大学物理学Ⅲ

University physics Ⅲ

【课程编号】4421000109006           【课程类别】 学科门类课程

【总学时数】 64                             【周学时数】 4

【学分数】   4                              【先修课程】 高等数学

【课程负责人】                  【适用专业】 选择少学时非物理学类理学专业

一、课程简介

物理学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。它的基本理论和研究方法渗透在自然科学的各个领域，是其他自然科学的基础。

以物理学基础为内容的《大学物理学Ⅲ》，是选择少学时大学物理学的相关专业学生一门重要的通识性必修基础课。本课程所教授的物理学基本概念、基本理论和基本方法是学生科学素养的重要组成部分，在人才的科学素质培养中具有重要的地位，具有其他课程不能替代的重要作用。

本课程主要介绍力学、电磁学、机械振动和波动、热学等物理学基本理论知识。

二、教学目标

作为自然科学的基础学科，物理学历来是人类物质文明发展的基础和动力；作为人类认识世界的有力工具，物理学又是一种哲学观和方法论。通过《大学物理学Ⅲ》课程的学习，使学生对物理学所研究的各种运动形式以及它们之间的联系，有一定的认识；对物理学（力学、电磁学、机械振动和波动、热学）的基本理论、基本知识、基本思想和方法能够正确地理解。培养学生树立科学的世界观，掌握科学的思维方法，增强学生分析问题和解决问题的能力。

二、教学内容、要求和学时分配

（一）绪论                                             学时：1

教学内容：何谓物理学(A)、物理学的地位(A)、物理学研究方法(A)、如何学好物理学(A)、大学物理与中学物理的区别与联系(A)、物理学的单位制和量纲(B)。

教学要求：了解物理学全貌，了解如何学习物理学。

（二）第一章  质点运动学                                学时：5

教学内容：质点(A)、参考系(A)、直角坐标系(A)、自然坐标(A)、位置矢量(A)、运动方程(A)、轨迹方程(A)、位移(A)、路程(A)、平均速度(A)、平均速率(A)、速度(A)、速率(A)、直角坐标系速度正交分解式(A)、平均加速度(A)、加速度(A)、直角坐标系加速度分量形式(A)、例题1-1(A)、例题1-2(A)、例题1-3(A)、圆周运动(A)、角速度(A)、角加速度(A)、切向加速度(A)、法向加速度(A)、例题1-4(A)、例题1-5(A)、相对运动(B).

教学要求：理解质点运动的基本概念和基本规律，了解质点运动的基本问题；掌握一维简单变速度、变加速度质点运动方程的求解，掌握简单变速圆周运动加速度的求解。

重点、难点：质点运动描述的矢量性、瞬时性、相对性、一维问题微积分应用。

习题课、讨论课等教学形式：由教师和学生总结本章的主要内容，讲解和讨论作业中的普遍问题。选择典型的、易出问题的题目，由教师引导、启发与学生共同分析、讨论求解。

（三）第二章  牛顿定律                                 学时：2

教学内容：牛顿第一定律（惯性、惯性系、力的概念）(A)、质点动量(A)、牛顿第二定律(A)、牛顿第三定律(A)、万有引力(A)、重力(A)、弹性力(A)、摩擦力(A)、牛顿定律应用举例(A)、例题2-1 (1)(A)(2)(B)、例题2-2 (A)、例题2-3 (A)、例题2-4(B)。

教学要求：掌握牛顿定律对一些简单问题的应用。

重点、难点：牛顿三定律及应用。

（四）第三章  动量守恒定律和能量守恒定律               学时：6

教学内容：力的冲量(A)、质点动量定理(A)、质点系动量定理(A)（不要求计算）、例题3-1(A)、例题3-2(A)、例题3-3(B)、动量守恒定律(A)、一维动量守恒定律应用（仅限两质点系）(A)、例题3-4(B)、例题3-5(A)、功(A)、功率(A)、例题3-6(A)、例题3-7(A)、例题3-8(B)、质点动能定理(A)、例题3-9(B)、例题3-10(A)、几种常见力的功(A)、保守力与非保守力(A)、势能(A)（不要求数学定义式）、势能曲线(B)、质点系动能定理(A)、功能原理(A)、例题3-11(B)、机械能守恒定律(A)、例题3-12（A）、例题3-13(B)、对心碰撞(B)、质心运动定律（C）。

