《普通物理学I(力学)》课程教学大纲
（General Physics I （Mechanics））
大纲主撰人：朱吾明 大纲审核人：侯红生
【课程代码】024123001 【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】64（64/0）
【建议修读学期】一秋
【先修课程】无（注:需要和“高等数学A1”（ID 024902061）并行开设）。
一、课程说明
1、课程介绍：
（一）中文简介
《普通物理学I（力学）》（以下简称《力学》）是为物理类本科专业学生开设的一门重要的学科专
业基础必修课程。本课程主要介绍自然界中最简单、最基本的物质运动形式，机械运动的基本规律。
课程内容主要包括：质点运动学，牛顿运动定律，动量与角动量，功和能，力学中的守恒律，万有引
力，刚体力学，机械振动和波动，流体力学初步等基础知识。同时，课程内容力求体现相关物理学的
最新进展以及在高新技术方面的应用，用于满足学生基础知识教育和科学素质培养的需要。通过本课
程的学习，学生应掌握力学的基本概念、规律和研究方法，为后续各门专业课程的学习打下坚实的基
础。
（二）英文简介
Mechanics, short for General physics I (Mechanics) below, is a compulsory basic course for
undergraduates who major in physics. The course introduces the kinematics and dynamics of the most
fundamental forms of mechanical motions in the natural world. It covers the kinetics of a point mass,
Newtown’s Laws of motion, momentum and angular momentum, work and energy, the laws of conservation
in mechanics, the universal gravitational forces, rigid bodies, harmonic oscillations and waves, and touches
slightly on fluid dynamics. We will also peep into recent progresses in physics and related applications in
high technologies to broaden the students’ view on the scientific world and enhance their scientific literacy.
Having taken this course, the students would solidify their basic physics concepts, to master fundamental
physical principles, and be able to to apply common methods in studying mechanical motions, which are
necessary in taking other subsequent physical courses.
物理学（师范）专业 ■
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2、课程内容及课时安排：
章次(*) 内容 总学时 理论学时（课内）
零 绪论、数学知识 6 6
一 质点运动学 8 8
二 动量和牛顿运动定律 8 8
三 动能和势能 8 8
四 角动量和对称性 4 4
五 万有引力和有心力 3 3
六 刚体力学 8 8
七 振动 6 6
八 波动和声 7 7
九 流体力学 4 4
期中课堂考查 2 2
合计 64 64
(*) 本章次并不真正代表教科书上的章节。
3、课程教学目标：
（1）课程教学目标：
力学是普通物理段的第一门课程，是一门必修基础课程，通过教学，应使学生全面、系统地认识
物质运动最普遍、最基本的形式，掌握力学的基本概念和基本规律以及处理力学问题的一般方法，并
初步培养起抽象思维和逻辑推理能力，为进一步学习后续物理课程打下较好的基础。
《力学》课程的基本要求是：
深刻理解自然界物质运动力学规律，系统掌握力学基本概念、规律和研究的方法；
培养训练学生在科学实验、计算和思维方面的能力，提高学生提出问题、分析问题和解决问题的
能力，并能把力学知识应用到实际问题中去，为以后继续学习有关课程打下基础；
了解物理学的最新研究进展以及它对现代科学技术重大影响和各种应用。
