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物理类课程

《大学物理》课程大纲

《大学物理(上)》 课程教学大纲(普通类)

课程代码:0140200001

课程性质:通识必修课

课程类别:理论

适用对象:安全科学与工程学院、化学与环境工程学院、矿业工程与地质学院、土木工程学院普通类本科生

时:48学时 理论学时:48学时

3学分

先修课程:高等数学(上)

后续课程:工科专业必修课

一、课程简介

大学物理是高等学校理工科各专业学生一门重要的通识必修课。它是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用的自然科学。其基本理论渗透在自然科学的各个领域,应用于生产技术的许多部门,是其他自然科学和工程技术的基础。该课程所教授的基本概念、基本理论和基本方法是构成学生科学素养的重要组成部分,是工程技术人员所必备的。

本课程的内容包括:质点运动学、质点动力学、刚体力学基础、机械振动与机械波、气体动理论基础、热力学基础。

二、课程目标

大学物理课程在为学生系统地打好必要的物理基础,培养学生树立科学的世界观,增强学生分析和解决问题的能力,培养学生的探索精神和创新意识等方面,具有其他课程不能替代的重要作用。

通过大学物理课程的教学,应使学生对物理学的基本概念、基本理论和基本方法有比较系统地认识和正确的理解,为进一步学习打下坚实的基础。在物理学课程的各个教学环节中,都应在传授知识的同时,注重学生分析问题和解决问题能力的培养,注重学生探索精神和创新意识的培养,努力实现学生知识、能力、素质的协调发展。

三、课程学习的主要内容及学时分配

章节

主要内容(章、节)

学时

安排

教学方法与手段

备注

讲授

课内

实验

讨论

课堂

提问

课后

习题

报告

小论文

其他

1

质点运动学

8

2

质点动力学

6

3

刚体力学基础

8

4

机械振动

6

5

机械波

6

6

气体动理论基础

6

7

热力学基础

8

四、课程内容

第一章 质点运动学

(一)学习要求

1.学习目标

1.1思想政治目标

说出中国铁路事业所取得的成绩与铁路人的敬业精神的关系。

1.2知识能力目标

列举常见的几种坐标系;正确写出位置矢量、位移、速度、加速度在直角坐标系中的解析表达式;求解运动学的两类问题。

2.学习重点与难点

2.1学习重点:求解运动学中的第一类问题

2.2学习难点:求解运动学中的第二类问题

3.主要学习内容

3.1矢量的基本运算

3.2参考系 坐标系 物理模型

3.3位置矢量 位移 速度 加速度

3.4质点的平面曲线运动 运动学中的两类问题

4.教学与学习方法

4.1教学方法:讲授法、启发法、读书指导法、练习法、信息化教学

4.2学习方法:课前预习、课堂学习、课后自主学习

5.课外教学安排

5.1学习通作业、课后习题

5.2答疑辅导

5.3参考书阅读

5.4观看网络视频资源

6.阶段性考核方式

6.1课堂考勤

6.2课程作业

6.3阶段测验

7.考核标准

课堂考勤:以百分制计,旷课一节减2分;迟到、事假、病假一节减1分。课程作业:以学习通作业成绩取平均分计入。阶段测验:以学习通测验成绩计入。

(二)教学内容与教学方式

第一节 参考系 坐标系 物理模型

1.学习目标:

运用矢量的解析表示练习矢量运算;解释运动的绝对性与相对性;解释引入参考系与坐标系的原因;列举常见的几种坐标系;判断研究对象是否可以视为质点。

2.教学实施需要学时:4学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:向量及其运算、初等函数的导数、微分、积分的运算

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第二节 位置矢量 位移 速度 加速度

1.学习目标:

描述位置矢量、位移、速度、加速度的定义;正确写出位置矢量、位移、速度、加速度在直角坐标系中的解析表达式;计算位置矢量、位移、速度、加速度;区分并描述位移和路程、速度和速率、平均速度和平均速率。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:向量及其运算、初等函数的导数、微分、积分的运算

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第三节 曲线运动的描述 运动学中的两类问题

1.学习目标:

描述切向加速度和法向加速度的定义及物理意义;正确写出线量和角量的关系式;求解运动学的两类问题。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:向量及其运算、初等函数的导数、微分、积分的运算

