《大学物理B》课程教学大纲

《大学物理B》课程教学大纲

一、课程的性质、目的、任务与能力目标、思政教育

1．课程性质：本课程是信智、大数据、电计学院各专业学生的一门重要必修基础课程。

2．课程目的：物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式及其相互作用规律的科学。它的基本理论渗透在自然科学的一切领域，它是自然科学和工程技术的基础，也是高科技发展的源泉和先导。通过本课程的学习使学生对物理学的基本概念、基本理论、基本方法有比较全面和系统的认识和正确的理解，对物理学在工程技术中的应用有初步的了解，培养学生的科学精神、物理素养、利用物理思想和方法解决实际问题的能力和科研创新能力，促进专业学习，促进学生形成良好的世界观、价值观和人生观。

3．课程任务：通过学习本课程，使学生掌握运动学、振动与波动、电磁学和光学的基本概念和物理规律，为学生后续学习《电路与电子技术》、《电路分析及实践》、《数字电子技术及实践》、《模拟电子技术及实践》、《家用电器原理与应用》和《工程力学》等专业课程打好必要的物理基础。

4．能力目标：本课程采用大班理论讲授、线上线下混合式学习、小班研讨和课外自学等多种教学方式，通过本课程的教学，培养学生的逻辑思维能力，初步培养学生应用物理概念和规律分析和解决工程问题的能力，培养学生独立获取知识的能力、激发和初步培养学生的创新思维和能力，为学生的后续学习奠定能力基础。

5.思政教育：本课程在教学过程中，通过以课件、教材、慕课、视频、动画和书籍等方式为教育载体，采用观看视频、课堂讨论、情景教学和现代多媒体等方式来实施思政教育，在对物理知识的讲授中，穿插介绍物理学发展史与物理规律的建立过程，对学生起到增长见识、培养思维、增强综合素质的思政目标；物理规律在日常生活和生产实践中的应用，能激发学生的学习热情，同时能培养学生热爱科学、尊重科学的精神；物理学家的故事，能够在激发大学生学习科学知识，塑造完美人生的典范起到积极作用；我国各时代物理学家的科学成就，能激发大学生的民族自豪感和自信力，培养爱国主义情怀；我国科技发展前沿，能增强学生内心的民族自豪感和自信心，提升学生的使命感和责任感，培养家国情怀。

二、课程内容的基本要求

（一）理论讲授部分

第1章   绪论和力学

[教学目的和要求]

 1．介绍物理学研究的对象和研究方法及物理学与数学、物理学与其它自然科学的关系，使学生了解学习大学物理的基本方法；

2．掌握位置矢量、位移、速度、加速度概念和特点；掌握质点运动学两类问题及解法；会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。

3．掌握功的定义；掌握保守力作功的特点及势能的概念。

[教学内容]

1．绪论

2．位置矢量 运动方程

3．位移 速度 加速度

4．几种典型的质点运动

5.  功、保守力和势能的概念

[线上线下混合式教学内容]

1.几种典型的质点运动

2.功、保守力和势能的概念

[自学内容]

1. 几种典型的质点运动

[教学重点、难点]

1．教学重点：位移、运动方程、速度、加速度等物理量的表示及其计算

2．教学难点：已知加速度或速度方程求运动方程。

[课程思政元素]

1.讲到位置和速度时，将中国高铁和北斗导航作为案例，通过教学渗透爱国主义教育．

2.讲解圆周运动时，可以融入社会主义核心价值观教育，引入“无规矩不成方圆”“国无法不治，民无法不立”等古人名言，教育学生遵纪守法是每一个公民应尽的社会责任和道德义务.

3.让学生分析和计算一个苹果从25楼落到地面的速度和动能，并依据计算结果来分析高空抛物的危险性，让学生深刻认识到高空抛物的错误，增强道德法律意识。

4.介绍中国的北斗卫星导航系统，位置矢量、位移、速度、加速度等基本物理量在北斗导航系统中得到升华。通过这些内容的引入，潜移默化地帮助学生树立攀登科学技术高峰的信心，担负起民族复兴的重任。增强学生的民族自信心和爱国情怀。

第2章   机械振动 机械波

[教学目的和要求]

