《大学物理》网络课程考试大纲

一、课程的目的

本课程的考试目的是:了解学生通过本课程的学习,掌握本学科基本理论、基础知识的状况,分析问题、解决问题的能力,以及科学的思维方法的运用能力。促进学生复习、巩固所学的知识。


二、考试内容和考试要求

考试内容 考试要求
第1章

质点运动学

位置矢量与位移,速度,加速度,相对运动,匀加速运动,圆周运动。

掌握位置矢量、位移、速度、加速度等物理量的概念;

掌握描述质点运动的方法, 包括相对运动,匀加速运动,圆周运动;

掌握描述运动的物理量间的关系。

第2章

牛顿运动定律

牛顿运动定律,自然界中的力,牛顿运动定律的应用,非惯性系与惯性力。

掌握牛顿的三个运动定律;

掌握牛顿运动定律的应用;

了解自然中的四种基本相互作用;

了解非惯性系与惯性力。

第3章

质点系与动量守恒

质点的动量定理,质点系的动量定理,动量守恒定律,质点系的质心及其运动规律。

掌握动量和冲量的定义;

掌握质点和质点系的动量定理;

掌握动量守恒定律,并能熟练地应用动量;

恒定律解决相关问题;

掌握质心运动定理。

第4章

功和能

功,动能定理,保守力和势能,机械能守恒。

掌握功和功率的概念和计算方法;

掌握质点和质点系的动能定理,并能用以计算相关的问题;

掌握保守力与势能的概念,保守力与势能的关系;

掌握功能原理,机械能守恒定律,并能熟练地应用它们解题。

第5章

角动量和角动量守恒

质点的角动量,角动量定理,角动量守恒定律。

掌握质点角动量的定义;

掌握质点和质点系的角动量定理,并能用以解决相关的问题;

掌握角动量守恒定律,并能熟练地应用该守恒定律解题。

第6章

刚体绕固定轴的转动

刚体的运动及其描述,刚体定轴转动定律 转动惯量,刚体定轴转动定律的应用,对定轴的角动量守恒,定轴转动中的功和能。

掌握描述刚体定轴转动的各物理量的概念及它们之间的关系,匀变速转动的公式及其应用;

掌握刚体定轴转动定律,并能应用它解决定轴转动刚体及其连接体的问题;

掌握定轴转动刚体的角动量及角动量守恒定律,并能对含有定轴转动刚体在内的系统正确应用角动量守恒定律;

掌握力矩的功,刚体的转动动能和重力势能的计算,并能对含有定轴转动刚体在内的系统正确应用机械能守恒定律;

理解转动惯量的意义和计算方法。

第7章

静电场

电荷、库仑定律,电场 电场强度,电场线 电通量,静电场的高斯定理,高斯定理的应用。

了解电荷的基本性质;

掌握库仑定律和电力的叠加原理;

掌握电场和电场强度的概念,场强叠加原理,并能熟练应用这一原理求解静电场;

了解电场线和电通量的概念;

掌握静电场的高斯定理,并能熟练应用这一原理求解具有对称性的电场。

第8章

电势

静电场的环路定理,静电势能,电势 电势差,电势的计算,等势面电势梯度。

掌握静电场的环路定理和电势能的概念;

掌握电势和电势差的概念;

掌握电场强度和电势的积分关系,并能熟练应用这一方法求解电势分布;

掌握电势叠加原理,并能熟练应用这一原理求解电势分布;

了解等势面和电势梯度的概念;

了解电场强度与电势的微分关系。

第9章

静电场中的导体和电介质

导体的静电平衡条件,静电平衡时导体上电荷的分布,静电屏蔽,电介质对电场的影响,电介质的极化有介质时的高斯定理,电容 电容器,静电场的能量。

掌握导体静电平衡条件及静电平衡导体上的电荷分布,并会求解有导体存在时的电场分布;

掌握高斯定理,并应用它求解含有电介质情况下的电场分布;

掌握电介质中电场的能量密度概念,并会用其求解电场能量的分布。

了解:静电屏蔽的应用;

了解电容器的串联,并联及其应用。

第10章

磁力

基本磁现象磁场,磁感应强度磁感应线 , 磁场中的高斯定理, 磁场对运动电荷的作用,磁场对电流的作用,磁场对平面载流线圈的作用。

掌握磁感应强度的定义及其物理意义;

理解磁感应线和磁通量的概念,磁场的高斯定理,会计算非均匀磁场中简单回路所包围面积上的磁通量;

掌握洛伦兹力公式,能分析运动电荷在均匀磁场中的运动规律;

掌握安培定律,并能用安培定律分析和计算简单几何形状的载流导体在磁场中所受的安培力。

第11章

稳恒磁场

毕奥-萨伐尔-拉普拉斯定律,安培环路定理,磁介质中的磁场。

掌握毕奥-萨伐尔-拉普拉斯定律和磁场叠加原理,能用它们计算简单几何形状载流导线产生的稳恒磁场分布;

理解安培环路定理的物理意义,掌握用安培环路定理计算某些具有对称性载流导线产生的稳恒磁场分布。

第12章

电磁感应

法拉第电磁感应定律,动生电动势 感生电动势,自感 互感,磁场的能量,位移电流 麦克斯韦方程组。

掌握法拉第电磁感应定律,并能熟练地运用它计算简单回路中的感应电动势。会用楞次定律准确判断感应电动势的方向;

理解动生电动势的概念,会计算简单几何形状的导体在均匀磁场或对称分布的均匀磁场中运动时的动生电动势;

理解感生电动势和感生电场的概念;

了解感生电场的基本性质,会计算简单的感生电场和感生电动势;

