游”某處出現(xiàn)—波是振動狀態(tài)的傳播；.有些質(zhì)元的振動狀態(tài)相同，即同相點；相鄰的同相點的距離叫波長；二．波的概念和特征物理量（簡單介紹）波線、波面、波前；波速、波長、周期（頻率）§4.5平面簡諧波的波函數(shù)1.平面簡諧波函數(shù)：重點講解平面簡諧波函數(shù)的建立的方法：（相位落后法和時間落后法）已知振動方程（振動曲線），求波函數(shù)；習題講解：教材P140習題4.37根據(jù)波形曲線，求波函數(shù)；（對比分析振動曲線與波形曲線）習題講解：教材P139習題4.35、4.362.波函數(shù)的物理意義：.給定x，可以得到，即波動表大式給出該處質(zhì)元的振動方程，反映某一質(zhì)元的位移隨t的變化，可以畫出振動曲線圖（用攝像機為“舞姿優(yōu)美”的某質(zhì)元拍的一段特寫鏡頭）。.給定t，可以得到，即波動表達式給出某時刻的波形方程，表示該時刻各質(zhì)元離開平衡位置位移的分布情況，即該時刻的波形曲線（t時刻用照相機為所有質(zhì)元拍的團體照）。.t和x都變，波動表達式給出任意質(zhì)元在任意時刻的位移。即表示振動狀態(tài)的傳播，給出波形隨時間而變化的情況。畫出t和時刻的波形，可形象地看出波形向前傳播的圖像。所以，簡諧波又叫行波。3.波形曲線與振動曲線的區(qū)別：.波形曲線是的函數(shù)，反映某時刻各質(zhì)元的位移在空間的分布情況；.振動曲線是的函數(shù)，表示某一質(zhì)元的位移隨時間的變化規(guī)律；課程思政融入點：1.規(guī)律性與秩序感：簡諧波具有嚴格的周期性和規(guī)律性，它的波形在一定條件下保持恒定不變。這種規(guī)律性和秩序感，可以引申為對社會規(guī)則、法律法規(guī)的尊重和遵守。它啟示我們，無論是個人的言行舉止，還是社會的運行秩序，都應(yīng)遵循一定的規(guī)律和原則，以維護社會的和諧穩(wěn)定。2.周期性與節(jié)奏感：簡諧波的周期性變化，體現(xiàn)了時間的節(jié)奏感和生命的律動。借此鼓勵學生珍惜時間，合理安排學習和生活，培養(yǎng)自律和自我管理的能力。同時，也引導學生認識到生命的有限性，激勵他們珍惜當下，積極追求自己的夢想和目標。3.和諧與統(tǒng)一：簡諧波在傳播過程中，雖然波形會發(fā)生變化，但始終保持整體的和諧與統(tǒng)一。這種和諧與統(tǒng)一的精神，可以引申為對團結(jié)、協(xié)作和集體主義的重視。它強調(diào)個人與集體之間的緊密聯(lián)系和相互依存，鼓勵學生積極參與集體活動，培養(yǎng)團隊合作精神和集體榮譽感。作業(yè)：教學后記：大學物理課程教案授課時間第周星期第節(jié)課次授課形式理論課R討論課□實驗課□習題課□其他□學時安排授課題目（教學章、節(jié)或主題）：§4.6波的能量與能流密度教學目標與要求：1.理解平面簡諧波的動能與振動速度的關(guān)系、平面簡諧波的勢能與形變的關(guān)系；2.理解簡諧振動能量特點與簡諧波的能量特點的區(qū)別。教學重點與難點重點：平面簡諧波的動能與振動速度的關(guān)系；難點：平面簡諧波的勢能與形變的關(guān)系。教學設(shè)計：多媒體結(jié)合板書§4.6波的能量與能流密度一.波的能量1.波的能量：介質(zhì)密度為，某一質(zhì)元的體積為，其中心的平衡位置坐標為，則波函數(shù)：；質(zhì)元的振動速度：；質(zhì)元的振動動能為：；質(zhì)元的切應(yīng)變?yōu)椋?；質(zhì)元的彈性勢能為：；由于，所以；機械能：；能量密度：平均能量密度：2.波的勢能的推導：以彈性棒中的縱波為例：線變：固體棒在其兩端沿軸線加以方向相反、大小相等的力，其長度發(fā)生的改變叫線變；，其中：應(yīng)力；：線應(yīng)變；：楊氏模量，由材料決定；，在外力不太大時，基本不變，所以近似為一常數(shù)；彈性勢能：；勢能密度：，形成縱波時，固體介質(zhì)各質(zhì)元發(fā)生線變；3.波動能量與振動能量的區(qū)別：振動的能量、交換，機械能守恒；波動的能量、同向變化，同時達到最大、最小，總能量隨時間周期變化。習題練習：教材P135習題4.4二．波的能流和能流密度1.平均能流：單位時間內(nèi)沿波的傳播方向垂直通過某一橫截面的能量；平均能流：2.平均能流密度（波強）：單位時間內(nèi)通過垂直與傳播方向的單位面積的平均能量；，3.波強與振幅的關(guān)系：（介質(zhì)不吸收能量）平面波等幅傳播；球面波中振幅與點波源的距離成反比三．聲壓、聲強、聲強級（了解，考試不做要求）1.聲波是機械縱波：可聞聲波的頻率范圍：；次聲波：；超聲波：2.聲壓：介質(zhì)中有聲波傳播時的壓力與無聲波傳播時的壓力之差；，平面簡諧聲波的體應(yīng)變就等于，用表示聲壓，則，又因為，所以，聲壓振幅：3.聲強：聲波的平均能流密度，4.