课程名称：基础物理B II

英文名称：Fundamental Physics B II

一、课程简介

物理学为自然科学提供了理论基础，是当代科学技术产生、发展和应用的重要支柱。以物理学基础为内容的基础物理课程是高等学校理工科各专业学生一门十分重要的通识性必修基础课。本课程传授理工科学生必需的物理基础知识。通过本课程的学习，使学生较全面系统地获得物质世界中最普遍、最基本的运动形式及其规律的知识，培养学生的科学思想和研究方法，使学生在科学实验、逻辑思维和分析解决问题的能力等方面都得到基本而系统的训练，为后续专业课程的学习奠定必需的基础。

课程内容包括：电磁学、量子物理学基础方面的基本概念、基本理论和基本运算技能。

二、课程目标

本课程的教学目标是使学生掌握物理学的基本概念和基本原理，了解一些前沿性的研究成果；学习物理学研究问题的思想方法和科学态度；培养学生的自学能力和激发学生的探索与创新精神；同时也注意在教学过程中结合相关内容进行思想品德教育。

三、教学内容和学时分配

第四编 电磁学

（十七）第十七章 真空中的静电场6学时

主要内容：电荷守恒定律，库仑定律，叠加原理；电场与电场强度；电场强度通量，高斯定理；

静电场的环路定理，电势差与电势，电场线与等势面； *电场强度与电势梯度的关系。

教学要求：1)掌握内容：库仑定律；静电场的电场强度和电势的概念；电场强度叠加原理和电势叠加原理；电势与电场强度的积分关系，会计算电场强度和电势；静电场的两个基本规律：高斯定理和环路定理；用高斯定理计算场强的条件和方法。2)理解内容：电通量的概念，静电场的规律。3)了解内容：电场强度与电势梯度的关系。

重点：电场强度；高斯定理及其应用；静电场的环路定理；电势。

难点：利用叠加原理和积分方法计算场强和电势；高斯定理应用中涉及的电场对称分析。

（十八）第十八章 静电场中的导体和电介质6学时

主要内容：导体的静电平衡，导体上的电荷分布，空腔导体内外的静电场，静电屏蔽；电容器的电容；电介质的极化，电极化强度；电位移矢量，有电介质时的高斯定理；静电场的能量。

教学要求：1）掌握内容：静电屏蔽；导体处于静电平衡时的电荷、场强和电势分布的特点，能对一些简单问题(平行板、同心球壳等)进行分析、计算；电容的概念，能计算电容器及电容器组的电容；有电介质时的高斯定理及其计算；电场能量及电能密度概念，能分析、计算电场的能量及带电电容器的静电能。2）理解内容：孤立导体的电容和电容器的电容概念。3）了解内容：介质极化的微观机制。

重点：导体静电平衡时的电学性质；电容器的电容；电极化强度；电位移矢量；有电介质时的高斯定理及其应用；静电场的能量。

难点：有电介质时的高斯定理及其计算；静电场能量的积分计算。

（十九）第十九章 稳恒电流和电路6学时

主要内容：电流、电流密度矢量；连续性方程，稳恒电流条件；不含源电路的欧姆定律；焦耳定律；超导现象；电源、电动势，一段含源电路的欧姆定律； *基尔霍夫方程组。

教学要求：1)掌握内容：电流、电流密度矢量的概念及计算；电荷守恒定律的数学表述——连续性方程；焦耳定律及其计算；电动势概念及计算；全电路欧姆定律及一段含源电路欧姆定律的计算。2)理解内容：电源内部非静电力；非静电力场强。3)了解内容：超导现象；基尔霍夫第一、第二方程。

