工科類大學物理課程教學基本要求
高等學校物理基礎課程教學指導分委員會 編制
物理學是研究物質的基本結構、基本運動形式、相互作用及其轉化規律的自然科學。它的基本理論滲透在自然科學的各個領域，應用于生産技術的許多部門，是其它自然科學和工程技術的基礎。
在人類追求真理、探索未知世界的過程中，物理學展現了一系列科學的世界觀和方法論，深刻影響着人類對物質世界的基本認識、人類思維方式和社會生活，是人類文明的基石，在人才的科學素質培養中具有重要的地位。
一、課程的地位、作用和任務
以物理學基礎為内容的大學物理課程，是高等學校理工科各專業學生一門重要的通識性必修基礎課。該課程所教授的基本概念、基本理論和基本方法是構成學生科學素養的重要組成部分，是一個科學工作者和工程技術人員所必備的。
大學物理課程在為學生系統地打好必要的物理基礎，培養學生樹立科學的世界觀，增強學生分析問題和解決問題的能力，培養學生的探索精神和創新意識等方面，具有其他課程不能替代的重要作用。
通過大學物理課程的教學，應使學生對物理學的基本概念、基本理論和基本方法有比較系統的認識和正确的理解，為進一步學習打下堅實的基礎。在大學物理課程的各個教學環節中，都應在傳授知識的同時，注重學生分析和解決問題能力的培養，注重學生探索精神和創新意識的培養，努力實現學生知識、能力、素養的協調發展。
二、教學内容基本要求（詳見附表）
大學物理課程的教學内容分為A、B兩類。其中：A為核心内容，共74條，建議學時數不少于126學時，各校可在此基礎上根據實際情況對A類内容各部分的學時分配進行調整；B為擴展内容，共51條。
1. 力學（A：7條，建議學時數≥14學時；B：5條）
2. 振動和波（A：9條，建議學時數≥14學時；B：4條）
3. 熱學（A：10條，建議學時數≥14學時；B：4條）
4. 電磁學（A：20條，建議學時數≥40學時；B：8條）
5. 光學（A：14條，建議學時數≥18學時；B：9條）
6. 狹義相對論力學基礎（A： 4條，建議學時數≥6學時；B：3條）
7. 量子物理基礎（A：10條，建議學時數≥20學時；B：4條）
8. 分子與固體（B：5條）
9. 核物理與粒子物理（B：6條）
10. 天體物理與宇宙學（B：3條）
11. 現代科學與高新技術的物理基礎專題（自選專題）
三、能力培養基本要求
通過大學物理課程教學，應注意培養學生以下能力：
1. 獨立獲取知識的能力——逐步掌握科學的學習方法，閱讀并理解相當于大學物理水平的物理類教材、參考書和科技文獻，不斷擴展知識面，增強獨立思考的能力，更新知識結構；能夠寫出條理清晰的讀書筆記、小結或小論文。
2. 科學觀察和思維的能力——運用物理學的基本理論和基本觀點，通過觀察、分析、綜合、演繹、歸納、科學抽象、類比聯想、實驗等方法培養學生發現問題和提出問題的能力，并對所涉及問題有一定深度的理解，判斷研究結果的合理性。
3. 分析問題和解決問題的能力——根據物理問題的特征、性質以及實際情況，抓住主要矛盾，進行合理的簡化，建立相應的物理模型，并用物理語言和基本數學方法進行描述，運用所學物理理論和研究方法進行分析、研究。
四、素質培養基本要求
通過大學物理課程教學，應注重培養學生一下素質：
1. 求實精神——通過大學物理課程教學，培養學生追求真理的勇氣。嚴謹求實的科學态度和刻苦鑽研的作風。
2. 創新意識——通過學習物理學的研究方法、物理學的發展曆史以及物理學家的成長經曆等，引導學生樹立科學的世界觀，激發學生的求知熱情、探索精神、創新欲望，以及敢于向舊觀念挑戰的精神。
3. 科學美感——引導學生認識物理學所具有的明快簡潔、均衡對稱、奇異相對、和諧統一等美學特征，培養學生的科學審美觀，使學生會用美的觀點欣賞和發掘科學的内在規律，逐步則鞥強認識和掌握自然科學規律的自主能力。
五、教學過程基本要求
在大學物理課程的教學過程中，應以培養學生的知識、能力、素質協調發展為目标，認真貫徹以學生為主體、教師為主導的教育理念；應遵循學生的認知規律，注重理論聯系實際，激發學習興趣，引導自主學習，鼓勵個性發展；要加強教學方法和手段的研究與改革，努力營造一個有利于培養學生科學素養和創新意識的教學環境。
