2022年南京信息工程大学硕士研究生考试科目840《大学物理》考试大纲及参考书目

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2022年南京信息工程大学硕士研究生考试科目840《大学物理》考试大纲及参考书目正文

第一部分  课程目标与基本要求
一、课程目标
本课程是理工科大学生必修的基础理论课之一，主要介绍电磁场的基本概念和规律，重点是电场、磁场、力学、热力学、电磁波（光）的基本现象、运动规律、分析方法和应用。重点是物理基本现象及其运动规律、分析方法和应用。课程学习目标是为物理海洋学和从事海洋遥感基础理论研究、海洋观测数据在物理海洋、海洋生态环境保护、以及海气相互作用中的应用提供理论基础。
二、基本要求
了解电磁场的基本概念和规律，掌握计算电场、磁场的基本方法。理解电磁场问题的基本处理方法，掌握电磁波的基本理论。熟悉并掌握运动学的基本定律，了解常见的物理运动现象及计算机理。熟悉力学中各种力的含义及定义式，掌握力学的守恒定律及其特点和规律。理解并掌握热力学第一、第二定律及其“系统”的概念，以及相关参量的含义和运算。了解近代物理的现状和前沿，掌握几何光学的基本概念、成像规律，掌握光的传播、干涉、衍射、偏振等基本现象和规律。
第二部分    内容与考核目标
第一章 静电场中的导体和电解质
1了解点电荷、电荷量子化概念和电荷守恒定律；掌握库伦定律及其使用条件。
2掌握电场和电场强度的概念和场强叠加原理，掌握利用点电荷的电场强度公式和场强的叠加原理计算不同电荷激发的电场的场强计算。
3理解电场线和电通量的概念，掌握高斯定理及应用，掌握对称分布电场的电场强度。
4理解静电力做功和路径无关的特征，掌握静电场环路定理的物理意义；掌握电势的概念，掌握计算点电荷系和具有简单几何形式的带电体的电势分布。
5了解等势面、电势梯度的概念；了解电势梯度计算电场强度的分布。
6了解电偶极子概念及其在均匀电场中的受力和运动。
7理解导体的静电平衡条件和静电屏蔽等现象，掌握导体达到静电平衡时电荷、电场强度、电势的分布特征；掌握存在导体时静电场的场强分布和电势分布的计算方法。
8掌握电容定义，掌握典型电容器（如孤立导体电容器、平行板电容器、球形电容器、圆柱电容器等）电容的计算。
9了解极化强度的概念及物理意义。理解含电介质时的高斯定理和有电介质存在时静电场中的电位移矢量和电场强度的计算方法。
10理解电场能量密度的概念，掌握带电系统和静电场能量的计算方法。
第二章  电流和稳恒磁场
1理解电流强度、电流密度、非静电场强度、电动势的概念。
2掌握磁感应强度的定义；掌握毕奥-萨伐尔定律并能用它计算具有简单几何形状的载流导体（载流直导线、圆电流等）产生的恒定磁场分布。
3掌握磁感应线和磁通量的物理意义，理解高斯定理和安培环路定理，能分别计算简单非均匀磁场中，某回路所包围面积上的磁通量和某些具有对称性载流导体产生的磁场分布。
4理解洛伦兹力公式及其物理意义；掌握运动电荷在磁场中磁场力的计算以及分析在匀强磁场中电荷运动的规律；掌握利用安培定律分析和计算简单几何形状的载流导线在磁场中所受的安培力；了解载流平面线圈磁矩的概念，在匀强磁场中所受磁力矩的计算方法以及磁力和磁力矩作功的计算。
5了解磁介质的分类；了解磁化电流和磁化强度的概念，了解磁感应强度、磁场强度和磁化强度三者之间的关系。
第三章 变化的电磁场
1掌握法拉第电磁感应定律及其物理意义；掌握计算感应电动势及其方向。
2理解动生电动势，掌握用动生电动势的公式计算简单几何形状导体的匀强磁场或对称分布的非匀强磁场中运动时的动生电动势。
3理解感生电动势和感生电场的概念、性质和区别，掌握简单的感生电场强度及感应电动势的计算和方向；了解涡电流的概念。
4了解自感现象，了解简单回路的自感系数和自感电动势的计算方法；了解互感现象、简单回路的互感系数及互感电动势的计算。
5了解磁场能量、磁场能量密度，掌握磁场能量的计算方法。
6了解位移电流和全电流的概念，掌握位移电流的特性以及与传导电流的区别。
7理解麦克斯韦电磁场理论的基本概念及麦克斯方程组的积分形式，掌握电磁波的产生和电磁波谱。
第四章 质点动力学
1理解质点和参考系的定义，了解抛体运动和圆周运动的运动规律和性质，自然坐标系和平面曲线运动的特点；掌握牛顿运动定律，常见力（重力、弹力、摩擦力）的产生、方向和大小的判断和计算。
2掌握相对运动中各物理量的关系和矢量运算以及伽利略变换；了解惯性力、科里奥利力的定义及性质。
3掌握力做功的原理和公式定义；掌握功率的定义。
4理解动能定律及其推导过程，掌握动能的定义式及适用范围。
5通过重力、弹性力和万有引力做功，理解势能公式的推导和势能曲线的关系，掌握势能的概念。
6理解机械能的概念，掌握物体动能和势能互相转换的关系，掌握机械能守恒定律及导出过程，掌握判断机械能守恒的条件。
7理解动量和冲量的定义，了解动量定理的表达式，掌握动量定理的含义和适用范围。
8理解质点的角动量、力矩、冲量矩的概念，掌握质点泵角动量定理，理解角动量守恒定律及适用条件。
第五章 刚体力学
1掌握刚体的两种基本运动、平面运动及其描述参数和自由度的概念。
