教学大纲-安徽大学

《大学物理A》教学大纲

一、课程基本情况

课程中文名称：大学物理A 课程英文名称：College Physics A 课程代码：GG32001、GG32002 学分/学时：8/136 开课学期：第二、三学期 课程类別：公共基础课 适用专业：电子信息工程 先修课程：高等数学 后修课程：

开课单位：物理与材料科学学院

二、课程教学大纲

（一）课程性质与教学目标

1. 课程性质：《大学物理A》课程是电子信息工程专业的公共基础课程，它所涉及的内容是电子信息工程专业本科生知识结构的必要组成部分。

2. 教学目标：通过《大学物理A》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，为后继专业基础课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。通过本课程的学习，使学生逐步掌握物理学研究问题的思路和方法，养成辩证唯物主义的世界观和方法论，在获取知识的同时，学生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获得同步提高与发展，提升其科学技术的整体素养。

3. 本课程知识与能力符合下列毕业要求指标点：

1．能够运用数学与自然科学基础知识，理解电子信息工程工作过程中涉及的相关科学原理。

2．能够将数学与自然科学的基本概念运用到复杂工程问题的适当表述之中。 （二）教学内容及基本要求： 绪论（2学时）

（1）教学内容：物理学与我们周围的世界、物理学研究对象、物理学与哲学、自然科学和

工程技术的关系、物理学的发展、学习物理学方法及对学生要求。 （2）基本要求：让学生明确学习物理学目的、方法、激发学习物理学兴趣。

（3）教学重点难点：物理学的地位和作用及发展。

第一章 质点运动学（4学时）

§1-1 质点运动的描述 §1-2 圆周运动 §1-3 相对运动

（1）教学重点：位矢、位移、速度、加速度、角速度和角加速度、切向加速度和法向加速

度的概念和相互关联，伽利略坐标、速度变换。

（2）教学难点：各物理量的微积分运算、伽利略坐标、速度变换。

第二章 牛顿运动定律（3学时）

§2-1 牛顿运动定律 §2-2 物理量的单位和量纲 §2-3 牛顿定律的应用举例

（1）教学重点：牛顿运动定律及其应用；几种常见力的基本作用规律。

（2）教学难点：用微积分方法求解一维变力作用下简单的质点动力学问题；牛顿定律在日

常生活中的应用。

第三章 功能原理和机械能守恒定律（4学时）

§3-1 变力的功 动能定理 §3-2 保守力与非保守力 势能 §3-3 功能原理及机械能守恒定律

（1）教学重点：变力的功，质点的动能定理；保守力，势能，功能原理及其应用。 （2）教学难点：功能原理及其在工程技术中的应用。

第四章 动量定理与动量守恒定律（4学时）

§4-1 质点和质点系的动量定理 §4-2 动量守恒定律 §4-3 质心 质心运动定理

（1）教学重点：质点和质点系的动量定理；动量守恒定律及其应用。 （2）教学难点：动量守恒定律及其在工程技术中的应用。

第五章 角动量守恒与刚体的定轴转动（7学时）

§5-1 角动量与角动量守恒定律 §5-2 刚体的定轴转动

§5-3 刚体定轴转动中的功能关系

（1）教学重点：刚体定轴转动定律，定轴转动的角动量守恒定律；转动惯量的概念；变力

矩作用下的定轴转动问题；定轴转动角动量守恒的判别。

（2）教学难点：转动惯量的概念；变力矩作用下的定轴转动问题；定轴转动角动量守恒的

判别；刚体的转动在工程技术中的应用。

第七章 狭义相对论力学基础（10学时）

§7-2 狭义相对论的两个基本假设 §7-3 洛仑兹坐标变换和速度变换

§7-4 同时的相对性、长度收缩和时间延缓 §7-5 相对论动力学基本方程

§7-6 相对论的质量、动量和能量的关系

（1）教学重点：狭义相对论基本原理，洛仑兹坐标变换，狭义相对论时空观，狭义相对论

动力学基础。

（2）教学难点：狭义相对论时空观的理解及有关公式的正确应用。

第八章 振动学基础（6学时）

§8-1 简谐运动 §8-2 简谐运动的合成 §8-3 阻尼振动 §8-4 受迫振动 共振

（1）教学重点：简谐振动的各物理量(特别是相位)及各量间的关系，旋转矢量表示法，一

维简谐振动的微分方程，简谐振动的能量，同方向、同频率简谐振动的合成。 （2）教学难点：根据位移－时间曲线或速度－时间曲线，给出一维简谐振动的运动方程；

通过受力分析，建立一维简谐振动的微分方程；振动在工程技术中的应用。

第九章 波动学基础（12学时）

§9-1 机械波的基本特征 §9-2 平面简谐波 §9-3 波的能量 能流密度 §9-4 惠更斯原理 §9-5 波的干涉 §9-6 驻波 §9-7 多普勒效应

（1）教学重点：平面简谐波的波函数，波的能量，平均能流密度，波的干涉，驻波。 （2）教学难点：由已知质点的简谐振动方程或简谐波的波形图，写出相应的波函数；波的

干涉问题中相位差和波程差的分析；多普勒效应的机理；波动在工程技术中的应用。

第十章 热力学基础（8学时）

§10-1 平衡态 理想气体状态方程 §10-2 热力学第一定律 内能 功 热量

§10-3 热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用 §10-4 绝热过程

§10-5 循环过程 卡诺循环 §10-6 热力学第二定律 §10-7 可逆过程和不可逆过程

（1）教学重点：功和热量，热力学第一定律及其应用，循环过程，卡诺循环，热机的效率，

热力学第二定律的两种表述及其统计意义，熵增加原理。

（2）教学难点：过程量与状态量的概念；理想气体等值过程和绝热过程中的功、热量、内

能改变量的计算；热力学在工程技术中的应用。

第十一章 气体动理论（8学时）

§11-1 气体分子热运动与统计规律 §11-2 理想气体压强公式 §11-3 麦克斯韦速率分布律

§11-5 温度的微观解释 理想气体定律的推证 §11-6 能量按自由度均分定理 理想气体的内能 §11-8 气体分子的平均自由程和平均碰撞频率 §11-10 热力学第二定律的统计意义和熵的概念