1. 教學方法——采用啟發式、讨論式等多種行之有效的教學方法，加強師生之間、學生之間的交流，引導學生獨立思考，強化科學思維的訓練。習題課、讨論課是啟迪學生思維，培養學生提出、分析、解決問題能力的重要教學環節，提倡有條件的學校以小班形式進行，并應在教師引導下讨論、交流為主，學時數應不少于總學時的10%，争取做到不少于15%。鼓勵通過網絡資源、專題講座、探索性實驗。小課題研究等多種方式開展探究式學習，因材施教，激發學生的智力和潛能，調動學生學習的主動性和積極性。
2. 教學手段——應發揮好課堂教學為主渠道的作用，教學手段應服務于教學目的，提倡有效利用多媒體技術。應積極創造條件，充分利用計算機輔助教學、網絡教學等現代化教育技術的優勢，擴大教學信息量，提高教學質量和效率。
3. 演示實驗——應充分利用演示實驗幫助學生觀察物理現象，增加感性知識，提高學習興趣。大學物理課程的主要内容都應有演示實驗（實驗演示和多媒體仿真演示），其中實物演示的數目不應少于40個。實物演示實驗可采用多種形式進行，如課堂實物演示、開放演示實驗室、演示實驗走廊等。提倡建立開放性的物理實驗演示室，鼓勵和引導學生自己動手觀察實驗，思考和分析問題，進行定性或半定量驗證。有條件的學校可以通過選修課或适當計算學分等措施保證實現上述目标。
4. 習題與考核——習題與考核是引導學生學習、檢查教學效果、保證教學質量的重要環節，也是體現課程要求規範的重要标志。習題選取應注重基本概念，強調基本訓練，貼近應用實際，激發學習興趣。考核要避免應試教育的傾向，積極探索以素質教育為核心的課程考核模式。
5. 雙語教學——在保證教學效果的前提下，有條件的學校可開展物理課程煩人雙語教學，以提高學生查閱外文資料和科技外語交流的能力。
六、有關說明
1. 本教學基本要求适用于各類高等院校的工科類專業和理科類非物理專業的本科物理課程，其中A類内容是本科生學習本課程應達到的最低要求。
2. 本課程宜從一年級第二學期開始，以确保學生學習本課程所具有所需的數學基礎。
3. 本基本要求建議的最低學時為126學時。為了體現加強基礎的教育思想，增強學生的發展潛力，各學校應根據人才培養目标和專業特點增加一定數量的B類内容和學時數。例如，對于理科。師範類非物理專業和某些需要加強物理基礎的工科專業，其大學物理課程的課時數不應少于144學時。
附表：教學内容基本要求
一、力學 | |||
序号 | 内容 | 類别 | 說明和建議 |
1 | 質點運動的描述、相對運動 | A | <!--[if !supportLists]-->1. <!--[endif]-->力學的重點是牛頓運動定律和三個守恒定律及其成立條件。 <!--[if !supportLists]-->2. <!--[endif]-->力學中除角動量、剛體和流體部分絕大多數概念學生在中學階段已有接觸，故教學中展開适度，以避免重複。 <!--[if !supportLists]-->3. <!--[endif]-->通過把力學的研究對象抽象為三個理想模型，質點、剛體和理想流體，逐步使學生學會建立模型的科學研究方法。 <!--[if !supportLists]-->4. <!--[endif]-->應注意學生學習矢量運算、微積分運算等方法在物理學中的應用。 <!--[if !supportLists]-->5. <!--[endif]-->可簡要說明守恒定律與對稱性的相互關系及其在物理學中的地位。 |
2 | 牛頓運動定律及其應用、變力作用下的質點動力學基本問題 | A | |
3 | 非慣性系和慣性力 | B | |
4 | 質點與質點系的動量守恒定律 | A | |
5 | 質心、質心運動定理 | A | |
6 | 變力的功、動能定理、保守力的功、勢能、機械能守恒定律 | A | |
7 | 對稱性和守恒定律 | B | |
8 | 剛體定軸轉動定律、轉動慣量 | A | |
9 | 剛體轉動中的功和能 | B | |
10 | 質點、剛體的角動量、角動量守恒定律 | A | |
11 | 剛體進動 | B | |
12 | 理想液體的性質、伯努利方程 | B | |
二、振動和波 | |||
