石河子大学：《电动力学》课程教学资源（授课教案，2016-2017年版）

石河子大学课程教案学年学期教师姓名郭志荣2016～2017学年第1学期课程名称授课班级[Z119255]电动力学物理20141；应物20141授课时间授课地点第一讲：2016-8-31博学楼C330章节名称预备知识：标量、失量分析（标量与失量物理量的空间积累、空间变化率）1.掌握研究失量场的基本方法：空间的积累标量的梯度，矢量的散度和旋度，算符的二级运算2.理解失量场的通量（>、<or=0）的含义：判断区域内有源、汇或连续。教学目的3．知道通量的局限性，场点与源点在数学表示方法上的区别，哈密顿算符的场点与源点的区别。4.培养学生用失量分析的能力，提高数学工具的应用能力1.标量场：定性描述一个标量常可以使用等势面的概念。定量描述为一个标量通常使用空间与时间的函数Φ=(x,1)。标量的梯度：标量函数的空间变化率的最大值。（20min）2．矢量场：定性描述用场线的方法教学内容及时间分定量描述用一个空间、时间的矢量函数 E=E(x,1)。 (25min)配3.用环量来讨论矢量场的性质：由其是否等于零来判断是否为有势场。（5min）4.矢量的旋度，旋度在直角坐标系中的表达。（5min）5.算符的二级运算，梯度的旋度，旋度的散度，梯度的散度及旋度的旋度。（30min）6.面元、体积元在直角坐标系、柱坐标系以及球坐标系中的表示。（5min）教学重点：天量场及其特性描述突出：失量场的物质性；教学难点：1．通量大于零，小于零，等于零时，封闭面与场线的关系。2．梯度，散度及旋度是算符的一级运算，对应的是一阶偏微分方程，在数学上，一阶偏微分方程较难计算。为了将一阶偏微分方程换成二阶偏重点、难点微分方程，引入算符的二级运算。以及对策3.√与V的区别。=-刘，有V=-V。p(x)dv1E(x) =(-X)4元6J(X-X)4.体会公式中的场点与源点的区别。突破：①场的形象化描述；②强调的空间分布。教法、手段方法：讲授法，讨论；手段：板书为主，多媒体辅助1

1 石 河 子 大 学 课 程 教 案 学年学期 2016 ～ 2017 学年第 1 学期 教师姓名 郭志荣 课程名称 [Z119255]电动力学 授课班级 物理 20141；应物 20141 授课时间 第一讲：2016-8-31 授课地点 博学楼 C330 章节名称 预备知识：标量、矢量分析 （标量与矢量 物理量的空间积累、空间变化率） 教学目的 1．掌握研究矢量场的基本方法：空间的积累标量的梯度，矢量的散度和旋度，算符的二 级运算 2．理解矢量场的通量（ 、 or = 0 ）的含义：判断区域内有源、汇或连续。 3．知道通量的局限性，场点与源点在数学表示方法上的区别，哈密顿算符的场点与源点 的区别。 4．培养学生用矢量分析的能力，提高数学工具的应用能力 教学内容 及时间分 配 1．标量场：定性描述一个标量常可以使用等势面的概念。 定量描述为一个标量通常使用空间与时间的函数 (x,t)   =  。 标量的梯度：标量函数的空间变化率的最大值。（20min） 2．矢量场：定性描述用场线的方法 定量描述用一个空间、时间的矢量函数 E E(x,t)    = 。（25min） 3．用环量来讨论矢量场的性质：由其是否等于零来判断是否为有势场。（5min） 4．矢量的旋度，旋度在直角坐标系中的表达。（5min） 5．算符的二级运算，梯度的旋度，旋度的散度，梯度的散度及旋度的旋度。（30min） 6．面元、体积元在直角坐标系、柱坐标系以及球坐标系中的表示。（5min） 重点、难点 以及对策 教学重点：矢量场及其特性描述 突出：矢量场的物质性； 教学难点：1．通量大于零，小于零，等于零时，封闭面与场线的关系。 2．梯度，散度及旋度是算符的一级运算，对应的是一阶偏微分方程，在数学 上，一阶偏微分方程较难计算。为了将一阶偏微分方程换成二阶偏 微分方程，引入算符的二级运算。 3． 与 ' 的区别。 r x x'   = − ，有 ' = −。 4．体会公式 ( ') ( ') ( ') ' 4 1 ( ) 3 0 x x x x x dv E x       − − =     中的场点与源点的区别。 突破：①场的形象化描述；②强调的空间分布。 教法、手段 方法：讲授法，讨论； 手段：板书为主，多媒体辅助