聲級：描述聲波的強弱；由于引起人們聽覺的聲強范圍為，相差較大，所以定義為標準聲強，則，國際制單位為貝爾，，也可用分貝表示：課程思政融入點：1.社會責任感：波動能量在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用非常廣泛，如聲波、光波、無線電波等都在我們的日常生活中扮演著重要角色。然而，波動能量的不當使用也可能帶來負面影響，如電磁輻射污染、噪聲污染等，可以引導學生關(guān)注波動能量的應(yīng)用及其可能帶來的社會問題，培養(yǎng)他們的社會責任感和環(huán)保意識。通過討論如何合理利用波動能量、減少污染等問題，可以激發(fā)學生的社會責任感和使命感，使他們成為具有社會責任感的新時代青年。2.家國情懷：波動能量在國民經(jīng)濟和國防建設(shè)中具有重要地位。例如，無線通信、雷達探測等技術(shù)都依賴于波動能量的傳播和轉(zhuǎn)化。在教學過程中，可以結(jié)合波動能量在科技領(lǐng)域的應(yīng)用，介紹我國在這些領(lǐng)域取得的重大成就和科技進步，激發(fā)學生的家國情懷和民族自豪感。通過講述科學家和工程師們的奮斗歷程和愛國情懷，可以進一步激發(fā)學生的愛國熱情和報國志向，使他們更加珍惜當下的幸福生活，為國家的繁榮富強貢獻自己的力量。作業(yè)：教學后記：大學物理課程教案授課時間第周星期第節(jié)課次授課形式理論課R討論課□實驗課□習題課□其他□學時安排授課題目（教學章、節(jié)或主題）：§4.7波的疊加和干涉§4.8機械波的多普勒效應(yīng)教學目標與要求：1.理解惠更斯原理、波的相干條件、波的干涉特點；2.掌握駐波的概念、特點，駐波與行波的區(qū)別；3.理解接收波的頻率與波源頻率的關(guān)系；教學重點與難點重點：惠更斯原理，波的干涉特點；難點：駐波的特點及分析。教學設(shè)計：多媒體結(jié)合板書§4.7波的疊加和干涉一．惠更斯原理1.惠更斯原理：介質(zhì)中任一波陣面上的各點，都可以看作是發(fā)射子波的波源，其后任一時刻，這些子波的包跡就是新的波陣面。2.惠更斯原理的應(yīng)用：對反射定律和折射定律的解釋（了解，不要求掌握）二．波的疊加原理：1.獨立性：幾列波可以保持各自的特點（頻率、波長、振幅、振動方向）同時通過同一介質(zhì)，好像在各自的傳播過程中沒有遇到其他波一樣。2.疊加性：在幾列波相遇或疊加的區(qū)域內(nèi)，任一點的振動，為同一時刻各個波單獨在該點引起的振動的合成。三．波的干涉1.波的干涉：在波相遇的疊加區(qū)有的地方強度始終最強，有的地方始終最弱，形成強度在空間呈穩(wěn)定交替分布的現(xiàn)象。2.振動合成：波源振動方程：，在點相遇，各自的振動方程為：，則合振動為：；令，強度3.討論：.相長干涉：，，，振動加強；同相波源，波程差，.相消干涉：，，振動減弱；同相波源，波程差習題講解：教材P141習題4.41、4.42四.駐波1.定義：同一介質(zhì)中兩列頻率、振動方向、振幅相同的簡諧波，在同一直線上沿相反方向傳播時所疊加形成的波，叫駐波2.表達式：，，駐波不再是行波，即，駐波中只是各點都在做簡諧振動，各點的振動頻率相同，也就是原來波的頻率，但各點的振幅隨位置的不同而不同，駐波的振幅為，同時駐波沒有能量和相位的傳播。波腹：振幅最大的各點，即；波節(jié)：振幅為零的各點，即相鄰的兩個波節(jié)或波腹的距離都是，這是測行波波長的一種方法；相鄰的兩個波節(jié)之間的各點叫做一段，由可知，同一段內(nèi)的有相同的符號，相鄰的兩段內(nèi)的有相反的符號，即在駐波中，同一段上的各點的振動同相，而相鄰的兩段中的各點的振動反相，即駐波是分段振動；3.特點：駐波不是行波，沒有波形的傳播（相位分析）；有波腹、波節(jié)；沒有能量的傳播，波節(jié)只有勢能、波腹只有動能，并且動能、勢能只在相鄰波腹、波節(jié)之間轉(zhuǎn)換（能量分析）。4.半波損失：習題講解：教材P141習題4.43習題練習：教材P141習題4.46§4.8多普勒效應(yīng)一.多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)：接收器接收到的頻率有賴于波源或觀察者的運動的現(xiàn)象叫多普勒效應(yīng)；：波源相對于介質(zhì)的運動速度；：接收器相對于介質(zhì)的運動速度；：波速；：波源的頻率；：接收器接收到的頻率；：波的頻率；1.相對于介質(zhì)波源不動，接收器以速度運動：2.相對于介質(zhì)接收器不動，波源以速度運動：習題練習：教材P142習題4.47二．*沖擊波（學生自學，考試不做要求）*6.7色散波包群速度（學生自學，考試不做要求）課程思政融入點：1.社會責任與環(huán)保意識：波的干涉現(xiàn)象在聲學、光學等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如音響系統(tǒng)、干涉測量儀等。