1．理解简谐振动，掌握描述简谐振动的特征量：振幅、周期、频率、角频率、相位（特别是相

位）的物理意义及各量间的关系，理解谐振动的能量特征；理解描述简谐运动的旋转矢量法；

2．了解谐振动的迭加，了解李萨如图形的形成；

3．理解机械波的基本概念，掌握描述简谐波的各物理量及各量间的关系；

4. 理解机械波产生的条件，掌握由已知质点的简谐运动方程得出平面简谐波的波函数的方法，理解波函数的物理意义。

5.了解波的能量；理解波的迭加原理、惠更斯原理，掌握波的干涉原理。

[教学内容]

1. 简谐振动的动力学特征

2. 简谐振动的运动学

3. 简谐振动的能量及其合成

4．机械波的形成与传播

5．平面简谐波的波函数 波的能量

6．惠更斯原理 波的叠加和干涉

[线上线下混合式教学内容]

1、简谐振动的描述

2、机械波的形成 波长、周期和波速

[自学内容]

波的能量

[教学重点、难点]

1．教学重点：简谐振动的运动学；平面简谐波的波函数

2．教学难点：理解波函数的物理意义；惠更斯原理

[课程思政元素]

1.质点、光滑面、弹簧振子、单摆、理想气体、点电荷等概念都是理想化的模型，教学中要让大学生学会构建物理模型，培养学生处理实际问题时要抓住主要矛盾，忽略次要因素，要用矛盾的观点认识和处理问题。以及具体问题具体分析的辨证唯物主义思想。

2、介绍利用多普勒效应测车速、超声波次声波的应用、声纳技术在潜水艇探测中的应用、声纳技术在水下探测、导航制导、通信、水下作战的应用，激发学生的学习热情，助力学生掌握专业知识，同时培养学生热爱科学、尊重科学的精神，提升科学素养。

第3章   静电场

[教学目的和要求]

1．理解电场的概念、电场强度的定义和电场叠加原理的物理意义。掌握用点电荷电场的叠加法计算简单电荷分布的电场；

2．理解高斯定理和环路定理，能熟练地用高斯定理求解有特定对称性的电荷分布的电场；

3．理解静电场的保守性，理解电势概念及物理意义。理解电通量、电力线、等势面的概念；理解电势能、电势差、电场力的功及其相互关系。

4．理解导体静电平衡的条件及导体上电荷分布的特点；能利用导体静电平衡的规律求解导体存在时的电场和电荷分布的问题；

5．了解电介质极化的微观解释和极化强度矢量的定义；

 6．掌握电容的定义及其物理意义，并会计算平板电容器的电容和串、并联电容器的电容；理解电场能量密度概念。

[教学内容]

1．电场 电场强度

2．电场强度通量  高斯定理

3．电场力的功 电势

4．静电场中的导体和电介质

5．电容 电容器

6. 电场能量

[线上线下混合式教学内容]

1.电场 电场强度

2. 静电场中的导体和电介质

3．电容 电容器

[自学内容]

1.电场能量                                

[教学重点、难点]

1．教学重点：高斯定理和静电场的环路定理；电场强度和电势的概念和计算

2．教学难点：电场强度和电势的计算

[课程思政元素]

1.为突出主要矛盾，忽略次要因素，得到最本质结论而引入了质点、刚体、理想

气体、点电荷等理想化的模型。通过课堂教学将理想化模型的思维方法和研究方法有机融合在知识中，起到增长知识见识、增强综合素质的思政目标。

2. 介绍库仑定律的建立过程，科学家如何采用类比的方法，如何为了追求真理永不放弃而建立这一伟大定律，开启电学定量研究的大门，增强学生的科学素养。

3.介绍伟大物理学家高斯的成就，感受科学家勇于创新、追求真理、坚忍不拔的探索精神，感悟科学家的人格魅力，对于坚定理想信念、培养奋斗精神方面将起到很好的思政效果。

4.介绍我国的“西电东送”实践中创造的领先全球的特高压输电技术，增强学生的民族自信心和爱国主义情怀。

第4章   稳恒磁场

[教学目的和要求]

     1．理解电流密度概念及其与电流强度的关系，理解电动势的概念。
2．掌握磁感应强度的概念，了解毕萨定律。

3．理解磁通量的概念，理解磁场中高斯定理，掌握安培环路定理。

4．掌握安培定律及其应用；理解电荷在均匀电场和磁场中的受力和运动，并理解其在工程技术上的应用。

5．了解磁介质的分类及性质。

[教学内容]

