《大学物理AI》课程教学大纲.docx
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《大学物理AI》课程教学大纲
《大学物理AI》课程教学大纲
2016年5月制定2016年5月第0次修订制定人：
王志萍
一、课程名称及代码
课程名称：
大学物理AI
课程代码：
BAA012001
二、适用教育层次及专业
教育层次：
高职本科
适用专业：
机械设计制造及其自动化、机械电子工程、电气工程及其自动化、物联网工程、软件工程
三、学分、学时
学分数：
3.5学时数：
56
四、课程类型
课程性质：
公共课
课程类别：
纯理论课
五、先修课程名称及代码
高等数学AI（BAA011001）
六、教学目标
《大学物理》课程是我院高职本科工科各专业的一门必修的重要公共基础课。
通过这门课程的学习，将为工科各专业课及其技术基础课打好基础，传授必需通用的物理基础知识，培养科学思维和利用物理规律解决实际问题的初步能力。
为学生学习专业理论和专业技术打好必要的物理基础。
由于物理学在自然科学中的基础地位和与社会科学的联系，以及物理科学对人的思维训练和能力形成有很大的影响，因而它在人才培养中起着十分重要和独特的作用，对培养高级工程技术人才起至关重要的作用，必须引起充分的重视。
1．知识目标
1）掌握描述质点运动的物理量。
掌握牛顿三定律及其适用条件。
掌握运用守恒定律分析问题的思想和方法。
2）理解刚体绕定轴转动的转动定律和刚体绕定轴转动情况下的角动量守恒定律。
3）通过把力学的研究对象抽象为三个理想模型，质点、刚体和理想流体，学会建立模型的科学研究方法。
4）注意学习矢量运算、微积分运算等方法在物理学中的应用。
5）掌握描述简谐振动和简谐波的各物理量（特别是相位）及各量间的关系。
6）掌握线性运动叠加原理，通过在周期性外力作用下阻尼摆的混沌现象分析了解非线性问题的特征。
7）理解气体动理论和热力学基础的基本概念及基本规律。
8）通过理想气体的压强和气体分子平均自由程等公式的建立，进一步理解科学研究的建模方法。
9）理解和掌握熵增加原理是自然界（包括自然科学和社会科学）最为普遍实用的定律之一。
10）了解物理学原理在现代工程技术中的应用。
2．能力目标
1）独立获取知识的能力——逐步掌握科学的学习方法，阅读并理解相当于大学物理水平的物理类教材、参考书和科技文献，不断地扩展知识面，增强独立思考的能力，更新知识结构；能够写出条理清晰的读书笔记、小结或小论文。
2）科学观察和思维的能力——运用物理学的基本理论和基本观点，通过观察、分析、演绎、归纳、科学抽象、类比联想等方法培养学生发现问题和提出问题的能力，并对所涉问题有一定深度的理解，判断研究结果的合理性。
3）分析问题和解决问题的能力——根据物理问题的特征、性质以及实际情况，抓住主要矛盾，进行合理的简化，建立相应的物理模型，并用物理语言和基本数学方法进行描述，运用所学的物理理论和研究方法进行分析、研究。
七、教学内容及要求
单元一质点运动学
1．教学基本要求
1）掌握位矢、位移、速度、加速度、角速度和角加速度等描述质点运动变化的物理量。
2）能借助于直角坐标系计算质点在平面内运动时的速度、加速度。
3）能计算质点作圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度。
4）了解相对运动的速度矢量式。
2．教学重点、难点
1）重点:
位置矢量，位移，路程，速度和加速度等量的矢量式和分量式。
用微积分方法求解物理量。
2）难点:
用微积分方法解题。
3．教学资源
动画：
