2021南京工业大学普通物理研究生考试大纲

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    866《普通物理》复习大纲

    一、考试的基本要求

    普通物理是系统介绍各种物理现象和物理方法的基础物理课程，以经典物理学的概念、内容和方法为主体，辅之以早期与之衔接的量子物理。通过课程的学习，帮助学生打好必要的物理学基础，初步掌握物理学的思维方式和研究问题的方法，培养独立获取知识的能力，提高科学素质。本科目的考试内容包括力学、电磁学、热学、光学和量子物理，考察考生对普通物理学的基本概念、基本原理和基本方法的理解和掌握程度以及利用知识分析和解决相关问题的能力。

    二、考试方式和考试时间

    闭卷考试，总分150分，考试时间3小时。

    三、参考书目（仅供参考）

    《大学物理》，吴高建、张茹主编，上海交通大学出版社

    《大学物理通用教程》，钟锡华、陈熙谋主编，北京大学出版社

    四、试题类型：

    包括填空题、选择题、判断题、简答题、计算题中的多种类型，根据每年的考试要求做相应的调整。

    五、考试内容及要求

    第一部分力学

    （一）质点运动学

    1.掌握位矢、位移、速度、加速度等描述质点机械运动和特征的物理量。能借助于直角坐标系计算质点在平面内运动时的速度、加速度。能借助于极坐标计算质点作圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度。

    2.理解质点运动的瞬时性、矢量性和相对性。

    3.掌握运动学两类问题的求解方法：

    运动学的第一类问题：由运动方程求质点的速度和加速度；

    运动学的第二类问题：由质点的速度或加速度及初始条件，求运动方程。

    （二）质点动力学

    1.掌握牛顿三定律及其适用范围。求解一维变力情况下质点动力学问题。

    2.掌握功的概念及变力做功的表达式，能计算一维变力的功。掌握质点的动能定理，理解保守力做功的特点及势能概念。会计算重力、弹性力和万有引力势能，掌握机械能守恒定律。