然而，這些應(yīng)用也可能帶來一定的環(huán)境影響，如噪聲污染等，可以借此強調(diào)社會責任和環(huán)保意識的重要性，引導學生關(guān)注科技發(fā)展對環(huán)境的影響，積極倡導綠色、環(huán)保的生活方式和技術(shù)應(yīng)用。2.辯證思維與邏輯推理：駐波現(xiàn)象涉及到波的疊加、反射、干涉等多個方面，需要運用辯證思維和邏輯推理來進行分析和理解。通過學習駐波，學生可以鍛煉自己的思維能力，提高分析問題和解決問題的能力。同時，也有助于培養(yǎng)學生的批判性思維，學會從不同角度審視問題，形成全面、客觀的認識。這種思維方式和能力對于個人的成長和發(fā)展以及未來的工作和學習都具有重要意義。3.文化自信與民族自豪感：駐波現(xiàn)象不僅存在于自然界中，還與人類的文化和歷史緊密相連。例如，古代人們利用駐波原理制作的樂器和樂器發(fā)聲原理等，都體現(xiàn)了人類智慧和文明的結(jié)晶。在學習駐波的過程中，可以引導學生了解駐波在人類文化和歷史中的重要作用，從而增強他們的文化自信和民族自豪感。這有助于培養(yǎng)學生的愛國情懷和民族精神，使他們更加珍惜和傳承中華民族的文化遺產(chǎn)。4.創(chuàng)新意識：多普勒效應(yīng)在交通測速、醫(yī)學診斷、天文學等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，這些應(yīng)用都是基于人們對多普勒效應(yīng)的創(chuàng)新理解和應(yīng)用。學習多普勒效應(yīng)可以激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，鼓勵他們勇于嘗試和創(chuàng)新。作業(yè)：教學后記：大學物理課程教案授課時間第周星期第節(jié)課次授課形式理論課R討論課□實驗課□習題課□其他□學時安排授課題目（教學章、節(jié)或主題）：§5.1平衡態(tài)狀態(tài)參量理想氣體狀態(tài)方程§5.2理想氣體壓強和溫度§5.3能量按自由度均分定理理想氣體的內(nèi)能教學目標與要求：1.理解理想氣體分子模型、理想氣體的統(tǒng)計規(guī)律；2.理解理想氣體壓強與溫度的統(tǒng)計意義；3.掌握理想氣體能量按自由度的均分原理。教學重點與難點重點：理想氣體壓強與溫度的統(tǒng)計意義；難點：理想氣體能量按自由度的均分原理。教學設(shè)計：多媒體結(jié)合板書§5.1平衡態(tài)狀態(tài)參量理想氣體狀態(tài)方程平衡態(tài)：在不受外界影響的條件下，一個系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時間改變的狀態(tài)。在平衡態(tài)下，組成系統(tǒng)的微觀粒子仍處于不停的無規(guī)則運動之中，只是它們的統(tǒng)計平均效果不隨時間變化，因此熱力學平衡態(tài)是一種動態(tài)平衡。平衡態(tài)的描述：（宏觀狀態(tài)參量）幾何參量：氣體體積；力學參量：氣體壓強；化學參量：混合氣體各化學成分的質(zhì)量和摩爾數(shù)等；電磁參量：電場和磁場的強度、電極化和磁化強度等。壓強的單位：帕斯卡；體積的單位：立方米；溫度的單位：開爾文。3.熱力學第零定律：如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)的同一平衡態(tài)達到熱平衡，那么，這兩個系統(tǒng)彼此也處于熱平衡。4.理想氣體狀態(tài)方程：；——普適氣體常量。玻耳茲曼常量：，（）（分子數(shù)密度）§5.2理想氣體壓強和溫度一.理想氣體分子模型和分子運動的統(tǒng)計性假設(shè)1.理想氣體微觀模型：.忽略分子的大小，即把分子看作質(zhì)點（因為分子的線度遠遠小于分子間的平均距離）；.忽略分子間的作用力（與器壁的碰撞除外）；.分子之間的碰撞以及分子與器壁的碰撞都屬于完全彈性碰撞；.分子的運動服從經(jīng)典力學規(guī)律。2.理想氣體分子的統(tǒng)計假設(shè)對于單個分子的運動是無規(guī)則的，但遵守牛頓定律，分子數(shù)目太多，無法解這么多的聯(lián)立方程。即使能解也無用，因為碰撞太頻繁，運動情況瞬息萬變，所以對大量的分子則需用統(tǒng)計平均的方法。.平衡態(tài)時，分子按位置的分布均勻。即分子在各處出現(xiàn)的幾率相同，容器內(nèi)各處分子數(shù)密度相同。.平衡態(tài)時，分子速度按方向的分布均勻。（由于碰撞，分子往各方向運動的概率相同。）即，速度分量的平方的平均值：又因為：，兩邊取平均值：由于分布均勻，所以，從而二．理想氣體的壓強公式1.