理解自感和互感现象,会计算简单回路的自感和互感以及相应的电动势;

理解磁场能量的概念,会用磁能密度求磁场能量。

第13章

振动

简谐振动的描述,简谐振动的动力学特征,简谐振动的能量,简谐振动的合成。

掌握简谐振动的描述方法及特征量;

掌握简谐振动的动力学特征,会判断一个振动是否是简谐振动,并求出角频率w;

掌握同方向、同频率简谐振动的合成规律和方法;

理解简谐振动的能量特征;

了解拍现象。

第14章

波动

波动的基本特征,平面简谐波的波函数, 波的能量, 惠更斯原理 波的衍射,波的叠加。

掌握波动的基本特征及描述波的特征量;

掌握平面简谐波波函数的建立方法,波函数的物理意义;

掌握波的叠加原理;波的相干条件以及干涉加强、减弱的条件;

理解驻波的形成条件,会计算波节、波腹的位置;

理解半波损失;

理解惠更斯原理,并能用它解释波的衍射现象;

了解波的能量特点;波的能量密度、能流、能流密度及波的强度等概念。

第15章

光的干涉

相干光及光程差 ,杨氏双缝干涉, 薄膜干涉 ,迈克尔孙干涉仪。

掌握光程和光程差的概念及计算方法;

掌握杨氏双缝干涉、等厚干涉条纹的特点,会计算条纹的位置,会分析条纹的变化;

掌握条纹的分布特点,会计算条纹的位置和变化;

了解等倾干涉条纹的分布特点;

了解迈克尔逊干涉仪的构造及其产生干涉条纹的方法。

第16章

光的衍射

夫琅和费单缝衍射, 夫琅和费圆孔衍射, 光栅衍射。

掌握夫琅和费单缝衍射条纹的特点;会用半波带法分析夫琅和费单缝衍射;

掌握夫琅和费圆孔衍射中爱里斑周围的一级暗环的暗纹条件;瑞利判据及其圆孔衍射对光学仪器的分辨本领的影响;
掌握光栅衍射的衍射图样的特点,会计算缺级;

了解如何利用光栅衍射来观察光谱;光栅光谱的分辨本领。

第17章

光的偏振

光的偏振状态,偏振片的起偏 马吕斯定律,反射和折射起偏 布儒斯特定律。

掌握光的不同偏振态之间的区别;

掌握马吕斯定律和布儒斯特定律;

理解光在起偏和检偏过程中光强的变化情况;光在反射和折射时偏振态的变化情况。

第18章

气体动理论

热力学系统 状态 理想气体状态方程,理想气体的压强,理想气体温度的微观解释,能量均分定理和理想气体内能,麦克斯韦速率分布律,气体分子平均自由程。

理解热力学系统、平衡态、温度的概念;
掌握理想气体状态方程;

掌握理想气体的压强公式、温度公式及其统计解释;

掌握能量均分定理,并能用它导出理想气体内能公式;

理解麦克斯韦速率分布律的意义,会计算三种速率;

了解气体分子的平均自由程。

第19章

热力学第一定律

热力学第一定律,功和热量的确定,理想气体的三个等值过程,理想气体的绝热过程,循环过程 卡诺循环。

掌握准静态过程的概念,体积功、热量、内能等概念,热力学第一定律的意义;

掌握三个等值过程及绝热过程的特点,能分析计算这些过程中的一些热力学问题;

掌握理想气体摩尔热容量的计算方法、循环效率的计算方法;

了解绝热自由膨胀过程的性质

了解制冷过程的特点。

第20章

热力学第二定律

自然过程的方向性,热力学第二定律的表述,热力学第二定律的微观意义,玻耳兹曼熵,克劳修斯熵,熵增原理。

掌握玻耳兹曼熵和克劳修斯熵的定义和性质;

掌握熵增原理的内容,会计算简单热力学过程的熵变;

了解热力学第二定律的两种表述及热力学第二定律的微观意义;

了解自然过程方向性的实例和规律,热力学概率的概念,可逆过程的定义。

第21章

狭义相对论力学基础

狭义相对论的基本原理,洛伦兹变换,时间延缓和长度收缩,相对论动力学基础。

掌握狭义相对论的两个基本假设,洛伦兹变换的正变换和逆变换公式及其应用;

掌握同时性的相对性、时间延缓和长度收缩效应的物理意义;

掌握相对论质量、动量、动能、能量的表达式,质能关系,动量和能量的关系式;

了解相对论产生的历史背景,相对论时空观与牛顿的绝对时空观的比较。

第22章

微观粒子的波粒二象性

黑体辐射 普朗克能量子假设,光电效应 爱因斯坦光量子理论,康普顿效应,粒子的波动性 玻恩的统计解释,不确定关系。

了解黑体辐射规律以及普朗克能量子假设;

理解光电效应和康普顿效应的实验规律以及爱因斯坦的光子理论对这两个效应的解释,理解光的波粒二象性;

了解德布罗意的物质波假设及其正确性的实验证实;

理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)和粒子性的物理量(动量、能量)间的关系;

了解波函数及其玻恩统计解释;

理解海森伯不确定关系。

第23章

薛定谔方程及其应用

薛定谔方程,一维方势阱中的粒子,简谐振子,原子中的电子。

了解薛定谔方程的建立,掌握薛定谔方程;

掌握一维无穷深势阱的解法及其结果,包括量子态的概念;

理解一维势垒、简谐振子问题,掌握其结果,包括遂道效应、能级等概念;
理解氢原子问题及其主要结果,包括能级表达式和主量子数、角动量表达式和角量子数及磁量子数、电子云的概念等;

了解电子的自旋及原子中电子的分布。