《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(duì)象：土木工程、無(wú)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(jì)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(dòng)化、交通工程、測(cè)繪工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程
考評(píng)形式：考試
先修課程：高等物理
后續(xù)課程：熱學(xué)
開(kāi)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(shí)等都是一個(gè)中級(jí)工程技術(shù)人員所必備的。
2．知識(shí)要求
通過(guò)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(duì)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(shí)和正確的理解，并具有初步的剖析、解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的能力。
3．能力要求
通過(guò)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(wèn)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(duì)中學(xué)生在校的學(xué)習(xí)非常重要，并且對(duì)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(shí)、新技術(shù)，不斷更新知識(shí)，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(shí)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(dòng)的運(yùn)動(dòng)多項(xiàng)式、能靈活熟練地求出在任意時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移和任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速率和加速度；對(duì)一些涉及簡(jiǎn)單積分的熱學(xué)問(wèn)題，也能依照給定的加速度和初始條件求速率和運(yùn)動(dòng)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(dòng)的運(yùn)動(dòng)多項(xiàng)式，能靈活、熟練地求出運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(gè)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(xiě)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(shì)能、勢(shì)能差的概念，會(huì)計(jì)算萬(wàn)有引力勢(shì)能。
⑤掌握質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能定律、動(dòng)量定律、并能用它們剖析和解決質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的熱學(xué)問(wèn)題。把握機(jī)械能守恒定理、動(dòng)量守恒定理及它們的適用條件，能用機(jī)械能守恒定理、動(dòng)量守恒定理剖析少數(shù)質(zhì)點(diǎn)組成的系統(tǒng)在一個(gè)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的熱學(xué)問(wèn)題。了解普適的能量轉(zhuǎn)換和守恒定理。
⑥了解轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的概念；把握質(zhì)心繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定理(簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)動(dòng)定理)；在已知轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的條件下，能熟練地應(yīng)用轉(zhuǎn)動(dòng)定理剖析，估算有關(guān)問(wèn)題。
⑦理解動(dòng)量矩(角動(dòng)量)概念；通過(guò)質(zhì)點(diǎn)在平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)和質(zhì)心繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的情況學(xué)習(xí)和理解動(dòng)量矩守恒定理及其適用條件。
⑧理解牛頓熱學(xué)的相對(duì)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(dòng)的座標(biāo)、速度變換問(wèn)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(guò)程，可逆過(guò)程、不可逆過(guò)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(jì)算理想二氧化碳各等值過(guò)程及絕熱過(guò)程中的功、熱量、內(nèi)能改變量、以及循環(huán)過(guò)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(jià)性。
④理解概率和統(tǒng)計(jì)平均值的概念。從微觀統(tǒng)計(jì)意義上理解平衡狀態(tài)、內(nèi)能、可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程等概念。了解熱力學(xué)第二定理的統(tǒng)計(jì)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(jì)意義；理解系統(tǒng)宏觀性質(zhì)是微觀運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)表現(xiàn)；了解從構(gòu)建模型、進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(dòng)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(huì)計(jì)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(jí)。
⑶電磁學(xué)部份的基本要求
①掌握電場(chǎng)硬度、電勢(shì)、磁感應(yīng)硬度的概念。在一些簡(jiǎn)單的對(duì)稱情形下，對(duì)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(chǎng)硬度，電勢(shì)或磁感應(yīng)硬度；在已知幾個(gè)簡(jiǎn)單、典型的場(chǎng)源分布時(shí)，能借助迭加原理估算它們的組合體的電場(chǎng)或磁場(chǎng)分布。
②掌握電勢(shì)與場(chǎng)強(qiáng)積分的關(guān)系，理解場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)梯度的關(guān)系。
③理解靜電場(chǎng)的環(huán)流定律和高斯定律，了解它們?cè)陔姶艑W(xué)中的重要地位；把握用高斯定律估算場(chǎng)強(qiáng)的條件和技巧；能熟練地應(yīng)用高斯定律估算簡(jiǎn)單幾何形狀均勻帶電體電場(chǎng)中任意一點(diǎn)的電場(chǎng)硬度。會(huì)剖析、判斷和估算簡(jiǎn)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(shí)的場(chǎng)強(qiáng)、電勢(shì)和電荷分布。
④理解穩(wěn)恒磁場(chǎng)的高斯定律和安培支路定理，了解它們?cè)陔姶艑W(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(jiǎn)單幾何形狀載流導(dǎo)體磁場(chǎng)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(chǎng)中所受的扭矩。能剖析和估算電荷在正交的均勻電磁場(chǎng)(包括純電場(chǎng)、純磁場(chǎng))中的運(yùn)動(dòng)。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(huì)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(chǎng)硬度，并能由已知的電位移和磁場(chǎng)硬度求相應(yīng)的電場(chǎng)硬度和磁感應(yīng)硬度。