（1）教学重点：压强公式，温度的统计意义，能量均分定理，理想气体内能，速率分布函

数，分子速率的三个统计值；分子平均碰撞次数和平均自由程。

（2）教学难点：理想气体内能的概念及计算；速率分布函数的物理意义；气体动理论在工

程技术中的应用。

第十二章 真空中的静电场（10学时）

§12-1 库仑定律 §12-2 电场强度 §12-3 高斯定理

§12-4 静电场的环路定理 电势 §12-5 电场强度和电势梯度的关系

（1）教学重点：库仑定律、电场强度和电势的概念；应用叠加原理、高斯定理计算带电体

的场强；利用电势的定义和叠加原理计算带电体的电势；电场强度和电势的关系，利用电势来求电场强度；电场中电偶极子的运动规律。

（2）教学难点：电场强度及电势的叠加，高斯定理的理解及其应用；应用微积分解决电场

强度、电势的有关计算；相关物理量和定理在工程技术中测量与应用。

第十三章 静电场中的导体和电介质（8学时）

§13-1 静电场中的导体 §13-2 静电场中的电介质

§13-3 有电介质时静电场的高斯定理 §13-4 电容 电容器 §13-5 静电场能量

（1）教学重点：导体静电平衡时的电学性质，电容器的电容，电极化强度，电位移矢量，

有电介质时的高斯定理及其应用，电容和电容器的概念及其简单计算，静电场的能量，静电的应用。

（2）教学难点：导体静电平衡时电荷的分布情况；电介质的极化机制，高斯定理应用中涉

及的电场对称分析；静电场能量的积分计算。相关物理量和定理在工程技术中测量与应用。

第十四章 真空中的恒定磁场（10学时）

§14-1 恒定电流

§14-2 恒定磁场 磁感应强度 §14-3 毕奥－萨伐尔定律 §14-4 磁场的高斯定理 §14-5 安培环路定理

§14-6 带电粒子在电磁场中的运动 §14-7 磁场对载流导线的作用 §14-8 磁力的功

（1）教学重点：磁感应强度，磁场的高斯定理，毕奥－萨伐尔定律及其应用，安培环路定

理及其应用，洛仑兹力，安培力，磁场对载流导线和载流线圈的作用。

（2）教学难点：安培环路定理应用中涉及的磁场对称分析；旋转带电体磁矩的计算；相关

物理量和定理在工程技术中测量与应用。

第十五章 磁场中的磁介质（4学时）

§15-1 磁介质及其磁化

§15-2 磁介质中的高斯定理和安培环路定理

（1）教学重点：磁化强度的物理意义，有磁介质时的高斯定理和安培环路定理。 （2）教学难点：有磁介质时的高斯定理和安培环路定理。

第十六章 电磁感应 电磁场（10学时）

§16-1 电磁感应定律

§16-2 动生电动势和感生电动势 §16-3 自感和互感 §16-4 磁场的能量 §16-6 位移电流 §16-7 麦克斯韦方程 §16-9 平面电磁波

（1）教学重点：电动势与非静电场的关系，电磁感应定律；动生电动势，感生电动势，自