（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
知识要求：系统学习和掌握物理学的
基础理论知识
质点运动学，动量角动量，功和
能，振动和波
全面、系统地认识物质运动最普
遍、最基本的形式
能力要求：受到科学研究的初步训练，
具有一定的教学科研能力
牛顿运动定律，动量与角动量，
功和能，万有引力，机械振动和
波动，流体力学初步
掌握力学的基本概念和基本规
律以及处理力学问题的一般方
法
素质要求：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
力学中的守恒律，刚体力学
培养起抽象思维和逻辑推理能
力
4、课程教学方法与手段：
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本课程采用了多种教学方法，具体方法和手段的确定以有利于课程内容的学习和取得好的教学效
果为原则。在课堂教学中不仅有充实的课程知识系统讲解，还广泛采用启发、讨论、实验演示、学生
展示、课堂讲评和案例分析等教学方式，提高学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。教学上，
板书与多媒体相结合，课堂讲解与课外实践相结合，教师认真教与学生积极学相结合。
5、课程资源：
（1）推荐教材及参考文献：
推荐教材：《力学》第三版，漆安慎、杜婵英著，包景东修订，高等教育出版社
主要参考书：《力学》第二版，郑永令、贾起民、方小敏，高等教育出版社
《新概念力学》，赵凯华，高等教育出版社
《大学基础物理学》（上）第二版，张三慧，清华大学出版社
《物理学难题集萃》（上）舒幼生、胡望雨、陈秉乾，中国科学技术大学出版
Fundamentals of Physics （基础物理学），D. Halliday, R. Resnick, J. Walker，高等教育出版社；
《伯克利物理学教程》（I）Charles Kittel, A. C. Helmholz, 机械工业出版社影印
《自然哲学之数学原理》牛顿原著，王克迪译，北京大学出版社
（2）课程网站：http://e-learning.hznu.edu.cn/eol/homepage/common/
6、学生成绩评定：
（1）考核方式：闭卷考试。
（2）评价标准：
考核等级 评价标准
优秀（90-100）
能理解掌握力学中的动量、角动量、功和能、振动、波动等基本概念。具有
较高的问题分析能力，运用所学知识求解质点、质点组、刚体的运动学与动
力学问题。对物体运动过程中的力、力矩、能量、动量、角动量等力学量的
变化过程准确分析，求解具有一定综合程度的问题。在力学知识面的深度、
广度、知识与技能的熟练运用都达到较高水平。
良好（80-89） 能够掌握上述知识点，灵活运用能力与熟练程度一般
中等（70-79） 基本掌握相关知识点，计算求解能力有一定欠缺
及格（60-69） 能够识记相关内容，理解不够准确或者不够完整，参与全部教学活动
不及格（低于60） 无法掌握教学内容，缺失相关教学活动
（3）成绩构成：
总成绩由平时成绩和期末考试成绩构成。
总成绩=期末考试（70%）+平时成绩(30%) =100 分。
（4）过程考核：
平时成绩由课堂参与、课堂表现、布置作业的完成情况、课堂提问、课堂测验，以及期中测验等
构成。难度较高的问题征答、开放性课题研究供少量同学选做，教师根据学生完成程度给予一定的奖
励分，可记入平时成绩部分。根据上述各项累加、适当换算后作为本课程的平时成绩。平时成绩占总
成绩的30%。
作业以教材上的习题为主，适当补充其他教学参考书上的习题，或者教师进行自主创新命题。作
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业成绩评定综合考虑学生完成作业的过程和质量，强调学生独立思考、查阅并消化理解有关参考资料，
鼓励学生之间讨论交流气氛的形成。要求学生实事求是地对作业完成过程进行说明，比如把推导演算
分析时所使用的草稿纸夹到作业本中一起上交。作业批改者对每位学生学习情况掌握后可以免去学生
上交草稿纸，根据情况可免去一些草稿纸优异同学的部分作业，鼓励他们钻研难度较高的问题。
期末考核（考查，或者考试）采取书面闭卷考试。试卷要求有足够的覆盖面和合适的难度。期末
成绩占总成绩的70%。
二、教学内容和学时分配
第零章 绪论 数学知识 （6 课时）
1.、教学要求：了解物理学的研究对象、方法以及物理学的过去、现在和未来。进行必要的高等
数学知识补充。
2、 主要内容：
第一节 绪论
第二节 数学知识
重难点：导数和积分知识，矢量运算，矢量微分。
3、教学方法：课堂讲授。
4、学习资料：教材《力学》绪论和数学知识部分。《伯克利物理学教程》（I）第1、2 章。
5、思考题：
