《大學(xué)化學(xué)》課程教學(xué)大綱
一．課程基本情況
名稱：學(xué)院數(shù)學(xué)
講課對象：土木工程、無機(jī)非金屬材料工程、給水排水工程、工程熱學(xué)、環(huán)境工程、高分子材料與工程、安全工程、環(huán)境科學(xué)、地理信息系統(tǒng)、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及其手動化、交通工程、測繪工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程
考評形式：考試
先修課程：高等物理
后續(xù)課程：熱學(xué)
開課教研室：數(shù)學(xué)教研室
二．課程教學(xué)目標(biāo)
1．任務(wù)和地位
學(xué)院化學(xué)課程是高等工業(yè)高校各專業(yè)中學(xué)生的一門重要的選修基礎(chǔ)課，它的基本理論滲透在自然科學(xué)的許多領(lǐng)域大學(xué)物理學(xué)，應(yīng)用于生產(chǎn)技術(shù)的各部門，它是自然科學(xué)的許多領(lǐng)域和工程技術(shù)的基礎(chǔ)；它所包含的精典化學(xué)、近代化學(xué)和化學(xué)學(xué)在科學(xué)技術(shù)上應(yīng)用的初步知識等都是一個中級工程技術(shù)人員所必備的。
2．知識要求
通過課堂講解及討論，課后布置適當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)任務(wù)，再加上學(xué)院化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的輔助作用，使中學(xué)生才能對課程中的基本概念、基本理論、基本技巧有比較全面的、系統(tǒng)的認(rèn)識和正確的理解，并具有初步的剖析、解決數(shù)學(xué)問題的能力。
3．能力要求
通過學(xué)院化學(xué)課的學(xué)習(xí)，一方面可以使中學(xué)生較系統(tǒng)地把握必要的化學(xué)基礎(chǔ)；另一方面使中學(xué)生初步學(xué)習(xí)科學(xué)的思想方式和研究問題的方式。這種都起著寬闊思路、激發(fā)探求和創(chuàng)新精神，提高適應(yīng)能力，為其在今后學(xué)習(xí)相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)課程打下良好的基礎(chǔ)。學(xué)好學(xué)院化學(xué)課，除了對中學(xué)生在校的學(xué)習(xí)非常重要，并且對中學(xué)生結(jié)業(yè)之后的工作和進(jìn)一步學(xué)習(xí)新理論、新知識、新技術(shù)，不斷更新知識，都將發(fā)生深遠(yuǎn)的影響。
三．教學(xué)內(nèi)容的基本要求和學(xué)時分配
1．教學(xué)內(nèi)容及要求
⑴力學(xué)部份的基本要求：
①理解質(zhì)點(diǎn)、剛體、慣性系等概念；了解引入這種概念和模型在科學(xué)研究方式上的重要意義。
②掌握位置矢量、位移、速度、加速度等概念及其估算方式；按照給定的用直角座標(biāo)表示的質(zhì)點(diǎn)在平面內(nèi)運(yùn)動的運(yùn)動多項(xiàng)式、能靈活熟練地求出在任意時間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移和任意時刻質(zhì)點(diǎn)的速率和加速度；對一些涉及簡單積分的熱學(xué)問題，也能依照給定的加速度和初始條件求速率和運(yùn)動多項(xiàng)式等。按照給定的用直角座標(biāo)表示的質(zhì)點(diǎn)作圓周運(yùn)動的運(yùn)動多項(xiàng)式，能靈活、熟練地求出運(yùn)動質(zhì)點(diǎn)的角速率、角加速度、切向加速度、法向加速度和加速度；了解任意平面曲線運(yùn)動的切向加速度和法向加速度的概念和求法。
③掌握牛頓三個定理及其適用條件，理解用矢量(包括投影方式)和微分多項(xiàng)式方式寫出的牛頓第二定理。了解量綱及引入量綱的數(shù)學(xué)意義。
④掌握功的概念、能熟練地估算作用在質(zhì)點(diǎn)上的變力的功；把握保守力作功的特性及勢能、勢能差的概念，會計算萬有引力勢能。