    3.掌握质点的动量定理及质点系的动量守恒定律，理解质点的角动量和角动量守恒定律。掌握运用守恒定律分析力学问题的思路和方法，能求解简单系统在平面内运动的力学问题。

    （三）刚体力学

    1.理解描述转动的角量（角位移、角速度和角加速度）与线量的关系。

    2.理解力矩、力矩的功、转动惯量、刚体的角动量和转动动能等物理量。

    3.理解转动定律和角动量守恒定律，会分析处理包括质点和刚体、平动和转动的简单系统的力学问题。

    （四）振动和波动

    1.理解描述简谐振动的各个物理量（特别是相位）及其相互关系。能根据初始条件写出一维简谐振动的运动方程，并了解其物理意义。

    2.理解简谐振动的基本特征。会建立弹簧振子或单摆简谐振动的微分方程。理解简谐振动的能量特征。

    3.理解两个振动方向相同、同频率简谐振动的合成规律，以及合成振幅的极大和极小条件。了解两个振动方向垂直、同频率简谐振动的合成规律。

    4.了解机械波产生的条件及传播过程。理解由波动方程建立平面简谐波的波函数的方法，以及波函数的物理意义。理解描述简谐波的各物理量的物理意义及相互关系。

    5.了解惠更斯原理和波的叠加原理。掌握波的相干条件，及应用相位差或波程差概念分析和确定合成振幅加强和减弱的条件和位置。

    第二部分电磁学

    （一）真空中的静电场

    1.理解库仑定律和电学单位制。

    2.掌握电场强度的概念和电场的叠加原理。根据电荷的分布能计算电场强度的空间分布，理解电偶极子和电偶极矩的概念，能计算电偶极子在均匀电场中的力矩。

    3.理解静电场的高斯定理。理解用高斯定理计算电场强度的条件和方法。

    4.理解静电场力做功的特点及静电场的环路定理，掌握电势能和电势的概念及电场强度和电势的关系。由电荷的分布，根据电势叠加原理会计算空间电势的分布。

    （二）静电场中的导体和电介质

    1.理解处于静电平衡条件下导体中的电场强度、电势和电荷的分布。

    2.理解孤立导体的电容和电容器的电容。会计算平板电容器、圆柱面电容器和球形电容器的电容。

    3.理解静电系统的静电能和电场的能量，理解电场能量密度的表达式，掌握简单电荷系统的电场能量的计算。

    4.了解电介质的极化机理，了解各向同性电介质中电位移矢量和电场强度的关系和区别。理解电介质中的高斯定理和环路定理。

    （三）稳恒电流

    1.理解稳恒电流的几个基础概念：电流强度、电流密度、欧姆定律的微分形式、电源和电动势。从场的角度理解建立稳恒电场和稳恒电流的条件电流的连续性方程，恒定条件。

    2.能运用基尔霍夫定律解决电路的支路电流和回路电压问题。

    （四）稳恒磁场

    1.掌握磁感应强度的概念。掌握毕奥-萨伐尔定律，能由电流的分布计算空间磁感应强度的分布。

    2.理解稳恒磁场的高斯定理。

    3.理解稳恒磁场的安培环路定理，理解用安培环路定理计算磁感应强度的条件和方法。

    4.理解安培定律和洛仑兹力公式。理解平面载流回路的磁矩的概念。能计算载流导线在磁场中所受的安培力；能计算平面载流回路在均匀磁场中所受的磁力矩；能分析运动电荷在均匀电场和均匀磁场中所受的力和运动。

    5.了解磁介质的磁化机理及铁磁质的磁化规律和特性，了解各向同性磁介质中磁感应强度和磁场强度的关系和区别，知道磁介质中的高斯定理和安培环路定理。

    （五）电磁感应

    1.掌握法拉第电磁感应定律，会计算回路中所产生的感应电动势。理解动生电动势和感生电动势。

    2.了解涡旋电场的概念以及静电场与涡旋电场的区别。

    3.了解自感现象和互感现象及自感系数和互感系数。

    4.理解电流系统的磁场和磁场能量密度，会计算简单电流系统的磁场能量。

    第三部分热学

    （一）气体动理论

    1.了解统计物理的几个概念：统计规律、概率和统计平均值。

    2.理解理想气体状态方程，理解理想气体的宏观定义、微观模型和统计假设。

    3.理解理想气体的压强公式和温度公式，以及宏观量压强和温度的微观本质。

    4．理解能量均分定理及内能的概念，并能应用该定理计算理想气体的定压热容、定体热容和内能。

    5.了解麦克斯韦速率分布律及速率分布函数和分布曲线的物理意义。了解气体分子热运动的平均速率、方均根速率和最概然速率等三种速率。了解气体分子的平均碰撞频率和平均自由程。

    （二）热力学基础

    1.掌握功和热量的概念，理解准静态过程，掌握热力学第一定律，能根据热力学第一定律分析、计算理想气体等体、等压、等温和绝热过程中的功、热量和内能的改变量。

    2.理解循环过程的特征及热机效率和致冷机的致冷系数。理解卡诺循环以及卡诺热机的效率和卡诺致冷机的致冷系数。

    3.理解热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述。

    4.了解可逆过程和不可逆过程，了解实际的热力学过程都是不可逆的。

    5.了解热力学第二定律的统计意义，了解熵的玻尔兹曼表达式和熵增加原理。

    第四部分光学

    （一）光的干涉

    1.理解光的相干性、相干无条件及获得相干光的方法，掌握光程、光程差、半波损失及光的干涉条件。

    2.理解杨氏双缝干涉，能确定干涉条纹在屏上的位置，理解薄膜的等厚干涉和等倾干涉以及增透膜和增反膜。

    3.掌握劈尖干涉，能确定条纹间距及膜的厚度差，了解牛顿环和迈克耳逊干涉仪的工作原理。

    （二）光的衍射

    1.了解惠更斯—菲涅耳原理及处理单缝的夫琅和费衍射的半波带法。理解单缝衍射公式，会分析、确定单缝衍射条纹的位置及缝宽和波长对衍射条纹分布的影响，了解圆孔衍射和光学仪器的分辩本领。

    2.理解光栅衍射公式，会确定光衍射各级明纹的位置，会分析斜入射的情况及光栅衍射的缺级现象。

    （三）光的偏振

    1.理解自然光、偏振光和部分偏振光。理解线偏振光的获得方法和检验方法。

    2.理解布儒斯特定律和马吕斯定律，了解光的双折射现象。

    第五部分量子物理（近代物理）

    （一）光的量子效应

    1.了解黑体辐射，理解普朗克的能量子假设。

    2.理解光电效应和爱因斯坦的光子理论。

    3.了解康普顿效应。

    （二）原子物理

    1.了解卢瑟福核式模型的提出和卢瑟福α粒子散射理论及实验验证。

    2.理解核式结构的意义和困难。

    3.理解玻尔的氢原子理论和由此得出的原子中的电子轨道和能级结构。

    4.了解玻尔理论创建的历史背景及玻尔理论的意义和困难。

    5.了解氢原子的量子力学结果。

    6.理解电子自旋和泡利原理。

    7.掌握单个价电子总角动量的合成方法（自旋轨道耦合）和描述电子量子态的四个量子数。