大学物理--东北大学-马文蔚

大学理工

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课程目录

课程介绍

《大学物理》课程内容体系主要包罗经典物理的力学、热学、电磁学、光学及近代物理。《大学物理》课程的理论体系具有完美性、系统性。它包罗的基本理论、科学思维方式、研究方法、物理思想的表述及定律、定理的表达是每位工科大学生必需学习和掌握的；是学习其他后续课程的基础；是一门全面、系统培养学生综合本质的课程。物理学是研究物质的基本结构，彼此作用和物质最基本、最遍及的运动形式（机械运动、热运动、电磁运动、微不雅观粒子运动等）及其彼此转化规律的学科。

物理学的根本就是从现象中提出最本质的最客不雅观的东西，从实际中提出里边“最坚硬的核”，从事实中抽象出物理模型，从数据中找出基本规律。物理学的研究成果，极大地鞭策了科学技术的进步和社会的发展，深刻地影响了思想领域的变化。大学物理课程所包含的基本理论、科学思维方式和研究方法，是每位工科大学生必需学习和掌握的，是学习其他后续课程的基础，是一门全面、系统地培养学生综合本质的课程。

　　以物理学基础知识为内容的大学物理，它所包罗的经典物理、近代物理和物理学在科学技术上的应用的初步知识等都是一个高级专门人才所必备的。因此，大学物理课程是我校非物理类学生的一门重要的必修基础课。

（一）力学（30学时）

1、质点运动和牛顿运动定律（12学时）

参照系和坐标系。质点。时间和时刻。

位置矢量。位移、速度、加速度。运动方程。运动迭加原理。切向加速度和法向加速度。

角位移、角速度、角加速度。角量与线量的关系。

牛顿运动定律。惯性、质量、力的概念。力学量的单位与量纲。惯性系。

2、功、能与动量（8学时）

功，一维变力的功。功率。动能，动能定理。保守力与非保守力。势能（重力势能、弹性势能）。功能原理。机械能守恒定律。能量转换和守恒定律。

动量、冲量、动量定理。动量守恒定律。碰撞（完全弹性碰撞，完全非弹性碰撞）。

3、刚体的运动（10学时）

刚体的平动、转动和定轴转动。定轴转动情况下的力矩及转动定律。转动惯量。力矩的功和转动动能。角动量和角动量守恒定律。

经典力学的适用范围。

（二）气体动理论和热力学基础（20学时）

1、气体动理论（8学时）

分子运动论的基本概念。气体的状态参量。平衡态与平衡过程。抱负气体状态方程。抱负气体的压强和温度的统计解释。

气体分子速率分布，麦克斯韦速率分布律。

平均碰撞次数与平均自由程。

2、热力学基础（12学时）

系统的内能、功和热量。热力学第必然律及其对抱负气体等值过程的应用。气体的摩尔热容。能量按自由度均分定理。抱负气体的内能。绝热过程。

循环过程，卡诺循环。热机的效率。热力学第二定律的两种叙述。可逆过程和不成逆过程。卡诺定理。热力学第二定律的统计意义。

（三）电磁学（38学时）

1．静电场（14学时）

电荷。电荷量子化。电荷守恒定律。库仑定律。静电场。电场强度。均强迭加原理。电场强度的计算。电场线，电场强度通量。真空中的高斯定理。

电场力的功。电场强度的环流。电势能、电势、电势差及其计算。等势面。场强与电势的关系。

2．静电场中的导体和电介质（4学时）

导体的静电平衡。导体上的电荷分布。静电屏蔽。

电介质的极化。电极化强度。电位移矢量。D、E、P三矢量之间的关系。有介质时的高斯定理。

电容器的电容。简单电容器电容的计算。电场能量与能量密度。

3．稳恒磁场（12学时）

基本磁现象。磁场。磁感应强度。磁感线，磁通量。磁场中的高斯定理。

毕奥——萨伐尔定律。安培环路定律。运动电荷的磁场。

磁场对载流导线的作用——安培定律。均匀磁场对载流线圈的作用力矩。载流线圈的磁矩。洛仑磁力。带电粒子在电磁场中的运动。霍尔效应。

4．磁感应、电磁场（8学时）

电磁感应的基本规律。电磁感应现象和能量转换与守恒定律的关系。

动生电动势。用金属电子理论解释动生电动势。

感生电动势，感生电场。涡电流。

自感与互感。磁场能量与能量密度。

位移电流。麦克斯韦电磁场理论的基本概念。麦克斯韦方程组的积分形式。

（四）振动与波动（16学时）

1．机械振动（8学时）

谐振动。谐振动动力学和运动学方程。频率、角频率、周期、振幅和相位。旋转矢量表示法。单摆。

谐振动的能量。阻尼振动、受迫振动、共振。两个同标的目的同频率谐振动的合成，同标的目的不同频率谐振动的合成一拍，彼此垂直标的目的谐振动的合成。

2．机械波（8学时）

弹性媒质中波的产生和传播。纵波和横波。波速、频率与波长的关系。平面简谐波的波动方程。

波的能量，能流，能流密度。平面波和球面波。

惠更斯原理。波的反射与折射。波的衍射现象。

波的迭加原理。相干波及干涉。驻波。

（五）波动光学（14学时）

光波。光矢量。

光的单色性和相干性。相干光的获得。扬氏双缝干涉、双镜、洛埃镜。光程。等厚干涉（劈尖、牛顿环）。迈克耳逊干涉仪。

光的衍射现象。惠更斯——菲涅耳原理。单缝衍射。光栅，光栅光谱。园孔衍射。光学仪器的分辨率。X射线的衍射，布喇格公式。

自然光和偏振光。反射光和折射光的偏振。布儒斯特定律。马吕斯定律。

（6）近代物理（12学时）

1．狭义相对论基础（8学时）

经典力学时空不雅观。狭义相对论基本原理。洛仑兹坐标变换。狭义相对论时空不雅观（同时性、运动物体长度缩短，时间膨胀）。相对论质量、动量和能量。

2．量子物理（4学时）

黑体辐射。普朗克量子假设。光电效应基本定律。光子假说爱因斯坦方程。康普顿效应。光的波粒二象性。

原子的核模型。氢原子光谱的规律性。玻尔氢原子理论。能级。德布罗意波及其统计解释。不确定关系。