作业、思考1.自主、详细推导例题：2.复习教材附录：失量分析课程设计数学基础综合复习，讲授时联系学生对场的认识基础结合，可增强数学描述的理解。依据教师根据实际教学过程进行教学评价，反映本节课的成功及遗憾之处，提出改进建议等。课后记说明：按每次课（2学时）编写，每次投课前上传至网络教学平台。2

2 作业、思考 1.自主、详细推导例题；2.复习教材附录：矢量分析 课程设计 依据 数学基础综合复习，讲授时联系学生对场的认识基础结合，可增强数学描述的理解。 课后记 教师根据实际教学过程进行教学评价，反映本节课的成功及遗憾之处，提出改进建议等。 说明：按每次课（2 学时）编写，每次授课前上传至网络教学平台

石河子大学课程教案学年学期教师姓名郭志荣2016～2017学年第1学期课程名称授课班级[Z119255]电动力学物理20141；应物20141授课时间授课地点第二讲：2016-9-1博学楼C330章节名称预备知识：失量分析、张量初步（8函数与并矢失量场的唯一性定理张量初步）1.掌握矢量微分算符参与的混合积、失积运算。理解矢量微分算符的两个特性：微分性和失量性。并失2.3教学目的3知道8函数。爱因斯坦求和约定：重复下表代表求和。4.培养数学工具的应用能力。1.失量微分算符参与的混合积、失积运算。（45min）教学内容2.质点，点电荷的共性；8函数；74-4元8(-刘）的证明。（20min）及时间分配3.唯一确定失量场的条件，推论满足同一散度，旋度与边界条件的失量场是唯一的。(25min)教学重点：矢量微分算符参与的混合积、矢积运算。突出：失量微分算符的双重作用。重点、难点以及对策教学难点：矢量微分算符参与的混合积、矢积运算。张量突破：①分别分析微分性和矢量性是否作用；②理解基础上对公式推导。教法、手段方法：讲授法，图示法；手段：板书为主，多媒体辅助1.证明标量的梯度场无旋、矢量的旋度场无源。（代数法证明，矢量法证明）作业、思考2.预习教材第一章内容。课程设计数学抽象亢繁，以精讲多练为突破口。依据教师根据实际教学过程进行教学评价，反映本节课的成功及遗撼之处，提出改进建议等。课后记说明：按每次课（2学时）编写，每次投课前上传至网络教学平台。3

3 石 河 子 大 学 课 程 教 案 学年学期 2016 ～ 2017 学年第 1 学期 教师姓名 郭志荣 课程名称 [Z119255]电动力学 授课班级 物理 20141；应物 20141 授课时间 第二讲：2016-9-1 授课地点 博学楼 C330 章节名称 预备知识：矢量分析、张量初步 (δ函数与并矢 矢量场的唯一性定理 张量初步) 教学目的 1．掌握矢量微分算符参与的混合积、矢积运算。 2．理解矢量微分算符的两个特性：微分性和矢量性。并矢 3．知道δ函数。爱因斯坦求和约定：重复下表代表求和。 4．培养数学工具的应用能力。 教学内容 及时间分 配 1．矢量微分算符参与的混合积、矢积运算。（45min） 2．质点，点电荷的共性；δ函数； 4 ( ') 2 1 x x r    = − −        的证明。（20min） 3. 唯一确定矢量场的条件，推论满足同一散度，旋度与边界条件的矢量场是唯一的。 （25min） 重点、难点 以及对策 教学重点：矢量微分算符参与的混合积、矢积运算。 突出：矢量微分算符的双重作用。 教学难点：矢量微分算符参与的混合积、矢积运算。张量 突破：①分别分析微分性和矢量性是否作用；②理解基础上对公式推导。 教法、手段 方法：讲授法，图示法； 手段：板书为主，多媒体辅助 作业、思考 1.证明标量的梯度场无旋、矢量的旋度场无源。（代数法证明，矢量法证明） 2.预习教材第一章内容。 课程设计 依据 数学抽象冗繁，以精讲多练为突破口。 课后记 教师根据实际教学过程进行教学评价，反映本节课的成功及遗憾之处，提出改进建议等。 说明：按每次课（2 学时）编写，每次授课前上传至网络教学平台

