普通物理学(二)课程教学大纲.doc

《普通物理学》（二）课程教学大纲

【课程编号】： 161140232
【英文译名】： General Physics（二）
【适用专业】：光信息科学与技术、核工程、应用物理、应用数学和信息与计算数学专业本科生
【学 分 数】： 5
【总 学 时】： 80
【实践学时】： 0
一、本课程教学目的和课程性质
普通物理学（二）是光信息科学与技术、核工程、应用物理、应用数学和信息与计算数学专业的一门重要的理论基础课，研究的是物质的基本结构、基本运动形式、相互作用的自然科学，它的基本理论已经渗透到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，与基础光学、电磁场与电磁波、量子力学、信息光学等后续课程有着密切的联系，是学习这些后续课程的基础。物理学在其发展过程中已形成了一系列的世界观和方法论，深刻地影响着人类对物质世界的基本认识、人类的思维方式和社会生活，是人类文明发展的基石，在人才的科学素质培养中具有重要的地位，因此，通过本课程的学习，不仅可以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的认识和理解，为进一步学习打下坚实的基础，还应在教学的各个环节中，注重培养学生分析问题和解决问题的能力，注重学生探索精神和创新意识的培养，努力实现学生知识、能力和素质的协调发展。
二、本课程的基本要求
本课程主要包括静电场、静电场中的导体和电介质、稳恒电流、稳恒磁场、磁介质、电磁感应、电磁场与电磁波、几何光学的基本知识、光的干涉、衍射和偏振、量子物理基础、分子与固体、核物理与粒子物理等内容，适当介绍现代物理学的最新发展成就，通过本课程的学习，力求使学生对电磁学、波动光学和量子物理基础的基本概念、基本理论和基本方法有一个较为全面的认识和理解，分析问题和解决问题的能力有所提高，科学素质、科学方法和创新精神得到一定的培养。
三、本课程与其他课程的关系
学习本课程前应修完高等数学中的基本内容。
四、课程内容
第八章 真空中的静电场 (10学时)
主要内容:
8.1电荷，库仑定律
8.2电场，电场强度，电场强度的叠加原理及其应用
8.3高斯定律
8.4静电场中的环路定律，电势，电势叠加原理
8.5等势面，电场强度与电势梯度的关系
8.6带电粒子在电场中的运动
基本要求:
8.1 理解点电荷的概念和库仑定律
8.2 掌握电场强度的概念，并学会计算一些简单情形的电场强度
8.3 理解电通量的概念，掌握高斯定律，并能运用高斯定律求解一些具有高对称性的电场。
8.4 了解静电场中的环路定律，理解静电场是有源场和保守场，掌握电势能和电势的概念，并能计算一些简单情形的电场电势。
8.5 了解电场强度与电势梯度的关系，了解电偶极子概念，能计算电偶极子在均匀电场中的受力和运动规律
教学要点:
掌握电场强度和电势的概念与计算