     1．电流电动势
2．磁场  磁感应强度

3．磁通量 高斯定理

4．安培环路定理

5．磁场对载流导线的作用

6．磁场对运动电荷的作用

7．磁介质

[线上线下混合式教学内容]

1.电流电动势

2. 磁场  磁感应强度

3．磁通量 高斯定理

4．磁场对运动电荷的作用

[自学内容]

1．磁介质

[教学重点、难点]

1．教学重点：电动势概念；一段含源电路的欧姆定律，基尔霍夫定律

2．教学难点：电动势概念；基尔霍夫定律

[课程思政元素]

1.我国是一个历史悠久的文明古国，有着丰富的灿烂文化，对人类文明做出过十分巨大的贡献。比如：宋代沈括提出的地磁场偏角论述要比西方提前400 多年；在春秋末期的《考工记》中记载了惯性现象的描述；在《墨经》中有着 “力形之所以奋也”的论述。说明了力与运动的关系；在公元3 世纪的三国时代古书中，已经出现了火箭一词，距今已长达1700 多年的历史。我国“地动仪”的发明、哈雷彗星的发现早于西方几百年。中国古代的造纸术、火药、指南针、印刷术；发明于春秋战国时期的杠杆，秦朝时期的天平等，通过介绍这些成就，使大学生深知中国人民对人类文明做出了卓越的历史贡献，以此激发大学生的民族自豪感和自信力。

2. 法拉第用了十年的时间，通过实验研究电磁感应及其规律，在 “线圈”中浸透了辛勤的汗水，提出了伟大的法拉第电磁感应定律，揭示了磁能生电的重要结论。焦耳、迈耳、亥姆霍兹等在不同的领域，花费了尽四十年时间，通过做大量实验，终于发现了伟大的能量转化和守恒定律。爱迪生通过上千次实验才找到了灯丝钨。卡文迪许用了近五十年的时间测定出了万有引力常量。物理学家孜孜不倦，求真求实的工作作风，为了真理敬业奉献的探索精神，一定能够在激发大学生学习科学知识，塑造完美人生的典范起到积极作用。

3. 在电磁场理论的建立过程中，麦克斯韦将流体力学中理想流体中源与旋的分析方法类比到电磁场中，为电磁场理论的建立奠定了坚实的基础。通过课堂教学将类比的思维方法和研究方法有机融合在知识中，起到增长知识见识、增强综合素质的思政目标。

第5章   电磁感应  电磁场与电磁波

[教学目的和要求]

  1．理解电磁感应定律，掌握动生和感生电动势的求法，了解涡流；

2．理解自感和互感现象及其在电路中的应用；

3．了解磁场能量的概念和磁场能量密度，理解振荡电路、电磁波的产生和传播。

[教学内容]

1．电磁感应的基本规律

2．动生电动势和感生电动势

3．自感和互感

4．磁场能量

5．电磁振荡和电磁波

[线上线下混合式教学内容]

1．电磁感应的基本规律

2．自感和互感

[自学内容]

1．涡电流

2．磁场能量

[教学重点、难点]

1．教学重点：法拉第电磁感应定律、电动势的计算

2．教学难点：电动势的计算

[课程思政元素]

1、介绍法拉第从小出身贫寒，但是他热爱科学，利用业余时间刻苦自学，最终成为伟大的物理学大师，激发学生刻苦努力，自强不息的奋斗精神。

 2、介绍法拉第从奥斯特的电生磁的实验结果提出磁生电的设想，并从设想——实验——成功，通过长达十年的刻苦钻研，最终取得成功，学习他的逆向思维，并勇于追求真理，坚忍不拔的精神。

  3. 介绍电磁感应现象的应用之一发电机、网络通信技术的广泛应用离不开电磁场与电磁波、涡电流的应用之一电磁炉等应用，激发学生的学习热情，助力学生掌握专业知识，同时培养学生热爱科学、尊重科学的精神，提升科学素养。

 4、介绍磁悬浮列车，迁移到中国动车已经成为世界的领跑者，增强学生的民族自信和爱国主义精神。

 5. 观看视频《电的故事》充分感悟科学精神和科学魅力。

第6章   波动光学

[教学目的和要求]

 1．了解相干光的条件和获得相干光的方法、理解光程的概念以及光程差和相位差的关系。

 2．了解薄膜等厚干涉条纹的分布规律；

 3．了解惠更斯—菲涅耳原理及它对光的衍射现象的定性解释；了解用波带法分析单缝的夫琅禾费衍射条纹分布规律；

 4．了解衍射光栅，了解X射线衍射；了解光的偏振。

[教学内容]

