《大學化學》課程教學大綱
一．課程基本情況
名稱：學院數學
講課對象：土木工程、無機非金屬材料工程、給水排水工程、工程熱學、環境工程、高分子材料與工程、安全工程、環境科學、地理信息系統、計算機科學與技術、電子信息工程、電子信息科學與技術、電氣工程及其手動化、交通工程、測繪工程、建筑環境與設備工程
考評形式：考試
先修課程：高等物理
后續課程：熱學
開課教研室：數學教研室
二．課程教學目標
1．任務和地位
學院化學課程是高等工業高校各專業中學生的一門重要的選修基礎課，它的基本理論滲透在自然科學的許多領域大學物理學，應用于生產技術的各部門，它是自然科學的許多領域和工程技術的基礎；它所包含的精典化學、近代化學和化學學在科學技術上應用的初步知識等都是一個中級工程技術人員所必備的。
2．知識要求
通過課堂講解及討論，課后布置適當的作業任務，再加上學院化學實驗課的輔助作用，使中學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、系統的認識和正確的理解，并具有初步的剖析、解決數學問題的能力。
3．能力要求
通過學院化學課的學習，一方面可以使中學生較系統地把握必要的化學基礎；另一方面使中學生初步學習科學的思想方式和研究問題的方式。這種都起著寬闊思路、激發探求和創新精神，提高適應能力，為其在今后學習相關的專業基礎課程打下良好的基礎。學好學院化學課，除了對中學生在校的學習非常重要，并且對中學生結業之后的工作和進一步學習新理論、新知識、新技術，不斷更新知識，都將發生深遠的影響。
三．教學內容的基本要求和學時分配
1．教學內容及要求
⑴力學部份的基本要求：
①理解質點、剛體、慣性系等概念；了解引入這種概念和模型在科學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表示的質點在平面內運動的運動多項式、能靈活熟練地求出在任意時間內質點的位移和任意時刻質點的速率和加速度；對一些涉及簡單積分的熱學問題，也能依照給定的加速度和初始條件求速率和運動多項式等。按照給定的用直角座標表示的質點作圓周運動的運動多項式，能靈活、熟練地求出運動質點的角速率、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)和微分多項式方式寫出的牛頓第二定理。了解量綱及引入量綱的數學意義。
④掌握功的概念、能熟練地估算作用在質點上的變力的功；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掌握質點的動能定律、動量定律、并能用它們剖析和解決質點在一個平面內運動的熱學問題。把握機械能守恒定理、動量守恒定理及它們的適用條件，能用機械能守恒定理、動量守恒定理剖析少數質點組成的系統在一個平面內運動的熱學問題。了解普適的能量轉換和守恒定理。
⑥了解轉動力矩的概念；把握質心繞定軸轉動定理(簡稱轉動定理)；在已知轉動力矩的條件下，能熟練地應用轉動定理剖析，估算有關問題。
⑦理解動量矩(角動量)概念；通過質點在平面內運動和質心繞定軸轉動的情況學習和理解動量矩守恒定理及其適用條件。
⑧理解牛頓熱學的相對性原理；把握伽利略座標、速度變換，能用伽利略變換估算在不同慣性系中質點一維運動的座標、速度變換問題。
⑵熱學部份的基本要求：
①宏觀意義上理解平衡狀態、平衡過程，可逆過程、不可逆過程等概念；把握內能、功、熱量、熱容等概念。
②掌握熱力學第一定理，能熟練地應用該定理和理想二氧化碳狀態多項式剖析、計算理想二氧化碳各等值過程及絕熱過程中的功、熱量、內能改變量、以及循環過程的效率。了解致冷系數。
③理解熱力學第二定理的兩種表述，了解兩種表述的等價性。
④理解概率和統計平均值的概念。從微觀統計意義上理解平衡狀態、內能、可逆過程和不可逆過程等概念。了解熱力學第二定理的統計意義。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、溫度的微觀統計意義；理解系統宏觀性質是微觀運動的統計表現；了解從構建模型、進行統計平均處理到揭示宏觀量微觀質的研究方式。
⑥理解麥克斯韋速度分布定理；理解速度分布函數和速度分布曲線的化學意義；理解二氧化碳分子熱運動的算術平均速度，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。了解真實二氧化碳的實驗等溫線及范德瓦爾斯多項式。
⑨了解阿伏伽德羅常數、波耳茲曼常數等數值和單位；了解常溫、常壓下二氧化碳分子數密度、算術平均速度、平均自由程及分子有效半徑等的數目級。
⑶電磁學部份的基本要求
①掌握電場硬度、電勢、磁感應硬度的概念。在一些簡單的對稱情形下，對于連續、均勻分布靜電荷或穩恒電壓，能估算其周圍或對稱軸上任何一點的電場硬度，電勢或磁感應硬度；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掌握電勢與場強積分的關系，理解場強與電勢梯度的關系。
③理解靜電場的環流定律和高斯定律，了解它們在電磁學中的重要地位；把握用高斯定律估算場強的條件和技巧；能熟練地應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的電場硬度。會剖析、判斷和估算簡單、規則形狀導體或少數導體組成的導體系處于靜電平衡時的場強、電勢和電荷分布。
④理解穩恒磁場的高斯定律和安培支路定理，了解它們在電磁學中的重要地位；把握用安培支路定理估算磁感應硬度的條件和技巧；能熟練地應用安培支路定理估算簡單幾何形狀載流導體磁場中任意一點的磁感應硬度。
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)中的運動。了解霍耳效應及其應用。
⑥了解介質的極化，磁化現象及其微觀機理，了解鐵磁質的特點。理解介質中的高斯定律和安培支路定理；會用介質中的高斯定律和安培支路定理估算介質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的電場硬度和磁感應硬度。
