大学物理

大学理工科类的一门基础课程

大学物理，是大学理工科类的一门基础课程，通过课程的学习，使学生熟悉自然界物质的结构，性质，相互作用及其运动的基本规律，为后继专业基础与专业课程的学习及进一步获取有关知识奠定必要的物理基础。但工科专业以力学基础和电磁学为主要授课。

内容简介

本书涵盖了教育部新制定的《非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求》中的核心内容，并精选了相当数量的拓展内容. 本书在修订过程中继承了第1版的特色，采取压缩经典、简化近代、突出重点的方法精选和组织内容.

全书共13章，涉及力学、热学、电磁学、振动和波、波动光学、狭义相对论和量子物理基础等. 每章包括基本内容之外，还包括阅读材料、复习与小结、练习题. 内容深浅适当，讲解正确清晰，叙述引人入胜，例题指导详尽，全书联系实际，特别是注意介绍物理知识和物理思想在实际中的应用. 本书有电子教材和学习辅导书等配套资料.

本书可作为高等院校非物理类专业本科少学时的大学物理教材和教学参考书，也可用作高等职业教育各专业的物理教材，还可以供其他有关专业选用和广大读者阅读。

基本概要

通过课程的学习，使学生逐步掌握物理学研究问题的思路和方法，在获取知识的同时，使学生拥有建立物理模型的能力，定性分析、估算与定量计算的能力，独立获取知识的能力，理论联系实际的能力都获得同步提高与发展。开阔思路，激发探索和创新精神，增强适应能力，提升其科学技术的整体素养。通过课程的学习，使学生掌握科学的学习方法和形成良好的学习习惯，形成辩证唯物主义的世界观和方法论。

课程目录

第一章刚体的定轴转动

[目的要求]

理解转动惯量，掌握刚体绕定轴转动定理；理解力矩的功和转动动能，动量矩和动量矩守恒定律。能熟练运用其分析和计算有关刚体定轴转动的力学问题。

[教学内容]

1、刚体的转动惯量，刚体绕定轴转动定理；

2、刚体的力矩的功和转动动能

3、刚体的动量矩和动量矩守恒定律

第二章气体分子运动论

[目的要求]

1、掌握理想气体状态方程。理解气体的状态参量，平衡态，理想气体内能概念。2.理解理想气体的压强和温度的统计解释。

理解能量自由度均分原理；理解麦克斯韦速率分布律；了解玻耳兹曼分布律，平均碰撞频率和自由程概念。

[教学内容]

理想气体状态程与理想气体的压强；能量自由度均分原理；麦克斯韦速率分布律；玻耳兹曼分布律；平均碰撞频率和自由程

第三章热力学

[目的要求]

1、掌握热力学第一定律及其有关概念（内能、功和能量）。能熟练运用热力学第一定律计算理想气体等值过程和绝热过程的内能、功和能量。

2、理解气体的摩尔热容量概念。

3、能计算理想气体准静态循环过程如卡诺循环的效率等。

4、理解热力学第二定律的两种表述。理解可逆过程和不可逆过程，熵，热力学第二定律的统计意义。

[教学内容]

1、热力学平衡态和气体物态方程；

2、气体分子的统计分布规律；

3、气体内运输过程；

4、热力学第一定律对理想气体等值过程和绝热过程的应用；

5、热力学第二定律，可逆过程和不可逆过程及熵；

6、固体和液体的性质；

7、相变

第四章真空中的静电场

[目的要求]

1、掌握电场强度，电场强度叠加原理；

2、掌握电力线，电通量，真空中的高斯定理；能熟练运用叠加原理计算一维或简单二维问题的电场强度，能熟练运用高斯定理计算具有一定对称性（球、轴和面对称性）的电场分布。

3、掌握电场力的功。理解电场强度的环流。

4、掌握电势差，电势，电势迭加原理及电势（能）与电势（能）差的计算。理解等势面。了解电场强度与电势梯度的关系。

[教学内容]

1、电场，电场强度叠加原理；

2、高斯定理；

3、静电场环流定理，及电势；电场强度与电势梯度的关系；

4、带电粒子在静电场中的运动。

第五章稳恒磁场

[目的要求]