1．杨氏双缝干涉

2．薄膜干涉

3．光的衍射

4．光栅衍射

5．光的偏振

[线上线下混合式教学内容]

1．杨氏双缝干涉

2．薄膜干涉

[自学内容]

1．光的偏振

[教学重点与难点]

1．教学重点：光的干涉

2．教学难点：惠更斯—菲涅耳原理及它对光的衍射现象的定性解释

[课程思政元素]

1.薄膜干涉中增透膜的应用、偏光太阳镜减小眩光、3D电影等应用，激发学生的

学习热情，助力学生掌握知识，同时培养学生热爱科学、尊重科学的精神，提升科学素养。

2、观看视频《光的故事》，领悟科学魅力，感悟科学精神，感受科学家的人格魅力。

讨论一  机械振动和机械波

1.讨论形式：小班讨论，以小组为单位就该分组所承担的研讨主题进行PPT演示汇报、各小组间开展讨论、教师点评

2.讨论准备：各研讨小组课外进行分工，并开展自主学习和资料收集，然后展开组内研讨，作好研讨记录，并形成提交课堂讨论的研讨报告。

3.讨论目的：通过本次讨论，使学生加深对振动的合成和分解的理解，加深对驻波的理解，培养学生利用振动和波动的规律分析生活中实际问题的能力。

4.讨论内容：（参考题目）

（1）多普勒效应是波动的基本特征之一，什么是多普勒效应？公路上用于检测车辆速度的监测器就是利用上述原理制成的，试解释其中的原理？多普勒效应还有其他应用么？

（2）防振锤：消除或降低光缆运行时因各种因素的影响而产生的振动，保护光缆及金具。要求了解防振锤的构造及其应用，利用所学知识分析其工作原理。

（3）噪声：从物理学角度讲，噪声就是没有规律的声音，是各种频率和声强的声音的杂乱组合。如何进行噪声控制？举例说明

（4）地震给人类造成了很多的伤害。地震波是什么?地震波是横波还是纵波? 试结合学习过的振动波动知识加以说明

（5）实验三，音叉实验测量声速（具体参考下发的资料，要求演示实验过程，分析各种误差产生原因，结合驻波理论解释实验现象）

（6）实验与理论课上都学过李萨如图，试从理论上（振动合成）加以分析并说明其应用。简要介绍简谐振动的分解

（7）阻尼振动、受迫振动（共振）等过程的分析及其应用

讨论二  静电场中导体和电介质

1.讨论形式：小班讨论，以小组为单位就该分组所承担的研讨主题进行PPT演示汇报、各小组间开展讨论、教师点评。

2.讨论准备：各研讨小组课外进行分工，并开展自主学习和资料收集，然后展开组内研讨，作好研讨记录，并形成提交课堂讨论的研讨报告。

3.讨论目的：通过本次讨论，使学生了解静电的应用，理解导体静电平衡的意义和条件及导体上电荷分布的特点；理解静电屏蔽的原理及应用。

4.讨论内容：（参考题目）

（1）医生将患者的心电图、脑电图等与健康人作比较，就可以发现疾病所在。这是利用人体的生物电现象。请探讨什么是生物电现象，并探讨其应用。

（2）静电屏蔽原理在生产技术中有许多应用，试探讨其原理与应用。

（3）静电技术及其应用。静电技术已广泛应用各行各业。试以静电除尘、静电复印等常见装置介绍其应用。

（4）按照导体的导电能力的不同，常可把物质分为导体、半导体和绝缘体（电解质）。你知道超导体么？ 试介绍其特性及应用。

讨论三 带电粒子在电磁场中的运动

1.讨论形式：小班讨论，以小组为单位就该分组所承担的研讨主题进行PPT演示汇报、各小组间开展讨论、教师点评。

2.讨论准备：各研讨小组课外进行分工，并开展自主学习和资料收集，然后展开组内研讨，作好研讨记录，并形成提交课堂讨论的研讨报告。

3.讨论目的：通过本次讨论，使学生深入理解带电粒子在电磁场中的运动规律及其在现代工程技术和科学技术上的应用，理解霍尔效应及其应用，理解感应加热的原理，培养学生应用电磁学知识分析和解决实际问题的能力。