⑤掌握質(zhì)點(diǎn)的動能定律、動量定律、并能用它們剖析和解決質(zhì)點(diǎn)在一個平面內(nèi)運(yùn)動的熱學(xué)問題。把握機(jī)械能守恒定理、動量守恒定理及它們的適用條件，能用機(jī)械能守恒定理、動量守恒定理剖析少數(shù)質(zhì)點(diǎn)組成的系統(tǒng)在一個平面內(nèi)運(yùn)動的熱學(xué)問題。了解普適的能量轉(zhuǎn)換和守恒定理。
⑥了解轉(zhuǎn)動力矩的概念；把握質(zhì)心繞定軸轉(zhuǎn)動定理(簡稱轉(zhuǎn)動定理)；在已知轉(zhuǎn)動力矩的條件下，能熟練地應(yīng)用轉(zhuǎn)動定理剖析，估算有關(guān)問題。
⑦理解動量矩(角動量)概念；通過質(zhì)點(diǎn)在平面內(nèi)運(yùn)動和質(zhì)心繞定軸轉(zhuǎn)動的情況學(xué)習(xí)和理解動量矩守恒定理及其適用條件。
⑧理解牛頓熱學(xué)的相對性原理；把握伽利略座標(biāo)、速度變換，能用伽利略變換估算在不同慣性系中質(zhì)點(diǎn)一維運(yùn)動的座標(biāo)、速度變換問題。
⑵熱學(xué)部份的基本要求：
①宏觀意義上理解平衡狀態(tài)、平衡過程，可逆過程、不可逆過程等概念；把握內(nèi)能、功、熱量、熱容等概念。
②掌握熱力學(xué)第一定理，能熟練地應(yīng)用該定理和理想二氧化碳狀態(tài)多項(xiàng)式剖析、計算理想二氧化碳各等值過程及絕熱過程中的功、熱量、內(nèi)能改變量、以及循環(huán)過程的效率。了解致冷系數(shù)。
③理解熱力學(xué)第二定理的兩種表述，了解兩種表述的等價性。
④理解概率和統(tǒng)計平均值的概念。從微觀統(tǒng)計意義上理解平衡狀態(tài)、內(nèi)能、可逆過程和不可逆過程等概念。了解熱力學(xué)第二定理的統(tǒng)計意義。把握熵的概念，理解熵降低原理。
⑤掌握理想二氧化碳的浮力公式和體溫公式，理解二氧化碳浮力、溫度的微觀統(tǒng)計意義；理解系統(tǒng)宏觀性質(zhì)是微觀運(yùn)動的統(tǒng)計表現(xiàn)；了解從構(gòu)建模型、進(jìn)行統(tǒng)計平均處理到揭示宏觀量微觀質(zhì)的研究方式。
⑥理解麥克斯韋速度分布定理；理解速度分布函數(shù)和速度分布曲線的化學(xué)意義；理解二氧化碳分子熱運(yùn)動的算術(shù)平均速度，方均根速度和最概然速度。
⑦理解二氧化碳分子平均能量按自由度均分定律及理想二氧化碳的內(nèi)能公式。會計算理想二氧化碳的潛熱量。
⑧理解二氧化碳分子平均碰撞頻度及平均自由程。了解真實(shí)二氧化碳的實(shí)驗(yàn)等溫線及范德瓦爾斯多項(xiàng)式。
⑨了解阿伏伽德羅常數(shù)、波耳茲曼常數(shù)等數(shù)值和單位；了解常溫、常壓下二氧化碳分子數(shù)密度、算術(shù)平均速度、平均自由程及分子有效半徑等的數(shù)目級。
⑶電磁學(xué)部份的基本要求
①掌握電場硬度、電勢、磁感應(yīng)硬度的概念。在一些簡單的對稱情形下，對于連續(xù)、均勻分布靜電荷或穩(wěn)恒電壓，能估算其周圍或?qū)ΨQ軸上任何一點(diǎn)的電場硬度，電勢或磁感應(yīng)硬度；在已知幾個簡單、典型的場源分布時，能借助迭加原理估算它們的組合體的電場或磁場分布。
②掌握電勢與場強(qiáng)積分的關(guān)系，理解場強(qiáng)與電勢梯度的關(guān)系。
③理解靜電場的環(huán)流定律和高斯定律，了解它們在電磁學(xué)中的重要地位；把握用高斯定律估算場強(qiáng)的條件和技巧；能熟練地應(yīng)用高斯定律估算簡單幾何形狀均勻帶電體電場中任意一點(diǎn)的電場硬度。會剖析、判斷和估算簡單、規(guī)則形狀導(dǎo)體或少數(shù)導(dǎo)體組成的導(dǎo)體系處于靜電平衡時的場強(qiáng)、電勢和電荷分布。
④理解穩(wěn)恒磁場的高斯定律和安培支路定理，了解它們在電磁學(xué)中的重要地位；把握用安培支路定理估算磁感應(yīng)硬度的條件和技巧；能熟練地應(yīng)用安培支路定理估算簡單幾何形狀載流導(dǎo)體磁場中任意一點(diǎn)的磁感應(yīng)硬度。
⑤掌握安培定理和洛侖茲力公式。理解電偶極矩、磁矩的概念。能估算電偶極子，載流平面線圈在電、磁場中所受的扭矩。能剖析和估算電荷在正交的均勻電磁場(包括純電場、純磁場)中的運(yùn)動。了解霍耳效應(yīng)及其應(yīng)用。
