1、云南大学课程教学大纲理论课1大学物理课程教学大纲一、课程基本信息1、课程名称（中/英文）：大学物理 /College Physics2、课程性质：学科基础3、周学时/学分：3/34、授课对象：软件工程、网络工程、信息安全、数字媒体技术5、使用教材：自编教材、自编讲义二、课程简介本大纲根据教育部非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求并结合软件学院人才培养目标及专业课程设置制定。物理学是研究物质的基本结构、相互作用和物质运动最基本、最普遍的形式(机械运 动、 热 运动、电磁运 动、微观粒子运动等)及其相互转化规律的科学。物理学的研究对象具有极大的普遍性，其基本理论广泛应用于科学技术的各个领域，是
2、自然科学和工程技术的基础，也是工程技术人员所必备的知识。本课程将系统介绍力学、热学、 电磁学、振 动与波、光学等方面的基本概念和基本定律，简要描述近代物理的基本知识。本 课程 还将结合软件学院各专业的特点，在上述知识基础上简 要介绍游戏设计的力学原理，熵理论在信息论领域的应用，信号传输基本原理，光学器件和激光通信基本原理，量子计算和量子信息的基本概念等物理学在信息技术领域的应用。三、教学目的与基本要求通过本课程的教学，应使学生对物理学所研究的各种运动形式以及它们之间联系，有比较全面和系统 的认识；对本课程中的基本理论、基本知识和基本技能能够正确地理解，并具有初步应用的能力。使学生初步学习科学的
3、思想方法和研究问题的方法，培养学生建立辩证唯物主义世界观。在本课程的教学过程中，应注意结合软件学院各专业的学科特点培养和训练学生严肃的科学态度，严 格的科学作风和缜密的科学思维；应重视培养学生独立获取知识的能力、科学观 察和思维的能力、分析 问题 和解决问题的能力。通 过本课程的教学,培养学生严谨求实的科学态度和刻苦钻研的作风，引导学生树立科学的世界观，激发求知热 情、探索精神、创新欲望；培养学生的科学 审美观，引导学生认识物理学所具有的明快简洁、均衡对称、奇异相对、和 谐统一等美学特征，使学生学会用美学的观 点欣赏和发掘科学的内在规律，逐步增强认识和掌握自然科学规律的自主能力。本课程的先修课
4、程为高等数学或微积分学。四、教学进度表章次 题目 教学时数第一章 力学 10云南大学课程教学大纲理论课2第二章 热学 4第三章 电磁学 16第四章 振动与波 4第五章 光学 12第六章 现代物理简论 2总计 48五、考核方式和成绩评定办法1、考核方式：闭卷考试2、成绩评定办法：平时、期中、期末成 绩分别为 10%、20%、70%（平时成绩由作业成绩、课堂讨论成绩、小测验成绩等构成） 六、正文一一一 力 学（教学时数 10）教学目的：掌握牛顿运动定律和守恒定律及其成立条件；理解并掌握质点和刚体模型；掌握矢量和微积分运算在物理学中的应用；掌握量纲分析方法。教学重点：牛顿运动定律、动量守恒、能量守恒
5、定律及其成立条件。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，逐步使学生学会建立模型的科学研究方法。应 注意学习矢量运算、微积 分运算等方法在物理学中的应用。教学难点:牛顿运动定律的基本概念和适用范围，守恒定律及其成立条件。主要教学方法：充分采用启发式、讨论式和多媒体演示等教学方法，加强师生之间、学生之间的交流，引 导学生独立思考，强化科学思 维的训练。培养学生提出、分析、解决问题的能力。鼓励通过网络资源、探索性 实践、小课题研究等多种方式开展探究式学习，激 发学生的智力和潜能，调动学生学习的主动性和积极性。一一一 质点运动学质点的位移、速度、加速度、相对运动、伽利略变换一
6、一一 质点动力学牛顿运动定律及其应用、变力作用下的质点动力学基本问题、惯性和非惯性一一一 机械能和功质点的动能定理、功能原理和能量守恒一一一 动量和角动量动量定理和动量守恒定律、质点的角动量定理和角动量守恒一一一 刚体力学基础刚体定轴转动定律、转动惯量、 刚体转动中的功和能、刚体的角动量、角动量守恒定律云南大学课程教学大纲理论课3一一一 游戏设计的力学原理汽车运动、抛物线运动、碰撞问题本章基本概念：牛顿运动定律、质点、 惯性、动量守恒定律、动能定理、势能、机械能守恒定律、刚体、转动惯量、刚体转动中的功和能、角动量守恒定律本章思考题:见教材一一一 热 学（教学时数 4）教学目的：理解热力学的基本