壓強公式的推導：前提：氣體處于平衡態(tài)，分子分布均勻，分子總數(shù)為，分子質(zhì)量為；分析：為了討論方便，把所有分子按速度區(qū)間分為若干組，在每一組內(nèi)各分子的速度大小和方向都差不多相同，例如：在到區(qū)間內(nèi)，它們的速度基本上都是，分子數(shù)密度為。則取容器壁上一小面積，速度在到區(qū)間內(nèi)分子與器壁發(fā)生碰撞，由于器壁光滑，每個分子在、方向的速度分量不變，由于是完全彈性碰撞，則分子在方向的速度分量由變?yōu)?；碰撞前：碰撞后：分子與器壁的碰撞是完全彈性碰撞，所以：，，；由動量定理可得，分子受到的沖量為：；由牛頓第三定律可得，器壁受到的沖量為：；在時間內(nèi)，有個分子碰撞器壁，則器壁受到的沖量為：；對容器內(nèi)所有分子求和，得器壁受到的總沖量為：；又因為分子速度按方向分布均勻，所以容器內(nèi)和的分子數(shù)相等，所以：由牛頓第二定律可得：；壓強；又因為：，所以：由于，所以：；定義分子的平均平動動能：，理想氣體的壓強公式為：2.壓強的微觀意義：.壓強是由于大量氣體分子碰撞器壁產(chǎn)生的，它是對大量分子統(tǒng)計平均的結(jié)果。對單個分子無壓強的概念；.壓強公式建立起宏觀量壓強與氣體分子運動微觀量、之間的關(guān)系；.，分子數(shù)密度越大，壓強越大；，分子運動得越激烈，壓強越大。習題練習：教材P160習題5.8三.溫度的本質(zhì)和統(tǒng)計意義1.平均平動動能和溫度的關(guān)系：由和各種理想氣體在平衡態(tài)下，分子的平均平動動能只和溫度有關(guān)。2.溫度的微觀意義：.溫度是描述熱力學系統(tǒng)平衡態(tài)的一個物理量；.溫度是對大量分子熱運動的統(tǒng)計平均結(jié)果，對單個分子溫度無意義；.，溫度是分子平均平動動能的標志，溫度越高，分子平均平動動能越大，分子運動也越劇烈；.溫度所反映的運動，是在質(zhì)心參考系中表現(xiàn)的分子的無規(guī)則運動，溫度和物體的整體運動無關(guān)；.不僅分子平均平動動能跟溫度有關(guān)，分子的平均轉(zhuǎn)動動能、振動動能也跟溫度有關(guān)。方均根速率：§5.3能量按自由度均分定理理想氣體的內(nèi)能1.剛性氣體分子自由度（詳細講解）：單：；雙：；多：2.能量均分定理：在溫度為的平衡態(tài)下，氣體分子每個自由度的平均動能都相等，而且都等于。表達式：3.內(nèi)能：氣體內(nèi)所有分子的動能、分子內(nèi)的勢能與分子間的相互作用勢能的總和。表達式：習題練習：教材P160習題5.9、5.15課程思政融入點：1.唯物主義世界觀與辯證思維：氣體分子動理論是唯物主義世界觀在物理學中的具體體現(xiàn)。它認為物質(zhì)是由大量分子組成的，這些分子處于永不停息的無規(guī)則運動之中。這一觀點與唯物主義的物質(zhì)觀和運動觀相吻合，有助于培養(yǎng)學生的唯物主義世界觀。同時，氣體分子動理論還揭示了微觀粒子與宏觀性質(zhì)之間的辯證關(guān)系，即微觀粒子的運動狀態(tài)決定了宏觀物質(zhì)的性質(zhì)。這種辯證關(guān)系有助于培養(yǎng)學生的辯證思維能力，使他們學會用全面的、發(fā)展的眼光看待問題。2.新意識與實踐能力：氣體分子動理論在科學技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如熱力學、流體力學、化學動力學等。這些應(yīng)用都是基于人們對氣體分子動理論的深入理解和創(chuàng)新應(yīng)用。通過學習氣體分子動理論，可以激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，鼓勵他們將理論知識與實踐相結(jié)合，不斷探索新的應(yīng)用領(lǐng)域和技術(shù)方法。同時，氣體分子動理論的學習還可以培養(yǎng)學生的實踐能力，使他們學會運用所學知識解決實際問題。3.社會責任感與環(huán)保意識：氣體分子動理論的應(yīng)用也提醒人們要關(guān)注環(huán)境問題和社會責任。例如，在工業(yè)生產(chǎn)中，了解氣體分子的運動規(guī)律和性質(zhì)有助于優(yōu)化生產(chǎn)工藝、減少能源消耗和環(huán)境污染。此外，氣體分子動理論還可以用于研究大氣污染物的擴散和傳輸規(guī)律，為環(huán)境保護提供科學依據(jù)。通過學習氣體分子動理論，可以培養(yǎng)學生的社會責任感和環(huán)保意識，使他們更加關(guān)注社會問題和公共利益，積極參與環(huán)保行動。作業(yè)：教學后記：大學物理課程教案授課時間第周星期第節(jié)課次授課形式理論課R討論課□實驗課□習題課□其他□學時安排授課題目（教學章、節(jié)或主題）：*§5.4麥克斯韋速率分布律描述氣體分子的統(tǒng)計速率*§7.7分子的平均碰撞頻率和平均自由程教學目標與要求：1.