感电动势和互感电动势，磁场的能量；麦克斯韦关于涡旋电场和位移电流的基本假设，麦克斯韦方程组的物理意义，电磁场的物质性。

（2）教学难点：动生电动势一般公式的应用和感生电场；涡旋电场和位移电流的基本假设，

麦克斯韦方程组的物理意义；相关物理量和定理在工程技术中测量与应用。

第十八章 几何光学（6学时）

§18-1 几何光学的基本定律 §18-2 光在球面上的反射和折射 §18-3 薄透镜

（1）教学重点：光在球面上的反射和折射，薄透镜。

（2）教学难点：薄透镜的成像公式计算及其在工程技术中的应用。

第十九章 波动光学（12学时）

§19-1 光源 单色光 光的相干性 §19-2 光程 光程差的概念 §19-3 分波面干涉 §19-4 分振幅干涉 §19-5 迈克耳逊干涉仪 §19-7 惠更斯－菲涅耳原理 §19-8 夫琅禾费单缝衍射 §19-9 光学仪器的分辨本领 §19-10 光栅衍射及光栅光谱 §19-13 光的偏振性 马吕斯定律 §19-14 布儒斯特定律

（1）教学重点：光程，双缝干涉，增透膜和高反射膜，劈尖干涉，迈克尔孙干涉仪；惠更

斯－菲涅耳原理，单缝夫琅禾费衍射，光栅衍射；自然光和偏振光，马吕斯定律，布儒斯特定律。

（2）教学难点：正确计算各种干涉情形的光程差；等厚干涉在表面分析中的应用；正确理

解和掌握单缝衍射中的半波带方法；单缝衍射中的条纹分布规律与杨氏双缝及光栅衍射中的区别及其原因；光栅衍射中条纹缺级的分析；反射光和折射光的偏振；光学在工程技术中的应用。

第二十章 量子物理基础（8学时）

§20-1热辐射 普朗克能量子假设 §20-2光电效应和爱因斯坦光子理论 §20-3康普顿散射

§20-4氢原子光谱 玻尔的氢原子理论 §20-5微观粒子的波粒二象性 §20-6波函数 §20-7薛定谔方程

（1）教学重点：普朗克能量量子化假设；德布罗意假设；实物粒子的波粒二象性；不确定

关系；波函数及其统计解释。

（2）教学难点：对光电效应和康普顿效应实验规律的解释；不确定关系；波函数及其统计

解释。

（三）教学方法：

本课程以课堂讲授为主，采用启发式教学法。在课程教学过程中，教师应充分利用录像、演示实验及多媒体等手段来分析问题和解决问题的能力。鼓励每位学生参与课堂讨论，培养学生独立思考和批判思考的能力。

（四）考核内容及方式

1．考核方式：本课程采用课堂表现（出勤、课后作业和课堂纪律）和期末考试成绩相结合

的方式进行考核。

2．为获得学分，学生必须参加每次课堂学习、完成课后作业以及期末考试。每部分所占比例如下： 出勤 10% 课后作业 10% 课堂纪律 10% 期末考试 70% 总计 100% 3．要求：理解大学物理中的基本概念，期末考试中不是所有的题目都很难，但是学生必须具有综合分析的能力。