重点：电流密度矢量的概念；电动势概念；一段含源电路的欧姆定律。

难点：电流密度矢量的概念及计算；电动势概念

（二十）第二十章 稳恒电流的磁场　　6学时

主要内容：磁感应强度、洛伦兹力；毕奥-萨伐尔定律及应用；磁通量；磁场的高斯定理；安培环路定理及应用；带电粒子在磁场中所受作用力及其运动；带电粒子在电场和磁场中运动的应用；磁场对载流导线、载流线圈的作用；平行载流导线间的相互作用力；电流单位“安培”的定义。

教学要求：1）掌握内容 ：磁感应强度的概念；毕奥－萨伐尔定律，积分计算磁感应强度；用安培环路定理计算磁感应强度的条件和方法；安培定律和洛伦兹力公式；磁场对载流导线、载流线圈的作用。2）理解内容：磁感应线；磁矩的概念；磁通量、磁场高斯定理。3)了解内容：电流单位“安培”的定义。

重点：磁感应强度；毕奥-萨伐尔定律及其应用；安培环路定理及其应用；洛仑兹力，安培力，磁场对载流导线和载流线圈的作用。

难点：毕奥-萨伐尔定律，积分计算磁感应强度；安培环路定理应用中涉及的磁场对称分析。

（二十一）第二十一章 磁介质4学时

主要内容：磁介质，顺磁质和抗磁质的磁化；磁化强度矢量、磁化电流；磁介质存在时的安培环路定理； *铁磁质。

教学要求：1)掌握内容：磁场强度矢量、磁介质中的安培环路定理；各向同性介质H和B之间的关系。2)理解内容：介质的磁化现象及其微观解释；磁化强度矢量。3)了解内容：铁磁质的特性。

重点：磁介质中安培环路定理的应用。

难点：介质的三种磁化现象及其微观解释。

其它教学环节：习题课，复习讨论：静磁场方程与静电场方程比较。

（二十二）第二十二章 电磁感应　　5学时

主要内容：电磁感应定律；动生电动势；感生电动势，感生电场； *电磁场的相对论变换；自感和互感；RL串联电路的暂态过程；磁场的能量。

教学要求：1)掌握内容：法拉第电磁感应定律，计算感应电动势；动生电动势、感生电动势的方法；感生电场概念及计算；磁场能量及磁能密度概念，能计算简单情况下磁场的能量。2)理解内容：电动势的概念；自感系数和互感系数； RL串联电路暂态过程；交流发电机原理。 3)了解内容：电磁场的相对论变换。

重点：电磁感应现象；电动势与非静电力的关系；法拉第电磁感应定律；动生电动势，感生电动势；磁场的能量。

难点：感生电场概念及计算；感生电动势以及磁场能量。

其它教学环节：习题课，演示实验。讨论课：电磁场的相对论变换。

（二十三）第二十三章 电磁场 电磁波3学时

主要内容：位移电流；麦克斯韦方程组(积分形式)；平面电磁波；电磁波的辐射。

教学要求：1)掌握内容:位移电流的概念及计算；麦克斯韦方程组(积分形式)的物理意义；平面电磁波。2)了解内容：电磁波的能量、能流、动量；电磁波的辐射。

重点：位移电流；麦克斯韦方程组(积分形式)。

第五编 量子物理学基础

（二十四） 第二十四章 早期量子论和量子力学的诞生6学时

主要内容：热辐射，普朗克量子假说；光电效应，爱因斯坦的光子理论；原子结构和原子光谱，玻尔的氢原子理论；康普顿效应，德布罗意波，波粒二象性。

教学要求：1)掌握内容：光的波粒二象性，实物粒子的波粒二象性，德布罗波，德布罗意关系式；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；能用爱因斯坦光电效应方程分析、计算有关问题；氢原子光谱的实验规律及玻尔的氢原子理论。2)了解内容：普朗克量子假说在近代物理学发展中的重要意义；德布罗意的物质波假设及其正确性的实验证实。

