大学物理学科教学知识的108个大问题/朱鋐雄 王向晖 朱广天

目录

第1章总论

1大学物理课程对理工科专业学生究竟具有怎样的价值？

2为什么在学习大学物理的过程中要重视构建知识结构体系？

3什么是大学物理学思想方法教育的内涵和意义？

4什么是大学物理教材共同的内在本质属性？

5什么是大学物理教育中出现的不确定性知识?应该怎样去考察大学

物理教学的复杂性?

第2章力学

1大学物理中的力学是中学物理的重复吗？大学物理中的力学需要在

哪些方面对中学物理进行衔接和提升？

2速度和加速度是力学中两个重要的物理量，牛顿为什么要从数学极限

的意义上作为假定定义速度和加速度？

3大学物理运动学在描述现象的物理图像和渗透的物理学方法上与中学

物理有哪些不同？

4描述机械运动为什么要从讨论质点的运动开始?

5运动学中描述运动的物理量与动力学描述运动的物理量有什么联系

与区别？

6运动学和动力学各自体现了哪些物理学方法？

7st图和vt图体现了哪些物理含义？

8牛顿**定律和第二定律是怎样得出的？

9根据牛顿三大定律的提出过程，我们能够从物理学方法论上得到哪些

启示？

10牛顿三大定律作为公理，应该如何看待它的正确性？

11看似简单的牛顿**定律有哪些深刻的物理含义？

12牛顿**定律存在哪些不完备性？

13牛顿**定律和牛顿第二定律分别给出了因果关系怎样的表述？

14“力是使物体运动状态发生变化的原因”，是力的定义吗？

15牛顿第三定律在整个牛顿力学体系中具有怎样的重要地位和作用？

16“万有引力定律”为什么不能归入“牛顿第四定律”？

17牛顿提出的“实验归纳演绎”的方法论的要点是什么？

18动量和角动量究竟有哪些相似点和区别点？

19物理学的守恒定律和对称性之间存在怎样的对应关系？

20什么是力学中的“不变量”？什么是力学中的“守恒量”？

21动能是从动能定理中定义的吗？究竟是先有动能还是先有动能定理？

22为什么说牛顿实现了科学史上的**次大综合？

23什么是质心坐标系？引入质心坐标系有什么物理意义？

24质量和转动惯量有什么联系和区别？

25什么是力学中的线性关系和非线性关系？

第3章热学

1热学与力学有哪些区别？

2作为一门学科，热学有没有它的学科知识体系？

3热学平衡态体现的物理学思想是什么？

4为什么建立温度的概念需要热力学第零定律？

5什么是热学中的状态参量?什么是热学中的强度量和广延量？

6状态方程和过程方程两大类方程体现了怎样的物理思想？

7为什么对温度作定量表示时需要建立各种温标？

8温度微观意义的两种表述方式各自包含着哪些不同的物理意义？

9准静态过程在热力学中有怎样的地位和作用？

10为什么热学中定义了准静态过程，还要引入可逆过程？

11为什么热力学**定律被称为能量守恒和转化普遍定律的一个具体

体现？

12热力学第二定律是怎样提出的？

13熵的概念究竟是怎样得出的？

14熵与内能有哪些区别？

15什么是熵和信息之间的相互关系？

16不可逆过程在自然现象演化过程中有着怎样的重要意义？

17热学中的弹性小球模型与力学中的质点模型有什么区别？

18热学中统计平均方法和统计分布方法有什么区别?