 4.讨论内容：（参考题目）

（1）带电粒子在电磁场中的运动规律在现代工程技术和科学技术上有许多应用，请简要概括带电粒子在电磁场中的运动规律，并以磁聚焦、磁约束等为例具体说明它在现代工程技术和科学技术上的应用。

（2）同学已经做过《霍尔效应法测磁感应强度》的实验，近年来霍尔效应在科学技术的许多领域（如测量技术、电子技术、自动化技术等）得到应用，请介绍其应用。（注意：着重介绍霍尔效应在传感器方面和磁流体发电方面的应用。）

（3）请探讨感应加热的物理原理，并分别举出其在工业上和生活中的应用实例加以分析。

（4）同学们都享用过微波炉烹饪的美味吧？请你以家用微波炉为例探讨微波加热的物理原理。

（5）手机除了具有通讯、娱乐等作用外，还可以作为物理演示实验器材。请你用手机做主要器材，设计三个演示实验（提出想法）。

三、学时分配

四、教学方法

本课程采用大班理论讲授、小班分组合作研讨、线上线下混合式教学以及学生自学相结合的教学方法。（1）本课程理论性强，需要较多的数学工具，本课程采用多媒体教学与传统教学艺术有机融合的教学手段提高教学效果，以增加课堂信息量，部分内容采用视频和Flash动画演示，直观、形象、生动，帮助学生更好的理解课程内容，并利用雨课堂增强教学效果。课堂上多采用问题教学法、启发式教学法小组讨论法，启发学生思考，激发学生的学习兴趣，培养学生的能力。（2）精心设计讨论课内容 。讨论题要有助于学生理解物理概念和原理，提高学生利用所学原理分析实际问题，尤其是与专业有关的问题的的能力，利于学生发挥自主合作学习的积极性、主动性、参与性和创造性。主要围绕三个方面设计讨论题；用物理概念和规律分析生活中、工程技术中或与专业有关的实际问题；自主探索的实验项目；把自学内容设计成讨论题。（3）课内自学和课外自学有机结合，提高学生自主学习能力。

五、作业量和对自学的要求

本课程作业体现三部分：其一是每一次研讨课题，学生应根据指导教师要求，完成相关任务，提交相关的书面资料，并参与课余与课堂研讨活动；其二是教师在每一次课前会布置预习慕课，课后都要布置一定数量（每次课后布置不少于6题）的思考题和书面作业题以及一些拓展资料，学生应根据主讲教师要求按时完成上交；其三是自学内容要求学生课后进行自学，写出自学报告。

本课程由于教学内容多学时少，大纲中的部分内容以学生自学为主，老师课堂讲授为辅。因此要求学生在课堂讲授之余，一定要按照老师的要求制定自学计划，包括课前预习与课后及时复习。

六、课程考核方式与要求

本课程的评价由过程性评价成绩和期末考核成绩组成。

成绩计算方法：期末闭卷笔试成绩占总成绩50%，过程性评价成绩占50%。

（1）期末试卷涵盖教学大纲的全部教学内容，包括自学内容。

（2）过程性评价根据学生考勤、作业、自学报告、小组研讨等指标进行评价。作业成绩占总成绩的 20%，根据作业批阅成绩考核；研讨成绩占总成绩的 10%，根据研讨课上小组表现和个人表现进行考核；自主学习成绩占总成绩的 10%，根据学生自主学习报告进行考核；课堂互动情况占总成绩的 10%，根据学生的考勤、课堂上提问、课堂练习的表现进行考核。（任课教师可按照实际情况进行适当调整）

七、教材与参考资料

推荐使用教材：

赵近芳 王登龙主编 《大学物理简明教程》（第三版 ）北京邮电大学出版社 2016年

主要参考书：

1．胡成华，夏川茴 《大学物理》            科学出版社         2015年

2．叶伟国主编     《大学物理》            清华大学出版社     2012年

3.万雄,余达祥    《大学物理》            科学出版社         2016年

4. 张晓燕主编     《大学物理》            高等教育出版社     2015年

5. 朱峰等编       《大学物理》            清华大学出版社     2015年

6．马文蔚等编《物理学原理在工程技术中的应用》高等教育出版社 2015年

7. 李甲科主编      《大学物理》           西安交通大学出版社 2012年

8. 李光，陈文钦    《大学物理》           机械工业出版社     2013年

9．陈代珣等编      《大学物理学》         北京-科学出版社 2009年

10．孙厚谦主编     《大学物理学》         清华大学出版社 2009年