序号 | 内容 | 類别 | 說明和建議 |
1 | 簡諧運動的基本特征和表述、振動的相位、旋轉矢量法 | A | <!--[if !supportLists]-->1. <!--[endif]-->振動和波是自然界極為普遍的運動形式，簡諧運動是研究一切複雜振動的基礎。應強調簡諧運動以及平面簡諧波的描述特點及研究方法，突出相位及相位差的物理意義。 <!--[if !supportLists]-->2. <!--[endif]-->要闡明平面簡諧波波函數的物理意義以及波是能量傳播的一種重要形式，突出相位傳播的概念和相位在波的疊加中的作用。講述機械波要為讨論電磁波（光波），以及物質波的概念提供基礎。 <!--[if !supportLists]-->3. <!--[endif]-->要求學生進一步掌握線性運動疊加原理，并通過在周期性外力作用下阻尼擺的混沌現象分析對非線性問題的特征有所了解。 <!--[if !supportLists]-->4. <!--[endif]-->振動和波是應用演示手段最為豐富的部分，教學中應充分應用演示實驗和多媒體手段闡述旋轉矢量法；展示阻尼振動、受迫振動和共振現象、振動的合成、李薩如圖形、駐波、多普勒效應等内容。并可鼓勵學生自己設計展示物理思想和物理現象的多媒體課件。 |
2 | 簡諧運動的動力學方程 | A | |
3 | 簡諧運動的能量 | A | |
4 | 阻尼振動、受迫振動和共振 | B | |
5 | 非線性振動簡介 | B | |
6 | 一維簡諧運動的合成、拍現象 | A | |
7 | 兩個相互垂直、頻率相同或為整數比例的簡諧運動合成 | B | |
8 | 機械波的基本特征、平面簡諧波波函數 | A | |
9 | 波的能量、能流密度 | A | |
10 | 惠更斯原理、波的衍射 | A | |
11 | 波的疊加、駐波、相位突變 | A | |
12 | 機械波的多普勒相應 | A | |
13 | 聲波、超聲波和次聲波；聲強級 | B | |
三、熱學 | |||
序号 | 内容 | 類别 | 說明和建議 |
1 | 平衡态、态參量、熱力學第零定律 | A | <!--[if !supportLists]-->1. <!--[endif]-->對于中學物理介紹的比較多的氣體宏觀規律，如氣體的狀态方程、熱力學第一定律等應注意展開适度，減少不必要的重複。 <!--[if !supportLists]-->2. <!--[endif]-->溫度是熱學的重要概念，除了說明溫度的統計意義外，還應講述為其提供實驗基礎的熱力學第零定律。 <!--[if !supportLists]-->3. <!--[endif]-->注重講授大量粒子組成的系統的統計研究方法和統計規律，以及熱現象研究中宏觀量與微觀量之間的區别與聯系。 <!--[if !supportLists]-->4. <!--[endif]-->通過理想氣體的壓強和氣體分子平均分布自由程等公式的建立以及氣體範德瓦爾斯方程的導出，進一步講授科學研究的建模方法。 <!--[if !supportLists]-->5. <!--[endif]-->要強調熱力學第二定律的重要性，使學生理解和掌握熵和熵增加原理是自然界（包括自然科學和社會科學）最為普遍實用的定律之一。 |
2 | 理想氣體狀态方程 | A | |
3 | 準靜态過程、熱量和内能 | A | |
4 | 熱力學第一定律、典型的熱力學過程 | A | |
5 | 多方過程 | B | |
6 | 循環過程、卡諾循環、熱機效率、制冷系數 | A | |
7 | 熱力學第二定律、熵和熵增加原理、玻爾茲曼熵關系式 | A | |
8 | 範德瓦爾斯方程 | B | |
9 | 統計規律、理想氣體的壓強和溫度 | A | |
10 | 理想氣體的内能、能量按自由度均分定理 | A | |
11 | 麥克斯韋速率分布律、三種統計速率 | A | |
12 | 玻爾茲曼分布 | B | |
13 | 氣體分子的平均碰撞頻率和平均自由程 | A | |
14 | 運輸現象 | B | |
四、電磁學 | |||