理解理想氣體分子速度分布律的意義；2.掌握理想氣體分子最可幾速率、平均速率、方均根速率的計算；3.理解理想氣體分子平均碰撞頻率與平均自由程的定義與計算。教學重點與難點重點：理想氣體分子速率分布函數(shù)及其含義；難點：理想氣體分子速率分布函數(shù)的應(yīng)用。教學設(shè)計：多媒體結(jié)合板書*§5.4麥克斯韋速率分布律描述氣體分子的統(tǒng)計速率一．速率分布函數(shù)1.速率分布函數(shù)：，或；2.物理意義：表示在速率附近，單位速率區(qū)間內(nèi)分子出現(xiàn)的概率，即概率密度；或表示在速率附近，單位速率區(qū)間內(nèi)分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比；3.歸一化條件：二.麥克斯韋速率分布律1.麥克斯韋速率分布函數(shù)：2.三種速率：最概然速率；平均速率；方均根速率習題練習：教材P159，習題5.3習題練習：教材P161，習題5.16*§7.7分子的平均碰撞頻率和平均自由程氣體分子間的無規(guī)則碰撞對氣體的平衡態(tài)的性質(zhì)起著十分重要的作用，前面已討論過氣體分子的能量均勻就是靠碰撞來實現(xiàn)的，也正是由于分子間的無規(guī)則碰撞引起了分子速度的不斷改變，所以在平衡態(tài)下，分子才按速度有一穩(wěn)定的分布，分子間的碰撞還在氣體由非平衡態(tài)過渡到平衡態(tài)的過程中起著關(guān)鍵的作用。平均自由程：一個氣體分子在連續(xù)兩次碰撞之間所可能經(jīng)過的各段自由路程的平均值，其大小和分子的碰撞頻繁程度有關(guān)。2、平均碰撞頻率：一個分子在單位時間內(nèi)所受到的平均碰撞次數(shù)；：氣體分子運動的平均速率；在的時間內(nèi)，分子所經(jīng)過的平均距離為，平均碰撞次數(shù)為，由于每一次碰撞都將結(jié)束一段自由程，所以；3.具體影響和的因素：建立模型：跟蹤一個分子，設(shè)分子是直徑為的彈性小球；.以直代曲，將分子運動的折線用直線來代替；.以靜代動，認為跟蹤的分子運動，其它的分子靜止；.以相對速率與其它分子發(fā)生彈性碰撞；.作直徑為長為的圓柱體，體內(nèi)的氣體分子數(shù)密度為；質(zhì)心位于圓柱體內(nèi)的分子數(shù)，跟蹤的分子都能和它發(fā)生碰撞。則圓柱體內(nèi)的分子數(shù)，即為分子1秒鐘的碰撞次數(shù)——平均碰撞頻率。；4.與的關(guān)系：由統(tǒng)計觀點可知，分子在各個方向發(fā)生碰撞的概率是相同的，分子在0o~180o發(fā)生都可以發(fā)生碰撞，平均起來碰撞夾角為90o。兩分子相互垂直碰撞的平均相對速率為：所以從而，即與分子的有效直徑的平方以及分子數(shù)密度成反比，而與無關(guān)。又因為，所以，即溫度一定時，平均自由程和壓強成反比。習題練習：教材P160，習題5.11課程思政融入點：1.辯證思維：麥克斯韋速率分布律表明，氣體分子的速度分布是動態(tài)的、變化的，但同時又遵循一定的統(tǒng)計規(guī)律，這體現(xiàn)了辯證思維中“變與不變”的哲學思想。2.社會責任感：麥克斯韋速率分布律在物理學、化學、工程學等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，如研究大氣污染物的擴散、優(yōu)化工業(yè)生產(chǎn)工藝等，這要求人們具備社會責任感，關(guān)注科技發(fā)展對社會和環(huán)境的影響。作業(yè)：教學后記：大學物理課程教案授課時間第周星期第節(jié)課次授課形式理論課R討論課□實驗課□習題課□其他□學時安排授課題目（教學章、節(jié)或主題）：§6.1準靜態(tài)過程功和熱量§6.2熱力學第一定律典型的熱力學過程（1）教學目標與要求：1.確切理解內(nèi)能、功、熱量和摩爾熱容的物理概念，并能掌握功、熱量及內(nèi)能的計算；2.深刻理解熱力學第一定律的物理意義，明確各量的正負規(guī)定；3.熟練掌握熱力學第一定律在理想氣體等值過程的計算；教學重點與難點重點：內(nèi)能、功、熱量和摩爾熱容的物理概念；難點：熱力學第一定律在理想氣體等值過程的計算。教學設(shè)計：多媒體結(jié)合板書§6.1準靜態(tài)過程功和熱量一．內(nèi)能功熱量1.內(nèi)能：系統(tǒng)內(nèi)所有分子的熱運動動能、分子內(nèi)及分子間相互作用的勢能的總和。內(nèi)能是系統(tǒng)狀態(tài)的函數(shù)，是狀態(tài)參量。改變內(nèi)能的方法有兩種：做功和熱傳遞。2.功：系統(tǒng)的邊界發(fā)生宏觀位移，是過程功，即；3.