重点：普朗克的量子假说；爱因斯坦的光子理论；德布罗意波；量子力学中的氢原子问题。

难点：光和实物粒子的波粒二象性。

（二十五） 第二十五章 量子力学基础10学时

主要内容：概率波，波函数的统计解释；薛定谔方程；一维无限深势阱； *线性谐振子； *势垒贯穿，隧道效应；氢原子；电子自旋；不确定关系。

教学要求：1)掌握内容：概率波、波函数的统计解释；薛定谔方程，一维无限深势阱；不确定关系。2)理解内容：氢原子的薛定谔方程的解，描述原子中电子运动状态的四个量子数；施特恩－格拉赫实验与微观粒子的自旋。3)了解内容：*线性谐振子、*势垒贯穿、*隧道效应。

重点：不确定关系；波函数；一维无限深势阱；量子力学中的氢原子问题；电子自旋。

难点：波函数的统计解释；不确定关系；一维无限深势阱；量子力学中的氢原子问题；电子自旋。

（二十六） 第二十六章 多电子原子 6学时

主要内容：碱金属原子；原子中的电子的壳层结构，泡利不相容原理； X射线；*激光，*自发辐射和受激辐射；*产生激光的基本条件，*激光器工作原理。

教学要求：1)掌握内容：原子中电子的壳层结构；泡利不相容原理。2)理解内容：碱金属原子的光谱分析和能级理论解释。3)了解内容：X射线的产生及其波长的测定，X射线发射谱、吸收谱；受激吸收、自发辐射和受激辐射的概念；产生激光的基本条件；激光器的基本结构及工作原理；激光的特性及应用。

重点：原子中电子的壳层结构，泡利不相容原理。

（二十七） 第二十七章 原子核物理学6学时

主要内容：原子核的电荷、质量和密度；原子核的自旋、结合能和比结合能；核力；原子核的放射性衰变；原子核反应；裂变和聚变，核能的利用。

教学要求：1)理解内容：原子核的基本性质；原子核的自旋、结合能、核力。2)了解内容：原子核的放射性衰变，原子核反应，裂变和聚变、核能的利用。

（二十八）*第二十八章 粒子物理学(选讲)

主要内容：粒子间的相互作用；粒子的分类；粒子的基本性质；*对称性和守恒律；夸克模型。

（二十九）*第二十九章 固体量子理论基础 （选讲）

主要内容：固体的晶格结构、能带理论、导体和半导体、绝缘体、晶体管。

四、教材与学习资源

教材：梁绍荣，管靖．基础物理学，靖uanq…. 北京：高等教育出版社，2002.经系教学指导委员会同意，教师也可以根据需要选择其它教材。

参考书：

[1] 张三慧. 大学物理．北京：清华大学出版社，1998.

[2] 程守洙．普通物理学．第五版．北京：高等教育出版社，2003．

[3] Sears and Zemansky’s.University Physics，西尔斯物理学（英文影印版）．北京：机械工业出版社，2003．

[4] 李炳虎．大学物理课程学习指导．长沙：湖南大学出版社，1998.

[5] 赵凯华．新概念物理教程．北京：高等教育出版社，1996．

五、教学策略与方法建议

基础物理是一门基础课，以教师讲授为主，配合演示实验、录像、计算机多媒体等综合运用进行教学，也可以选择少部分内容，指导学生自学。课程班规模最好控制在每班100人以内。

六、考核方式

本大纲各章所提到的教学要求中各细目都是理论课考核的内容范围。试题覆盖到章，适当突出重点章节，加大重点内容的覆盖密度。（大纲中*号部分是教师根据讲课院系的专业特点选讲内容）

试卷中的不同层次要求的试题所占的比例大致是：“了解”占20%，“理解”占35%，“掌握”占45%。；难易程度分为五档：易、较易、一般、较难、难。这五档在各份试卷中所占的比例依次为1:2:4:2:1 。

期末考核方式为闭卷、笔试，考试时间为120分钟。评分采用百分制，占综合成绩的6080%。平时成绩(作业、课堂讨论和小论文等) 占综合成绩的2040%。

【编写日期】：2014年11月