序号 | 内容 | 類别 | 說明和建議 |
1 | 庫侖定律、電場強度、電場強度疊加原理及其應用 | A | <!--[if !supportLists]-->1. <!--[endif]-->對中學物理中介紹的比較多的電力、磁力、靜電感應及電磁感應現象等内容，講述中應注意與中學的銜接，減少不必要的重複。 <!--[if !supportLists]-->2. <!--[endif]-->電磁學的中點在于通過庫侖定律、高斯定理和環路定理、畢奧-薩伐爾定律、法拉第電磁感應定律等，學習電磁場的概念及場的研究方法。 <!--[if !supportLists]-->3. <!--[endif]-->突出介紹以點電荷的電場和電流元的磁場為基礎的疊加法。強調電磁強度、電場力、磁感應強度、磁場的矢量性、并加強學生應用微積分解決物理問題的訓練。 <!--[if !supportLists]-->4. <!--[endif]-->重點講述法拉第電磁感應定律以及麥克斯韋關于渦旋電場和位移電流的基本假設，并闡明麥克斯韋方程的物理思想，幫助學生建立起統一電磁場的概念以及認識電磁場的物質性、相對性和統一性。 <!--[if !supportLists]-->5. <!--[endif]-->電路是處理電磁問題的一種常用方式，有很重要的實際意義，應說明“路”或“場”處理電磁問題的前提條件。對于後續課程沒有電工或電路課的學生，應當把列為B類有關電路的内容作為核心内容（A類）處理；對其它專業的學生，這部分内容可以删去，以免與後續課程重複。 |
2 | 靜電場的高斯定理 | A | |
3 | 電勢、電勢疊加原理 | A | |
4 | 電場強度和電勢的關系、靜電場的環路定理 | A | |
5 | 導體的靜電平衡 | A | |
6 | 電介質的極化及其應用 | B | |
7 | 有電介質存在時的電場 | A | |
8 | 電容 | A | |
9 | 磁感應強度：畢奧-薩伐爾定律、磁感應強度疊加原理 | A | |
10 | 恒定磁場的高斯定理和安培環路定理 | A | |
11 | 安培定律 | A | |
12 | 洛倫茲力 | A | |
13 | 物質的磁性、順磁質、抗磁質、鐵磁質 | B | |
14 | 有磁介質存在時的磁場 | A | |
15 | 恒定電流、電流密度和電動勢 | A | |
16 | 法拉第電磁感應定律 | A | |
17 | 動生電動勢和感生電動勢、渦旋電場 | A | |
18 | 自感和互感 | A | |
19 | 電場和磁場的能量 | A | |
20 | 位移電流、全電流環路定理 | A | |
21 | 麥克斯韋方程組的積分形式 | A | |
22 | 電磁波的産生及基本性質 | A | |
23 | 麥克斯韋方程組的微分形式 | B | |
24 | 邊界條件 | B | |
25 | 超導體的電磁性質 | B | |
26 | 直流電：閉合電路和一段含源電路的歐姆定律、基爾霍夫定律、電流的功和功率 | B | |
27 | 交流電：簡單交流電路的解法（矢量圖解法和複數解法）、交流電的功率，三相交流電 | B | |
28 | 暫态過程、諧振電路 | B | |
五、光學 | |||
序号 | 内容 | 類别 | 說明和建議 |
1 | 幾何光學基本定律 | A | <!--[if !supportLists]-->1. <!--[endif]-->介紹幾何光學的基本定律和近軸光學成像的分析方法。 <!--[if !supportLists]-->2. <!--[endif]-->重點講述光的幹涉和衍射，使學生掌握判斷波的基本特征。 <!--[if !supportLists]-->3. <!--[endif]-->分波陣面幹涉主要介紹楊氏雙縫幹涉，洛埃鏡幹涉可突出相位突變的實驗驗證。 <!--[if !supportLists]-->4. <!--[endif]-->分振幅幹涉的教學重點是等厚幹涉及其應用。 <!--[if !supportLists]-->5. <!--[endif]-->通過幹涉和衍射的學習，以及一些光學器件在現代工程技術中的應用，使學生理解光栅光譜的特征以及光譜分析的意義，了解光學精密測量的基本方法。 <!--[if !supportLists]-->6. <!--[endif]-->光學也是演示手段較為豐富的一部分，可充分應用多媒體手段展示幹涉和衍射現象的規律及其變化、單縫衍射對光栅衍射的調制作用及缺級現象、偏振光的獲得等内容，幫助學生加深對光學基本理論的理解。 |