熱傳遞：系統(tǒng)的邊界沒有發(fā)生宏觀位移，也就是熱傳遞，系統(tǒng)和外界的溫度不同，傳遞的能量叫熱量，用表示，是過程量；其微觀實質(zhì)是：分子的無規(guī)則運動能量從高溫物體向低溫物體傳遞，熱量和溫度的區(qū)別：.熱量是系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度，是過程量；.溫度反映物體冷熱程度，是分子平均平動動能的標志，是狀態(tài)量；二．準靜態(tài)過程1.準靜態(tài)過程：系統(tǒng)所經(jīng)過的中間狀態(tài)都無限接近于平衡狀態(tài)的那種狀態(tài)變化過程。如果其中有一個狀態(tài)為非平衡態(tài)，則此過程為非準靜過程。如果系統(tǒng)進行的速度過快，系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化后，還未來得及恢復新的平衡態(tài)，系統(tǒng)又發(fā)生了變化，則該過程為非準靜過程。例如：氣缸活塞壓縮的速度過快，氣體的狀態(tài)發(fā)生變化，還來不及恢復，P、V、T無確定關(guān)系，則此過程為非準靜過程。對非常緩慢的過程可近似認為是準靜過程。例如氣缸活塞的速度大約為,而氣缸內(nèi)氣體密度、壓強趨于均勻的過程以聲速進行，此時則可看成是準靜過程。2.馳豫時間：系統(tǒng)從非平衡態(tài)過渡到平衡態(tài)所用的時間；當熱力學過程所用的時間比馳豫時間大很多時，這過程就可以當作準靜態(tài)過程；3.狀態(tài)圖：圖、圖、圖，圖中任一點都表示系統(tǒng)的一個平衡態(tài)，一條曲線就表示由一系列平衡態(tài)組成的準靜態(tài)過程；4.功的計算：；（氣缸內(nèi)的氣體進行無摩擦的準靜態(tài)膨脹過程）推導：由，，則，又因為，所以；，系統(tǒng)體積膨脹，則系統(tǒng)對外界做正功；，系統(tǒng)體積縮小，則系統(tǒng)對外界做負功；在圖，功的大小等于圖上過程曲線下的面積§6.2熱力學第一定律典型的熱力學過程一.熱力學第一定律1.內(nèi)容：系統(tǒng)從外界吸收的熱量等于系統(tǒng)內(nèi)能的增量和系統(tǒng)對外做功之和。2.表達式：微分式：注意：：系統(tǒng)吸收熱量；：系統(tǒng)放出熱量；：系統(tǒng)對外界做正功；：系統(tǒng)對外界做負功；：系統(tǒng)內(nèi)能增加；：系統(tǒng)內(nèi)能減少；3.對熱力學第一定律的幾點理解：.系統(tǒng)從外界吸收的熱量等于系統(tǒng)內(nèi)能的增量和系統(tǒng)對外界所做的功之和；.熱與功的轉(zhuǎn)換不是直接進行的，是間接進行的，其中內(nèi)能是傳遞的工具；熱轉(zhuǎn)換為功：系統(tǒng)吸熱后，先使內(nèi)能增加，在通過降低內(nèi)能對外做功；功轉(zhuǎn)換為熱：外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)內(nèi)能增加，在通過降低內(nèi)能，系統(tǒng)放熱；.熱力學第一定律是從實驗中總結(jié)出來的，所以第一類永動機不可能；第一類永動機：不從外界吸收熱量，而不斷對外做功的機械。這違反能量守恒定律。.熱力學第一定律是熱現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化與守恒的定律，適用于任何系統(tǒng)的任何過程。習題練習：教材P193習題6.16二.熱力學第一定律在等值過程中的應(yīng)用；；1.等容過程：等容過程中，，則；理想氣體狀態(tài)方程：，所以2.等壓過程：，3.等溫過程：因為，所以，由得三.氣體的摩爾熱容1.熱容量：系統(tǒng)質(zhì)量為單位質(zhì)量時，其熱容量稱為比熱容，用表示，單位為：系統(tǒng)的物質(zhì)的量為時，其熱容稱為墨爾熱容，單位為：2.摩爾熱容：3.等壓摩爾熱容：，由熱力學第一定律可知：，故氣體的內(nèi)能：，氣體狀態(tài)方程：，所以：4.等容摩爾熱容：氣體體積不變，則，所以熱力學第一定律變?yōu)椋海?，因為，所以?.與的關(guān)系：邁耶公式：；；例題講解：教材P172例題6.3習題練習：教材P192-193習題6.10、6.12、6.15課程思政融入點：1.奉獻精神：通過介紹熱力學第一定律的建立過程，講述物理學家如邁耶、焦耳、亥姆霍茲等人的貢獻，融入講解社會主義核心價值——奉獻精神。他們沖破傳統(tǒng)觀念的束縛，不懈努力，最終使能量守恒與轉(zhuǎn)化定律被公認為自然界普遍規(guī)律，這體現(xiàn)了科學家們?yōu)榭茖W和社會進步無私奉獻的精神。2.能量守恒觀念：強調(diào)能量不會憑空產(chǎn)生或消失，只能轉(zhuǎn)化或傳遞，這體現(xiàn)了自然界的客觀規(guī)律性和物質(zhì)不滅、能量守恒的哲學思想。