（五）教学安排及方式： 大学物理A（上） 周次 1 2 3 学时数 4 4 4 教 学 主 要 内 容 绪论；§1-1 质点运动的描述； §1-2 圆周运动 §1-3 相对运动；§2-1 牛顿运动定律； §2-2 物理量的单位和量纲 §2-3 牛顿定律的应用举例；§3-1 变力的功 动能定理 §3-2 保守力与非保守力 势能；§3-3 功能原理及机4 4 械能守恒定律；§4-1 质点和质点系的动量定理；§4-2 动量守恒定律 5 6 4 4 §4-3 质心 质心运动定理；§5-1 角动量与角动量守恒定律 §5-2 刚体的定轴转动；§5-3 刚体定轴转动中的功能关系 §7-2 狭义相对论的两个基本假设；§7-3 洛伦兹坐7 4 标变换和速度变换；§7-4 同时的相对性、长度收缩和时间延缓 8 9 10 11 12 13 14 15 4 4 4 4 4 4 4 4 §7-5 相对论动力学基本方程；§7-6 相对论的质量、动量和能量的关系 力学部分习题课；§8-1 简谐运动 §8-2 简谐运动的合成；§9-1 机械波的基本特征 §9-2 平面简谐波；§9-3 波的能量 能流密度 §9-4 惠更斯原理；§9-5 波的干涉 §9-6 驻波；§9-7 多普勒效应；振动与波动习题课 §10-1 平衡态 理想气体状态方程；§10-2 热力学第一定律 内能功 热量；§10-3 热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用 §10-4 绝热过程；§10-5 循环过程 卡诺循环；§讲授 讲授 习题课 讲授 讲授 讲授 讲授 习题课 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 教学方式 讲授 讲授

10-6 热力学第二定律；§10-7 可逆过程和不可逆过程；11-1 气体分子热运动与统计规律 §11-2 理想气体压强公式；§11-3 麦克斯韦速率分16 4 布律；§11-5 温度的微观解释 理想气体定律的推证；§11-6 能量按自由度均分定理 理想气体的内能 §11-8 气体分子的平均自由程和平均碰撞频率；§17 4 11-10 热力学第二定律的统计意义和熵的概念；热学部分习题课；总复习 讲授 习题课 讲授

大学物理A（下） 周次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 学时数 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 教 学 主 要 内 容 §12-1 库仑定律；§12-2 电场强度；§12-3 高斯定理 §12-4 静电场的环路定理 电势；§12-5 电场强度和电势梯度的关系 §13-1 静电场中的导体；§13-2 静电场中的电介质 §13-3 有电介质时静电场的高斯定理；§13-4 电容 电容器；§13-5 静电场能量 §14-1 恒定电流；§14-2 恒定磁场 磁感应强度；§14-3 毕奥－萨伐尔定律 §14-4 磁场的高斯定理；§14-5 安培环路定理；§14-6 带电粒子在电磁场中的运动 §14-7 磁场对载流导线的作用；§14-8 磁力的功 §15-1 磁介质及其磁化；§15-2 磁介质中的高斯定理和安培环路定理 §16-1 电磁感应定律；§16-2 动生电动势和感生电动势；§16-3 自感和互感 §16-4 磁场的能量；§16-6 位移电流；§16-7 麦克斯韦方程组；§16-9 平面电磁波 电磁学部分习题课；§18-1 几何光学基本定律 §18-2 光在球面上的反射和折射；§18-3 薄透镜 §19-1 光源 单色光 光的相干性；§19-2 光程 光程差的概念；§19-3 分波面干涉；§19-4 分振幅干涉 14 4 §19-5 迈克耳逊干涉仪；§19-7 惠更斯－菲涅耳原理；§19-8 夫琅禾费单缝衍射；§19-9 光学仪讲授 讲授 习题课、讲授 讲授 讲授 习题课 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 教学方式 讲授 讲授

器的分辨本领 §19-10 光栅衍射及光栅光谱；§19-13 光的偏振15 4 性 马吕斯定律；§19-14 布儒斯特定律；§20-1 热辐射 普朗克能量子假设 §20-2 光电效应和爱因斯坦光子理论；§20-3 康16 4 普顿散射；§20-4 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论；§20-5 微观粒子的波粒二象性 17 4 §20-6波函数；§20-7薛定谔方程；光学、量子物理部分习题课；期末复习 讲授 习题课 讲授 讲授 （六）教材与参考资料： 1.教材

《大学物理学》，韩家骅，汪洪 主编，安徽大学出版社，2015年1月，第三版。

2.参考书目

1.《物理学》，马文蔚，高等教育出版社，2006年3月，第五版。

2．《普通物理学》，程守洙、江之永，高等教育出版社，2006年12月，第六版。 3．《PHYSICS(Fifth Edition)》, R. Resnick, D. Halliday, K. S. Krane, John Wiley & Sons, 2002.

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