（1）你怎么看物理和数学的关系？
（2）任课教师根据实际情况，请自行适当增减思考题，下同。
第一章 质点运动学 （8 课时）
1、 教学要求：了解空间、时间的度量和标准；理解质点、参考系、运动方程、位移、速度、加
速度等基本概念，能够从运动学方程获得运动的相关信息；熟练掌握匀变速直线运动的基本规律并能
实际应用；掌握抛体运动；掌握自然坐标系及其在圆周运动中的运用；熟悉曲线运动的矢量描写；熟
悉极坐标系的运用；理解运动描述的相对性和伽利略的经典时空观。
2、 主要内容：
第一节 质点运动学方程
第二节 速度和加速度
第二节 直线运动
第三节 直角坐标系，抛体运动
第四节 自然坐标，切向和法向加速度
第五节 极坐标系，横向和径向（加）速度
第六节 伽利略变换
本章重点：通过运动学方程获取质点运动的信息，如速度、加速度、轨迹。
本章难点：曲线运动的矢量描述；横向和径向（加）速度的导出。
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3、教学方法：课堂讲授。
4、学习资料：教材《力学》第二章运动学部分。郑永令《力学》第1 章。《伯克利物理学教程》
（I）第4 章。
5、思考题：
（1）在极坐标系下，质点做匀速率圆周运动时的横向加速度和径向加速度表达式如何？
（2）从矢量的角度考虑“枪打落猴”现象。
第二章 牛顿运动定律、 动量 （8 课时）
1、教学要求：熟练掌握牛顿运动三定律，能运用牛顿第二定律及其微分形式解决比较复杂的实
际问题；理解常见力的基本特点，了解基本力；理解非惯性系中牛顿运动定律的使用和惯性力；理解
动量、冲量概念，掌握并能应用质点（系）动量定理；熟练掌握动量守恒定律并能应用；了解火箭的
原理；理解质心和质心运动定理
2、主要内容：
第一节 牛顿运动定律
第二节 惯性质量和动量
第三节 力
第四节 牛顿定律的应用
第五节 非惯性系中的动力学 科里奥利力
第六节 动量定理
第七节 质点系动量定理和质心运动定律
第八节 动量守恒定律及其应用
本章重点：牛顿运动三定律的具体应用；动量守恒定律及其应用；质心运动定理。
本章难点：非惯性系动力学；变质量体系。
3、教学方法：课堂讲授。
4、学习资料：教材《力学》第三章牛顿运动定律和动量部分。郑永令《力学》第2、第3 章。《伯
克利物理学教程》（I）第3 章，第6 章前半部分。
5、思考题：
（1）在北半球，在低气压区域的周围常形成逆时针方向的空气环流，在高气压区域周围则形成
顺时针方向的环流，试解释这一现象。
（2）船浮于静水中，一只狗站在船的一段，一竹杆插在水中，恰贴近船的中间，杆上挂着一块
肉，当狗相对于船以恒定速度跑去抓肉，问所花时间是否与速度有关？
第三章 动能和势能 （8 课时）
1、教学要求：理解功的概念，掌握变力做功；熟练掌握质点动能定理及应用；掌握保守力做功
和相关势能，熟悉万有引力定律和引力势能；掌握质点系的功能原理；掌握机械能守恒定律并能熟练
应用，理解能量守恒定律；掌握碰撞的物理过程和基本分析方法。
2、主要内容：
第一节 功
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第二节 质点和质点系动能定理
第三节 保守力和势能
第四节 功能原理
第五节 机械能守恒定律
第六节 碰撞
第七节 质心参考系的运用
本章重点：功的计算，质点（系）动能定理；保守力及其势能，机械能守恒定律。4. 本本章难
点：变力做功；成对保守力做功以及势能计算；机械能守恒的条件。
3、教学方法：课堂讲授。
4、学习资料：教材《力学》第四章动能和势能。郑永令《力学》第4 章。《伯克利物理学教程》
（I）第5 章。
5、思考题：
（1）质点系的势能仅与相对几何位形有关，如何理解？
（2）机械能守恒的条件是什么？是否依赖于参照系？
第四章 角动量 对称性 （4 课时）
1、教学要求：理解质点（系）的角动量概念和角动量守恒定律；了解守恒律和对称性的关系；
理解经典动力学的适用范围。
2、主要内容：
第一节 质点的角动量
第二节 质点系的角动量和守恒定律
第三节 质点系对质心的角动量和守恒定律
第四节 对称性和守恒律
第五节 经典动力学的适用范围
本章重点：质点（系）的角动量和角动量守恒定律的运用。
本章难点：质点系对质心的角动量和守恒定律。
3、教学方法：课堂讲授。
4、学习资料：教材《力学》第五章角动量和对称性部分。郑永令《力学》第5 章1-4 小节。《伯
克利物理学教程》（I）第6 章后半部分。
5、思考题：
（1）在匀速圆周运动中，质点的动量是否守恒？角动量呢？
（2）质点对轴的角动量和对轴上任一点的角动量有何关系？
第五章 万有引力和有心力 （3 课时）
1、教学要求：熟悉线应变、切应变，掌握杨氏模量，了解切变模量；了解弯曲与扭转。
2、主要内容：
第一节 开普勒三定律
第二节 万有引力定律及其与开普勒定律的联系