2掌握定轴转动刚体的角位置、角速度和角加速度的角量描述，掌握定轴转动刚体的速度和加速度的线量描述，掌握定轴转动刚体的角量和线量之间的转换关系。
3掌握力矩的定义（包括刚体中的内力矩和外力矩的概念），掌握刚体定轴转动定律的推导过程及结果，掌握常见的、具有规则形状的刚体的转动惯量计算，掌握垂直轴定理和平行轴定理。
4掌握力矩做功的概念及计算，掌握定轴转动刚体的动能及动能定理。
5掌握定轴转动刚体的角动量定义及推导、角动量定理及推导和角动量守恒定律。
6掌握质心的定义及计算。
7掌握固体在外力作用下的一般情况，掌握应力、弹性形变和塑性形变的概念。
第六章 机械振动
1掌握阻尼振动、受迫振动和共振的概念，了解三者的数学推导过程，掌握欠阻尼和过阻尼的物理概念。
2掌握简谐振动的运动学方程、速度及加速度的表达式和振幅、角频率及相位等特征量的含义，掌握简谐振动的曲线和旋转矢量表示法。
3掌握简谐振动函数表达式的数学推导过程，掌握牛顿第二运动定律在简谐振动中的应用，掌握简谐振动中动能、势能和总能量的计算。
4掌握相位差的概念和两个同频率振动的相位差，掌握两个同频率同方向简谐振动的合成，掌握两个互相垂直的同频率简谐振动的合成。
5掌握多普勒效应产生的原因及多普勒效应的概念及应用。
第七章 气体动力学基础知识
1掌握阿伏伽德罗常数、物态与分子之间作用力的关系、布朗运动和理想气体模型。
2掌握气体系统的平衡态，掌握体积、压强和温度等三个描述气体状态的参量，掌握理想气体状态方程。
3掌握压强的概念、理想气体压强公式及统计意义和理想气体的温度公式及微观机制。
4掌握自由度的概念、能量均分定理、气体分子的平均平动动能的定义及含义、理想气体的内能定义及其表达。
第八章 热力学基础
1掌握“系统”的概念，掌握描述气体状态参量，掌握准静态过程、系统内能等5个热理学基本概念。
2理解并掌握热力学第一定律，掌握热容的定义、物理意义和影响参数，掌握单原子分子、双原子分子（系统）的顶体热容、定压热容的概念及计算。
3利用理想气体的状态方程、热力学第一定律和理想气体的内能三大理论工具，掌握定量分析理想气体的等容过程、等压过程和等温过程中各种态参量的变化。
4了解热传递过程的方向性，掌握热力学第二定理的两种不同表述。
5掌握熵函数的定义和数学表达式，掌握熵增加原理。
第九章 几何光学
1理解光的直线传播定律和光的可逆性原理。
2掌握光的反射定律和折射定律；了解全反射现象；了解平面反射和平面折射成像的规律；理解焦距、物距和像距的概念，熟悉符号法则。
第十章 光的干涉和衍射
1理解光源、光的单色性和光的相干条件及获得相干光的基本原理和方法。
2掌握光程与光程差的计算方法，熟悉光程差和相位差的关系。
3了解杨氏双缝干涉实验的基本装置和实验规律，了解迈克耳逊干涉仪的工作原理和应用。
4了解惠更斯-菲涅耳原理及其在光的衍射现象中的应用；了解菲涅耳衍射与夫琅和费衍射的区别
5理解夫琅和费衍射的规律，掌握半波带法在分析夫琅和费衍射中的应用；掌握单缝的夫琅和费衍射的衍射花样和衍射光强分布。
6熟悉圆孔的夫琅和费衍射和最小分辨角的概念
第十一章 光的偏振
1了解自然光、线偏振光和部分偏振光概念，了解圆偏振光和椭圆偏振光的概念
2了解产生偏振光的几种方法，熟悉反射光、折射光的偏振特征，熟悉布儒斯特定律、马吕斯定律。
第三部分    有关说明与实施要求
1. 考试目标的能力层次的表述
本课程对各考核点的能力要求一般分为三个层次用相关词语描述:
较低要求——了解
一般要求——理解、熟悉、会
较高要求——掌握、应用
一般来说，对概念、原理、理论知识等,可用“了解”、“理解”、“掌握”等词表述；对应用方面，可用“会”、“应用”、“掌握”等词。
2. 命题考试的若干规定
（1） 本课程的命题考试是根据本大纲规定的考试内容来确定的，根据本大纲规定的各种比例（每种比例规定可有3分以内的浮动幅度来组配试卷，适当掌握试题的内容、覆盖面、能力层次和难易度）。
（2） 各章考题所占分数大致如下：
第一～三章 电磁学   约占35％
第四～六章 力学     约占30％
第七～八章 热力学   约占20％
第九～十一章 光学   约占15％
（3） 其难易度分为易、较易、较难、难四级，在试卷中四种难易度；试题难易度分数比例2：3：3：2。
（4） 试卷中对不同能力层次要求的试题所占的比例大致是：“了解”占10%，“理解”（熟悉、能、会）占30%，“掌握”包括应用占60%.
（5） 试题主要题型有:选择题、简答和公式推导题、计算题、综合题在内等多种题型。
（6） 考试方式为闭卷考试。总分150分，考试时间180分钟。本科目考试不得使用计算器。试题主要测验考生对本课程的基本理论、基本知识和基本技能掌握的程度，以及运用所学理论分析、解决问题的能力。试题要有一定的区分度，难易度要适当。
 
第四部分    参考书目
1.《物理学》高等教育出版社，2014年第六版，作者：马文蔚、周雨青。
2.《大学物理》科学出版社，2019年，作者：刘博、赵德林等。


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