第九章 导体和电介质中的静电场 (8学时)
主要内容：
9.1 静电场中的导体
9.2 空腔导体内外的静电场
9.3 电容器的电容
9.4 电介质及其极化
9.5 电介质中的静电场
9.6 电位移，有电介质的高斯定律
9.7电荷间的相互作用能，静电场的能量
基本要求:
9.1 了解静电场中导体的基本特点，理解静电场中导体处于静电平衡时的条件，并能从静电平衡条件来分析带电导体在静电场中的电荷分布。
9.2 理解静电场中电介质的极化机制，了解电位移矢量的概念以及在各向同性介质中和电
场强度之间的关系，理解有电介质的高斯定理，并会用它来计算有介质的对称电场的电场强
度。
9.3 理解电容器的概念和掌握典型电容器的电容计算
9.4 理解静电场是能量携带者，并能计算一些简单情形的静电场能量
教学要点:
掌握导体和电介质在静电场中的变化，理解有电介质的高斯定律，了解静电场中的能量。
第十一章 真空中的恒定磁场 (10学时)
主要内容：
11.1 磁感应强度，磁场中的高斯定律.
11.2 毕奥－萨伐尔定律
11.3毕奥－萨伐尔定律的应用
11.4 安培环路定律
11.5 安培环路定律的应用
11.6 带电粒子在磁场中的运动
11.7 磁场对载流导线的作用
基本要求:
11.1 理解磁感应强度的概念和磁场中的高斯定律
11.2 理解毕奥－萨伐尔定律，并能利用其计算一些典型情形的磁感应强度
11.3 掌握安培环路定律，并能利用该定律计算一些具有高对称性的磁场
11.4 了解带电粒子在磁场中的运动规律，了解这些规律的一些简单应用
11.5 掌握磁场对载流导线的作用规律，并能计算一些简单情形下磁场对载流导线的作用
教学要点:
掌握毕奥－萨伐尔定律和安培环路定律，并能利用此定律计算一些简单电流所激发的磁场的磁感应强度。理解安培力的产生机制和计算，了解磁力矩。
第十二章 磁介质中的磁场 (4学时)
主要内容：
12.1 磁介质，顺磁质和抗磁质的磁化
12.2 磁介质中的磁场，磁场强度
12.3 有磁介质的安培环路定律
12.4 铁磁质
基本要求:
12.1 了解顺磁质和抗磁质的磁化规律
12.2 了解磁场强度的概念，理解有磁介质的安培环路定律
教学要点:
理解有磁介质的安培环路定律，了解磁介质在磁场中的磁化规律。
第十三章 电磁感应和暂态过程(10学时)
主要内容：
13.1 恒定电流、电流密度和电动势
13.2 电磁感应定律
13.3 动生电动势
13.4 感生电动势，涡旋电场
13.5 涡电流
13.6 自感与互感
13.7 电感和电容电路的暂态过程
13.8 磁场的能量
基本要求:
13.1 掌握电磁感应定律，并能运用它计算一些典型情形的感应电动势
13.2 理解电动势的概念和动生电动势的产生机制，掌握动生电动势的计算公式
13.3 理解感生电动势和涡旋电场的概念
13.4 理解自感和互感现象，能计算一些简单情形的自感和互感系数
13.5 了解电感和电容电路的暂态过程
13.6 理解磁场的能量和能量密度，并能计算典型情形的磁场能量
教学要点:
掌握感应电动势的产生机制、产生条件和计算，理解自感现象和互感现象，了解暂态过程。
第十四章 麦克斯韦方程组 (2学时)
主要内容：
14.1 位移电流，全电流环路定律
14.2 麦克斯韦方程组的积分形式
14.3 电磁波的产生以及基本性质
14.4麦克斯韦方程组的微分形式
基本要求:
14.1 理解位移电流的概念
14.2 了解麦克斯韦方程组和电磁波谱
教学要求
理解位移电流的概念，了解麦克斯韦方程组和电磁波谱。
第十七章 波动光学 (18学时)
主要内容：
17.1 几何光学基本定律
17.2 光在平面上的反射和折射
17.3 光在球面上的反射和折射
17.4 薄透镜
17.5 显微镜，望远镜，照相机
17.6 光源，单色光和相干光
17.7 双缝干涉
17.8 光程和光程差
17.9 薄膜干涉－等倾干涉
17.10 薄膜干涉－等厚干涉
17.11 迈克尔孙干涉仪
17.12 光的空间相干性和时间相干性
17.13光的衍射现象，惠更斯－菲涅尔原理
17.14 单缝夫琅和费衍射
17.15 光栅衍射
17.16 光学仪器的分辨本领
17.17 自然光和偏振光
17.18 起偏和检偏，马吕斯定律
17.19 反射光和折射光的偏振
17.20 光的双折射现象
17.21 偏振光的干涉和人工双折射
17.22 旋光现象
17.23 光与物质的相互作用
基本要求:
17.1 理解相干光的概念和获取相干光的基本方法
17.2 掌握杨氏双缝干涉的基本规律
17.3 初步掌握光程和光程差的概念，理解半波损失和反射光的相位突变问题
17.4 初步掌握薄膜的等倾干涉和等厚干涉的基本规律，了解等倾干涉和等厚干涉的简单应用。
17.5 了解迈克尔孙干涉仪的基本原理和应用
17.6 了解惠更斯－菲涅尔原理以及对光的衍射现象的定性解释
17.7 理解半波带的概念，初步学会利用它来分析夫琅和费单缝衍射，掌握夫朗和费单缝衍射基本规律
17.8 掌握光栅的夫朗和费衍射基本规律，理解光栅公式，了解光学仪器的分辨本领。
17.9 理解自然光和偏振光的概念
17.10 掌握起偏和检偏的方法，掌握马吕斯定律
17.11 理解反射光射和折射光的偏振现象，理解布儒斯特定律
17.12 了解光的双折射现象，了解偏振光的干涉和旋光现象。
教学要点:
了解几何光学的基本知识，理解光程与光程差的概念，掌握光的等倾干涉和等厚干涉的基本规律，掌握光的夫琅和费单缝衍射和光栅衍射的基本规律，理解偏振光的基本概念和基本规律。
第十八章 量子物理基础 (14学时)
主要内容：
18.1 热辐射，普朗克的量子假设
18.2 光电效应，爱因斯坦的光子理论
18.3 康普顿效应
18.4 氢原子光谱，玻耳的氢原子理论
18.5 德布罗意波和波粒二象性
18.6 不确定度关系
18.7 波函数及其统计解释，薛定格方程
18.8 一维无限深势阱
18.9 一维谐振子
18.10 一维势垒、隧道效应和电子隧道显微镜
18.11 氢原子的能量和角动量的量子化
18.12 电子自旋
18.13 泡利原理，原子的壳层结构
18.14 碱金属原子，交换对称性，激光与激光冷却，原子囚禁
基本要求:
18.1 理解普朗克的量子假设和能量子的概念
18.2 掌握光电效应的基本规律，理解光量子的概念，理解光的波粒二象性
18.3 了解康普顿效应的基本规律，学会利用光子概念定性分析康普顿效应
18.4 了解氢原子光谱的基本规律，理解玻尔的氢原子理论
18.5 理解物质波的思想，了解实物粒子的波粒二象性，理解描述物质波动性的物理量（波长、频率）和描述粒子性的物理量（动量、能量）之间的关系。
18.6　了解不确定度关系，了解一维坐标动量不确定度关系和能量与时间的不确定度关系。
18.7 了解量子力学的基本理论
教学要点:
初步建立起量子化的思想，了解一些早期量子论的基本思想和量子力学的基本理论