7、原理、了解热现象研究中的宏观量与微观量的区别与联系和气体分子平均自由程、气体范德瓦耳斯方程、掌握热力学第二定律、掌握熵原理。教学重点： 温度的 统计意 义，大量粒子组成的系统的统计研究方法和统计规律，热现 象研究中宏观量与微 观量之间的区别与联系，理想气体的压强和热力学第二定律，理解和掌握熵 、熵增加原理及其在编码 技 术中的应用，理解科学研究的建模方法。教学难点:热力学第二定律、 热力学的统计原理、 熵及其应用主要教学方法：充分采用启发式、讨论式和多媒体演示等教学方法，引导学生独立思考，强化科学思维 的训练。培养学生提出、分析、解决 问题的能力。鼓励通过网络资源、小 课题研究等多种方式开展探
8、究式学 习 ，调动学生学习的主动性和积极性。一一一 热力学系统与平衡态热力学系统、热力学第零定律及温度、理想气体、 热 力学第一定律、典型热力学过程、 统计规律、能量按自由度均分定理、气体分子的平均碰撞频率和平均自由程一一一 热力学第二定律和熵热力学过程的不可逆性、热力学系统的熵、 熵增加原理、热力学第二定律的统计意义、 熵的统计意义一一一 熵的概念在信息编码中的应用信息论基本原则、统计规律与编码、霍夫曼 编码本章基本概念：理想气体、热量和内能、 热力学第一定律、典型的热力学过程、热力学第二定律、熵和熵增加原理、能量按自由度均分定理、气体分子的平均碰撞频率和平均自由程本章思考题：见教材一一一
9、电磁学（教学时数 16）教学目的：掌握电场的基本原理、理解高斯定理及应用；掌握磁场的基本原理、理解磁场高斯定理、安培环路定理、磁 场对电流的作用；掌握 电磁感应定律、掌握感生电场及相关现象的基本原理；理解麦克斯韦电磁场方程组；了解电解质与磁介质基本概念。教学重点：通过库仑定律、高斯定理和环路定理、 毕奥萨伐尔定律、法拉第电磁感应定律等学习电磁场的概念以及场的研究方法。突出介绍以点电荷的电场和电流元的磁场为基础的叠加法， 强调电场强度、电场 力、磁感 应强度、磁场云南大学课程教学大纲理论课4力的矢量性，法拉第电磁感应定律以及麦克斯韦关于涡旋电场和位移电流的基本假设。阐明麦克斯韦方程组的物理思想，
10、帮助学生建立起统一电磁场的概念以及认识电磁场的物质性、相对性和统一性。加 强学生应用微积分解决物理问题的训练。教学难点: 电磁场的概念以及场的研究方法；麦克斯韦方程组的物理思想，电磁场的物质性、相 对性和 统一性主要教学方法：充分采用启发式、讨论式和多媒体等教学方法，加强交流，引导学生独立思考，强化科学思 维的训练。培养学生提出、分析、解决 问题能力。鼓励通过网络资源、 专题讲座、探索性实践、小课题研究等多种方式开展探究式学习，激发 学生的智力和潜能，调动学生学习的主动性和积极性。一一一 库仑定律、 电场强度及其应用静电场的高斯定理、电势、电势叠加原理、 电场强度和 电势的关系、静电场的环路定
11、理、导体的静电平衡一一一 稳恒磁场法拉第电磁感应定律、磁场与磁感应强度、 毕奥-萨 伐尔定律、磁 场高斯定理、磁场安培环路定理、磁场对电 流的作用、 带电粒子的运 动一一一 动磁场动生电动势和感生电动势、涡旋电场、自感和互感、 电场和磁场的能量位移电流、全电流环路定律、麦克斯韦方程组的积分形式、电磁波的产生及基本性质、麦克斯韦方程组的微分形式、边界条件一一一 电介质与磁介质电介质的极化及其描述、有电介质存在时的电场、磁感应强度、磁感 应强度叠加原理，物质的磁性、顺磁质、抗磁质、 铁磁质、有磁介质存在时的磁场、超导体的电磁性质一一一 电磁学原理与信号传输无线通信、微波通信概要本章基本概念：库仑定
12、律、电场强度、静 电场的高斯定理、电势、电场强度和电势的关系、静电场的环路定理、导体的静电平衡、磁感应强度、恒定磁场的高斯定理、安培定律、洛伦兹力、法拉第 电磁感应定律、 动生电动势和感生电动势、电场和磁场的能量、物质的磁性、有磁介质存在时的磁 场。本章思考题：见教材一一一 振动与波（教学时数 4）教学目的：掌握简谐运动及相关概念的物理意义。理解平面谐波波函数及波是能量传播的重要形式，为掌握电磁波的基本概念建立基础。教学重点：振动和波是自然界极为普遍的运动形式，简谐运动是研究一切复杂振动的基础。 阐明平面简谐 波波函数的物理意义以及波是能量 传播的一种重要形式，突出相位传播的概念和相位差在波的
13、叠加中的作用。掌握线性运动叠加原理，并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。充分应用演示实验和多媒体手段 阐述旋转矢量法；展示阻尼振 动、受迫振动和共振现象、振 动的合成、李 萨如图形、驻波、多普勒效 应等内容。并可鼓励学生云南大学课程教学大纲理论课5自己设计展示物理思想和物理现象的多媒体软件。教学难点:谐波、相位和相位差、波的叠加主要教学方法：采用多媒体演示教学方法加深对基本概念的理解。鼓励通过网络资源、 专题讲座、探索性 实践、小课题研究等多种方式开展探究式学 习，激发学生的智力和潜能，调动 学生学习的主动性和积极性。一一一 简谐运动简谐运动的动力学方程、简谐