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第二章 质点动力学

(一)学习要求

1.学习目标

1.1思想政治目标

简述构建人类命运共同体应遵循的理念。

1.2知识能力目标

描述牛顿运动定律的内容;计算动量、冲量,并应用动量定理解决相关问题;计算变力做功;归纳重力做功、弹簧弹性力做功和万有引力做功的特点;推导保守力做功特点的数学表示;运用动能定理解决相关问题。

2.学习重点与难点

2.1学习重点:力的时间与空间累积效应

2.2学习难点:计算变力做功

3.主要学习内容

3.1牛顿运动定律及其应用

3.2动量 动量守恒定律

3.3 动能 势能 机械能守恒定律

4.教学与学习方法

4.1教学方法:讲授法、启发法、读书指导法、练习法、信息化教学法

4.2学习方法:课前预习、课堂学习、课后自主学习

5.课外教学安排

5.1学习通作业、课后习题

5.2答疑辅导

5.3参考书阅读

5.4观看网络视频资源

6.阶段性考核方式

6.1课堂考勤

6.2课程作业

6.3阶段测验

7.考核标准

课堂考勤:以百分制计,旷课一节减2分;迟到、事假、病假一节减1分。课程作业:以学习通作业成绩取平均分计入。阶段测验:以学习通测验成绩计入。

(二)教学内容与教学方式

第一节 牛顿运动定律

1.学习目标:

描述牛顿运动定律的内容;解释力的物理意义;辨析相互作用力和平衡力的异同;运用牛顿运动定律和运动学的第二类问题解决问题。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:内力、外力、恒力做功

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第二节 动量 动量守恒定律

1.学习目标:

描述动量、冲量的定义和动量定理的内容,计算动量、冲量,运用动量定理解决相关问题;运用动量守恒定律解释碰撞问题。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:内力、外力、恒力做功

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第三节 动能 势能 机械能守恒定律

1.学习目标:

描述合力做的功;计算变力做功;归纳重力做功、弹簧弹性力做功、万有引力做功的特点总结保守力做功特点的数学表示;描述保守力做功与势能变化的关系;运用动能定理解决相关问题。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:内力、外力、恒力做功

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第三章 刚体力学基础

(一)学习要求

1.学习目标

1.1思想政治目标

简述终身学习的理念。

1.2知识能力目标

描述刚体的定义以及刚体平动和转动的特点;运用刚体定轴转动的转动定律、动能定理、角动量定理和角动量守恒定律求解相关问题。

2.学习重点与难点

2.1学习重点:刚体定轴转动的转动定律

2.2学习难点:力矩

3.主要学习内容

3.1刚体 刚体定轴转动的描述

3.2力矩 刚体的定轴转动定律

3.3刚体定轴转动的动能定理

3.4刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律

4.教学与学习方法

4.1教学方法:讲授法、对比法、演示法、启发法、读书指导法、练习法、线上教学

4.2学习方法:课前预习、课堂学习、课后自主学习

5.课外教学安排

5.1学习通作业、课后习题

5.2答疑辅导

5.3参考书阅读

5.4观看网络视频资源

6.阶段性考核方式

6.1课堂考勤

6.2课程作业

6.3阶段测验

7.考核标准

课堂考勤:以百分制计,旷课一节减2分;迟到、事假、病假一节减1分。课程作业:以学习通作业成绩取平均分计入。阶段测验:以学习通测验成绩计入。

(二)教学内容与教学方式

第一节 刚体 刚体定轴转动的描述

1.学习目标:

描述刚体的定义以及刚体平动和转动的特点;计算刚体的角位移、角速度、角加速度;应用角量和线量的关系,计算刚体的线速度和加速度。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:杠杆平衡原理;圆周运动的角量描述;线量与角量的关系;矢量矢积的运算

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第二节 力矩 刚体定轴转动的转动定律

1.学习目标:

描述力矩和转动惯量的定义及其物理意义,计算刚体的力矩和转动惯量;运用刚体定轴转动的转动定律求解相关问题。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:杠杆平衡原理、圆周运动的角量描述、线量与角量的关系、矢量矢积运算

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第三节 刚体定轴转动的动能定理

1.学习目标:

描述刚体的转动动能;计算力矩做功;运用刚体定轴转动的动能定理解决问题。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:杠杆平衡原理、圆周运动的角量描述、线量与角量的关系、矢量矢积运算

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第四节 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律

1.学习目标:

描述角动量;运用角动量定理和角动量守恒定律解决问题;列表分析质点与刚体力学规律的异同。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:杠杆平衡原理、圆周运动的角量描述、线量与角量的关系、矢量矢积运算

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第四章 机械振动

(一)学习要求

1.学习目标

1.1思想政治目标

说出中国对于人类音乐文化的贡献,增强文化自信。

1.2知识能力目标

分析弹簧振子运动过程总结简谐振动的运动学特征及动力学特征;运用简谐振动的运动学方程计算振幅、周期、频率、相位(初相位)的定义;描述旋转矢量表示法;解释简谐振动过程中的能量特征。

2.学习重点与难点

2.1学习重点:简谐振动的运动学方程

2.2学习难点:确定初相位

3.主要学习内容

3.1简谐振动的动力学特征

3.2简谐振动的运动学

3.3简谐振动的能量

3.4简谐振动的合成

4.教学与学习方法

4.1教学方法:讲授法、启发法、演示法、读书指导法、练习法、线上教学

4.2学习方法:课前预习、课堂学习、课后自主学习

5.课外教学安排

5.1学习通作业、课后习题

5.2答疑辅导

5.3参考书阅读

5.4观看网络视频资源

6.阶段性考核方式

6.1课堂考勤

6.2课程作业

6.3阶段测验

7.考核标准

课堂考勤:以百分制计,旷课一节减2分;迟到、事假、病假一节减1分。课程作业:以学习通作业成绩取平均分计入。阶段测验:以学习通测验成绩计入。

(二)教学内容与教学方式

第一节 简谐振动的动力学特征

1.学习目标:

分析弹簧振子运动过程总结简谐振动的运动学特征及动力学特征;判断物体是否做简谐振动。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:三角函数的性质及其运算、机械能守恒定律

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第二节 简谐振动的运动学

1.学习目标:

运用简谐振动的运动学方程计算振幅、周期、频率、相位(初相位);描述旋转矢量表示法;分析振动曲线。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:三角函数的性质及其运算、机械能守恒定律

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第三节 简谐振动的能量

1.学习目标:

描述简谐振动的能量特征;叙述简谐振动过程中动能和势能的相互转换。

2.教学实施需要学时:1学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:三角函数的性质及其运算、机械能守恒定律

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第四节 简谐振动的合成

1.学习目标:

解释同方向同频率简谐振动的合成依然是简谐振动,确定合振动振幅的取值范围;结合网络课件资源的学习叙述拍的形成。

2.教学实施需要学时:1学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:三角函数的性质及其运算、机械能守恒定律

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第五章 机械波

(一)学习要求

1.学习目标

1.1思想政治目标

解释鱼洗的工作原理,见证中国历史文化的象征。

1.2知识能力目标

描述波速、波动周期、波动频率、波长的定义及其物理意义;分析平面简谐波的形成过程推导平面简谐波的波函数;解释平面简谐波波函数的物理意义;描述简谐波能量传播的特征,辨析波动能量和简谐振动能量;描述波的相干条件、波的叠加原理及干涉加强、减弱的条件。

2.学习重点与难点

2.1学习重点:平面简谐波的波函数

2.2学习难点:平面简谐波波函数的物理意义

3.主要学习内容

3.1机械波的产生与传播

3.2平面简谐波的波函数

3.3波的能量

3.4惠更斯原理 波的叠加和干涉

4.教学与学习方法

4.1教学方法:讲授法、对比法、演示法、启发法、读书指导法、练习法、线上教学

4.2学习方法:课前预习、课堂学习、课后自主学习

5.课外教学安排

5.1学习通作业、课后习题

5.2答疑辅导

5.3参考书阅读

5.4观看网络视频资源

6.阶段性考核方式

6.1课堂考勤

6.2课程作业

6.3阶段测验

7.考核标准

课堂考勤:以百分制计,旷课一节减2分;迟到、事假、病假一节减1分。课程作业:以学习通作业成绩取平均分计入。阶段测验:以学习通测验成绩计入。

(二)教学内容与教学方式

第一节 机械波的形成与传播

1.学习目标:

叙述机械波产生条件及分类;描述波速、波动周期、波动频率和波长之间的关系;分析波的形成过程总结波的传播本质。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:简谐振动的运动学方程、同方向同频率简谐振动合成原理

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第二节 平面简谐波的波函数

1.学习目标:

分析平面简谐波的形成过程推导平面简谐波的波函数;解释平面简谐波波函数的物理意义;计算波长、波速、周期、振动方程、波形方程与相位差;辨析波形曲线与振动曲线。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:简谐振动的运动学方程、同方向同频率简谐振动合成原理

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第三节 波的能量

1.学习目标:

描述简谐波能量传播特征,列表辨析波动能量和简谐振动能量的异同;通过网络教学课件资源的学习叙述能流与能流密度。

2.教学实施需要学时:1学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:简谐振动的运动学方程、同方向同频率简谐振动合成原理

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第四节 惠更斯原理 波的叠加和干涉

1.学习目标:

叙述惠更斯原理;描述相干条件、波的叠加原理和干涉加强、减弱的条件。

2.教学实施需要学时:1学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:简谐振动的运动学方程、同方向同频率简谐振动合成原理

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第六章 气体动理论基础

(一)学习要求

1.学习目标

1.1思想政治目标

解释大国重器——蛟龙号所取得的成就,增强直面困难,解决困难的勇气。

1.2知识能力目标

解释平衡态;描述理想气体状态方程;解释压强和温度的统计意义,计算三种统计速率;运用能量均分定理推导理想气体的平动动能、转动动能、内能的表达式。

2.学习重点与难点

2.1学习重点:理想气体的内能

2.2学习难点:能量均分定理

3.主要学习内容

3.1平衡态 温度 理想气体状态方程

3.2理想气体压强公式

3.3温度的统计解释 三种统计速率

3.4能量均分定理 理想气体的内能

4.教学与学习方法

4.1教学方法:讲授法、启发法、读书指导法、练习法、线上教学

4.2学习方法:课前预习、课堂学习、课后自主学习

5.课外教学安排

5.1学习通作业、课后习题

5.2答疑辅导

5.3参考书阅读

5.4观看网络视频资源

6.阶段性考核方式

6.1课堂考勤

6.2课程作业

6.3阶段测验

7.考核标准

课堂考勤:以百分制计,旷课一节减2分;迟到、事假、病假一节减1分。课程作业:以学习通作业成绩取平均分计入。阶段测验:以学习通测验成绩计入。

(二)教学内容与教学方式

第一节 平衡态 温度 理想气体状态方程

1.学习目标:

解释平衡态;描述热现象的状态参量;叙述热力学第零定律;描述理想气体状态方程;运用图像描述平衡态。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:液体压强、气体体积、物质的量、动量定理

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第二节 理想气体压强公式

1.学习目标:

解释理想气体分子模型和统计假设;运用理想气体压强公式计算热现象的状态参量;解释压强的统计意义。

2.教学实施需要学时:1学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:液体压强、气体体积、物质的量、动量定理

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第三节 温度的统计解释

1.学习目标:

解释温度的微观本质及其统计意义,计算气体分子的方均根速率。

2.教学实施需要学时:1学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:液体压强、气体体积、物质的量、动量定理

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第四节 能量均分定理 理想气体的内能

1.学习目标:

列表表示理想气体分子的自由度;运用能量均分定理推导理想气体的平动动能、转动动能、内能公式;计算理想气体的内能及内能变化。

2.教学实施需要学时:1学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:液体压强、气体体积、物质的量、动量定理

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第五节 麦克斯韦分子速率分布定律

1.学习目标:

计算气体分子的最概然速率和平均速率,比较三种统计速率。

2.教学实施需要学时:1学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:液体压强、气体体积、物质的量、动量定理

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第七章 热力学基础

(一)学习要求

1.学习目标

1.1思想政治目标

解释幸福是奋斗出来的,弘扬勤劳奋斗的传统美德。

1.2知识能力目标

列表分析热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用;辨析比热容与摩尔热容、摩尔定压热容与摩尔定容热容;描述循环的特征,计算热机效率

2.学习重点与难点

2.1学习重点:热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用

2.2学习难点:摩尔热容

3.主要学习内容

3.1内能 功和热量 准静态过程

3.2热力学第一定律

3.3气体的摩尔热容

3.4绝热过程

3.5循环过程

4.教学与学习方法

4.1教学方法:讲授法、对比法、启发法、读书指导法、练习法、线上教学

4.2学习方法:课前预习、课堂学习、课后自主学习

5.课外教学安排

5.1学习通作业、课后习题

5.2答疑辅导

5.3参考书阅读

5.4观看网络视频资源

6.阶段性考核方式

6.1课堂考勤

6.2课程作业

6.3阶段测验

7.考核标准

课堂考勤:以百分制计,旷课一节减2分;迟到、事假、病假一节减1分。课程作业:以学习通作业成绩取平均分计入。阶段测验:以学习通测验成绩计入。

(二)教学内容与教学方式

第一节 内能 功和热量 准静态过程

1.学习目标:

运用图像描述准静态过程;计算准静态过程中理想气体的功、内能变化和热量。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:改变内能的方式、理想气体的内能

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第二节 热力学第一定律

1.学习目标:

描述热力学第一定律,运用热力学第一定律分析计算理想气体在等值过程中的功、内能变化和热量。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:改变内能的方式、理想气体的内能

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第三节 气体的摩尔热容

1.学习目标:

辨析比热容与摩尔热容、摩尔定压热容与摩尔定容热容

2.教学实施需要学时:1学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:改变内能的方式、理想气体的内能

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第四节 绝热过程

1.学习目标:

描述绝热过程的特征,叙述绝热方程;计算理想气体在绝热过程中的功、内能变化和热量。

2.教学实施需要学时:1学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:改变内能的方式、理想气体的内能

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第五节 循环过程

1.学习目标:

描述循环过程的特征;计算热机效率。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:改变内能的方式、理想气体的内能

3.2课堂教学:问题导入,学习目标呈现,前测,主体教学,后测,总结

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。



《大学物理(下)》 课程教学大纲(普通类)

课程代码:0140200002

课程性质:通识必修课

课程类别:理论

适用对象:安全科学与工程学院、化学与环境工程学院、矿业工程与地质学院、土木工程学院普通类本科生

时:48学时 理论学时:48学时

3学分

先修课程:高等数学、大学物理(上)

后续课程:工科专业必修课

一、课程简介

大学物理是高等学校理工科各专业学生一门重要的通识必修课。它是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用的自然科学。其基本理论渗透在自然科学的各个领域,应用于生产技术的许多部门,是其他自然科学和工程技术的基础。该课程所教授的基本概念、基本理论和基本方法是构成学生科学素养的重要组成部分,是工程技术人员所必备的。

本课程的内容包括:静电场、稳恒磁场、变化的电磁场、光的干涉、光的衍射、量子物理基础。

二、课程目标

大学物理课程在为学生系统地打好必要的物理基础,培养学生树立科学的世界观,增强学生分析和解决问题的能力,培养学生的探索精神和创新意识等方面,具有其他课程不能替代的重要作用。

通过大学物理课程的教学,应使学生对物理学的基本概念、基本理论和基本方法有比较系统地认识和正确的理解,为进一步学习打下坚实的基础。在物理学课程的各个教学环节中,都应在传授知识的同时,注重学生分析问题和解决问题能力的培养,注重学生探索精神和创新意识的培养,努力实现学生知识、能力、素质的协调发展。

三、课程学习的主要内容及学时分配

章节

主要内容(章、节)

学时

安排

教学方法与手段

备注

讲授

课内

实验

讨论

课堂

提问

习题

报告

小论文

其他

1

静电场

12

2

稳恒磁场

10

3

变化的电磁场

8

4

光的干涉

10

5

光的衍射

6

6

量子物理基础

2

四、课程内容

第一章 静电场

(一)学习要求

1.学习目标

1.1思想政治目标

加深学生对于终身学习理念的认识。

1.2知识能力目标

运用叠加原理计算静电场的电场强度和电势;运用高斯定理分析对称性电场的场强分布;解释静电场的环流定理;运用静电平衡的性质解释相关现象;描述电介质对电容器的影响。

2.学习重点与难点

2.1学习重点:计算电场强度与电势

2.2学习难点:高斯定理

3.主要学习内容

3.1电场 电场强度

3.2电通量 高斯定理

3.3电场力的功 电势

3.4电场强度与电势的关系

3.5静电场中的导体

3.6静电场中的电介质

3.7电容 电容器

3.8电场的能量

4.教学与学习方法

4.1教学方法:讲授法、启发法、读书指导法、练习法、线上教学

4.2学习方法:课前预习、课堂学习、课后自主学习

5.课外教学安排

5.1学习通作业、课后习题

5.2答疑辅导

5.3参考书阅读

5.4观看网络视频资源

6.阶段性考核方式

6.1课堂考勤

6.2课程作业

6.3阶段测验

7.考核标准

课堂考勤:以百分制计,旷课一节减2分;迟到、事假、病假一节减1分。课程作业:以作业成绩取平均分计入。阶段测验:以学习通测验成绩计入。

(二)教学内容与教学方式

第一节 电场 电场强度

1.学习目标:

描述电荷的量子化和库仑定律;解释电场强度与电场强度叠加原理;计算电场强度。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:基本电现象

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》、初步了解相关概念及规律。

第二节 电通量 高斯定理

1.学习目标:

计算电通量;解释静电场的高斯定理;运用高斯定理分析对称性电场的场强分布。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:基本电现象

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》、初步了解相关概念及规律。

第三节 电场力的功 电势

1.学习目标:

分析静电场力做功,解释静电场的环流定理;描述电势能、电势、电势差的定义;运用电势叠加原理和场强积分法计算电势。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:基本电现象

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》、初步了解相关概念及规律。

第四节 电场强度与电势的关系

1.学习目标:

解释等势面的性质。

2.教学实施需要学时:1学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:基本电现象

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》、初步了解相关概念及规律。

第五节 静电场中的导体

1.学习目标:

描述静电感应现象,分析导体静电平衡条件,解释静电平衡状态下导体的性质;解释静电屏蔽、尖端放电现象。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:基本电现象

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》、初步了解相关概念及规律。

第六节 静电场中的电介质

1.学习目标:

描述电介质的极化现象和有电介质的高斯定理,解释电介质对电场的影响。

2.教学实施需要学时:1学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:基本电现象

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》、初步了解相关概念及规律。

第七节 电容 电容器

1.学习目标:

描述电容、电容器,解释电介质对电容的影响。

2.教学实施需要学时:1学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:基本电现象

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》、初步了解相关概念及规律。

第八节 电场的能量

1.学习目标:

描述电场能量、电场能量密度。

2.教学实施需要学时:1学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:基本电现象

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》、初步了解相关概念及规律。

第二章 稳恒磁场

(一)学习要求

1.学习目标

1.1思想政治目标

1.1.1说出古代中国对磁现象的研究以及对世界航海事业做出的贡献,增强文化自信。

1.1.2叙述中国磁悬浮列车的成果,增强道路自信。

1.2知识能力目标

分析电源工作原理;运用毕奥-萨伐尔定律和叠加原理计算磁感应强度;运用安培环路定理分析对称性磁场的磁感应强度分布;计算安培力及其做功;运用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的运动;描述磁介质的极化过程。

2.学习重点与难点

2.1学习重点:毕奥-萨伐尔定律的运用

2.2学习难点:安培环路定理

3.主要学习内容

3.1电流 电动势

3.2磁场 磁感应强度

3.3安培环路定理

3.4磁场对载流导体的作用

3.5磁场对运动电荷的作用

3.6磁介质

4.教学与学习方法

4.1教学方法:讲授法、对比法、启发法、读书指导法、练习法、线上教学

4.2学习方法:课前预习、课堂学习、课后自主学习

5.课外教学安排

5.1学习通作业、课后习题

5.2答疑辅导

5.3参考书阅读

5.4观看网络视频资源

6.阶段性考核方式

6.1课堂考勤

6.2课程作业

6.3阶段测验

7.考核标准

课堂考勤:以百分制计,旷课一节减2分;迟到、事假、病假一节减1分。课程作业:以作业成绩取平均分计入。阶段测验:以学习通测验成绩计入。

(二)教学内容与教学方式

第一节 电流 电动势

1.学习目标:

叙述电流与电流密度的定义;分析电源工作过程解释电源电动势定义。

2.教学实施需要学时:1学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:基本磁现象

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第二节 磁场 磁感应强度

1.学习目标:

描述磁场、磁感应强度;计算磁通量;解释稳恒磁场中的高斯定理;运用毕奥-萨伐尔定律和叠加原理计算磁感应强度。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:基本磁现象

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第三节 安培环路定理

1.学习目标:

描述稳恒磁场的安培环路定理;运用安培环路定理分析对称性磁场的磁感应强度分布。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:基本磁现象

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第四节 磁场对载流导线的作用

1.学习目标:

运用安培定律分析“安培”的定义;解释磁场对载流线圈的作用;计算安培力及磁力矩做功。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:基本磁现象

