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《普通物理学II》课程教学大纲

来源 : 浙江省物理实验教学示范中心     作者 : DWF     时间 : 2019-05-10

《普通物理学II》课程教学大纲
(General Physics II)
大纲主撰人:金锦双 大纲审核人:侯红生
【课程代码】024123002 【课程修习类型】(必修)
【开课学院】理学院 【适用专业】物理学(师范)
【学分数】 4 【学时数】总学时64(64/0)
【建议修读学期】一春 【先修课程】高等数学A1、普通物理I
一、课程说明
1、课程介绍
《普通物理学Ⅱ》是为物理学、应用物理学、科学教育等本科专业学生开设的一门学科专业基础
课程。着重系统介绍电磁运动的基本现象、基本概念和基本规律,主要教学内容包括静电场、静电场
中的导体和电介质、稳恒磁场、电磁感应的基本原理和规律,麦克斯韦电磁学理论的基本内容和电磁
波的基本概念。培养学生分析问题解决问题的能力,建立科学的世界观和方法论。
"General Physics II" is a professional foundation course for the undergraduate students of physics,
applied physics, science education, and so on. This course focuses on basic phenomenon, concepts and rules
of electromagnetism. The teaching content mainly includes basic principles and laws related to the
electrostatic field, conductors and dielectrics, static magnetic field, electromagnetic induction, the basic
concepts of Maxwell's electromagnetic theory and electromagnetic waves. Through the learning of this
course, students can develop their ability to analyze and solve problems, to establish a scientific and rational
worldview and methodology.
2、课程内容及课时安排:
章次 内容 总学时 理论学时
一 绪论,静电场的基本规律 8 8
二 有导体时的静电场 6 6
三 静电场中的电介质 8 8
四 恒定电流和电路 6 6
五 恒定电流的磁场 10 10
六 电磁感应与暂态过程 10 10
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七 磁介质 4 4
八 交流电路 8 8
九 时变电磁场和电磁波 4 4
3、课程教学目标:
(1)课程教学目标:
普通物理II 课程是物理类专业本科生的一门专业基础课,课程的主要内容静电场的基本规律,
导体周围的静电场,静电场中的电介质,稳恒电流和电路,稳恒电流的磁场,电磁感应,磁介质,交
流电路,电磁场和电磁波;电磁学的新技术。
通过对本门课程的学习,了解电磁学的发展历史和发展规律,掌握电磁学的基本理论和研究方法,
掌握电磁技术在工程技术中的应用,了解电磁学发展的前沿和在高新技术中取得的新成果。具备一定
的独立思考、分析和解决电磁学问题的能力,从知识上和方法上为学习后继课程打好基础。
通过本课程的教学,应使学生了解各种理想物理模型并能够根据物理概念,问题的性质和需要。
对所研究的对象进行合理的简化。会运用物理学的理论、观点和方法以及矢量、微积分等教学工具,
分析、研究、计算或估计一般难度的物理问题。
加强理论联系实际,培养应用理论解决实际问题的能力,应用能力包括对基本原理和基本规律的
开发应用能力,也包括对工程实际问题如何建立和选择理论模型的能力,
3、 注重科学素质的培养,应用科学理论建立和发展的实例,通过对原有理论的困难和矛盾的分
析,突出解决矛盾的方法和思路、假设的提出和意义、新理论的建立和验证、新理论的成立条件和局
限性、以及新理论的成功和应用等介绍,培养学生的科学思想方法、思辨能力和创新意识。
4、介绍电磁学发展的前沿课题和在高新技术的应用,力求反映新成果,以激发学生的求知欲望
和探索精神。
(2)课程目标对培养要求的支撑:
培养要求 课程支撑点 课程教学目标
系统学习和掌握物理学的基础理论知识和
实验技能
第一、二、三、四、五章