14、运动的能量、阻尼振 动、受迫振 动和共振、非线性振动简介一一一 波的合成简谐运动合成、机械波的基本特征、平面简谐波波函数一一一 波的传播波的能量、能流密度、惠更斯原理、波的衍射、驻波、机械波的多普勒效应、声波、超声波和次声波本章基本概念：简谐运动、振动的相位、旋 转矢量法、简谐运动的动力学方程、简谐运动的能量、阻尼振动 、受迫振 动和共振、 简谐 运动、波的能量、能流密度、惠更斯原理、波的衍射、波的叠加、驻波、多普勒效应、声波、超声波和次声波本章思考题：见教材一一一 光 学（教学时数 12）教学目的：理解光学成像的分析方法、掌握光的干涉和衍射的基本原理、理解激光技术的原理、理解光通信的基本原理
15、、理解信息技术领域常见光学器件的应用原理、了解光计算机的概念教学重点：在几何光学基本定律和近轴光学成像分析方法的基础上、重点讲述光的干涉和衍射，杨氏双 缝干涉，洛埃镜干涉、分振幅干涉和等厚干涉及其 应用。通过 干涉和衍射的学习 、单缝衍射对光栅衍射的 调 制作用及缺级现象、偏振光的获得、以及一些光学器件在 现代工程技术中的应用，使学生了解光栅光谱的特征以及光谱分析的意义，理解光学精密 测量的基本方法，帮助学生加深 对光学基本理论的理解。教学难点:光的干涉和衍射及其规律主要教学方法：充分采用启发式、讨论式和多媒体演示等教学方法，培养学生提出、分析、解决问题能力。鼓励结合信息技术专业 特点通过网络
16、资源、专题讲座、探索性实践、小课题研究等多种方式开展探究式学习，激 发学生的智力和潜能，调动 学生学习的主动 性和积极性。 。一一一 几何光学基本定律光在平面上的反射和折射、光在球面上的反射和折射、薄透镜、 显微镜、望远镜、照相机一一一 光的干涉和衍射光源、光的相干性、光程、光程差的概念、分波阵面干涉、分振幅干涉、光的空间相干性和时间相干性、惠更斯-菲涅耳原理、夫琅和费单缝衍射、光 栅衍射、光学仪器的分辨本领云南大学课程教学大纲理论课6一一一 光学原理的应用全息照相、光的偏振性、偏振光干涉和人工双折射、布儒斯特定律、光的双折射现象、光的吸收、散射和色散、光通信简介本章基本概念：光在平面上的反射
17、和折射、光在球面上的反射和折射、薄透镜、光源、光的相干性、光程、光程差的概念、分波阵面干涉、分振幅干涉、光的空间相干性和时间相干性、惠更斯-菲涅耳原理、夫琅和费单缝衍射、光 栅衍射、光的偏振性、马吕斯定律、布儒斯特定律、光的双折射现象、偏振光干涉和人工双折射、光的吸收、散射和色散本章思考题：见教材一一一 现代物理简论（教学时数 2）教学目的：了解现代物理的基本思想与发展，了解狭义相对论的基本原理和研究方法，理解波粒二象性的物理思想，了解量子物理的基本原理，量子计算与量子信息的基本概念教学重点：狭义相对论的基本原理、波粒二象性的物理思想，量子力学的基本原理，量子计算、量子信息教学难点:相对论的时
18、空观、量子力学基本原理主要教学方法：采用多媒体教学方法介绍相关知识和基本概念。培养学生提出、分析、解决问题能力。鼓励通过网络资源开展探究式学 习。一一一 狭义相对论基本概念狭义相对论的两个基本假设、洛伦兹坐标变换和速度变换、同时性的相对性、长度收缩和时间延缓、能量和 动量的关系一一一 量子力学初步德布罗意的物质波假设、波函数及其概率解释、不确定关系、薛定 谔方程一一一 量子计算与量子信息量子计算和量子信息的基本概念本章基本概念：狭义相对论的两个基本假设、洛伦兹坐标变换和速度变换、能量和动量的关系、德布罗 意的物质波假设、波函数及其概率解释、量子 计算、量子信息本章思考题：见教材七、参考文献1
19、程守洙,江之永主编,胡盘新,汤毓骏,宋开欣修订.普通物理学（第五版）M.高等教育出版社,1998 2 D. M. Bourg 著，游戏开发物理学M， OReilly/电子工业出版社，20043 朱峰主编，大学物理M. 清华大学出版社，20044 P. M. Fishbane, S. G. Gasiorowicz and S. T. Thornton. Physics for Scientists and Engineers With Modern Physics, 3rd Ed. M, 2005.5 D. Halliday, R. Resnick and J. Walker. Fundamentals of Physics, 6th Ed. M, 2001. 6 R. A. Serway. College PhysicsM, 2003云南大学课程教学大纲理论课7执笔人：王仲民