1、掌握磁感应强度。磁通量；磁场中的高斯定理；

2、理解毕奥—沙伐定律。。能利用其计算磁感应强度；

3、理解安培力和洛仑兹力，载流线圈的磁矩，磁场对载流线圈的作用力矩。磁力功，能进行有关计算。

4、了解带电粒子在电磁场中的运动,了解霍尔效应。

5、掌握法拉第电磁感应定律，楞次定律，电磁感应现象与能量守恒定律的关系。动生电动势，用电子理论解释动生电动势。

[教学内容]

1、磁场中的高斯定理；

2、毕奥—沙伐定律；

3、安培环路定律；

4、磁场对载流线圈的作用，霍尔效应；

5、法拉第电磁感应定律，楞次定律，电磁感应现象。

第六章机械振动与波

[目的要求]

1、掌握谐振动及其特征量（频率、周期、振幅和周相），

2、掌握旋转矢量法。能建立谐振动运动学方程。理解谐振动的能量；

3、了解阻尼振动、受迫振动、共振。掌握同方向同频率谐振动的合成；

4、理解，纵波和横波，波速、波频与波长的关系；

5、掌握平面简谐波方程的物理意义，能熟练建立平面简谐波方程或由波动方程求波长和波速等物理量；

6、了解波的能量、能流、能流密度；

7、理解惠更斯原理，波的迭加原理。能计算波的干涉加强和减弱位置；

8、了解驻波，了解多普勒效应。

[教学内容]

1、谐振动运动学方程，旋转矢量法，同方向不同频率谐振动的合成；

2、机械波的产生和传播，惠更斯原理，波的迭加原理；

3、波的干涉、现象，驻波；

4.、多普勒效应

第七章物理光学

[目的要求]

1、理解光矢量。了解相干光的获得。

2、掌握杨氏双缝干涉。能计算光程与光程差，并能运用其分析与计算干涉条纹位置，处理等厚干涉（劈尖牛顿环）。

3、理解等倾干涉。了解迈克耳逊干涉仪。

4、理解惠更斯――菲涅耳原理。能计算和确定单缝衍射条纹位置和宽度，

5、理解半波带法。理解，能根据光栅方程计算光栅衍射主极大明条纹位置。理解光学仪器的分辨率，能进行有关计算。

6、了解伦琴射线的衍射，布喇格公式。

7、理解自然光和偏振光，马吕斯定律，反射光和折射光的偏振，布儒斯特定律。

8、了解单轴晶体中光的双折射。

[教学内容]

1、光的干涉；

2、光的衍射；

3、几何光学的基本原理；

4、光学仪器的基本原理；

5.光的偏振；

6、光的吸收、散射和色散；

7、光的量子性

8、现代光学基础。

第八章量子物理基础

[目的要求]

1、理解原子的核模型。原子光谱的规律性。玻尔氢原子理论。能级。理解德布罗意假设并能计算波长与频率。

2、理解实物粒子的波粒二象性。理解不确定性关系。了解电子衍射实验。

3、理解波函数及其统计解释。了解薛定谔方程。了解氢原子能量量子化、解动量量子化、空间量子化。了解斯特恩—盖拉赫实验。了解电子自旋及四个量子数。

4、了解产生激光的基本原理。激光的特性。

[教学内容]

1、原子光谱的规律性。玻尔氢原子理论；

2、实物粒子的波粒二象性，理解不确定性关系；

3、薛定谔方程，电子自旋及四个量子数；

4、激光及激光器。

实验教学

实验的基本内容

1.使学生通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理实验知识，加深对物理原理的了解。

2.培养和提高学生的科学实验能力，其中包括：

（1）能够通过阅读实验教材或资料，作好实验前的准备；

（2）能够借助教材和仪器说明书，正确使用常用仪器；

（3）能够运用物理学理论对实验现象进行分析判断；

（4）能够正确记录和处理实验数据，正确绘制实验图线，分析实验结果，总结实验规律，撰写合格的实验报告；

（5）能够独立完成教学性的设计实验。

3.培养和提高学生的科学实验素质，使学生具有理论联系实际和实事求是的科学作风、严肃认真的工作态度、主动研究的探索精神，遵守纪律、团结协作和爱护公共财物的优良品德。

（八个实验任选四个）

实验一杨氏弹性模量的测量

实验二物体转动惯量的测定

实验三惠斯通电桥

实验四示波器的使用

实验五牛顿环干涉现象的研究与测量

实验六迈克尔逊干涉

实验七旋光仪原理及使用

实验八不同电极的电流场描绘