教学要求：理解变力的冲量、变力功的分析与计算，理解动量定理和动能定理分析方法和对质点的应用，掌握一维质点动量定理、一维动量守恒定律的应用。理解机械能守恒定律，理解运用守恒定律分析问题的思想和方法。

重点、难点：变力的冲量、变力的功、守恒定律及适用条件。

习题课、讨论课等教学形式：由学生总结本章的主要内容，讲解和讨论作业中的普遍问题。选择典型的、易出问题的题目，由教师引导、启发与学生共同分析、讨论求解。

（五）第四章  刚体                                  学时：5

教学内容：刚体运动描述(B)、刚体定轴转动(A)、刚体的定轴转动的角量和线量(A)、例题4-1(B)、对轴力矩(A)、对点力矩(B)、刚体的定轴转动定律(A)、刚体定轴转动惯量定义(A)、刚体定轴转动惯量计算(B)、例题4-2(B) (平行轴定理)、例题4-3 (A)、例题4-4(B)、质点角动量(A)、质点角动量定理（不要求计算）(A)、质点角动量守恒定理(A)、例题4-5(A)、刚体定轴转动的角动量(A)、刚体定轴转动的角动量定理(A)、刚体定轴转动的角动量守恒定律(A)、例题4-6(A)、例题4-7(A)、力矩的功和功率(B)、刚体定轴转动动能(B)、刚体定轴转动动能定理(B)。

教学要求：掌握刚体定轴转动的基本规律，理解角动量定理和角动量守恒定律，掌握刚体定轴转动定律和角动量守恒的应用。

重点、难点：刚体概念、转动惯量、转动定律、角动量、角动量守恒定律。

习题课、讨论课等教学形式：由学生总结本章的主要内容，讲解作业中的普遍问题。选择典型的、易出问题的题目，由教师引导、启发与学生共同分析、讨论求解。

（六）第五章    静电场                                     学时：5

教学内容：电荷(A)、电荷守恒定律(A)、库仑定律(A)、电场强度(A)、点电荷电场强度(A)、电场叠加原理(A)、电偶极子电场强度(B)、例题5-1(A)、电场线(A)、电场强度通量(A)、真空中的高斯定理(A)、真空中的高斯定理应用举例(A)、例题5-2(A)、例题5-3(A)、例题5-4(B)、静电场力所做的功(A)、静电场的环路定理(A)、电势能(A)、电势(A)、电势差(A)、点电荷电场的电势(A)、电势叠加原理(A)、例题5-5(A)、例题5-6(A)、例题5-7(B)、等势面(A)。

教学要求：理解静电场的基本概念、性质和基本定律。掌握一些简单问题的场强和电势的计算。

重点、难点：电场强度、静电场性质、真空中的高斯定理及应用、电势。

（七）第六章    静电场中的导体与电介质              学时：3

教学内容：导体的静电平衡(A)、导体上的电荷分布(A)、静电屏蔽(A)、例题6-1(A)、电介质极化(B)、电介质中的电场强度（A）、极化电荷与自由电荷的关系（C）、电位移(B)、有电介质时的高斯定理(B)、例题6-2(B)、平行板电容器电容(A)、例题6-3(A)、电容器的储能(A)、静电场的能量密度(A) 、例题6-4(B)。

