《大学物理III》教学大纲和考试大纲64学时_大学物理实验教学大纲

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《大学物理Ⅲ》课程简介

课程名称：《大学物理Ⅲ》/College Physics Ⅲ

课程代码：

学时/学分：64/课堂授课：64 课程主要内容：

本课程主要讲授力学、相对论、振动与波、波动光学、量子物理基础。从经典力学拓宽到相对论力学；从宏观物体的运动学、动力学规律到三大守恒定律在宏观世界的应用；光的干涉、衍射及偏振现象与规律；普朗克量子假说、光的波粒二象性、德布罗意物质波及其统计解释、不确定关系、玻尔的氢原子理论，薛定谔方程及其初步应用等。适用专业：

先修课程：《高等数学》 推荐教材：

1．赵近芳 王登龙 编，《大学物理学》（第4版），北京邮电大学出版社，2014年。参考书：

1．张三慧主编，《大学基础物理学》，清华大学出版社，2003年； 2．程守洙、江之永主编，《普通物理学》第5版，高等教育出版社，2001年；

3、卢德馨主编，《大学物理学》，高等教育出版社，1998年； 4．R.P.费曼，《费曼物理学讲义》，上海科学技术出版社，1983年； 5．郭奕玲、沈慧君编著，《物理学史》，清华大学出版社，2005年。

《大学物理Ⅲ》课程教学大纲

授课专业：

学时数：64；学分数：4.0

一、课程的性质和目的本课程是非物理专业的基础课程。本课程的任务是通过讲授和讨论力学、相对论、振动与波、波动光学、量子物理基础等基础知识，使学生掌握力学、波动光学和近代物理的基本体系，认识光在传播过程中表现出的波动性以及在科学技术中的应用；了解量子力学的形成过程与基本规律，以及在微观领域所取得的巨大成就；了解物理学的新成就和发展方向，拓展学生视野，培养学生的创新意识，为后续课程的学习和将来进一步发展奠定良好的物理基础。

二、课程教学的基本要求

本课程的教学环节以课堂讲授为主，辅以习题讨论、答疑、学生自学、课后作业、小测验和期末考试；通过上述教学环节，使学生学会从观察自然现象和总结实验事实入手，利用物理模型，掌握三大守恒定律在力学中的应用；理解经典时空观和相对论时空观的区别。掌握光波在传播过程中的干涉、衍射、偏振特性及其相关应用；理解量子力学在微观物理领域中的地位和应用；了解物理学的新成就、新技术、新动态。

学习完本课程所需总学时为64学时，基本是课堂讲授；辅以助教的习题讨论课8~10学时（一般每两周一次）。

三、课程教学内容第1章 质点运动学(含绪论)(6学时)1.参照系、坐标系、物理模型；

2.位置矢量、位移、速度、加速度的定义及计算； 3.质点的运动方程；

4.质点的平面曲线运动的角、线量描述； 5.由加速度求运动方程； 6.相对运动。

第2章 质点动力学(8学时)1.牛顿运动定律及应用、用微积分方法求解一维变力作用下的质点动力学问题；

2.质点的动量、冲量、动量定理、动量守恒定律； 3.功、动能、动能定理、势能、机械能守恒定律。第3章 刚体力学基础(5学时)

1.刚体、刚体定轴转动的描述；

2.力矩、刚体的定轴转动定理、转动惯量； 3.刚体定轴转动的动能定理；

4.刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定理。第4章 狭义相对论(7学时)1.伽利略变换和经典力学时空观、迈克尔逊一莫雷实验； 2.爱因斯坦狭义相对论基本假设； 3.洛仑兹坐标变换、速度变换；

4.同时性的相对性以及长度收缩和时间膨胀概念；5.相对论动力学的质速关系、质能关系、动量和能量的关系。第5章 机械振动(6学时)1.简谐振动的运动学特征和动力学特征； 2.谐振动的旋转矢量表示，位相概念； 3.简谐振动的能量及计算； 4.同方向同频率谐振动的合成；

5.拍现象、阻尼振动、受迫振动、共振。第6章 机械波(6学时)1.机械波的产生与传播； 2.平面简谐波的波动方程； 3.波的能量特征及能流密度概念； 4.惠更斯原理、波的叠加和干涉；

5.驻波的形成及位相、能量特征、半波损失； 6.多普勒效应；

（热学、电磁学部分不作要求）第13章 光的干涉(6学时)1.光源、获取相干光的方法； 2.杨氏双缝干涉；

3.光程及光程差概念、光程差与位相差的关系；

4.薄膜等厚干涉（包括劈尖、牛顿环、迈克尔逊干涉仪）原理及应用。

第14章 光的衍射(4学时)1.光的衍射的概念，惠更斯—非涅耳原理； 2.单缝夫琅禾费衍射；

3.光栅衍射中垂直入射的条纹分布规律，光栅衍射中斜入射的条纹分布规律；

4.圆孔衍射，光学仪器的分辨率； 5.X射线衍射、布拉格公式。第15章

光的偏振

(6学时)1.自然光和偏振光的概念； 2.起偏与检偏，马吕斯定律；

3.反射和折射时光的偏振，布儒斯特定律； 4.光的双折射现象。

第16章 量子物理基础

(10学时)1.黑体辐射、普朗克能量子假说；

2.爱因斯坦光子理论，光的波粒二象性，光电效应、康普顿效应的实验规律与解释，爱因斯坦方程及应用；

3.氢原子光谱及玻尔的氢原子理论； 4.粒子的波动性，德布罗意物质波； 5.不确定关系；

6.波函数的统计解释，薛定谔方程； 7.薛定谔方程在几个一维问题中的应用。

四、建议教材与教学参考书

1．赵近芳 王登龙主编，《大学物理学》（第4版）北京邮电大学出版社，2014年；

2．张三慧主编，《大学基础物理学》，清华大学出版社，2003年； 3．程守洙、江之永主编，《普通物理学》第5版，高等教育出版社，2001年；

4、卢德馨主编，《大学物理学》，高等教育出版社，1998年； 5．R.P.费曼，《费曼物理学讲义》，上海科学技术出版社，1983年； 6．郭奕玲、沈慧君编著，《物理学史》，清华大学出版社，2005年。《大学物理Ⅲ》课程考试大纲