第十九章 分子与固体 （2学时）
主要内容：
19.1 化学键：离子键和共价键
19.2 分子的振动和转动
19.3 自由电子的能量分布与金属导电的量子解释
19.4 能带、导体和绝缘体
19.5 半导体、PN结，半导体器件
基本要求:
19.1 了解化学键和分子振动、转动的基本知识
19.2 了解自由电子能量分布和金属导电的量子理论
19.3 理解能带的概念和导体、绝缘体和半导体的能带特点。
教学要点:
了解关于分子、固体的一些基本知识。
第二十章 核物理与粒子物理 （2学时）
主要内容：
20.1 原子核的一般性质
20.2 放射性衰变、辐射剂量
20.3 原子核的聚变和裂变
20.4 粒子及其分类
20.5 守恒定律
20.6 基本相互作用与标准模型
基本要求:
20.1 了解原子核的一般性质及其衰变、聚变和裂变
20.2 了解粒子的分类和基本知识
教学要点:
定性介绍原子、原子核和粒子的基本知识

五、教学方法建议
以讲授为主，讲授与讨论相结合，板书板画与现代多媒体辅助教学相结合。同时希望购置先进的教学演示实验设备，建立演示实验室；购置普通物理学教学资源库，提供有关教学素材，特别是一些抽象物理过程的动画演示，成为高等学校教学资源网会员，使用高等教育出版社立体化教学包，强化教学辅导。
六、考核方式
平时考核与期末闭卷考试相结合
七、其它说明（如习题或作业，实践环节内容和要求）
习题由选择题、填空题和计算题三部份组成，以书面和网络的形式布置，每章至少完成4－8道题。
八、选用教材及主要参考书（名称、编著者、出版社、出版时间）
1、教材
《普通物理学》（第一、二、三册）（第五版） 程守洙，江之永 高等教育出版社
1998年6月
《大学物理》（新版）（上下册） 吴百诗主编 科学出版社 2001年6月
2、参考书
《普通物理学》 梁绍荣 高等教育出版社 2005
《新概念物理》（力学、热学、电磁学、光学和量子物理） 赵凯华 高等教育出版社 2002
《大学物理学》（力学、热学、电磁学、光学和量子物理） 张三慧 清华大学出版社 1997　
九、学时分配
课程内容
讲课
实验
大作业
§8-1 电荷，库仑定律
§8-2 电场，电场强度
§8-3 高斯定律
§8-4 静电场中的环路定律，电势
§8-5 等势面，场强与电势梯度的关系
§8-6 带电粒子在电场中的运动
12
0
2
§9-1 静电场中的导体
§9-2 空腔导体内的静电场
§9-3 电容器的电容
§9-4 电介质及其极化
§9-5 电位移，有电介质的高斯定律
10
0
1
国庆放假一周
5
0
1
§11-1 磁感应强度，磁场中的高斯定律
§11-2 毕奥－萨伐尔定律及其应用
§11-3 安培环路定律及其应用
§11-4 带电粒子在磁场中的运动
§11-5 磁场对载流导线的作用
12
0
2
§12-1 磁介质，顺磁质和抗磁质的磁化
§12-2 磁介质中的磁场，磁场强度
§12-3 有磁介质的安培环路定律
5
0
2
§13-1 电磁感应定律
§13-2 动生电动势
§13-3 感生电动势，涡旋电场
§13-4 自感与互感
§13-5 电感和电容电路的暂态过程
§13-6 磁场的能量
12
0
1
§14-1 位移电流
§14-2 麦克斯韦方程组
2
0
1
§17-1 光源，单色光和相干光
§17-2 双缝干涉
§17-3 光程与光程差
§17-4 薄膜干涉－等倾干涉
§17-5 薄膜干涉－等厚干涉
§17-6 麦克尔孙干涉仪
§17-7 光的衍射现象，惠更斯－菲涅尔原理
§17-8 单缝夫朗和费衍射
§17-9 光栅衍射
§17-10 自然光与偏振光
§17-11 起偏和检偏，马吕斯定律
§17-12 发射和折射时的偏振
§17-13 光的双折射现象
15
0
2
§18-1热辐射，普朗克的量子假设
§18-2 光电效应，爱因斯坦的光子假设
§18-3 康普顿效应
§18-4 氢原子光谱，玻尔的氢原子理论
§18-5 德布罗意波，波粒二象性
§18-6 不确定度关系
7
0
1
合计
80

编写负责人：邝向军 审核人：廖旭 部门主管领导：周自刚

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