普通物理学二课程教学大纲.docx
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普通物理学二课程教学大纲
《普通物理学》
（二）课程教学大纲
【课程编号】：
161140232
【英文译名】：
GeneralPhysics
（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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