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第三节 引力质量和惯性质量
第四节 引力势能、三个宇宙速度
第五节 有心力作用下的运动、两体问题
本章重点：万有引力定律和引力势能、有心力作用下运动的角动量守恒。
本章难点：万有引力定律与开普勒定律的内在联系。
3、教学方法：课堂讲授。
4、学习资料：教材《力学》第六章万有引力部分。郑永令《力学》第5 章第5-6 小节。《伯克利
物理学教程》（I）第9 章。
5、思考题：（1）如果万有引力不是和距离成平方反比关系（比如呈立方反比关系），但力的方向
仍然沿两物体连线，那么开普勒三定律中哪几个定律还保持正确，哪几个将不再成立，为什么？
第六章 刚体力学 （8 课时）
1、教学要求：了解刚体的运动形式；掌握力矩、转动惯量等基本概念；掌握刚体定轴转动定律，
定轴转动的转动动能和动能定理，并能熟练运用；理解刚体定轴转动角动量定理和角动量守恒定律；
掌握刚体的平面平行运动。
2、主要内容：
第一节 刚体运动描述
第二节 刚体的定轴转动定律 转动惯量
第三节 刚体定轴转动的动能定理
第四节 刚体定轴转动角动量定理
第五节 刚体平面平行运动动力学
第六节 刚体平衡
第七节 自转和旋进
本章重点：刚体定轴转动的转动规律，动能定理，角动量定理及其运用。
本章难点：力矩；刚体平面平行运动的基本动力学方程；刚体定点转动。
3、教学方法：课堂讲授。
4、学习资料：教材《力学》第七章刚体力学部分。郑永令《力学》第6 章。《伯克利物理学教程》
（I）第8 章。
5、思考题：
（1）火车在拐弯时所作的运动是不是平动？
（2）有人说，当物体作纯滚动时，摩擦力总是与质心运动方向相反，你的意见如何？试举例说
明你的观点。
（3）自行车在拐弯时，人总是向拐弯的一侧倾斜，试从角动量的角度加以解释之。
第七章 机械振动 （6 课时）
1、教学要求：熟练掌握简谐振动的规律并能应用；掌握简谐振动能量的特点；掌握简谐振动的
合成，了解振动的分解；了解阻尼振动、受迫振动和共振现象。
2、主要内容：
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第一节 简谐振动的动力学
第二节 简谐振动的运动学
第三节 简谐振动能量
第四节 振动的合成和分解
第五节 阻尼振动
第六节 受迫振动
本章重点：简谐振动的运动学和动力学描述。
本章难点：简谐振动的矢量表示；互相垂直不同频率简谐振动的合成。
3、教学方法：课堂讲授。
4、学习资料：教材《力学》第九章振动部分。郑永令《力学》第8 章。《伯克利物理学教程》（I）
第7 章。
5、思考题：
（1）判断一个物体是否做简谐振动有哪些方法？
（2）简谐振动的哪些参量取决于振动系统的动力学性质，哪些参量取决于初始条件？
（3）如果弹簧质量不可忽略，弹簧振子的振动周期比原公式表示的大还是小？试说明之。
第八章 波动和声 （7 课时）
1、教学要求：熟悉机械波的产生和传播，掌握平面简谐波规律并能应用；熟悉波动方程的导出；
掌握波的能量，了解波的强度公式；理解波的叠加原理并会分析波的干涉以及驻波的形成；掌握多普
勒效应。
2、主要内容：
第一节 平面简谐波动力学
第二节 波动方程
第三节 波的能量和能流
第四节 波的叠加、干涉、驻波
第五节 多普勒效应
本章重点：平面简谐波方程及其运用。
本章难点：波动方程的导出；驻波的形成及其特征；多普勒效应。
3、教学方法：课堂讲授。
4、学习资料：教材《力学》第十章波动和声部分。郑永令《力学》第9 章。
5、思考题：
（1）波的传播是否介质“随波逐流”?“长江后浪推前浪”这句话从物理上说，是否有根据？
（2）波的传播过程中，每个质元的能量随时间改变，这是否违反能量守恒定律？
（3）有人提出一个问题：“既然驻波是两个反向行进波的叠加，其能流永远为零，何以在驻波的
两个波节之间的区域中，仍有能量的局部流动？”你如何回答。
第九章 流体力学初步 （4 课时）
1、教学要求：掌握理想流体、静止流体压强的概念和流体运动的基本概念；掌握并能使用伯努
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利方程；了解流体动量和角动量、粘性流体的运动、固体在流体中受到的阻力和机翼升力的理论。
2、主要内容：
第一节 理想流体、静止流体压强
第二节 流体运动的基本概念
第三节 伯努利方程
第四节 流体动量和角动量
第五节 粘性流体的运动、固体在流体中受到的阻力
第六节 机翼升力
本章重点：伯努利方程的应用。
本章难点：伯努利方程的应用。
3、教学方法：课堂讲授。
4、学习资料：教材《力学》第十一章流体力学部分。郑永令《力学》第7 章。
5、思考题：
（1）为什么在定常流动时，流线和迹线重合？
（2）当两船在行使中比较靠近时，就容易相撞，试说明之。