19麦克斯韦速率分布律和能量均分定理在统计方法上有什么区别？

20为什么内能只包括一部分而不是所有微观状态的能量？

21为什么在低温下分子内能中的转动动能和振动能量不参与均分？

22在多原子分子和低温情况下,由能量均分定理计算的结论与实验结

果相比较有很大偏离。在大学物理课程中安排这样的教学内容有

什么重要意义？

23与力学的定律比较，为什么热力学基本定律可以称为“否定性”定律？

第4章电磁学

1与力学相比，电磁学需要的“从头研究”表现在哪些方面？

2库仑定律的提出体现了怎样的物理学方法？

3与力学中的弹性力和摩擦力这类作用力相比，静电力具有哪些新的

特征？

4电势梯度求电场强度的关系式蕴含着哪些深刻的物理含义？

5为什么说静电平衡是对力学平衡和热学平衡的深化和发展？

6讨论连续带电体产生的电场强度这类例题采取的“三步曲”体现了

怎样的物理学方法？

7用高斯定理求解连续带电体产生的电场强度的“三步曲”体现了

怎样的物理学方法？

8从真空到介质的讨论是关于真空中静电场有关思想的自然延伸，它们

具体表现在哪些方面？

9为什么有了欧姆定律的积分形式，大学物理还需要导出其微分形式？

10电场线和磁感应线分别是怎样引入的？法拉第提出的磁感应线的

重要物理意义是什么？

11在刚体力学中，对刚体运动与质点的运动之间可以进行类比，在电磁

学的教学中，对电场的描述和对磁场的描述也可以进行类比，力学中

和电磁学中这两种类比方法各自有什么特点？

12为什么要把运动电荷不受到磁场力时的运动方向定义为磁感应强度的

方向？

13爱因斯坦首先发现了在感应电动势产生的两条途径上存在的不对

称性，这个不对称性起源于何处？

14作为物理学中**号“*伟大的公式”的麦克斯韦方程组是怎样形

成的？它在物理学发展史上具有怎样的重要意义？

第5章振动和波

1为什么在研究简谐运动时，不再采用质点这个理想模型，而是引入

谐振子的理想模型？

2描述简谐运动与描述质点运动之间有哪些共性？描述简谐运动又

有着哪些个性？

3周期性思想在物理学中具有哪些重要意义？

4相位是怎样定义的？相位表征的是简谐运动的什么特征？

5与描述简谐运动的其他两个特征量（振幅和圆频率）相比，相位概念的

重要性体现在哪些方面？

6从力的合成到简谐运动的合成体现了怎样的物理思想？

7两个简谐波的叠加在能量的分布和空间传播上具有哪些特点？

8与行波相比，驻波在周期性波形及在能量的传播和分布方式上具有

哪些特点？

9如果把多普勒效应的相对性与质点的力学相对性作一个类比，一个是

波动频率的相对性，一个是力学运动的相对性，这两种相对性有哪些

相似和不同之处？

第6章光学

1光的波动思想*早是怎样提出来的？著名的惠更斯原理在波动说中

有着怎样的地位和作用？

2为什么说杨氏双缝干涉实验是判定光的波动性的一个关键性的实验

验证？

3光的干涉现象和光的衍射现象之间存在哪些主要的区别？

4为什么说光的衍射现象显示出比双缝干涉现象更强的相干性？

5自然光与偏振光有哪些主要区别？产生偏振光的物理本质是什么？

6反射和折射产生的偏振光的偏振化程度与入射角之间存在怎样的

关系？

第7章相对论

1在学习相对论时，究竟应该如何认识相对和绝对这两个概念？

2牛顿是在什么背景下提出绝对时空观的？这样的时空观在物理学

发展史上有什么科学意义？

3我们能“看见”三维空间的物体吗？我们平时接触的时间和空间的

概念是牛顿的“绝对时空观”吗？

4爱因斯坦是怎样批判牛顿力学中的力这个基本概念的？

5爱因斯坦是怎样批判牛顿力学中的质量、动量和能量的基本概念的？

6在经典电磁场的麦克斯韦理论与经典力学的伽利略变换之间存在的

若干不对称的问题。这些不对称问题的主要表现是什么？

7为什么说相对性原理和光速不变原理这两个基本原理成了爱因斯坦

创建相对论的逻辑起点？

8爱因斯坦是如何提出广义相对论的两条基本原理的？

9爱因斯坦倡导的概念发现方法论的要点是什么？

10爱因斯坦在创立相对论的过程中指出了基本概念的形成和发展的一

条途径，是通过逻辑上思维的自由创造形成概念，这条途径的主要内容

是什么？

11爱因斯坦在创立相对论的过程中指出了基本概念的形成和发展的另

一条途径是通过非逻辑思维的自由创造形成概念,这条途径的主要

内容是什么？

12从爱因斯坦创建相对论的思想发展历程中，我们可以得到关于获得

内心自由的哪些深刻的启示？

13早在爱因斯坦创建相对论之前，庞加莱曾经提出了相对性这个概念和

光速不变的假设，洛仑兹建立了数学的变换式取代了经典力学的伽利

略变换式，但是，为什么他们都没有提出相对论的革命性理论？

14从爱因斯坦创建相对论的思想发展历程中，我们可以得到关于外界

机遇的哪些深刻的启示？

第8章量子论

1量子化的概念是怎样形成的？量子理论带给人们哪些思维方式的根

本变化?

2普朗克是怎样提出能量子概念的？

3普朗克是怎样退却的？早期的量子化假设后来怎样成为20世纪物理

学的重要思想的？

4玻尔的轨道量子化模型假设是怎样提出来的？三种原子结构模型的

提出包含了哪些物理学思想的启示？

5什么是物质波？物质波是怎样提出来的？

6与经典的波动方程类比，薛定谔方程具有哪些特征？

7薛定谔是怎样从经典力学和几何光学的类比中提出波动力学的薛定

谔方程的？

8一旦建立了薛定谔方程以后，作为典型例子，教材上往往就开始讨论无

限深势阱中的粒子的能量和谐振子的能量。为什么选择这两个典型例

子？它们体现了量子论的哪些重要特征和思想？

9波函数究竟是一个什么性质的物理量？它与微观客体的什么性质的

物理量有关？

10什么是量子论中的不确定关系？不确定关系的存在有什么更深刻

的物理意义？

11量子论中的不确定性与力学和热学中的不确定性相比，具有哪些不同

的特征？

12什么是“薛定谔猫”？作为一个思想实验，“薛定谔猫”是怎样提出来的？

参考文献