复旦大学《大学物理》(4 学分)课程教学大纲
课程代码 课程名称 英文名称 学分数 任课教师* 预修课程 高中数学物理 PHYS120001 大学物理 University Physics 4+4 周学时 开课院系** 4+1,4+1 物理系 编写时间 2007 年 4 月
课程性质: 自然科学类的平台物理学基础课程. 教学目的: 通过本课程的学习, 掌握物理学的基本知识和基本理论, 为进一步学习其他物理课程打下基础. 课程基本内容简介: 普通物理的基本知识.经典物理的力学,热学,电磁学,波动学与光学和近代量子物理的基本规 律. 基本要求: 全面理解普通物理的基础知识,掌握自然界已成熟的自然规律.通过一些演示实验达到对物理 现象,物理规律和物理概念更具体,更生动,更清晰的理解.从其发展过程,学习物理学分析问题 的方法和科学态度,逐步培养在学习和工作中发现问题,提出问题,思考问题,解决问题和获取新 知识的能力. 教学方式: 课堂讲授与演示实验. 教材和教学参考资料: 作者 钟锡华,陈熙谋主编 Feynman, Leighton, Sands 郑永令,贾起民,方小敏 李洪芳 贾起民,郑永令,陈暨耀 赵凯华,钟钧华 杨福家著 张三慧主编 教材名称 大学物理通用教程 费恩曼物理学讲义 力学(第二版) 热学(第二版) 电磁学(第二版) 光学 原子物理学(第三版) 大学物理 出版社 北京大学出版社 上海科技出版社 高等教育出版社 高等教育出版社 高等教育出版社 北京大学出版社 高等教育出版社 清华大学出版社 出版年月 2002 年 3 月 2005 年 6 月 2002 年 8 月第 2 版 2001 年 1 月 第 2 版 2001 年 1 月第 2 版 1984 年 1 月第 2 版 2000 年 7 月第 3 版 1999 年 4 月第 2 版
教师教学,科研情况简介和主要社会兼职: 多年担任大学物理的教学,主要从事凝聚态物理方面的研究. 教学内容安排: 第一学期: 力学 第 1 章 质点运动学 (2 学时) 时间与空间,位置矢量与轨道方程,速度,加速度,角速度,角加速度,极坐标系与自然坐标系 第 2 章牛顿力学的基本定律 (3 学时) 牛顿运动定律,几种常见的力,万有引力定律,力学相对性原理与伽利略变换,惯性系与非惯性系, 惯性力 第 3 章 动量变化定理与动量守恒 (2 学时) 质点动量变化定理,质点组动量变化定理,动量守恒律 第 4 章 动能与势能——机械能变化定律与机械能守恒 (3 学时) 质点动能变化定理,保守力的功,保守力场中的势能,机械能变化定理与机械能守恒,三种宇宙速 度,两体碰撞 第 5 章 角动量变化定理与角动量守恒 (3 学时) 角动量与力矩,质点组角动量变化定理,有心运动 第 6 章 质心力学定理 (3 学时) 质心动量定理,质心动能定理,质心角动量定理,有心运动方程与约化质量 第 7 章 刚体力学 (5 学时) 刚体运动学,定轴转动惯量,定轴转动定理与动能定理,一组刚体力学的典型题目,快速重陀螺的 旋进 第8章 振动 (5 学时) 振动的描述,弹性系统的自由振动,多自由度弹性系统,弹性系统的阻尼运动,简谐量的保守性与 对应表示,弹性系统的受迫振动与共振 第9章 波动 (5 学时) 波与波函数,波动方程,弹性体的应变与应力,介质中的波速,波场中的能量与能流,波的叠加— —驻波,波的叠加——调幅波与拍 李萨如图,多普勒效应与激波,介质色散 波包群速与波包展 宽 第 10 章 流体力学 (5 学时) 流体的宏观物性,理想流体的定常流动 伯努利方程,粘性流体的运动,物体在粘性流体中的运动 热学 第1章 热力学系统的平衡态及状态方程 (3 学时) 热力学系统及其状态参量,平衡态的概念,温度与温标,气体的状态方程 第2章 热平衡态的统计分布律 (3 学时) 统计规律与分布函数的概念,麦克斯韦分布律与麦克斯韦—玻尔兹曼分布律,能量均分定理与热容 第4章 热力学第一定律 (4 学时) 热力学过程和准静态过程,热力学第一定律,循环过程和卡诺循环 第5章 热力学第二定律 (4 学时) 可逆过程与不可逆过程,热力学第二定律,热力学第二定律的数学表述和熵增加原理,熵及热力学 第二定律的统计意义,热力学第二定律的应用举例,自由能与吉布斯函数 第6章 单元系的相变与复相平衡 (3 学时) 相,相变及相平衡的概念,一些常见相变,单元系的复相平衡
第二学期: 电磁学 第1章 静电场 (5 学时) 库仑定律,电场 电场强度 场强叠加,静电场的高斯定理,静电场的环路定理,电势,静电场的 基本微分方程 第2章 静电场中的导体和电介质 (6 学时) 导体和电介质,静电场中的导体,电容和电容器,电介质的极化,有电介质存在时的静电场,静电 场的边界条件,带电体系的静电能 第3章 直流电 (3 学时) 电流的连续方程 恒定条件,欧姆定律 焦耳定律,电源的电动势,直流电路 第4章 恒定磁场 (5 学时) 毕奥—萨伐尔定律,磁场的高斯定理和安培环路定理,洛伦兹力 第5章 磁介质 (5 学时) 分子电流模型,顺磁质与抗磁质,磁化的规律,有磁介质存在时的磁场,铁磁质,磁场的边界条件 第6章 电磁感应 (5 学时) 法拉第电磁感应定律,动生电动势 感生电动势 涡旋电场,自感与互感,暂态过程 第7章 交流电 (6 学时) 交流电概述,交流电路中的元件,元件的串并联——矢量图,交流电路的复数解法,谐振电路,交 流电的功率,变压器原理,三相交流电 第8章 麦克斯韦电磁场理论 (4 学时) 麦克斯韦方程,电磁波 光学近代物理 第1章 光学导言 (2 学时) 光学发展简史,波动的数学描述,费马原理 第2章 光的干涉 (5 学时) 光波的叠加和干涉,杨氏干涉实验,等倾干涉,等厚干涉,薄膜干涉应用举例 第3章 光的衍射 (5 学时) 衍射现象,惠更斯—菲涅尔原理,夫琅禾费单缝衍射,夫琅禾费圆孔衍射和光学仪器的分辨本领, 衍射光栅 第4 章 光的偏振 (4 学时) 自然光和偏振光,起偏振器与检偏振器 马吕斯定律,反射和折射时的偏振,偏振棱镜,波片和补 偿器,偏振光的干涉 第5章 相对论 (6 学时) 狭义相对论以前的力学,电磁场理论建立后呈现的新局面,爱因斯坦的假设与洛伦兹变换,相对论 的时空观,相对论多普勒效应,相对论速度变换公式,狭义相对论中的质量,能量和动量 第6 章 量子物理基础 (6 学时) 黑体辐射和普朗克的量子假设,光电效应和爱因斯坦的光子理论,康普顿效应,玻尔的氢原子理论, 微观粒子的波动性,波粒二象性分析,不确定关系,波函数和概率幅,薛定谔方程 第7章 原子和分子 (6 学时) 氢原子的能级和波函数,电子自旋,泡利原理和原子的电子壳层结构,激光原理 作业和考核方式: 平时作业占总成绩的 30%,期终考试占 70%.