⑦了解電動勢的概念，把握法拉第電磁感應定理，了解定理中“－”號的化學意義，理解動生電動勢和感生電動勢。
⑧理解電容、自感系數和互感系數的定義及其化學意義。
⑨理解電磁場的物質性以及電能密度、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)的數學意義。
⑷波動和光學部份的基本要求
①了解普通光源的發光機理，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系大學物理學，能剖析楊氏雙縫干涉實驗、牛頓環實驗中干涉條件和分布規律。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象的應用。
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衍射白色分布的規律，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律。
⑤掌握光柵衍射公式，會剖析光柵衍射白色分布規律和光柵常數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技術上和生產中的應用。
⑥了解衍射現象對光學儀器辨別本領的影響。
⑦了解自然光和線偏振的獲得方式和檢驗方式。
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學發展中的重大歷史意義。
③掌握康普頓效應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和思想，了解愛因斯坦光子理論在光電效應，康普頓效應研究中取得的成就及其在化學學發展中地位。
⑤理解光的波粒二象性，把握光波波長與光子動量間的關系。
⑥理解實物粒子具有波粒二象性，把握描述物質波動性的數學量(波長、頻率)和粒子性的化學量(動量、能量)之間的關系。
⑦了解波函數及其統計解釋。了解測不準關系，并能用測不準關系對微觀世界的個別化學量作計算。
⑧理解一維定態薛諤多項式，理解一維無限陷入阱情況下薛定諤多項式的解，理解能量量子化。
2．時間分配和進度
⑴質點運動學與動力學14學時
⑵剛體的定軸轉動8學時
⑶狹義相對論4學時
⑷溫度與二氧化碳動理論6學時
⑸熱力學基礎12學時
⑹靜電場16學時
⑺磁場、電磁感應16學時
⑻振動和波動10學時
⑼光的干涉、衍射及偏振光14學時
⑽量子化學的基本概念8學時
3．教學內容的重點、難點。
⑴力學部份
重點：
借助微積分列舉運動多項式；位移速率加速度的矢量表示法；曲線運動。
牛頓三定理的內容；牛頓三定理的應用。
動量定律、動能定律、動量守恒定理和能量守恒定理。
轉動力矩、角動量、轉動動能等概念的理解；轉動定理、角動量定律、轉動的動能定律。
難點：
借助微積分列舉運動多項式。
牛頓三定理的應用；對慣性系的理解，熱學相對性原理。
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用條件。
轉動定理、角動量定律、動能定律的推論；角動量定律的應用。
⑵氣體動理論和熱力學部份
重點：
熱力學第一定理、熱力學第二定理；各類變化過程中理想二氧化碳的物態多項式。
能量均分定律、三種統計速率、平均自由程。
難點：
應用理想二氧化碳的物態多項式解題；各類變化過程中理想二氧化碳物態多項式的推論和理解。
能量均分定律、麥克斯韋二氧化碳分子速度分布律。
⑶電磁學部份
重點：
高斯定律的理解和應用；靜電場的支路定律。
高斯定律有介質時電場中的應用；電場的能量。
畢奧薩伐爾定理的應用；安培支路定律的應用；磁場中的高斯定律。
電磁感應定理；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；麥克斯韋多項式組。
難點：
對電場的理解；高斯定律的應用。
有介質的高斯定律。
畢奧薩伐爾定理的應用；安培支路定律的應用。
動生電動勢，感生電動勢，自感電動勢和互感電動勢的區別。
麥克斯韋多項式組。
⑷波動和光學部份
重點：
簡諧運動的運動多項式；簡諧運動的合成。
平面簡諧波的波函數應用；波的干涉。
楊氏雙縫干涉試驗；薄膜干涉；單縫衍射；光柵衍射；光的偏振光。
難點：
簡諧運動的合成。
平面簡諧波的波函數應用；波的疊加原理。
幾種干涉儀的區別；單縫衍射和光柵衍射的區別；光的偏振光原理。
⑸量子化學基礎
重點：
光的粒子性的理解、光電效應。
粒子的波動性、德布羅意假定。
薛定鄂多項式。
難點：
光的波、粒二象性理解。
運用薛定鄂多項式求解波函數。
4．本課程與其它課程的聯系與分工
學院化學課程是高等工業高校各專業中學生的一門重要的選修基礎課，高等物理作為其先修課程，通過學院化學課程的學習，使中學生才能初步的把握運用物理知識解決數學問題，并為其在今后的學習和工作中運用物理方式解決實際工程問題打下良好的基礎。通過化學課程的學習，使中學生把握剖析、解決數學問題的方式，為其學習相關專業課程（熱學等）做好打算。
5．建議使用教材和參考書目
建議使用教材：
《大學基礎數學學》張三慧編，復旦學院出版社，2003年8月。
教學參考書目：
《普通化學》(第4版)程守洙、江之永編，人民教育出版社，1982年12月。
《大學數學學》(第1版)吳百詩主編，重慶交通學院出版社，1994年12月
《物理學》(第4版)西南學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、在整個教學過程中采用班主任課堂教學（主要以板書教學為主，穿插借助投影儀教學）和中學生課后自學相結合的方式。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容采取精講和自學的學習方法。
2、習題課隨教學進展情況靈活把握；作業量由所有任課班主任接洽后分章節布置給中學生，但是作到及時的批閱，及時反饋給中學生。
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，考試試題內容盡量作到覆蓋面廣、難度適中、試題量恰當。