2 | 光在平面上的反射和折射 | A | |
3 | 光在球面上的反射和折射 | A | |
4 | 薄透鏡 | A | |
5 | 顯微鏡、望遠鏡、照相機 | B | |
6 | 光源、光的相幹性 | A | |
7 | 光程、光程差的概念 | A | |
8 | 分波陣面幹涉 | A | |
9 | 分振幅幹涉 | A | |
10 | 邁克爾遜幹涉儀 | B | |
11 | 光的空間相幹性和時間相幹性 | B | |
12 | 惠更斯-菲涅爾原理 | A | |
13 | 夫琅喬費單縫衍射 | A | |
14 | 光栅衍射 | A | |
15 | 光學儀器的分辨本領 | A | |
16 | 晶體的X射線衍射 | B | |
17 | 全息相機 | B | |
18 | 光的偏振性、馬呂斯定律 | A | |
19 | 布儒斯特定律 | A | |
20 | 光的雙折射現象 | B | |
21 | 偏振光幹涉和人工雙折射 | B | |
22 | 旋光現象 | B | |
23 | 光與物質的相互作用：吸收、散射和色散 | B | |
六、狹義相對論力學基礎 | |||
序号 | 内容 | 類别 | 說明和建議 |
1 | 邁克爾孫-莫雷實驗 | B | <!--[if !supportLists]-->1. <!--[endif]-->本部分重點講述狹義相對論的基本原理，研究方法，通過與絕對時空觀的比較，幫助學生建立狹義相對論的時空觀。 <!--[if !supportLists]-->2. <!--[endif]-->注意學習相對論的力學基礎。 |
2 | 狹義相對論的兩個基本假設 | A | |
3 | 洛倫茲坐标變換和速度變換 | A | |
4 | 同時性的相對性、長度收縮和時間延緩 | A | |
5 | 相對論力學基礎 | A | |
6 | 能量和動量的關系 | B | |
7 | 電磁場的相對性 | B | |
七、量子物理基礎 | |||
序号 | 内容 | 類别 | 說明和建議 |
1 | 黑體輻射、光電效應、康普頓散射 | A | <!--[if !supportLists]-->1. <!--[endif]-->突出講授光的波粒二象性的物理思想，對中學已講解的光電效應可适當簡化，避免不必要的重複。 <!--[if !supportLists]-->2. <!--[endif]-->本部分重點介紹量子力學的基本原理，幫助學生建立波粒二象性和量子化的概念，這是從經典物理到量子物理過渡的重要階梯。理解微觀物質的描述方式和波函數的統計意義，并通過一維無限深勢阱的量子力學描述以及與經典駐波的比照，幫助學生理解波函數和薛定谔方程是量子力學狀态描述的手段。 <!--[if !supportLists]-->3. <!--[endif]-->注意通過幾個重要實驗和模型，給出量子力學作為新理論創立和發展的過程以及人們對物質世界認識不斷深化的過程，給學生以創新思維和探索精神的啟迪。 |
2 | 戴維孫-革莫實驗、德布羅意的物質波假設 | A | |
3 | 波爾的氫原子模型 | B | |
4 | 夫蘭克-赫茲實驗、原子裡德堡态。對應原理 | B | |
5 | 波函數及其概率解釋 | A | |
6 | 不确定關系 | A | |
7 | 薛定谔方程 | A | |
8 | 一維無限深勢阱 | A | |
9 | 一維諧振子 | B | |
10 | 一維勢壘、隧道效應、電子隧道顯微鏡 | A | |
11 | 氫原子的能量和角動量量子化 | A | |
12 | 電子自旋：施特恩-蓋拉赫實驗 | A | |
13 | 泡利原理、原子的殼層結構、元素周期表 | A | |