這可以類比到人生道路上，成就不可能憑空獲得，只有付出了相應(yīng)的努力，才能獲得相應(yīng)的回報。這鼓勵學生們珍惜青春時光，努力學習，儲備自身能量（內(nèi)能），將來才能對社會做出貢獻。2.科學實踐精神：熱力學第一定律的得出基于大量實驗觀察和理論推導，鼓勵學生通過實踐探索科學真理，培養(yǎng)科學實踐精神。3.系統(tǒng)思維：研究系統(tǒng)內(nèi)部能量變化與外部交換的關(guān)系，培養(yǎng)學生的系統(tǒng)思維，學會從整體上分析問題。作業(yè)：教學后記：大學物理課程教案授課時間第周星期第節(jié)課次授課形式理論課R討論課□實驗課□習題課□其他□學時安排授課題目（教學章、節(jié)或主題）：§6.2熱力學第一定律典型的熱力學過程（2）§6.3循環(huán)過程和卡諾循環(huán)教學目標與要求：1.掌握準靜態(tài)絕熱過程的特點及狀態(tài)方程；2.掌握循環(huán)過程及卡諾循環(huán)特點及計算；教學重點與難點重點：準靜態(tài)絕熱過程的狀態(tài)方程、循環(huán)過程的特點；難點：卡諾循環(huán)的分析及應(yīng)用。教學設(shè)計：多媒體結(jié)合板書§6.2熱力學第一定律典型的熱力學過程（2）絕熱過程1.絕熱過程：系統(tǒng)和外界沒有熱量交換，即2.準靜態(tài)絕熱過程：由熱力學第一定律，因為，所以對一微小過程有：，由，而，所以：，由氣體狀態(tài)方程，所以：，又因為，所以：；同理還可求出：，3.曲線比較：絕熱線要比等溫線要陡些；解釋：.數(shù)學法：等溫曲線：，其曲線的斜率為：；絕熱曲線：，其曲線斜率為：；因為，所以絕熱曲線的斜率要比等溫曲線的斜率要大。.氣體動理論：同樣的氣體經(jīng)過等溫變化和絕熱變化，減小相同的體積。在等溫變化下，隨著體積的減小，氣體分子數(shù)密度增大，但分子平均動能不變，由可知，氣體壓強將增大；在絕熱條件下，隨著氣體體積的減小，分子數(shù)密度也將同樣增大，由于外界做功增大了分子的平均動能，所以氣體的壓強增大的更多了，即，所以絕熱線要比等溫線要陡些。4.準靜態(tài)絕熱過程的功：因為，故習題講解：教材P193習題6.17§6.3循環(huán)過程和卡諾循環(huán)一．循環(huán)過程1.循環(huán)過程：熱力學系統(tǒng)經(jīng)歷了一系列熱力學過程后又回到初始狀態(tài)，這個過程為循環(huán)過程。2.循環(huán)過程的特點：.如果循環(huán)的各階段均為準靜態(tài)過程，則循環(huán)過程可用狀態(tài)圖上的閉合曲線表示；.經(jīng)過一個循環(huán)，內(nèi)能不變，即；.循環(huán)曲線所包圍的面積等于循環(huán)過程中系統(tǒng)對外做的凈功；3.循環(huán)和逆循環(huán)：.正循環(huán)（熱循環(huán)，熱機）：過程曲線沿順時針方向進行，系統(tǒng)對外做正功；.逆循環(huán)（制冷循環(huán)，制冷機）：過程曲線沿逆時針方向進行，系統(tǒng)對外做負功；二.熱機熱機效率1.熱機：把熱能轉(zhuǎn)換成機械能的裝置稱為熱機，如蒸汽機、汽車發(fā)動機等；2.熱機工作的特點：需要一定工作物質(zhì)；需要兩個熱源；3.熱機效率：在一次循環(huán)過程中工質(zhì)對外做的凈功占它從高溫熱源吸收的熱量的比率，即：；三．制冷機制冷系數(shù)1.制冷循環(huán)：工作物質(zhì)把從低溫熱源吸收的熱量和外界對它做的功以熱量的形式傳給干溫熱源，這樣的循環(huán)過程叫致冷循環(huán)；是卡諾熱機的反過程；2.制冷系數(shù)：從低溫熱源吸收的熱量與外界對其做的功的比值；例題講解：教材P175例題6.4補充例題：奧拓循環(huán)例題：燃燒汽油的四沖程內(nèi)燃機中進行的循環(huán)叫奧托循環(huán)，它可用圖近似表示。設(shè)工作物質(zhì)為理想氣體，和為絕熱過程，和為等容過程。壓縮比，，求循環(huán)效率。解：由于和為絕熱過程，工作物質(zhì)既不吸熱也不放熱，過程吸熱，；過程放熱，由式（11.20），循環(huán)效率為：；所以 ，將上述關(guān)系代入表示式中：實際的汽油機效率比這小得多，約只有25%左右。我們計算的只是理想情形。習題練習：教材P193習題6.20四.卡諾循環(huán)1.卡諾循環(huán)：循環(huán)過程中只和兩個恒溫熱源交換能量的準靜態(tài)循環(huán)。2.卡諾循環(huán)的特點：、卡諾循環(huán)是由兩條等溫線和兩條絕熱線組成的循環(huán)；、需要兩個熱源，高溫熱源和低溫熱源；、不計摩擦、熱損失及漏氣，視為理想熱機；3.具體過程：：氣缸和高溫熱源接觸，氣體做等溫膨脹，其體積變?yōu)椋瑒t，由熱力學第一定律可得，而，所以氣體吸收的熱量為：；：將氣缸從高溫熱源移開，氣體做絕熱膨脹，體積變?yōu)椋瑴囟冉禐?