加速度.swf、平均速度与速率.swf、、位移与路程.swf、直角坐标系.swf、位置矢量.swf、相对运动.swf、运动合成.swf
视频：
速度与加速度.avi
PPT演示文稿：
1-1质点运动的描述.ppt；1-2求解运动学问题举例.ppt；1-3圆周运动.ppt；1-4相对运动.ppt；第一章内容提要.ppt；第一章习题课选讲例题.ppt
单元二牛顿定律
1．教学基本要求
1）掌握牛顿三定律及其适用条件。
2）能用微积分方法求解一维变力作用下的简单质点的动力学问题。
2．教学重点、难点
1）重点:
牛顿第二定律，由质点受力情况及初始条件求解质点运动方程。
2）难点:
用微积分方法求解。
3．教学资源
PPT演示文稿：
2-1牛顿定律.ppt；2-2物理量的单位和量纲.ppt；2-3几种常见的力.ppt；2-4牛顿定律的应用举例.ppt；2-5力学相对性原理惯性系与非惯性系.ppt；第二章内容提要.ppt；第二章习题课选讲例题.ppt
单元三守恒定律
1．教学基本要求
1）掌握动量、冲量等概念。
掌握动量定理，动量守恒定律并能应用。
2）掌握功的概念，能计算直线运动情况下变力的功。
理解保守力作功的特点及势能的概念，掌握质点的动能定理和动量定理。
3）掌握质点动能定理，质点系动能定理、功能原理。
掌握机械能守恒定律，并能应用。
掌握运用守恒定律分析问题的思想和方法，能分析简单系统在平面内运动的力学问题。
4）理解碰撞的有关规律。
2．教学重点、难点
1）重点:
变力的冲量计算，动量定理，动量守恒定律。
变力作功的计算，保守力及势能。
功能原理，动能定理，机械能守恒定律。
2）难点:
动量守恒的应用。
变力作功的计算。
3．教学资源
动画：
弹性碰撞.swf、势能曲线.swf、内力外力.swf
PPT演示文稿：
PPT演示文稿：
3-1质点和质点系的动量定理.ppt；3-2动量守恒定律.ppt；3-3火箭飞行原理.ppt；3-4动能定理.ppt；3-5保守力与非保守力势能.ppt；3-6功能原理机械能守恒定律.ppt；3-7碰撞.ppt；3-8能量守恒定律.ppt；3-9质心质心运动定律.ppt；第三章内容提要.ppt；第三章习题课选讲例题.ppt
单元四刚体转动
1．教学基本要求
1）理解刚体运动的基本概念，会计算刚体的转动惯量。
2）理解力矩、转动定律，理解角动量等概念。
3）理解质点的角动量定理和角动量守恒定律，理解角动量守恒定律及其应用；理解转动定理和定轴转动的动能定理。
2．教学重点、难点
1）重点:
力矩、角动量和转动惯量。
刚体定轴转动定律。
力矩的功
2）难点:
角动量和转动惯量。
3．教学资源
动画：
参考平面.swf、车轮转动.swf、定轴转动的特点.swf、力矩.swf、线量与角量的关系.swf、圆柱体滚动.swf、刚体转动惯量.swf、刚体平动.swf、刚体平面运动.swf
视频：
花样滑冰及跳水运动.avi
PPT演示文稿：
4-1刚体的定轴转动.ppt；4-2力矩转动定律转动惯量.ppt；4-3角动量角动量守恒定律.ppt；4-4力矩作功刚体绕定轴转动的动能定理.ppt；4-5经典力学的成就和局限性.ppt；第四章内容提要.ppt；第四章习题课选讲例题.ppt
单元五机械振动
1．教学基本要求
1）掌握描述简谐振动和简谐波的各物理量（特别是相位）及各量间的关系。
2）掌握旋转矢量法。
3）掌握简揩振动的基本特征，能建立一维简谐振动的微分方程，能根据给定的初始条件写出一维简谐振动的运动方程，并理解其物理意义。
4）理解同方向、同频率两个简谐振动的合成规律。
了解拍现象，了解垂直振动合成问题。
5）了解阻尼振动，受迫振动和共振。
2．教学重点、难点
1）重点:
