大学物理教案 - 2013-2014(1)

人  数

性  质

类  别

方 式

实  验

大  纲

编者：培黎工程技术学院物理系

教  材

主    编：雒向东

出 版 社：机械工业出版社

版    本：第一版

参  考

资  料

[2] 张三慧. 大学物理学[M]. 北京：清华大学出版社，2000.

[2] 马文蔚. 物理学[M]. 北京：高等教育出版社，2012.

第8章  静电场

第9章  稳恒电流的磁场

第10章 电磁感应与电磁波

第11章 波动光学基础

目  的

1.理解点电荷模型及库仑定律的意义，掌握库仑定律的数学表达式并知道其适用条件；

2.掌握电场强度概念, 掌握利用叠加原理分析、求解电场强度的基本方法；

3.掌握静电场的高斯定理，掌握利用高斯定理计算电场强度的条件和方法。

重  点

1.掌握电场强度概念, 掌握利用叠加原理分析、求解电场强度的基本方法；

2.掌握静电场的高斯定理，掌握利用高斯定理计算电场强度的条件和方法。

难  点

方  法

与手段

内  容

环  节

设  计

课程重点内容（教材）简要分析

 电荷的量子性：

真空中矢量式：

2、电场强度、高斯定理

电场强度： 

几种典型的静电场公式：

（1）均匀带电球面：   

（2）均匀带电球体：   

（3）无限长均匀带电圆柱面：

（4）无限长均匀带电直线：  

（5）无限大均匀带电平面：   ，方向垂直于带电平面。

电通量：

高斯定理：，说明静电场是有源场。

新成果介绍

目  的

1.掌握静电场的环路定理和电势的概念，理解用电势的叠加原理求电势的基本方法；

2.理解电势与电场强度的微分关系；

3.掌握电势的基本计算方法；

4.理解电场强度和电势是描述静电场的两个基本物理量，并注意二者的区别与联系。

重  点

1.掌握静电场的环路定理和电势的概念，理解用电势的叠加原理求电势的基本方法；

2.理解电势与电场强度的微分关系。

难  点

方  法

与手段

内  容

环  节

设  计

课程重点内容（教材）简要分析

3、静电场环路定理、电势

静电场环路定理：，说明静电场是无旋场（保守力场）。

说明：环流为零，静电场力作功与路径无关，静电场是无旋场(有势场)，静电场线不闭合。

    电势差：

电势：

4、电势与电场强度的微分关系

分量式：

矢量式：

新成果介绍

目  的

1.理解导体的静电平衡条件，能分析简单导体系统在静电平衡时的电荷分布、电场强

度和电势；

2.理解导体静电平衡性质的应用，并与实际结合起来。

重  点

1.理解导体的静电平衡条件，能分析简单导体系统在静电平衡时的电荷分布、电场强

度和电势；

2. 导体静电平衡性质的应用。

难  点

1.能分析简单导体系统在静电平衡时的电荷分布、电场强度和电势。

2. 导体静电平衡性质的应用。

方  法

与手段

内  容

环  节

设  计

课程重点内容（教材）简要分析

5、静电场中的导体

导体静电平衡条件：导体内部电场强度处处为零。即

静电平衡孤立导体性质：

（1）导体为一等势体，导体表面为等势面。

（2）电荷只能分布在导体表面上，导体内部电荷体密度处处为零，导体上的电荷密度与曲率半径成反比。