；：氣缸和低溫熱源接觸，氣體做等溫壓縮，其體積變?yōu)?，其狀態(tài)和狀態(tài)位于同一條絕熱線上，由熱力學第一定律和可得：，而這一過程中，所以氣體放出的熱量為：：將氣缸從低溫熱源移開，氣體做絕熱壓縮回到初始點，體積變?yōu)?，溫度升為：則這一循環(huán)過程中，氣體對外做的凈功：，則：，由兩絕熱過程有：，所以：4.幾點討論：.以理想氣體為工作物質(zhì)的卡諾循環(huán)的效率，只由兩個恒溫熱源的溫度決定，而與工作物質(zhì)的種類無關(guān)；例如：波音飛機不用價格較貴的高標號汽油作燃料，而采用航空煤油作燃料；.熱機效率不能大于或等于，只能小于；如果，則在一循環(huán)過程中熱機對外做的凈功大于系統(tǒng)從外界吸收的熱量，違反了能量守恒定律；如果，則低溫熱源的溫度或高溫熱源的溫度，現(xiàn)在技術(shù)還不能達到絕對零度，同時現(xiàn)實溫度不可能趨于無限大，所以熱機效率只可能小于；.提高熱機效率的方法：或，但低溫熱源的溫度為外界大氣的溫度不宜人為地改變，一般只能提高高溫熱源的溫度；日本開發(fā)出陶瓷發(fā)動機，其良好的絕熱性能可保持高溫熱源的溫度；美國的兩個洲在2005年將禁止燃燒汽油的汽車進入，而使用燃料電池供電的汽車。.定義了熱力學溫標：，即工作物質(zhì)從高溫熱源吸收的熱量與放給低溫熱源的熱量之比等于兩恒溫熱源的溫度之比，與工作物質(zhì)的種類無關(guān)。5.卡諾循環(huán)制冷系數(shù)：因為卡諾循環(huán)過程中工作物質(zhì)吸收或放出的熱量只和溫度有關(guān)，故：；一般情況下，制冷系數(shù)的高溫熱源就是大氣，即大氣溫度，被制冷的物體溫度越低，則制冷系數(shù)就越小，即制冷系數(shù)隨著制冷物體的溫度變化而變化。習題練習：教材P192習題6.13；教材P194習題6.23課程思政融入點：1.創(chuàng)新與探索：卡諾循環(huán)作為一種理論模型，為熱力學的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，鼓勵人們在面對未知和挑戰(zhàn)時勇于探索、敢于創(chuàng)新。2.效率與優(yōu)化：卡諾循環(huán)揭示了熱機效率的理論極限，強調(diào)在有限的資源條件下追求最大的效益，這與思政教育中的效率意識和優(yōu)化思維相吻合。3.理論與實踐相結(jié)合：卡諾循環(huán)不僅是理論上的熱力循環(huán)，還廣泛應(yīng)用于汽車發(fā)動機、燃氣輪機、蒸汽輪機等實際機器中，體現(xiàn)了理論與實踐相結(jié)合的原則。作業(yè)：教學后記：大學物理課程教案授課時間第16周星期三第1~2節(jié)課次20授課形式理論課R討論課□實驗課□習題課□其他□學時安排2授課題目（教學章、節(jié)或主題）：§6.4熱力學第二定律§6.5熵和熵增加原理玻耳茲曼熵關(guān)系式教學目標與要求：1.理解熱力學過程的方向性、熱力學第二定律的兩種表述及統(tǒng)計意義；2.了解兩種熵的定義及熵增原理；教學重點與難點重點：熱力學第二定律的兩種表述及統(tǒng)計意義；難點：熵的定義及計算。教學設(shè)計：多媒體結(jié)合板書§6.4熱力學第二定律一．自然界中與熱現(xiàn)象有關(guān)的實際宏觀過程的方向性可逆過程與不可逆過程：定義：一個系統(tǒng)經(jīng)過一個過程從一狀態(tài)變化到另一狀態(tài)如果存在一個過程使系統(tǒng)和外界完全復原則說明原過程是可逆的，否則是不可逆的。結(jié)論：一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實際宏觀過程都是不可逆的。具體說明：1.功熱轉(zhuǎn)換：功→熱：可自動進行，如摩擦生熱，用焦耳實驗可以證明；熱→功：不可自動進行，即物體不可能通過改變自身的內(nèi)能而轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能；通過摩擦而使功變?yōu)闊岬倪^程是不可逆的。熱變功的過程是有，但不引起其他任何變化，即其唯一效果是一定量的內(nèi)能（熱）全部轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能（功）的過程是不可能發(fā)生的。熱機能把熱轉(zhuǎn)變?yōu)楣Γ辛似渌兓?，熱量從高溫物體傳給了低溫物體；理想氣體等溫膨脹，把熱全部轉(zhuǎn)化為功，但其體積膨脹了。2.熱傳導：熱量可以自動地從高溫物體傳向低溫物體，但熱量不可能自動地從低溫物體傳向高溫物體，即熱量由高溫物體傳向低溫物體的過程是不可逆的，也就是說其唯一效果是熱量從低溫物體傳向高溫物體的過程是不可能發(fā)生的。致冷機通過外界做功才能把熱量從低溫物體傳向高溫物體。3.氣體的絕熱自由膨脹：