課程介紹
本課程的教學理念:把通過物理教學培養學生的科學素質和創新精神放在第一位。教學內容:精講經典,鞏固基礎,著重加強近代,充分反映前沿。教學方法:講課主要是講重點、講難點、講思路、講方法;既注意嚴格的邏輯推理又進行滲透式、歸納式、討論式教學以培養學生的創新精神和自主學習的能力。教學手段:課堂講授與大量演示實驗緊密配合,全部採用多媒體授課,電子教案上網,開展網路討論和師生交流。本課程還具有開放性。對教師開放:提倡多風格、多流派。教師可自選教材,自主安排教學重點,自主進行考試。對學生開放:學生可自選英語授課或中文授課,並可在一定範圍內選擇授課教師。可自選討論課。對社會開放:不僅在本校物理系之外聘請優秀教師,還向外校聘請優秀教師,還聘請了美國教師用英語講授大學物理。演示走廊、趣味物理中心和主講教授的幾種不同風格的電子教案都對社會開放。
本課程包括7門課,大學物理B是系列課的主體,教材是“大學物理學”第二版(張三慧主編,清華大學出版社),是普通高等教育“九五”國家級重點教材。高新技術物理基礎是國內首次開設的課程,教材是“近代物理與高新技術物理基礎”(陳澤民主編,清華大學出版社)。在歷屆北京市非物理類專業大學物理競賽中,清華大學學生均取得優異成績。
課程特色
一、本課程的主要特色
先進的教學理念:把通過物理教學培養學生的科學素質和創新精神放在第一位。把大學物理課建設成為既是學生學習科技知識的基礎課,又是培養學生科學素質的基礎課。
先進的教學內容:精講經典,鞏固基礎,著重加強近代,充分反映前沿。
先進的教學方法:講課主要是講重點、講難點、講思路、講方法;既注意嚴格的邏輯推理又進行滲透式、歸納式、討論式教學以培養學生的創新精神和自主學習的能力。
先進的教學手段:課堂講授與大量演示實驗緊密配合,全部採用多媒體授課,電子教案上網,開展網路討論和師生交流。
二、本課程在國內外同類課程中的地位
在國內同類課程中處於領先地位,並起示範和輻射作用。
三、目前本課程還存在的不足之處
1、與國外著名大學同類課程相比,本課程教師和學生的比例較小。
2、國外大學許多諾貝爾物理獎獲得者承擔大學物理課。相比之下在本課程任課教師中著名物理學家的比例太小。
3、本課程某些內容講授得過細、過難。
教學資料
1、大學物理學,第二版,共五冊,張三慧主編,普通高等教育“九五”國家級重點教材,清華大學出版社;
2、近代與高新技術的物理基礎,陳澤民主編,清華大學出版社;
3、力學與熱學,上和下冊分別由陳惟蓉和張三慧編寫,清華大學出版社;
4、電磁學,陳惟蓉編,清華大學出版社;
5、波動與光學,上下冊,牟緒程等編,清華大學出版社;
6、量子物理,史斌星編,清華大學出版社;
7、大學物理學導論,共二冊,向義和編,清華大學出版社;
8、大學物理學習題解答,第二版,張三慧主編,清華大學出版社;
9、普通物理輔導與答疑,共三冊,清華大學基礎物理教研組,北京出版社;
10、大學物理習題討論課指導,共二冊,沈慧君、王虎珠編,清華大學出版社;
11、大學物理學輔導,向義和編,清華大學出版社;
12、廣義相對論和宇宙學原理,李復編,氣象出版社;
13、雷射原理及套用,丁俊華、崔硯生、吳美娟編,清華大學出版社;
14、諾貝爾物理學獎,郭奕玲,沈慧君,高等教育出版社。
電子教材
1、大學物理電子教案,基礎物理教研組,清華大學出版社;
2、大學物理多媒體教材網路版,鄧新元主編,清華大學出版社;
3、大學物理電子教案集萃,基礎物理教研組,清華大學出版社;
4、大學物理演示實驗,物理演示實驗室,清華大學出版社;
5、核磁共振錄像片,楊紅、鄧新元等編,清華大學出版社;
6、穆斯堡爾效應錄像片,楊紅等編,清華大學出版社;
7、大學物理簡明電子教案,劉鳳英,鄧新元編,清華大學出版社
--實驗目錄--
一、力學(32)
1平拋與自由落體運動獨立性演示1套
2滾擺(麥克斯韋輪)
3錐體上滾
4載擺小車演示動量守恆
5質心運動演示(槓桿)
6超彈性現象演示動量原理(垂直衝突球)
7九聯球碰撞演示
8三聯球碰撞演示
9遞增半徑多球的碰撞演示
10逆風行舟
11角速度的矢量性演示儀(旋球演示角速度合成)
12轉動定律的定性演示
13掄繩有心力小球演示角動量守恆
14投影有心力小球演示角動量守恆
15茹科夫斯基轉椅演示角動量守恆
16離心節速器演示角動量守恆
17摩擦轉盤演示角動量守恆走廊
18流水瓶演示角動量守恆
19力矩突變角動量守恆演示
20角動量合成演示儀(演示角動量守恆與進動)
直升飛機尾翼原理
21車輪演示進動
22質量分布不同的等質量柱體的滾動
23導軌麥克斯韋輪走廊
24柱狀剛體平面平行運動演示
25磁矩陀螺在磁場中的進動
26陀螺儀
27離心力演示儀
28科里奧利力演示(轉盤,滾球,流水)
29翻身陀螺
30懸鏈線
