《大学化学》课程教学大纲
一．课程基本情况
名称：学院数学
讲课对象：土木工程、无机非金属材料工程、给水排水工程、工程热学、环境工程、高分子材料与工程、安全工程、环境科学、地理信息系统、计算机科学与技术、电子信息工程、电子信息科学与技术、电气工程及其手动化、交通工程、测绘工程、建筑环境与设备工程
考评形式：考试
先修课程：高等物理
后续课程：热学
开课教研室：数学教研室
二．课程教学目标
1．任务和地位
学院化学课程是高等工业高校各专业中学生的一门重要的选修基础课，它的基本理论渗透在自然科学的许多领域大学物理学，应用于生产技术的各部门，它是自然科学的许多领域和工程技术的基础；它所包含的精典化学、近代化学和化学学在科学技术上应用的初步知识等都是一个中级工程技术人员所必备的。
2．知识要求
通过课堂讲解及讨论，课后布置适当的作业任务，再加上学院化学实验课的辅助作用，使中学生才能对课程中的基本概念、基本理论、基本技巧有比较全面的、系统的认识和正确的理解，并具有初步的剖析、解决数学问题的能力。
3．能力要求
通过学院化学课的学习，一方面可以使中学生较系统地把握必要的化学基础；另一方面使中学生初步学习科学的思想方式和研究问题的方式。这种都起着宽阔思路、激发探求和创新精神，提高适应能力，为其在今后学习相关的专业基础课程打下良好的基础。学好学院化学课，除了对中学生在校的学习非常重要，并且对中学生结业之后的工作和进一步学习新理论、新知识、新技术，不断更新知识，都将发生深远的影响。
三．教学内容的基本要求和学时分配
1．教学内容及要求
⑴力学部份的基本要求：
①理解质点、刚体、惯性系等概念；了解引入这种概念和模型在科学研究方式上的重要意义。
②掌握位置矢量、位移、速度、加速度等概念及其估算方式；按照给定的用直角座标表示的质点在平面内运动的运动多项式、能灵活熟练地求出在任意时间内质点的位移和任意时刻质点的速率和加速度；对一些涉及简单积分的热学问题，也能依照给定的加速度和初始条件求速率和运动多项式等。按照给定的用直角座标表示的质点作圆周运动的运动多项式，能灵活、熟练地求出运动质点的角速率、角加速度、切向加速度、法向加速度和加速度；了解任意平面曲线运动的切向加速度和法向加速度的概念和求法。
③掌握牛顿三个定理及其适用条件，理解用矢量(包括投影方式)和微分多项式方式写出的牛顿第二定理。了解量纲及引入量纲的数学意义。
④掌握功的概念、能熟练地估算作用在质点上的变力的功；把握保守力作功的特性及势能、势能差的概念，会计算万有引力势能。
⑤掌握质点的动能定律、动量定律、并能用它们剖析和解决质点在一个平面内运动的热学问题。把握机械能守恒定理、动量守恒定理及它们的适用条件，能用机械能守恒定理、动量守恒定理剖析少数质点组成的系统在一个平面内运动的热学问题。了解普适的能量转换和守恒定理。
⑥了解转动力矩的概念；把握质心绕定轴转动定理(简称转动定理)；在已知转动力矩的条件下，能熟练地应用转动定理剖析，估算有关问题。
⑦理解动量矩(角动量)概念；通过质点在平面内运动和质心绕定轴转动的情况学习和理解动量矩守恒定理及其适用条件。
⑧理解牛顿热学的相对性原理；把握伽利略座标、速度变换，能用伽利略变换估算在不同惯性系中质点一维运动的座标、速度变换问题。
⑵热学部份的基本要求：
①宏观意义上理解平衡状态、平衡过程，可逆过程、不可逆过程等概念；把握内能、功、热量、热容等概念。
②掌握热力学第一定理，能熟练地应用该定理和理想二氧化碳状态多项式剖析、计算理想二氧化碳各等值过程及绝热过程中的功、热量、内能改变量、以及循环过程的效率。了解致冷系数。
③理解热力学第二定理的两种表述，了解两种表述的等价性。
④理解概率和统计平均值的概念。从微观统计意义上理解平衡状态、内能、可逆过程和不可逆过程等概念。了解热力学第二定理的统计意义。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体温公式，理解二氧化碳浮力、温度的微观统计意义；理解系统宏观性质是微观运动的统计表现；了解从构建模型、进行统计平均处理到揭示宏观量微观质的研究方式。