的教学内容
教学目标1,2
受到科学研究的初步训练,具有一定的教学
科研能力
第六、九章的教学内容 教学目标3,4
在系统掌握物理学的基础理论、基础知识和
基本技能的基础上,了解物理学的最新进展
和发展动态,并具备适应相邻专业工作的基
本能力素质
第二、三、七、八、九章
的教学内容
教学目标3,4
4、课程教学方法与手段:
教学形式以课堂讲授为主,教学手段以板书推导配合多媒体课件教学为主,并适当引入专题讨论、
小组讨论等形式。课外作业以3-4 个习题为主,辅以思考题,讨论题,小论文等多种形式,并适当安
排一定量的课外阅读和专题讨论。
5、课程资源:
(1)推荐教材及参考文献:
推荐教材:《电磁学》,梁汕彬等,2012 年第三版,高等教育出版社
物理学(师范)专业 ■
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参考文献:
《电磁学》, 赵凯华、陈熙谋,高等教育出版社,2011 年第三版;
《电动力学》,郭硕鸿,高等教育出版社,2008 年第三版;
《Electricity and Magnetism》(Third Edition),D. Purcell, F. Purcell,和D. Morin,Cambridge
University Press 2013;
《Introduction to Electrodynamics》(Fourth Edition),David J. Griffiths,Addison-Wesley (2012)。
(2)课程网站:
6.学生成绩评定:
(1)考核方式:考试课程,闭卷考试
(2)评价标准:
考核等级 评价标准
优秀(90-100)
熟练掌握经典电磁场理论的基础知识,熟练掌握电路、电磁感应与暂态过程,
熟练掌握交流电路和时变电磁场和电磁波,全部完成题库(选择题和填空题)所有
题目,全部完成课后布置的计算题。
良好(80-89)
熟练掌握经典电磁场理论的基础知识,掌握电路、电磁感应与暂态过程,掌握
交流电路和时变电磁场和电磁波,全部完成题库(选择题和填空题)所有题目,全
部完成课后布置的计算题。
中等(70-79)
熟练掌握经典电磁场理论的基础知识,基本掌握电路、电磁感应与暂态过程,
基本掌握交流电路和时变电磁场和电磁波,部分完成题库(选择题和填空题)所有
题目,全部完成课后布置的计算题。
及格(60-69)
基本掌握经典电磁场理论的基础知识,基本掌握电路、电磁感应与暂态过程,
基本掌握交流电路和时变电磁场和电磁波,部分完成题库(选择题和填空题)所有
题目,全部完成课后布置的计算题。
不及格(低于60)
不能掌握经典电磁场理论的基础知识,不能掌握电路、电磁感应与暂态过程,
不能掌握交流电路和时变电磁场和电磁波,未完成题库(选择题和填空题)所有题
目,部分完成课后布置的计算题。
(3)成绩构成:本课程的教学环节包括课堂讲授、课堂讨论、课堂参与、学生自学、课外交流、
习题、答疑、质疑、小论文、期中考试和期末考试。通过上述基本教学步骤,使学生能较好地掌握电
磁学的基本知识,为以后解决各种实际问题打下良好的基础。
总成绩=期末考试(70%)+ 期中考试(15%)+ 平时作业(15%)
(4)过程考核:
作业课后习题每章10-20 题,总分70 分,少交1 次扣10 分,以此类推。缺少作业三分之一者不
得参加本课程的学期考核。
上课出勤率20 分,旷课1 次扣10 分,迟到1 次扣5 分,以此类推,可以出现负分。一学期内缺
课累计超过本课程学时数三分之一者不得参加本课程的学期考核。
完成题库或者1 篇小论文,完成其中的一项得10 分。(1)课外小论文,内容可以是:(a)关于
本课程的教学评价和建议;(b)翻译一篇与经典电磁理论相关的最新科技文献1 篇;(c)就本课程的
某一专题写一篇综述;(d)其他形式与经典电磁场理论相关的论文1 篇。(2)完成课外题库(第一章
到第九章填空题和选择题)。
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二、教学内容和学时分配
第一章 静电场的基本规律(8 学时)
1、教学要求:理解静电现象物质的电结构,深刻理解电场,电场强度,电场线,电通量概念;
掌握库仑定律;熟练掌握点电荷的场强、电场强度的迭加原理;熟练掌握高斯定理,会计算具有一定
对称性带电体的电场;理解电势、电势差和等势面概念;掌握电势叠加原理,会计算典型带电体及其
组合体的电势分布;掌握电能量、静电场力的功。
2、主要内容:
(1) 电荷
(2) 库仑定律
(3) 静电场
(4) 高斯定理
(5) 电场线
(6) 电势
教学重点:掌握库仑定律,熟练运用求解典型带电系统的电场分布;掌握高斯定理,熟练运用求
解典型对称带电系统的电场分布;掌握电势定义,熟练求解电势分布