学时数：6学分：4.0

一、考试对象

修完该课程所规定内容的等专业的本科学生。

二、考试目的考核学生对《大学物理Ⅱ1》的基本理论、基本方法的掌握和运用能力，属水平考试。

三、考试内容和要求

（一）质点运动学

考试内容：质点的直线运动，曲线运动，相对运动。考试要求：

1．理解运动学的基本概念；掌握用矢量描述质点运动的方法； 2．熟练掌握已知运动方程求速度、加速度的方法； 3.掌握已知加速度和初始条件求速度与运动方程的方法； 4.理解相对运动的概念及相关的计算。

（二）质点动力学

考试内容：力的概念，牛顿运动定律；冲量，动量定理，动量守恒定律；功，动能定理，势能，功能原理，机械能守恒定律。

考试要求：

1．理解力、惯性力、惯性系等概念； 2.冲量、动量、势能、动能等基本概念； 3．熟练掌握牛顿定律的应用；4.能运用动能定律求解力学问题；

5.熟练动量守恒定律，机械能守恒定律的守恒条件并能运用它们求解力学问题的方法。

（三）刚体力学基础

考试内容：刚体的定义，角动量，冲量矩、力矩角动量定理，角动量守恒定律；刚体定轴转动，转动惯量，转动定律，转动动能定理，定轴转动的角动量定理、角动量守恒定律。考试要求：

1．刚体定轴转动的规律，转动定律； 2．掌握转动惯量的计算；

3.定轴转动的角动量定理、角动量守恒定律的应用。

（四）狭义相对论基础

考试内容：伽利略变换，相对论基本假设，洛仑兹变换，相对论的长度、时间和同时性，相对论动力学基础。考试要求：

1．理解同时性的相对性，时间膨胀、长度收缩的概念，会判断固有长度、固有时间。

2．熟练掌握洛仑兹坐标变换公式进行时空计算；质速关系、质能关系、动量与能量关系及计算。

3.掌握洛仑兹速度变换公式，会进行简单计算。

（五）机械振动

考试内容：简谐振动，简谐振动的能量，谐振动的合成，共振。考试要求：

1．理解描述谐振动的三个特征量（振幅、周期、位相）的意义。2．熟练掌握简谐振动的动力学特征，能分析写出运动微分方程及其解；会求各种情况下运动方程的振幅、周期和位相；谐振动的能量；

3．掌握同频率、同方向谐振动的合成规律及计算。

（六）机械波

考试内容：平面简谐波的方程，波的能量，波的叠加，惠更斯原理，波的干涉，驻波，多普勒效应。

考试要求：

1．理解波动过程中相位领先和落后的概念，波的能量特点，惠更斯原理，驻波的形成与特点；

2．熟练掌握简谐波的描述，各种情况下波动方程的建立。3．掌握驻波波腹、波节及方程的计算；半波损失问题。4．掌握多普勒效应中频率的计算。

（热学、电磁学部分不作要求）

（十三）光的干涉

考试内容：光的单色性和相干性，双缝干涉，光程和光程差，薄膜干涉，劈尖与牛顿环，迈克耳逊干涉仪。

考试要求：

1．理解光源的发光机理、光的单色性和相干性；光程和光程差。2．熟练掌握双缝干涉，薄膜干涉、劈尖、牛顿环干涉条纹规律及光强的计算。3．掌握等厚干涉法测量微小长度等物理量的方法，迈克耳逊干涉仪的原理。

（十四）光的衍射

考试内容：光的衍射现象，惠更斯－菲涅尔原理，单缝夫琅禾费衍射，光栅衍射，圆孔衍射。

考试要求：

1．理解惠更斯－菲涅尔原理，半波带法，光学仪器的分辨率。2．熟练掌握单缝夫琅禾费衍射的条纹分布与特点；光栅衍射条纹的基本规律，缺级条件。

3.掌握布拉格公式；分辨本领的计算。

（十五）光的偏振

考试内容 ：自然光和偏振光，起偏和检偏，马吕斯定律，反射和折射时光的偏振，光的双折射现象。

考试要求：

1．理解自然光和线偏振光、部分偏振光的起偏和检偏的意义；反射和折射时光的偏振；双折射、光轴、主平面的概念、寻常光与非常光的区别。

2．熟练掌握马吕斯定律，布儒斯特定律。（十六）量子物理基础

考试内容：普朗克量子假说，光的量子性；氢原子光谱的实验规律，玻尔氢原子理论；实物粒子波粒二象性，测不准关系；薛定谔方程，一维势阱。考试要求：

1．理解普朗克量子假说，光的量子性概念，实物粒子波粒二象性，波函数及统计解释。

2．熟练掌握爱因斯坦方程，康普顿散射公式；氢原子光谱的实验规律、玻尔氢原子理论；测不准关系，薛定谔方程、一维势阱。

四、考试方法和考试时间

全校相关专业统一闭卷考试，考试时间为120分钟。

五、成绩评价标准

期评成绩的评定为：期末考试成绩（xx%）加平时成绩（xx%），按百分制等级分给出。

六、试卷结构

考试题型比例：选择题约30%、填空题约20%、计算题约40%、证明题、问答题或改错题10%。