⑥了解介質(zhì)的極化，磁化現(xiàn)象及其微觀機(jī)理，了解鐵磁質(zhì)的特點(diǎn)。理解介質(zhì)中的高斯定律和安培支路定理；會用介質(zhì)中的高斯定律和安培支路定理估算介質(zhì)中的電位移和磁場硬度，并能由已知的電位移和磁場硬度求相應(yīng)的電場硬度和磁感應(yīng)硬度。
⑦了解電動勢的概念，把握法拉第電磁感應(yīng)定理，了解定理中“－”號的化學(xué)意義，理解動生電動勢和感生電動勢。
⑧理解電容、自感系數(shù)和互感系數(shù)的定義及其化學(xué)意義。
⑨理解電磁場的物質(zhì)性以及電能密度、磁能密度的概念；在一些簡單的對稱情況下，能估算空間里存放的場能。
⑩理解渦旋電場、位移電壓、電流密度的概念；了解麥克斯韋等式組(積分方式)的數(shù)學(xué)意義。
⑷波動和光學(xué)部份的基本要求
①了解普通光源的發(fā)光機(jī)理，理解獲得相干光的技巧。
②掌握光程的概念，以及光程差和位相差的關(guān)系大學(xué)物理學(xué)，能剖析楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)、牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中干涉條件和分布規(guī)律。了解洛埃鏡中的半波損失問題。
③了解麥克耳遜干涉儀的工作原理及干涉現(xiàn)象的應(yīng)用。
④理解惠更斯一菲涅耳原理，把握用半波帶法剖析單縫夫瑯和費(fèi)衍射白色分布的規(guī)律，會剖析縫寬及波長對衍射白色分布的影響。了解單縫衍射白色色溫分布規(guī)律。
⑤掌握光柵衍射公式，會剖析光柵衍射白色分布規(guī)律和光柵常數(shù)及波長對光柵衍射白色分布的影響，了解光柵衍射白色和光柵波譜的特性及其在科學(xué)技術(shù)上和生產(chǎn)中的應(yīng)用。
⑥了解衍射現(xiàn)象對光學(xué)儀器辨別本領(lǐng)的影響。
⑦了解自然光和線偏振的獲得方式和檢驗(yàn)方式。
⑸近代部份的基本要求
①理解絕對宋體幅射譜線，了解斯特藩—波爾茲曼和維恩位移定理及它們的應(yīng)用。
②理解普朗克量子假定，了解普朗克量子假定在近代化學(xué)學(xué)發(fā)展中的重大歷史意義。
③掌握康普頓效應(yīng)問題中光的精典波動理論遇見的困難。
④理解愛因斯坦的光子假定，了解康普頓散射頻移公式的基本根據(jù)和思想，了解愛因斯坦光子理論在光電效應(yīng)，康普頓效應(yīng)研究中取得的成就及其在化學(xué)學(xué)發(fā)展中地位。
⑤理解光的波粒二象性，把握光波波長與光子動量間的關(guān)系。
⑥理解實(shí)物粒子具有波粒二象性，把握描述物質(zhì)波動性的數(shù)學(xué)量(波長、頻率)和粒子性的化學(xué)量(動量、能量)之間的關(guān)系。
⑦了解波函數(shù)及其統(tǒng)計解釋。了解測不準(zhǔn)關(guān)系，并能用測不準(zhǔn)關(guān)系對微觀世界的個別化學(xué)量作計算。
⑧理解一維定態(tài)薛諤多項(xiàng)式，理解一維無限陷入阱情況下薛定諤多項(xiàng)式的解，理解能量量子化。
2．時間分配和進(jìn)度
⑴質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)14學(xué)時
⑵剛體的定軸轉(zhuǎn)動8學(xué)時
⑶狹義相對論4學(xué)時
⑷溫度與二氧化碳動理論6學(xué)時
⑸熱力學(xué)基礎(chǔ)12學(xué)時
⑹靜電場16學(xué)時
⑺磁場、電磁感應(yīng)16學(xué)時
⑻振動和波動10學(xué)時
⑼光的干涉、衍射及偏振光14學(xué)時
⑽量子化學(xué)的基本概念8學(xué)時
3．教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)、難點(diǎn)。
⑴力學(xué)部份
重點(diǎn)：
借助微積分列舉運(yùn)動多項(xiàng)式；位移速率加速度的矢量表示法；曲線運(yùn)動。
牛頓三定理的內(nèi)容；牛頓三定理的應(yīng)用。
動量定律、動能定律、動量守恒定理和能量守恒定理。
轉(zhuǎn)動力矩、角動量、轉(zhuǎn)動動能等概念的理解；轉(zhuǎn)動定理、角動量定律、轉(zhuǎn)動的動能定律。
難點(diǎn)：
借助微積分列舉運(yùn)動多項(xiàng)式。
牛頓三定理的應(yīng)用；對慣性系的理解，熱學(xué)相對性原理。
保守力的理解；動量定律、動能定律、動量守恒定理和能量守恒定理的應(yīng)用條件。