3、教学方法:以课堂讲授板书为主,结合使用多媒体教学手段
4、学习资料:
(1)阅读参考书目相关章节,结合本课内容复习;
(2)利用校图书馆数字资源库(中文期刊全文、维普中文期刊数据库等)搜索1 篇有关高斯定
理的科研论文,了解相关科研动态或研究历史。
5、思考题:精选3-5 道课后习题作为作业题,同时从自编思考题中挑选3 个左右有针对性题目
要求学生思考和讨论。
第二章 有导体时的静电场(6 学时)
1、教学要求:掌握导体的静电平衡条件,理解静电平衡导体的几点基本性质。能用相关知识解
释封闭导体壳内外电场分布的情况和静电屏蔽问题。掌握孤立导体和电容器的电容的概念,掌握电容
器电容的计算方法,理解电容器串、并联的特点及其应用,深刻理解电容器具有贮存电荷和贮存电能
的本领。理解点电荷的相互作用能及其带电体的能量。
2、主要内容:
(1) 静电场中的导体
(2) 封闭金属壳内外的静电场
(3) 电容器及其电容
(4) 静电能
教学重点:静电平衡条件,特点,电场分布,静电屏蔽现象,电容的原理定义以及典型系统的电
容计算。
3、教学方法:以课堂讲授板书为主,结合使用多媒体教学手段
物理学(师范)专业 ■
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4、学习资料:
(1)阅读参考书目相关章节,结合本课内容复习;
(2)查找有关静电屏蔽以及电容的相关文章阅读,结合理论理解解释生活中的现象,了解当今
先进的电子器件中的各式各样的电容器样式。
5、思考题:精选3-5 道课后习题作为作业题,同时从自编思考题中挑选2 个左右有针对性题目
要求学生思考和讨论。
第三章 静电场中的电介质(8 学时)
1、教学要求:
理解极化强度矢量的物理意义,了解电介质极化的微观解释,了解极化强度与极化电荷面密度的
关系。理解电位移矢量及有介质时的高斯定理物理意义,并能求解有介质存在时,具有一定对称性的
电场的分布问题。了解极化强度,电场强度和极化率之间的关系;了解电场的边界条件。理解电场的
能量、电场能量密度的概念,并能计算有对称性的非均匀电场的能量。
2、主要内容:
(1) 概述
(2) 偶极子
(3) 电介质的极化
(4) 极化电荷
(5) 有介质时的高斯定理
(6) 有介质时的静电场方程
(7) 电场的能量
教学重点:理解极化过程,掌握有介质存在的高斯定理。
3、教学方法:以课堂讲授板书为主,结合使用多媒体教学手段
4、学习资料:阅读参考书目相关章节,结合本课内容复习
5、思考题:精选3 道课后习题作为作业题,同时从自编思考题中挑选2 个左右有针对性题目要
求学生思考和讨论。
第四章 恒定电流和电路(6 学时)
1、教学要求:理解稳恒电流场的概念及与静电场的异同,明确稳恒电流的条件,理解其数学表
达式的物理意义。重点掌握电流密度矢量的概念及其物理意义。理解欧姆定律的微分形式,理解焦耳
定律及其微分形式。掌握非静电力、电动势、闭合电路的欧姆定律、一段含源电路的欧姆定律及应用。
掌握基尔霍夫方程组及其相应的解题,掌握平衡电桥的平衡条件。
2、主要内容:
(1) 定电流
(2) 直流电路
(3) 欧姆定律和焦耳定律
(4) 电源和电动势
(5) 复杂电路
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教学重点:电动势的定义和计算,复杂电路的分析与计算。
3、教学方法:以课堂讲授板书为主,结合使用多媒体教学手段
4、学习资料:阅读参考书目相关章节,结合本课内容复习
5、思考题:精选4 道课后习题作为作业题,同时从自编思考题中挑选2 个左右有针对性题目要
求学生思考和讨论。
第五章 恒定电流的磁场(10 学时)
1、教学要求:掌握磁感应强度的物理意义,掌握毕奥-萨伐尔定律并会求解载流导体规则分布时
的磁感应强度。理解磁通量的概念,会计算非均匀磁场中通过简单几何形状平面的磁通量。理解稳恒
磁场的高斯定理和安培环路定律的物理意义,掌握应用安培环路定律计算磁感应强度的条件和方法,
并能熟练求解具有一定对称性的电流的磁场分布问题。掌握洛仑磁力和安培力,并能熟练运用。理解
磁矩的定义,会计算平面载流线圈在磁场中所受的磁力矩。
2、主要内容:
(1) 磁现象及其与电现象的联系
(2) 毕奥—萨伐尔定律
(3) 磁场的高斯定理
(4) 安培环路定律
(5) 带电粒子在磁场中的运动
(6) 磁场对载流导体和线圈的作用
教学重点:毕奥—萨伐尔定律,安培环路定律,磁场对载流导体和线圈的作用
3、教学方法:以课堂讲授板书为主,结合使用多媒体教学手段
4、学习资料:
(1)阅读参考书目相关章节,结合本课内容复习
(2)利用校图书馆数字资源库(中文期刊全文、维普中文期刊数据库等)搜索1 篇有关毕奥—萨