14 | 堿金屬原子、交換對稱性、激光、激光冷卻與原子囚禁 | B | |
八、分子與固體 | |||
序号 | 内容 | 類别 | 說明和建議 |
1 | 化學鍵：離子鍵、共價鍵 | B | <!--[if !supportLists]-->1. <!--[endif]-->這部分内容重點在物理圖像和物理概念的建立。 <!--[if !supportLists]-->2. <!--[endif]-->幫助學生理解離子鍵和共價鍵兩種重要的化學鍵形成的機理及分子結構的基本特點。 <!--[if !supportLists]-->3. <!--[endif]-->理解金屬中自由電子的分布規律和導電機制，能帶的形成，半導體的導電機制，PN結的形成以及簡單半導體器件的工作原理。 |
2 | 分子的振動與轉動 | B | |
3 | 自由電子的能量分布與金屬導電的量子解釋 | B | |
4 | 能帶、導體和絕緣體 | B | |
5 | 半導體、PN結、半導體器件 | B | |
九、核物理與粒子物理 | |||
序号 | 内容 | 類别 | 說明和建議 |
1 | 原子核的一般性質 | B | <!--[if !supportLists]-->1. <!--[endif]-->這部分内容重點在幫助學生了解研究微觀物質的基本方法。 <!--[if !supportLists]-->2. <!--[endif]-->重點介紹物質微觀結構、運動規律和相互作用的基本物理圖像。 |
2 | 放射性衰變、輻射和劑量 | B | |
3 | 原子核的裂變與聚變 | B | |
4 | 粒子及其分布 | B | |
5 | 守恒定律 | B | |
6 | 基本相互作用與标準模型 | B | |
十、天體物理與宇宙學 | |||
序号 | 内容 | 類别 | 說明和建議 |
1 | 星體的演化：白矮星、中子星和黑洞 | B | <!--[if !supportLists]-->1. <!--[endif]-->了解廣義相對論的基本原理，并建立相應的時空觀。 <!--[if !supportLists]-->2. <!--[endif]-->介紹天體和宇宙演化的物理圖像，了解微觀，宏觀和宇觀物理規律之間的聯系，幫助學生建立科學的自然觀和宇宙觀。 |
2 | 廣義相對論基礎：等效原理、彎曲時空、引力紅移和引力輻射 | B | |
3 | 宇宙學：大爆炸理論、宇宙膨脹、宇宙背景輻射 | B | |
十一、現代科學與高新技術的物理基礎專題（自選專題） |
說明：
1. 内容基本要求分為A、B兩類，其中A類共有74條，B類共有51條。A類内容構成大學物理課程教學内容的基本框架，是核心内容；B類是擴展内容，它們常常是理解現代科學技術進展的基礎，講述這些内容可以使學生對大學物理的基本規律的理解更加深刻和充實。各學校除了保證基本知識結構的系統性。完整性以外，在知識的深度和廣度上不應僅滿足A類内容，而應當根據學時範圍和授課對象所需基礎盡可能多地選擇B類内容，必要時還可适當開啟新的“知識窗口”，介紹與科學前沿和技術應用發展相關的内容。由于各學校類型，辦學性質和人才培養目标的差異沒在充分論證的基礎上，一些專業的大學物理教學内容可以再A、B兩類内容之間進行小幅調整，但由A類内容調整為B類的比例不應大于15%。調整的論證資料應由學校存檔。調整後的教學内容通過各校教學大綱加以規範。
2. 應适當加強近現代物理基礎知識的教學，近代物理的内容一般不應少于總學時的五分之一。
3. 為了拓展學生視野，培養學生的創新意識，夯實學生及你不發展物理基礎，在基本要求的内容中包含了現代科學與高新技術物理基礎專題。專題内容可用以拓展物理知識面，例如介觀物理、等離子體物理、軟凝聚态物理、信息光學、耗散結構理論等；也可以介紹物理學在科學技術應用中的新理論、新知識、新技術，例如激光、超導、液晶、量子信息、紅外輻射與遙感、掃描隧道顯微鏡、核磁共振、超聲等。專題内容和學時由各學校自行确定，并納入課程教學大綱，予以落實。
4. 本教學基本要求不涉及教學内容的先後安排和編寫教材的章節順序。在實施教學中，要注意各部分内容之間的相互聯系和有機銜接。