（3）导体表面附近电场强度与导体表面垂直。

导体静电平衡应用：

（1）避雷针

（2）静电屏蔽

新成果介绍

目  的

1.理解电介质的极化机理及其描述；

2.理解电极化强度矢量与总电场强度和极化电荷的关系；

3.掌握有介质存在时的高斯定理。

重  点

1.理解电介质的极化机理及其描述；

2.掌握有介质存在时的高斯定理。

难  点

掌握有介质存在时的高斯定理。

方  法

与手段

内  容

环  节

设  计

课程重点内容（教材）简要分析

6、静电场中的电介质

电介质极化：

（1）有机分子的取向极化

（2）无机分子的位移极化

电极化强度矢量：

电极化强度矢量与总电场强度关系：

电极化强度矢量与极化电荷关系：

电位移矢量：

有介质存在时高斯定理：

、、关系： 

新成果介绍

目  的

1.掌握电容器与电容概念；

2.知道电容的计算方法；

3.了解电容器的储能本领。

4.理解电场的能量和能量密度概念。

重  点

1.掌握电容器与电容概念；

2.知道电容的计算方法；

3.理解电场的能量和能量密度概念。

难  点

1.知道电容的计算方法；

2.理解电场的能量和能量密度概念。

方  法

与手段

内  容

环  节

设  计

课程重点内容（教材）简要分析

8．7 电容器、静电能

孤立导体电容：

平行板电容器电容：

圆柱形电容器电容：

圆柱形电容器单位长度的电容：

球形电容器电容：

电容器静电能：

电场能量密度：

新成果介绍

目  的

1.掌握电场强度概念, 掌握利用叠加原理分析、求解电场强度的基本方法；

2.掌握静电场的高斯定理，掌握利用高斯定理计算电场强度的条件和方法；

3.掌握静电场的环路定理和电势的概念，理解用电势的叠加原理求电势的基本方法。

重  点

1.掌握电场强度概念, 掌握利用叠加原理分析、求解电场强度的基本方法；

2.掌握静电场的高斯定理，掌握利用高斯定理计算电场强度的条件和方法；

3.掌握静电场的环路定理和电势的概念，理解用电势的叠加原理求电势的基本方法。

难  点

1.利用高斯定理求解电场强度的基本方法；

2.理解用电势的叠加原理求电势的基本方法。

方  法

与手段

内  容

环  节

设  计

课程重点内容（教材）简要分析

新成果介绍

目  的

1.理解磁感应强度的物理意义；

2.掌握毕奥-萨伐尔定律，理解其矢量表达式的物理意义，并会用它计算规则导线中电流产生的磁感应强度；

3.掌握磁场高斯定理，深刻理解它的物理意义，掌握应用安培环路定理和对称性分析计算磁场分布的方法；

重  点

1.掌握毕奥-萨伐尔定律，理解其矢量表达式的物理意义，并会用它计算规则导线中电流产生的磁感应强度；

2.掌握磁场高斯定理，深刻理解它的物理意义。

难  点

掌握磁场高斯定理，深刻理解它的物理意义，掌握应用安培环路定理和对称性分析计算磁场分布的方法；

方  法

与手段

内  容

环  节

设  计

课程重点内容（教材）简要分析

1、磁感应强度 毕奥-萨伐尔定律  

磁感应强度：

毕奥-萨伐尔定律：载流导线上电流元在真空中某点的磁感应强度的大小与电流元的大小成正比，与电流元和从电流元到点的位矢之间的夹角的正弦成正比，与位矢的大小的二次方成反比，即