伐尔定律或者安培环路定律的科研论文,了解相关科研动态或研究历史,查阅有关安培的科技史资料。
5、思考题:精选3-5 道课后习题作为作业题,同时从自编思考题中挑选3 个左右有针对性题目
要求学生思考和讨论
第六章 电磁感应与暂态过程(10 学时)
1、教学要求:掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律,并能熟练运用。理解动生电动势的产生,
掌握动生电动势的计算。理解感生电场的物理意义,了解感生电场的性质,了解感生电场与静电场的
区别。理解自感,互感的物理意义,并会计算自感系数和互感系数。理解自感磁能和互感磁能的物理
意义。掌握RL、RC、RLC 等电路的暂态过程的计算方法和结论。理解磁能概念,会计算系统和场的
磁能。
2、主要内容:
(1) 电磁感应
(2) 楞次定律
(3) 动生电动势
物理学(师范)专业 ■
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(4) 感生电动势和感生电场
(5) 自感和互感
(6) 涡流及其应用趋肤效应
(7) R L 电路的暂态过程
(8) RC 电路的暂态过程
(9) RLC 电路的暂态过程
(10) 磁能
教学重点:法拉第电磁感应定律,动生电动势,自感互感。
3、教学方法:以课堂讲授板书为主,结合使用多媒体教学手段
4、学习资料:
(1)阅读参考书目相关章节,结合本课内容复习;
(2)查阅有关自感互感现象应用于生产、生活的文献,讨论分析,写学习心得。查阅了解有关
电磁学的发展历史。
5、思考题:精选3-5 道课后习题作为作业题,同时从自编思考题中挑选3 个左右有针对性题目
要求学生思考和讨论
第七章 磁介质(4 学时)
1、教学要求:了解磁介质磁化的微观解释,了解磁化强度及其与磁化电流的关系。理解磁场强
度矢量的定义,理解有介质时安培环路定律,并会求解具有一定对称性的磁场分布。了解磁化强度,
磁场强度和磁化电流之间的关系。理解磁场能量,磁场能量密度的概念,会计算具有对称性的磁场的
能量。
2、主要内容:
(1) 磁介质存在时静电场的基本规律
(2) 顺磁性与抗磁性
(3) 铁磁性与铁磁质
(4) 磁路的计算
(5) 磁场的能量
教学重点:磁介质存在的安培环路定理,铁磁质的特性。
3、教学方法:以课堂讲授板书为主,结合使用多媒体教学手段
4、学习资料:
(1)阅读参考书目相关章节,结合本课内容复习;
(2)利用校图书馆数字资源库(中文期刊全文、维普中文期刊数据库等)搜索阅读1 铁磁体的
科研论文,了解相关科研动态,进行讨论分析,写学习心得。查阅不同类型铁磁体在生产生活中的应
用文献。
5、思考题:精选1-2 道课后习题作为作业题,同时从自编思考题中挑选3 个左右有针对性题目
要求学生思考和讨论
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第八章 交流电路(8 学时)
1、教学要求:掌握简谐交流电的规律以及描述交流电的三要素。掌握纯电阻、纯电感、纯电容的
电压、电流间的数量关系和位相关系。会用矢量法和复数法讨论RC 和RL 的串、并联问题。掌握复有
效值、复阻抗的概念。掌握串、并联电路的矢量讨论方法,掌握电压复有效值、电流复有效值及复阻抗
的概念。掌握交流电的平均功率及功率因数。了解串、并联谐振、谐振频率和品质因数Q 的意义。
2、主要内容:
(1) 简谐交流电
(2) 三种理想元件的电压与电流的关系
(3) 复数法和矢量法
(4) 复阻抗
(5) 功率和功率因数
(6) 谐振现象
(7) 变压器
教学重点:三种理想元件的电压与电流的计算
3、教学方法:
以课堂讲授板书为主,结合使用多媒体教学手段
4、学习资料:
(1)阅读参考书目相关章节,结合本课内容复习;
(2)查阅有关谐振和变压器的资料,理解体会。
5、思考题:精选3-5 道课后习题作为作业题,同时从自编思考题中挑选2 个左右有针对性题目
要求学生思考和讨论
第九章 时变电磁场和电磁波(4 学时)
1、教学要求:了解麦克斯韦两个基本假设的中心思想。理解麦克斯韦方程组各议程的物理意义
和方程中各物理量的意义。了解平面电磁波的基本性质,了解能流密度的概念,了解坡印亭矢量的物
理意义。了解偶极振子辐射电磁波的物理过程和物理图像,了解电磁波谱。
2、主要内容:
(1) 位移电流与麦克斯韦方程组
(2) 平面电磁波
(3) 电磁场能量
(4) 电偶辐射
教学重点:位移电流与麦氏方程组,电磁波。
3、教学方法:以课堂讲授板书为主,结合使用多媒体教学手段
4、学习资料:
(1)阅读参考书目相关章节,结合本课内容复习;
(2)查阅有关麦氏方程组以及电磁波的资料文献,理解体会。
5、思考题:精选2 道课后习题作为作业题,同时从自编思考题中挑选2 个左右有针对性题目要
求学生思考和讨论