谐振动与相位的概念；旋转矢量法；同方向、同频率简谐振动的合成简谐振动。
2）难点:
旋转矢量法。
相位与相位差。
3．教学资源
动画：
弹簧振子.swf、旋转矢量.swf、旋转矢量和振动图.swf、拍振动.swf、李萨如图1.swf、李萨如图2.swf、垂直谐振动的合成.swf、谐振子能量.swf、简谐运动的位移、速度和加速度.swf
PPT演示文稿：
5-1简谐运动.ppt；5-2旋转矢量.ppt；5-3简谐运动的能量.ppt；5-4一维简谐运动的合成拍现象.ppt；5-5阻尼振动受迫振动共振.ppt；第五章内容提要.ppt；第五章习题课选讲例题.ppt
单元六机械波
1．教学基本要求
1）理解机械波产生的条件。
掌握由已知质点的简谐振动方程得出平面简谐波的波函数的方法及波函数的物理意义。
理解波形图线。
2）了解波的能流、能流密度等概念,了解声强等概念。
3）理解惠更斯原理和波的叠加原理。
掌握波的相干条件，能应用相位差和波程差分析、确定相干波叠加后振幅加强和减弱的条件。
4）了解驻波及其形成条件，理解半波损失等概念。
2．教学重点、难点
1）重点:
波动方程及其物理意义，波的干涉。
2）难点:
波动方程的物理意义。
3．教学资源
动画：
横波1.swf、横波2.swf、横波3.swf、波的传播与质元的振动演示.swf、纵波.swf、驻波1.swf、驻波2.swf、驻波3.swf、半波损失1.swf、半波损失2.swf、多普勒效应1.swf、多普勒效应2.swf、波的衍射.swf、波的干涉.swf、惠更斯原理.swf、惠更斯原理求平面波前.swf、惠更斯原理求球面波前.swf、驻波模拟演示.swf、驻波的特点.swf、水波的干涉.swf、相干波的产生.swf
视频：
驻波的形成.avi、驻波.avi、气体火焰驻波.avi、半波损失.avi、驻波的形成演示.avi、驻波的瞬时波形.avi、驻波的波形.avi、反射端是自由端的驻波.avi、固定端的反射.avi、自由端的反射.avi、驻波的波形.avi、鱼洗.avi
PPT演示文稿：
6-1机械波的形成波长周期和波速.ppt；6-2平面简谐波的波函数.ppt；6-3波的能量声强级.ppt；6-4惠更斯原理.ppt；6-5驻波.ppt；6-6多普勒效应.ppt；第六章内容提要.ppt；第六章习题课选讲例题.ppt
单元七气体动理论
1．教学基本要求
1）了解气体分子热运动的图象。
理解理想气体的压强公式和温度公式。
通过推导气体压强公式，了解从提出模型、进行统计平均，建立宏观量与微观量的联系到阐明宏现量的微观本质的思想和方法。
能从宏观和统计意义上理解压强、温度、内能等概念。
了解系统的宏观性质量微观运动的统计表现。
2）理解能量均分原理，掌握理想气体内能的计算方法。
3）理解麦克斯韦速率分布律及速率分布函数分布曲线的物理意义。
掌握气体分子热运动的平均速率、方均根速率。
4）了解气体分子平均碰撞频率、平均自由程及输运过程。
2．教学重点、难点
1）重点:
平衡态的概念，压强和温度的统计意义，能量均分原理。
2）难点:
气体分子速率分布律，自由度。
3．教学资源
动画：
分子自由程.swf、平均碰撞次数.swf、平均碰撞次数2.swf、双原子分子.swf
PPT演示文稿：
7-1平衡态理想气体物态方程热力学第零定律.ppt、7-17-2物质的微观模型统计规律性.ppt、7-3理想气体的压强公式.ppt、7-4理想气体分子的平均平动动能与温度的关系.ppt、7-5能量均分定理理想气体内能.ppt、7-6麦克斯韦气体分子速率分布定律.ppt、7-7分子的平均碰撞次数和平均自由程.ppt、7-8气体的迁移现象、第七章内容提要.ppt；第七章习题课选讲例题.ppt