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第五节 磁场对运动电荷的作用

1.学习目标:

运用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的运动;叙述霍耳效应;描述磁流体发电机的原理。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:基本磁现象

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第六节 磁介质

1.学习目标:

描述磁介质的分类及极化过程;叙述磁介质中的安培环路定理。

2.教学实施需要学时:1学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:基本磁现象

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第三章 变化的电磁场

(一)学习要求

1.学习目标

1.1思想政治目标

通过法拉第的生平,感受法拉第不畏困难、勇于探索、不怕挫折、坚持不懈的精神。

1.2知识能力目标

运用法拉第电磁感应定律计算感应电动势;解释产生动生电动势和感生电动势的非静电力来源;描述自感应、互感应和磁场能量。

2.学习重点与难点

2.1学习重点:感应电动势的计算

2.2学习难点:感生电场

3.主要学习内容

3.1电磁感应定律

3.2动生电动势与感生电动势

3.3自感应与互感应

3.4磁场能量

4.教学与学习方法

4.1教学方法:讲授法、启发法、读书指导法、练习法、线上教学

4.2学习方法:课前预习、课堂学习、课后自主学习

5.课外教学安排

5.1学习通作业、课后习题

5.2答疑辅导

5.3参考书阅读

5.4观看网络视频资源

6.阶段性考核方式

6.1课堂考勤

6.2课程作业

6.3阶段测验

7.考核标准

课堂考勤:以百分制计,旷课一节减2分;迟到、事假、病假一节减1分。课程作业:以作业成绩取平均分计入。阶段测验:以学习通测验成绩计入。

(二)教学内容与教学方式

第一节 电磁感应定律

1.学习目标:

列举电磁感应实验现象,总结电磁感应现象产生的条件,解释法拉第电磁感应定律;运用法拉第电磁感应定律计算感应电动势并判断感应电动势方向。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:电源、洛伦兹力、静电场、矢量标积与矢积

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第二节 动生电动势与感生电动势

1.学习目标:

解释产生动生电动势和感生电动势的非静电力来源;计算动生电动势;对比感生电场与静电场,列表分析二者的异同。通过网络课件资源的学习写出电子感应加速器的原理并叙述趋肤效应的应用。

2.教学实施需要学时:3学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:电源、洛伦兹力、静电场、矢量标积与矢积

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第三节 自感应与互感应

1.学习目标:

运用自感应解释镇流器的原理;计算自感系数和自感电动势;通过网络课件资源的学习叙述互感现象。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:电源、洛伦兹力、静电场、矢量标积与矢积

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第四节 磁场能量

1.学习目标:

描述磁场能量和磁场能量密度。

2.教学实施需要学时:1学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:电源、洛伦兹力、静电场、矢量标积与矢积

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第四章 光的干涉

(一)学习要求

1.学习目标

1.1思想政治目标

解释中华第一灯——长信宫灯的工作原理。

1.2知识能力目标

解释获得相干光的方法;定量分析杨氏双缝干涉条纹位置;解释光程的物理意义;运用半波损失分析薄膜干涉加强和减弱的条件。

2.学习重点与难点

2.1学习重点:杨氏双缝干涉实验

2.2学习难点:半波损失

3.主要学习内容

3.1光源 获得相干光的方法

3.2杨氏双缝干涉实验

3.3光程与光程差

3.4薄膜干涉

3.5劈尖干涉

4.教学与学习方法

4.1教学方法:讲授法、启发法、读书指导法、练习法、线上教学

4.2学习方法:课前预习、课堂学习、课后自主学习

5.课外教学安排

5.1学习通作业、课后习题

5.2答疑辅导

5.3参考书阅读

5.4观看网络视频资源

6.阶段性考核方式

6.1课堂考勤

6.2课程作业

6.3阶段测验

7.考核标准

课堂考勤:以百分制计,旷课一节减2分;迟到、事假、病假一节减1分。课程作业:以作业成绩取平均分计入。阶段测验:以学习通测验成绩计入。

(二)教学内容与教学方式

第一节 光源 光的相干性

1.学习目标:

叙述热光源发光原理;描述光的干涉现象和相干条件;解释获得相干光的方法。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:波的干涉现象、波的叠加原理、半波损失现象

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第二节 杨氏双缝干涉实验

1.学习目标:

绘画杨氏双缝干涉实验装置简图,描述杨氏双缝干涉实验现象;定量分析干涉条纹位置;列举其他分波阵面法干涉实验。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:波的干涉现象、波的叠加原理、半波损失现象

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第三节 光程与光程差

1.学习目标:

解释光程的物理意义;计算光程差;讨论光程对杨氏双缝干涉实验结果的影响。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:波的干涉现象、波的叠加原理、半波损失现象

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第四节 薄膜干涉

1.学习目标:

运用半波损失分析薄膜干涉加强和减弱的条件;运用增透膜与增反膜解释相关生活现象;列举其他分振幅法干涉实验。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:波的干涉现象、波的叠加原理、半波损失

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第五节 劈尖干涉

1.学习目标:

描述光程差与劈尖干涉条纹之间的变化关系;叙述牛顿环实验现象。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:波的干涉现象、波的叠加原理、半波损失

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第五章 光的衍射

(一)学习要求

1.学习目标

1.1思想政治目标

能够表述光污染的内容,树立健康生活的理念。

1.2知识能力目标

运用半波带法定量分析单缝夫琅禾费衍射条纹位置;运用光栅公式运用光栅公式定量分析光栅衍射条纹位置。

2.学习重点与难点

2.1学习重点:单缝夫琅禾费衍射

2.2学习难点:半波带法

3.主要学习内容

3.1光的衍射 惠更斯—菲涅耳原理

3.2单缝夫琅禾费衍射

3.3衍射光栅

4.教学与学习方法

4.1教学方法:讲授法、启发法、读书指导法、练习法、线上教学

4.2学习方法:课前预习、课堂学习、课后自主学习

5.课外教学安排

5.1学习通作业、课后习题

5.2答疑辅导

5.3参考书阅读

5.4观看网络视频资源

6.阶段性考核方式

6.1课堂考勤

6.2课程作业

6.3阶段测验

7.考核标准

课堂考勤:以百分制计,旷课一节减2分;迟到、事假、病假一节减1分。课程作业:以作业成绩取平均分计入。阶段测验:以学习通测验成绩计入。

(二)教学内容与教学方式

第一节 光的衍射 惠更斯-菲涅耳原理

1.学习目标:

叙述光的衍射现象及分类;描述惠更斯-菲涅耳原理。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:波的衍射、光的干涉

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第二节 单缝夫琅禾费衍射

1.学习目标:

解释单缝夫琅禾费衍射实验现象;运用半波带法定量分析衍射条纹位置。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:波的衍射、光的干涉

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第三节 衍射光栅

1.学习目标:

解释光栅衍射现象;运用光栅公式定量分析光栅衍射条纹位置。

2.教学实施需要学时:2学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:波的衍射、光的干涉

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第六章 量子物理基础

(一)学习要求

1.学习目标

1.1思想政治目标

说出墨子号量子科学实验卫星的作用,增加对科技强国的认识。

1.2知识能力目标

叙述黑体辐射的规律及普朗克量子假设;叙述光电效应。

2.学习重点与难点

2.1学习重点:光电效应

2.2学习难点:黑体辐射

3.主要学习内容

3.1黑体辐射、普朗克量子假设

3.2光的波粒二象性、光电效应

4.教学与学习方法

4.1教学方法:讲授法、读书指导法、线上教学

4.2学习方法:课前预习、课堂学习、课后自主学习

5.课外教学安排

5.1学习通作业、课后习题

5.2答疑辅导

5.3参考书阅读

5.4观看网络视频资源

6.阶段性考核方式

6.1课堂考勤

6.2课程作业

6.3阶段测验

7.考核标准

课堂考勤:以百分制计,旷课一节减2分;迟到、事假、病假一节减1分。课程作业:以作业成绩取平均分计入。阶段测验:以学习通测验成绩计入。

(二)教学内容与教学方式

第一节 黑体辐射 普朗克量子假设

1.学习目标:

叙述黑体辐射的规律及普朗克量子假设。

2.教学实施需要学时:1学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:原子核式结构

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。

第二节 光的量子性

1.学习目标:

叙述光电效应。

2.教学实施需要学时:1学时

3.教学实施形式

3.1背景知识:原子核式结构

3.2课堂教学:问题导入、学习目标呈现、主体教学、应用练习、知识总结、检测

4.教学资源推送及学习要求:中国MOOC网络课程资源《大学物理(中国矿业大学)》,初步了解相关概念及规律。



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