轉(zhuǎn)動定理、角動量定律、動能定律的推論；角動量定律的應(yīng)用。
⑵氣體動理論和熱力學(xué)部份
重點(diǎn)：
熱力學(xué)第一定理、熱力學(xué)第二定理；各類變化過程中理想二氧化碳的物態(tài)多項(xiàng)式。
能量均分定律、三種統(tǒng)計速率、平均自由程。
難點(diǎn)：
應(yīng)用理想二氧化碳的物態(tài)多項(xiàng)式解題；各類變化過程中理想二氧化碳物態(tài)多項(xiàng)式的推論和理解。
能量均分定律、麥克斯韋二氧化碳分子速度分布律。
⑶電磁學(xué)部份
重點(diǎn)：
高斯定律的理解和應(yīng)用；靜電場的支路定律。
高斯定律有介質(zhì)時電場中的應(yīng)用；電場的能量。
畢奧薩伐爾定理的應(yīng)用；安培支路定律的應(yīng)用；磁場中的高斯定律。
電磁感應(yīng)定理；動生電動勢感生電動勢自感電動勢和互感電動勢；全電壓支路定律；麥克斯韋多項(xiàng)式組。
難點(diǎn)：
對電場的理解；高斯定律的應(yīng)用。
有介質(zhì)的高斯定律。
畢奧薩伐爾定理的應(yīng)用；安培支路定律的應(yīng)用。
動生電動勢，感生電動勢，自感電動勢和互感電動勢的區(qū)別。
麥克斯韋多項(xiàng)式組。
⑷波動和光學(xué)部份
重點(diǎn)：
簡諧運(yùn)動的運(yùn)動多項(xiàng)式；簡諧運(yùn)動的合成。
平面簡諧波的波函數(shù)應(yīng)用；波的干涉。
楊氏雙縫干涉試驗(yàn)；薄膜干涉；單縫衍射；光柵衍射；光的偏振光。
難點(diǎn)：
簡諧運(yùn)動的合成。
平面簡諧波的波函數(shù)應(yīng)用；波的疊加原理。
幾種干涉儀的區(qū)別；單縫衍射和光柵衍射的區(qū)別；光的偏振光原理。
⑸量子化學(xué)基礎(chǔ)
重點(diǎn)：
光的粒子性的理解、光電效應(yīng)。
粒子的波動性、德布羅意假定。
薛定鄂多項(xiàng)式。
難點(diǎn)：
光的波、粒二象性理解。
運(yùn)用薛定鄂多項(xiàng)式求解波函數(shù)。
4．本課程與其它課程的聯(lián)系與分工
學(xué)院化學(xué)課程是高等工業(yè)高校各專業(yè)中學(xué)生的一門重要的選修基礎(chǔ)課，高等物理作為其先修課程，通過學(xué)院化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，使中學(xué)生才能初步的把握運(yùn)用物理知識解決數(shù)學(xué)問題，并為其在今后的學(xué)習(xí)和工作中運(yùn)用物理方式解決實(shí)際工程問題打下良好的基礎(chǔ)。通過化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，使中學(xué)生把握剖析、解決數(shù)學(xué)問題的方式，為其學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)課程（熱學(xué)等）做好打算。
5．建議使用教材和參考書目
建議使用教材：
《大學(xué)基礎(chǔ)數(shù)學(xué)學(xué)》張三慧編，復(fù)旦學(xué)院出版社，2003年8月。
教學(xué)參考書目：
《普通化學(xué)》(第4版)程守洙、江之永編，人民教育出版社，1982年12月。
《大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)》(第1版)吳百詩主編，重慶交通學(xué)院出版社，1994年12月
《物理學(xué)》(第4版)西南學(xué)院等七所文科高校編，高等教育出版，1999年11月。
四．大綱說明
1、在整個教學(xué)過程中采用班主任課堂教學(xué)（主要以板書教學(xué)為主，穿插借助投影儀教學(xué)）和中學(xué)生課后自學(xué)相結(jié)合的方式。對須要把握的重要原理和定理及估算方式要講深講透，對須要理解和了解的內(nèi)容采取精講和自學(xué)的學(xué)習(xí)方法。
2、習(xí)題課隨教學(xué)進(jìn)展情況靈活把握；作業(yè)量由所有任課班主任接洽后分章節(jié)布置給中學(xué)生，但是作到及時的批閱，及時反饋給中學(xué)生。
3、本課程為考試課，平常成績10%，考試成績90%。考試采取書面面試（閉卷）的形式，考試試題內(nèi)容盡量作到覆蓋面廣、難度適中、試題量恰當(dāng)。