教学要求：理解导体的静电平衡，静电场能量。

重点、难点：导体的静电平衡、导体上的电荷分布。

习题课、讨论课等教学形式：由学生总结本章的主要内容，讲解作业中的普遍问题。选择典型的、易出问题的题目，由教师引导、启发与学生共同分析、讨论求解。

习题课、讨论课等教学形式：由学生总结本章的主要内容，讲解作业中的普遍问题。选择典型的、易出问题的题目，由教师引导、启发与学生共同分析、讨论求解。

（八）第七章  恒定磁场                      学时：6

教学内容：电流(A)、电流密度(A)、电流的连续性方程恒定电流条件(B)、电源电动势(B)、磁感应强度(A)、洛伦兹力(A)、毕奥－萨伐尔定律(A)、运动电荷磁场(B)、例题7-1(B)（结论(A)）、例题7-2(A)（结论(A)）、磁矩(B)、例题7-3(B)、磁感线(A)、磁通量(A)、磁场的高斯定理(A)、安培环路定理(A)、例题7-4(A)、例题7-5(AB?)、带电粒子在电场和磁场中的运动(B)、安培力(A)、例题7-6(A)、例题7-7(B)、磁场作用于载流线圈的磁力矩(B)、磁介质的分类(B)、磁介质中的安培环路定理(C)、磁场强度(C)、

教学要求：理解恒定磁场的基本概念、性质和基本定律，理解磁场对电荷和载流导体的作用。掌握一些简单问题的磁场及受力的计算。

重点、难点：磁感强度、磁通量、安培环路定理及应用、安培力。

习题课、讨论课等教学形式：由学生总结本章的主要内容，讲解作业中的普遍问题。选择典型的、易出问题的题目，由教师引导、启发与学生共同分析、讨论求解。

（九）第八章  电磁感应                        学时：4

教学内容：电磁感应现象(A)、法拉第电磁感应定律(A)、感应电动势的方向(A)、例题8-1(A)、例题8-2(A)、动生电动势(A)、例题8-3(A)、例题8-4(A)、例题8-5(A)、感生电动势和有旋电场定性表述(A)、感生电动势和有旋电场定量表述(B)、涡电流(AB)、自感和互感(B)、磁场的能量(B)、电磁理论定性简介(A)、例题8-11(B)。

教学要求：理解电磁感应定律，了解电场和磁场的相互联系。掌握用法拉第定律计算一些简单问题的电动势。了解电磁理论在科技、生活中的应用。

重点、难点：法拉第电磁感应定律及应用。

习题课、讨论课等教学形式：由学生总结本章的主要内容，讲解作业中的普遍问题。选择典型的、易出问题的题目，由教师引导、启发与学生共同分析、讨论求解。

（十）第九章   机械振动                               学时：3

教学内容：简谐振动描述(A)、简谐振动特征参量(A)、振幅和相位的确定(A)、旋转矢量表示法(A)、例题9-1(A)、单摆和复摆(B)、简谐振动能量(A)、例题9-2(A)、两个同方向同频率简谐振动的合成(A)、两个同方向不同频率简谐振动的合成(B)。

教学要求：理解机械振动的基本知识，掌握旋转矢量图应用、掌握简谐振动特征量的物理意义，根据特征量写出简谐振动运动方程，掌握同方向同频率简谐振动的合成。

重点、难点：简谐振动特征量、旋转矢量图的应用、同方向同频率的谐振动的合成。

习题课、讨论课等教学形式：由学生总结本章的主要内容，讲解作业中的普遍问题。选择典型的、易出问题的题目，由教师引导、启发与学生共同分析、讨论求解。

（十一）第十章   机械波                                学时：7

教学内容：机械波的产生(A)、横波与纵波(A)、波的特征参量(A)、例题10-1(A)、波的几何描述(A)、平面简谐波的波函数(A)、例题10-2(A)、波函数的物理意义(A)、例题10-3(A)、波的能量平均能流密度(A)（定性分析直接给出结论，无需数学推导）、惠更斯原理(A)、波的衍射(A)、波的叠加原理(A)、波的干涉(A)、例题10-4(A)、驻波(B)（不要求数学，仅实验演示与定性说明）、半波损失(B)、驻波能量(B)、例题10-5(B)、例题10-6(B)、多普勒效应(C)。