单元八热力学基础
1．教学基本要求
1）掌握功和热量的概念。
理解准静态过程。
掌握热力学第一定律。
能分析、计算理想气体等容、等压、等温过程和绝热过程中的功、热量、内能改变量及卡诺循环等简单循环的效率。
2）理解理想气体的热容，能计算理想气体的定压热容、定容热容。
3）理解热机与致冷机的工作原理。
理解卡诺循环与卡诺定理，了解卡诺定理对提高热机效率的指导意义。
4）了解可逆过程和不可逆过程。
了解热力学第二定律及其统计意义。
了解熵的玻耳兹曼表达式以及在自然科学和社会科学中的影响。
2．教学重点、难点
1）重点:
热力学第一定律，内能，功，热机及循环效率的计算，热力学第二定律。
2）难点:
循环效率熵的概念。
3．教学资源
动画：
冰箱.swf、热机.swf、奥托循环.swf、热学功.swf、准静态过程.swf、第一类永动机.swf
PPT演示文稿：
8-1准静态过程功热量.ppt、8-2内能热力学第一定律.ppt、8-3理想气体的等体过程和等压过程摩尔热容.ppt、8-4理想气体的等温过程和绝热过程.ppt、8-5循环过程卡诺循环.ppt、8-6热力学第二定律的表述卡诺定理.ppt、8-7熵熵增加原理.ppt、第八章内容提要.ppt；第八章习题课选讲例题.ppt
八、教学时数分配
表1课程学时分配表
序号
主要内容
学时
学时分配
作业题量
备注
理论
习题
1
第一章 质点运动学
4
4
2
6—8题
力学小结和习题讨论
2
第二章 质点动力学
4
4
4—6题
3
第三章动量守恒和机械能守恒
6
4
8-10题
4
第四章刚体的定轴转动
6
4
2
3—4题
5
第五章 振动
5
5
2
6—8题
6
第六章波动
8
6
6—8题
7
第七章气体分子动理论
5
5
2
8-10题
热学小结和习题讨论
8
第八章 热力学基础（第一定律）（I）
6
6
8-10题
9
第八章热力学基础（第二定律熵）（II）
6
4
10
机动
6
6
物理学原理在现代工程技术中的应用
11
合计
56
48
8
备注：
学时分配可以根据课程实际进行调整
九、课程实践教学内容
十、课程评价方法
1．评价形式
出勤与课堂表现、阶段测试、平时作业、期末考试、随堂测试、大作业、其它等。
备注：
评价形式可以根据课程实际情况增减。
2．评分结构
表3评分结构表
平时、测试成绩比例（%）
期末测试成绩比例（%）
出勤
作业
随堂测试
阶段测试
大作业
5
10
10
10
5
60
备注：
评分项目可以根据课程实际情况增减。
3．评分等级
评分等级以百分制为标准。
若课程以等级制录入成绩，则按以下折算方法：
90－100分：
优秀
80-89.9分：
良好
70-79.9分：
中
60-69.9分：
及格
60分以下：
不及格
十一、建议选用教材或讲义及教学参考资料
序号
教材名称
编者
版本
出版社
出版时间
1
物理学教程
马文蔚周雨青
第三版
高等教育出版社
2016
2
物理学
马文蔚周雨青
第六版.
高等教育出版社
2015
3
大学物理学
张三慧
第三版
清华大学出版社
2011
4
物理学原理在工程技术中的应用
马文蔚苏惠惠解希顺
第四版
高等教育出版社
2015
5
大学物理学
毛骏健顾牧
第二版
高等教育出版社
2013
6
普通物理学
程守洙江之永
第六版
高等教育出版社
2006
十二、教学方法建议
1．建议教学中以应用为主要目的。
2．强化学生为主体的教学过程。
十三、其它说明
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