⑥理解麦克斯韦速度分布定理；理解速度分布函数和速度分布曲线的化学意义；理解二氧化碳分子热运动的算术平均速度，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内能公式。会计算理想二氧化碳的潜热量。
⑧理解二氧化碳分子平均碰撞频度及平均自由程。了解真实二氧化碳的实验等温线及范德瓦尔斯多项式。
⑨了解阿伏伽德罗常数、波耳兹曼常数等数值和单位；了解常温、常压下二氧化碳分子数密度、算术平均速度、平均自由程及分子有效半径等的数目级。
⑶电磁学部份的基本要求
①掌握电场硬度、电势、磁感应硬度的概念。在一些简单的对称情形下，对于连续、均匀分布静电荷或稳恒电压，能估算其周围或对称轴上任何一点的电场硬度，电势或磁感应硬度；在已知几个简单、典型的场源分布时，能借助迭加原理估算它们的组合体的电场或磁场分布。
②掌握电势与场强积分的关系，理解场强与电势梯度的关系。
③理解静电场的环流定律和高斯定律，了解它们在电磁学中的重要地位；把握用高斯定律估算场强的条件和技巧；能熟练地应用高斯定律估算简单几何形状均匀带电体电场中任意一点的电场硬度。会剖析、判断和估算简单、规则形状导体或少数导体组成的导体系处于静电平衡时的场强、电势和电荷分布。
④理解稳恒磁场的高斯定律和安培支路定理，了解它们在电磁学中的重要地位；把握用安培支路定理估算磁感应硬度的条件和技巧；能熟练地应用安培支路定理估算简单几何形状载流导体磁场中任意一点的磁感应硬度。
⑤掌握安培定理和洛仑兹力公式。理解电偶极矩、磁矩的概念。能估算电偶极子，载流平面线圈在电、磁场中所受的扭矩。能剖析和估算电荷在正交的均匀电磁场(包括纯电场、纯磁场)中的运动。了解霍耳效应及其应用。
⑥了解介质的极化，磁化现象及其微观机理，了解铁磁质的特点。理解介质中的高斯定律和安培支路定理；会用介质中的高斯定律和安培支路定理估算介质中的电位移和磁场硬度，并能由已知的电位移和磁场硬度求相应的电场硬度和磁感应硬度。
⑦了解电动势的概念，把握法拉第电磁感应定理，了解定理中“－”号的化学意义，理解动生电动势和感生电动势。
⑧理解电容、自感系数和互感系数的定义及其化学意义。
⑨理解电磁场的物质性以及电能密度、磁能密度的概念；在一些简单的对称情况下，能估算空间里存放的场能。
⑩理解涡旋电场、位移电压、电流密度的概念；了解麦克斯韦等式组(积分方式)的数学意义。
⑷波动和光学部份的基本要求
①了解普通光源的发光机理，理解获得相干光的技巧。
②掌握光程的概念，以及光程差和位相差的关系大学物理学，能剖析杨氏双缝干涉实验、牛顿环实验中干涉条件和分布规律。了解洛埃镜中的半波损失问题。
③了解麦克耳逊干涉仪的工作原理及干涉现象的应用。
④理解惠更斯一菲涅耳原理，把握用半波带法剖析单缝夫琅和费衍射白色分布的规律，会剖析缝宽及波长对衍射白色分布的影响。了解单缝衍射白色色温分布规律。
⑤掌握光栅衍射公式，会剖析光栅衍射白色分布规律和光栅常数及波长对光栅衍射白色分布的影响，了解光栅衍射白色和光栅波谱的特性及其在科学技术上和生产中的应用。
⑥了解衍射现象对光学仪器辨别本领的影响。
⑦了解自然光和线偏振的获得方式和检验方式。
⑸近代部份的基本要求
①理解绝对宋体幅射谱线，了解斯特藩—波尔兹曼和维恩位移定理及它们的应用。
②理解普朗克量子假定，了解普朗克量子假定在近代化学学发展中的重大历史意义。
③掌握康普顿效应问题中光的精典波动理论遇见的困难。
④理解爱因斯坦的光子假定，了解康普顿散射频移公式的基本根据和思想，了解爱因斯坦光子理论在光电效应，康普顿效应研究中取得的成就及其在化学学发展中地位。
⑤理解光的波粒二象性，把握光波波长与光子动量间的关系。
⑥理解实物粒子具有波粒二象性，把握描述物质波动性的数学量(波长、频率)和粒子性的化学量(动量、能量)之间的关系。