31氣體流速與壓強的關係
32液體的小孔泄漏振盪演示
二、熱學與分子物理學(13)
1氣體壓強的模擬演示
2布朗運動模擬投影儀
3鉛柱分子力
4空氣粘滯演示(臥式轉盤)
5伽爾頓板
6速率分布演示走廊
7葉片熱機(不是光壓)
8熱磁輪
9半導體熱堆熱機(冷熱水)
10記憶合金熱機
11“記憶合金趣味實驗(熱漲彈簧,熱縮彈簧,熱開冷閉花)”
12空氣熱機(包括3組實驗)
13光柵光譜儀(包括2組實驗)
三、電磁學(51)
1點電荷的電力線
2平面電荷的電力線(單板兩側、雙板間)
3靜電跳球
4靜電擺球
5靜電滾筒
6避雷針原理
7滴水起電
8范氏起電機
9電風輪演示尖端放電
10電風吹火演示尖端放電
11正負電荷間的尖端放電
12日光燈的靜電啟輝
13高壓帶電操作
14異形導體表面電荷分布演示
15曲面導體網表面電荷分布演示
16鳥籠演示靜電禁止
17空心球殼演示靜電禁止
18極間電介質對電容的影響
19拾音法演示壓電效應
20閃光燈演示電容器儲能
21測溫熱電偶
22溫差電磁鐵
23冷熱水溫差電機
24氣體的輝光放電(直流高壓)
25氣體的輝光放電(高頻高壓)
26電流產生的磁場(用磁針偏轉演示)
27磁力線投影(直電流,圓電流,螺旋管,螺繞環)
28載流平行直導線的相互作用(位移式)
29安培力
30通電線圈的磁現象(用吸引鐵片演示)
31通電線圈的相互作用(相互吸引或排斥)
32陰極射線管演示洛侖茲力
33發光二極體演示電磁感應
34大線圈中插拔磁鐵或磁場變化演示電磁感應
35楞次定律
36自感現象
37萬用變壓器演示渦流(力效應:跳圈;熱效應:加熱)
38渦流的阻力(磁體在鋁管內運動)
39渦流的阻力(磁體在銅管外運動)
40渦流阻尼擺
41超導磁懸浮列車
42常溫磁懸浮(地球儀)
43電磁驅動(振子)
44磁滯回線
45居里點
46巴克豪森效應
47旋轉磁場演示異步電動機原理
48電磁波的發射與接收(燈泡)
49電磁波的發射與接收(收音機)
50抗、順、鐵磁性實驗
51布爾陷阱
四、振動與波(34)
1垂直彈簧振子演示簡諧振動
2水平彈簧振子演示簡諧振動
3球缺擺
4柱偏擺走廊
5不同質同形狀圓環擺
6同質圓弧擺
7旋轉矢量模型
8鋸條馬達演示受迫振動
9馬達彈簧演示受迫振動
10受迫振動演示儀
11多諧共振儀(鋼條)
12“玻爾共振儀(簡諧振動,阻尼振動,受迫振動)”
13音叉演示共振
14耦合擺球演示共振
15彈簧振子演示共振
16音叉演示拍
17雙喇叭演示拍
18簡諧振動合成儀
19示波器演示拍和利薩茹圖
20雷射演示利薩茹圖
21橫波模型(透明)
22細彈簧縱波
23塑膠簧縱波改進
24波動投影器
25弦駐波(安培力激勵)
26馬達激勵繩索弦駐波改進
27電音叉激勵繩索弦駐波
28氣體火焰駐波
29都卜勒效應(掄蜂鳴器)
30超聲噴泉
31波動機械(筷波儀)
32扭擺
33超音波干涉
34傅立葉分析
五、光學與近代物理(55)
1白光經肥皂膜的干涉(經透鏡成像到牆)
2白光牛頓環(經透鏡成像到牆)
3白光牛頓環(透射)
4等傾干涉模型
5等傾干涉(雷射)
6“等傾干涉(鈉光,F-P標準具)”
7“等傾干涉(鈉光,麥可遜干涉儀)”
8雲母片干涉暫缺
9“單縫衍射(雷射光源,縫寬可調)”
10波帶片
11微波分光計演示單縫衍射
12“雙縫衍射(雷射光源,縫寬不可調)”
13“三縫衍射(雷射光源,縫寬不可調)”
14“多縫衍射(雷射光源,縫寬不可調)”
15圓孔衍射(雷射光源)
16一維光柵衍射(雷射光源)
17各種氣體元素的光譜
18正交光柵衍射(雷射光源)
19正弦光柵衍射(雷射光源)
20白光全息(卡尺)
21偏振片(起偏與檢偏、馬呂定律)
22反射起偏與檢偏(玻璃堆)
23布魯斯特儀(玻璃堆起偏)
24視頻台上的演示實驗組合(偏振光的產生和檢偏)
25視頻台上的演示實驗組合(馬呂定律)
26視頻台上的演示實驗組合(雙折射晶片的相位延遲作用)波片
27視頻台上的演示實驗組合(橢圓偏振光的產生與檢驗)
28視頻台上的演示實驗組合(圓偏振光的產生與檢驗)
29視頻台上的演示實驗組合(雙折射分光現象)
30視頻台上的演示實驗組合(石英晶體的旋光現象)
31視頻台上的演示實驗組合(精密確定偏振面)
32方解石模型
33方解石的雙折射
34二分之一與四分之一波片
35應力雙折射
36顯色偏振
37匯聚偏振光的干涉(石英,雲母,方解石)
38白光的散射
39電子衍射
40夫蘭克赫茲實驗
41光電效應
42黑體輻射
43絕對黑體模型(開孔木盒)
44CO2雷射器
45He-Ne雷射器的結構(舊雷射管)
46立體照片
47雷射倍頻
48q調製
49X射線裝置(包括3組實驗)
50法拉第效應
51波粒二相性
52超導電性
53電子自旋共振
54晶體結構
55威爾遜雲室