教学要求：理解机械波的基本规律，掌握平面简谐波波函数，理解波的干涉。

重点、难点：平面简谐波的波函数。

习题课、讨论课等教学形式：由学生总结本章的主要内容，讲解作业中的普遍问题。选择典型的、易出问题的题目，由教师引导、启发与学生共同分析、讨论求解。

（十二）第十二章  气体动理论                          学时：5

教学内容：平衡态(A)、热力学第零定律(A)、气体的物态参量(A)、理想气体物态方程(A)、例题12-1(B)、理想气体微观模型(A)、理想气体的压强公式推导(B)、压强公式统计解释(A)、温度的本质(A)、例题12-2(A)、自由度(A)、能量均分定理(A)、理想气体内能(A)、例题12-3(A)、气体分子速率分布律(C)、气体分子的平均碰撞频率和平均自由程(C)。

教学要求：理解气体分子动理论和热力学的基本概念和热运动规律，了解建立宏观量和微观量的联系到阐明宏观量微观本质的思想和方法。掌握理想气体物态方程、能量均分定理、温度公式的应用。

重点、难点：理想气体物态方程、理想气体的温度公式、能量均分定理、理想气体内能。

习题课、讨论课等教学形式：由学生总结本章的主要内容，讲解作业中的普遍问题。选择典型的、易出问题的题目，由教师引导、启发与学生共同分析、讨论求解。

（十三）第十三章  热力学                   学时：6

教学内容：功热量内能(A)、热力学第一定律(A)、热量计算热容(B)、准静态过程(A)、体积功(A)、理想气体等体过程(A)、理想气体的摩尔定容热容(A)、等压过程(A)、理想气体的摩尔定压热容(A)、等温过程(A)、绝热过程(A)、例题13-1(A)、多方过程(B)、循环过程(A)、热机效率(A)、制冷系数(A)、卡诺循环(A)、例题13-2(A)、例题13-3(A)、可逆过程和不可逆过程(A)、热力学第二定律两种文字叙述(A)、卡诺定理(B)、热力学第二定律统计意义(A)、熵(B)、熵增加原理(B)。

教学要求：掌握热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用，理解热力学第二定律、了解热力学理论在科技、生活中的应用。

重点、难点：热力学第一定律及对典型过程中的应用、热力学第二定律。

习题课、讨论课等教学形式：由学生总结本章的主要内容，讲解作业中的普遍问题。选择典型的、易出问题的题目，由教师引导、启发与学生共同分析、讨论求解。

机动：学时6

三、教材与学习资源

教  材：《大学物理学》，何丽珠，武青，周旭波等，高等教育出版社，2018

参考书：1.《物理学简明教程》马文蔚、周雨青主编，高等教育出版社，2012

2.《物理学》，马文蔚等编，第五版，高等教育出版社，2006

四、考核方式：

考试。总成绩为百分制，其中平时与作业20%，期末80%。

五、教学策略与方法建议：

《大学物理学Ⅲ》教学全程采用多媒体与传统教学方法相结合的教学手段。教学过程中坚持教师的主导作用和学生的主体地位。课堂上精讲基本概念、基本方法和思路，配合课堂讨论、学生课外自学、阅读相结合的教学模式。

备注：

1. 教学内容中的(A)、(B)、(C)，分别对应必讲内容、选讲内容、不讲内容。

2. 用2~4个学时进行物理学与专业联系的讲座，这个讲座可以以学生为主，如果没有时间可以作为课外作业。

参考书：1.《物理学简明教程》马文蔚、周雨青主编，高等教育出版社，2012

2.《物理学》，马文蔚等编，第五版，高等教育出版社，2006