遵从磁场叠加原理原理，对一段载流导线L的磁场：

2、磁通量 磁场的高斯定理

磁通量：

磁场中的高斯定理：  ；

新成果介绍

目  的

1.掌握安培环路定理，深刻理解它的物理意义；

2.掌握应用安培环路定理和对称性分析计算磁场分布的方法；

3.理解安培力概念，掌握无限长平行载流导线间的相互作用规律和均匀磁场对载流平面线圈的作用。

重  点

1.掌握应用安培环路定理和对称性分析计算磁场分布的方法；

2.理解安培力概念，掌握无限长平行载流导线间的相互作用规律和均匀磁场对载流平面线圈的作用。

难  点

方  法

与手段

内  容

环  节

设  计

课程重点内容（教材）简要分析

3.安培环路定理及其应用

安培环路定理：

磁场中的高斯定理和安培环路定理，说明了磁场是无源场、有旋场。因而在这种非保守的磁场中不能引入某一标量函数来做相应的描述。

4、磁场对电流的作用

安培定律：  ，

若两平行导线中的电流方向相同，两平行载流导线间的作用力大小相等、方向相反，表现为引力；若两平行导线中的电流方向相反，则彼此间的相互作用为斥力。

引力或斥力的大小为：

载流线圈在匀强磁场中所受磁力矩：  

线圈磁矩：

新成果介绍

目  的

1.掌握带电粒子在磁场中的运动规律；

2.会应用洛伦兹力公式分析带电粒子在均匀磁场中的运动；

3.了解霍尔效应。

重  点

1.掌握带电粒子在磁场中的运动规律；

2.会应用洛伦兹力公式分析带电粒子在均匀磁场中的运动；

难  点

方  法

与手段

内  容

环  节

设  计

课程重点内容（教材）简要分析

5、带电粒子在电磁场中的运动

运动电荷在磁场中所受力——洛仑兹力：  

磁场、电场对运动电荷的作用力：

带电粒子沿纵向均匀磁场作匀速直线运动。

带电粒子沿横向均匀磁场作匀速圆周回旋运动：

匀速圆周运动回旋半径：

回旋周期：

霍尔效应：置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场。

霍尔电压：

霍尔系数：

新成果介绍

目  的

1.理解磁化强度矢量物理意义及其与磁化电流之间的关系，明确引入磁场强度的意义；

2.掌握磁介质中安培环路定理，并会用该定理计算特殊情况下磁场的分布；

3.知道铁磁质磁化曲线和磁滞回线以及磁导率不是常数的特征，了解不同铁磁质的特

点及其应用。

重  点

1.理解磁化强度矢量物理意义及其与磁化电流之间的关系，明确引入磁场强度的意义；

2.掌握磁介质中安培环路定理，并会用该定理计算特殊情况下磁场的分布；

难  点

方  法

与手段

内  容

环  节

设  计

课程重点内容（教材）简要分析

6、磁介质

磁化强度：

有磁介质时磁场安培环路定理：

几种典型载流导体的磁感应强度公式：

1、载流直导线：   

2、圆形电流：      圆心处     

3、无限长载流直螺线管：       

4、无限长载流直圆柱体：

5、螺绕环：    

新成果介绍

目  的

1.掌握毕奥-萨伐尔定律，理解其矢量表达式的物理意义，并会用它计算规则导线中电流产生的磁感应强度；

2.掌握磁场高斯定理和环路定理，深刻理解二者的物理意义，掌握应用安培环路定理和对称性分析计算磁场分布的方法；

3.掌握带电粒子在磁场中的运动规律，会应用洛伦兹力公式分析带电粒子在均匀磁场

中的运动，了解霍尔效应；

4.理解磁化强度矢量物理意义及其与磁化电流之间的关系，明确引入磁场强度的意义；

5.掌握磁介质中安培环路定理，并会用该定理计算特殊情况下磁场的分布。

重  点

1.掌握毕奥-萨伐尔定律，理解其矢量表达式的物理意义，并会用它计算规则导线中电流产生的磁感应强度；

2.掌握磁场高斯定理和环路定理，深刻理解二者的物理意义，掌握应用安培环路定理和对称性分析计算磁场分布的方法；

3.掌握带电粒子在磁场中的运动规律，会应用洛伦兹力公式分析带电粒子在均匀磁场

中的运动；

4.掌握磁介质中安培环路定理，并会用该定理计算特殊情况下磁场的分布。

难  点

方  法

与手段

内  容

环  节

设  计

课程重点内容（教材）简要分析

新成果介绍

目  的

1.掌握毕奥-萨伐尔定律，理解其矢量表达式的物理意义，并会用它计算规则导线中电流产生的磁感应强度；

2.掌握磁场高斯定理和环路定理，深刻理解二者的物理意义，掌握应用安培环路定理和对称性分析计算磁场分布的方法；

3.掌握带电粒子在磁场中的运动规律，会应用洛伦兹力公式分析带电粒子在均匀磁场

中的运动，了解霍尔效应；

4.理解磁化强度矢量物理意义及其与磁化电流之间的关系，明确引入磁场强度的意义；

5.掌握磁介质中安培环路定理，并会用该定理计算特殊情况下磁场的分布。

重  点

1.掌握毕奥-萨伐尔定律，理解其矢量表达式的物理意义，并会用它计算规则导线中电流产生的磁感应强度；

2.掌握磁场高斯定理和环路定理，深刻理解二者的物理意义，掌握应用安培环路定理和对称性分析计算磁场分布的方法；

3.掌握带电粒子在磁场中的运动规律，会应用洛伦兹力公式分析带电粒子在均匀磁场

中的运动；

4.掌握磁介质中安培环路定理，并会用该定理计算特殊情况下磁场的分布。

难  点

方  法

与手段

内  容

环  节

设  计

课程重点内容（教材）简要分析

习题：

新成果介绍