⑦了解電動(dòng)勢(shì)的概念，把握法拉第電磁感應(yīng)定理，了解定理中“－”號(hào)的化學(xué)意義，理解動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)。
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(chǎng)的物質(zhì)性以及電能密度、磁能密度的概念；在一些簡(jiǎn)單的對(duì)稱情況下，能估算空間里存放的場(chǎng)能。
⑩理解渦旋電場(chǎng)、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(dòng)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(wèn)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(huì)剖析縫寬及波長(zhǎng)對(duì)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(huì)剖析光柵衍射白色分布規(guī)律和光柵常數(shù)及波長(zhǎng)對(duì)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(duì)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(duì)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(wèn)題中光的精典波動(dòng)理論遇見(jiàn)的困難。
④理解愛(ài)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(ài)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(zhǎng)與光子動(dòng)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(dòng)性的數(shù)學(xué)量(波長(zhǎng)、頻率)和粒子性的化學(xué)量(動(dòng)量、能量)之間的關(guān)系。
⑦了解波函數(shù)及其統(tǒng)計(jì)解釋。了解測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系，并能用測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系對(duì)微觀世界的個(gè)別化學(xué)量作計(jì)算。
⑧理解一維定態(tài)薛諤多項(xiàng)式，理解一維無(wú)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(shí)間分配和進(jìn)度
⑴質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)14學(xué)時(shí)
⑵剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)8學(xué)時(shí)
⑶狹義相對(duì)論4學(xué)時(shí)
⑷溫度與二氧化碳動(dòng)理論6學(xué)時(shí)
⑸熱力學(xué)基礎(chǔ)12學(xué)時(shí)
⑹靜電場(chǎng)16學(xué)時(shí)
⑺磁場(chǎng)、電磁感應(yīng)16學(xué)時(shí)
⑻振動(dòng)和波動(dòng)10學(xué)時(shí)
⑼光的干涉、衍射及偏振光14學(xué)時(shí)
⑽量子化學(xué)的基本概念8學(xué)時(shí)
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(dòng)多項(xiàng)式；位移速率加速度的矢量表示法；曲線運(yùn)動(dòng)。
牛頓三定理的內(nèi)容；牛頓三定理的應(yīng)用。
動(dòng)量定律、動(dòng)能定律、動(dòng)量守恒定理和能量守恒定理。
轉(zhuǎn)動(dòng)力矩、角動(dòng)量、轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能等概念的理解；轉(zhuǎn)動(dòng)定理、角動(dòng)量定律、轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定律。
難點(diǎn)：
借助微積分列舉運(yùn)動(dòng)多項(xiàng)式。
牛頓三定理的應(yīng)用；對(duì)慣性系的理解，熱學(xué)相對(duì)性原理。
保守力的理解；動(dòng)量定律、動(dòng)能定律、動(dòng)量守恒定理和能量守恒定理的應(yīng)用條件。
轉(zhuǎn)動(dòng)定理、角動(dòng)量定律、動(dòng)能定律的推論；角動(dòng)量定律的應(yīng)用。
⑵氣體動(dòng)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(guò)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(jì)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(guò)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(chǎng)的支路定律。
高斯定律有介質(zhì)時(shí)電場(chǎng)中的應(yīng)用；電場(chǎng)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(chǎng)中的高斯定律。
電磁感應(yīng)定理；動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)自感電動(dòng)勢(shì)和互感電動(dòng)勢(shì)；全電壓支路定律；麥克斯韋多項(xiàng)式組。
難點(diǎn)：
對(duì)電場(chǎng)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(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，感生電動(dòng)勢(shì)，自感電動(dòng)勢(shì)和互感電動(dòng)勢(shì)的區(qū)別。
麥克斯韋多項(xiàng)式組。
⑷波動(dòng)和光學(xué)部份
重點(diǎn)：
簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)多項(xiàng)式；簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的合成。
平面簡(jiǎn)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(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的合成。
平面簡(jiǎn)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(dòng)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(guò)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(shí)解決數(shù)學(xué)問(wèn)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(wèn)題打下良好的基礎(chǔ)。通過(guò)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(wèn)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(shū)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(shū)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(shī)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(shuō)明
1、在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中采用班主任課堂教學(xué)（主要以板書(shū)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(duì)須要把握的重要原理和定理及估算方式要講深講透，對(duì)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(shí)的批閱，及時(shí)反饋給中學(xué)生。
3、本課程為考試課，平常成績(jī)10%，考試成績(jī)90%?？荚嚥扇?shū)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)。