⑦了解波函数及其统计解释。了解测不准关系，并能用测不准关系对微观世界的个别化学量作计算。
⑧理解一维定态薛谔多项式，理解一维无限陷入阱情况下薛定谔多项式的解，理解能量量子化。
2．时间分配和进度
⑴质点运动学与动力学14学时
⑵刚体的定轴转动8学时
⑶狭义相对论4学时
⑷温度与二氧化碳动理论6学时
⑸热力学基础12学时
⑹静电场16学时
⑺磁场、电磁感应16学时
⑻振动和波动10学时
⑼光的干涉、衍射及偏振光14学时
⑽量子化学的基本概念8学时
3．教学内容的重点、难点。
⑴力学部份
重点：
借助微积分列举运动多项式；位移速率加速度的矢量表示法；曲线运动。
牛顿三定理的内容；牛顿三定理的应用。
动量定律、动能定律、动量守恒定理和能量守恒定理。
转动力矩、角动量、转动动能等概念的理解；转动定理、角动量定律、转动的动能定律。
难点：
借助微积分列举运动多项式。
牛顿三定理的应用；对惯性系的理解，热学相对性原理。
保守力的理解；动量定律、动能定律、动量守恒定理和能量守恒定理的应用条件。
转动定理、角动量定律、动能定律的推论；角动量定律的应用。
⑵气体动理论和热力学部份
重点：
热力学第一定理、热力学第二定理；各类变化过程中理想二氧化碳的物态多项式。
能量均分定律、三种统计速率、平均自由程。
难点：
应用理想二氧化碳的物态多项式解题；各类变化过程中理想二氧化碳物态多项式的推论和理解。
能量均分定律、麦克斯韦二氧化碳分子速度分布律。
⑶电磁学部份
重点：
高斯定律的理解和应用；静电场的支路定律。
高斯定律有介质时电场中的应用；电场的能量。
毕奥萨伐尔定理的应用；安培支路定律的应用；磁场中的高斯定律。
电磁感应定理；动生电动势感生电动势自感电动势和互感电动势；全电压支路定律；麦克斯韦多项式组。
难点：
对电场的理解；高斯定律的应用。
有介质的高斯定律。
毕奥萨伐尔定理的应用；安培支路定律的应用。
动生电动势，感生电动势，自感电动势和互感电动势的区别。
麦克斯韦多项式组。
⑷波动和光学部份
重点：
简谐运动的运动多项式；简谐运动的合成。
平面简谐波的波函数应用；波的干涉。
杨氏双缝干涉试验；薄膜干涉；单缝衍射；光栅衍射；光的偏振光。
难点：
简谐运动的合成。
平面简谐波的波函数应用；波的叠加原理。
几种干涉仪的区别；单缝衍射和光栅衍射的区别；光的偏振光原理。
⑸量子化学基础
重点：
光的粒子性的理解、光电效应。
粒子的波动性、德布罗意假定。
薛定鄂多项式。
难点：
光的波、粒二象性理解。
运用薛定鄂多项式求解波函数。
4．本课程与其它课程的联系与分工
学院化学课程是高等工业高校各专业中学生的一门重要的选修基础课，高等物理作为其先修课程，通过学院化学课程的学习，使中学生才能初步的把握运用物理知识解决数学问题，并为其在今后的学习和工作中运用物理方式解决实际工程问题打下良好的基础。通过化学课程的学习，使中学生把握剖析、解决数学问题的方式，为其学习相关专业课程（热学等）做好打算。
5．建议使用教材和参考书目
建议使用教材：
《大学基础数学学》张三慧编，复旦学院出版社，2003年8月。
教学参考书目：
《普通化学》(第4版)程守洙、江之永编，人民教育出版社，1982年12月。
《大学数学学》(第1版)吴百诗主编，重庆交通学院出版社，1994年12月
《物理学》(第4版)西南学院等七所文科高校编，高等教育出版，1999年11月。
四．大纲说明
1、在整个教学过程中采用班主任课堂教学（主要以板书教学为主，穿插借助投影仪教学）和中学生课后自学相结合的方式。对须要把握的重要原理和定理及估算方式要讲深讲透，对须要理解和了解的内容采取精讲和自学的学习方法。
2、习题课随教学进展情况灵活把握；作业量由所有任课班主任接洽后分章节布置给中学生，但是作到及时的批阅，及时反馈给中学生。
3、本课程为考试课，平常成绩10%，考试成绩90%。考试采取书面面试（闭卷）的形式，考试试题内容尽量作到覆盖面广、难度适中、试题量恰当。