石河子大学课程教案学年学期教师姓名2016～2017学年第1学期郭志荣课程名称授课班级[Z119255]电动力学物理20141；应物20141授课时间授课地点第三讲：2016-?-？博学楼C330章节名称第一章电磁场的普遍规律S1电荷和电场1.掌握质点运动学问题的求解方法；教学目的2.了解相对运动。1.库仑定律电场的通量高斯定理（40min）教学内容2.电场的散度静电场的旋度（20min）及时间分配V.E-P60和√×E=0的直接证明（30min）3.教学重点：V.E(1)=P()与V×E(X)=0 的推导、理解。60突出：微分描述的局域性特征教学难点：1.电荷产生电场的局域特性的理解。f E(x)- ds =p(x')d)重点、难点中与是以及对策2.场变量与源变量的区别：通量公式V.E(3) = P()80中文是同一个点。不同的。但在散度公式p()对点电荷不成立3. V.E(x)= L60突破：区分场变量，源变量；连续分布中理解局域特性。教法、手段课前预习，讲授，课后自学、巩固1.亲手推导：静电场有源、无旋的直接证明；作业、思考2.复习本节内容，用同样的思路（实验定律出发推导微分关系）预习下节内容课程设计数理结合，强化学生在数学描述中理解物理内涵的意识。依据N

4 石 河 子 大 学 课 程 教 案 学年学期 2016 ～ 2017 学年第 1 学期 教师姓名 郭志荣 课程名称 [Z119255]电动力学 授课班级 物理 20141；应物 20141 授课时间 第三讲：2016-?-? 授课地点 博学楼 C330 章节名称 第一章 电磁场的普遍规律 §1 电荷和电场 教学目的 1. 掌握质点运动学问题的求解方法； 2．了解相对运动。 教学内容 及时间分 配 1．库仑定律 电场的通量 高斯定理（40min） 2．电场的散度 静电场的旋度（20min） 3． 0     E =  和  E = 0  的直接证明（30min） 重点、难点 以及对策 教学重点： 0 ( ') ( )   x E x      = 与  E(x) = 0   的推导、理解。 突出：微分描述的局域性特征 教学难点：1．电荷产生电场的局域特性的理解。 2．场变量与源变量的区别：通量公式    = S V E x ds (x')dv' 1 ( ) 0       中 x  与 x'  是 不同的。但在散度公式 0 ( ') ( )   x E x     = 中 x  是同一个点。 3． 0 ( ') ( )   x E x      = 对点电荷不成立 突破：区分场变量，源变量；连续分布中理解局域特性。 教法、手段 课前预习，讲授，课后自学、巩固 作业、思考 1.亲手推导：静电场有源、无旋的直接证明； 2.复习本节内容，用同样的思路（实验定律出发推导微分关系）预习下节内容 课程设计 依据 数理结合，强化学生在数学描述中理解物理内涵的意识

教师根据实际教学过程进行教学评价，反映本节课的成功及遗撼之处，提出改进建议等。课后记说明：按每次课（2学时）编写，每次授课前上传至网络教学平台。5

5 课后记 教师根据实际教学过程进行教学评价，反映本节课的成功及遗憾之处，提出改进建议等。 说明：按每次课（2 学时）编写，每次授课前上传至网络教学平台

石河子大学课程教案学年学期教师姓名郭志荣2016～2017学年第1学期课程名称授课班级[Z119255]电动力学物理20141；应物20141授课时间授课地点第四讲：2016-?-?博学楼C330章节名称第一章电磁场的普遍规律$2电流和磁场1．掌握电荷守恒定律，毕奥-萨伐尔定律，磁场的环量、旋度和散度；2.理解磁场无源有旋的特性，体会电流产生磁场涡旋的局域性；教学目的3．知道磁场散度、旋度的直接证明；4.培养由实验定律出深入认识磁场的特性的意识。电荷守恒定律（20min），毕奥-萨伐尔定律（20min），磁场的环量和旋度；（20min）教学内容磁场的散度稳恒电流产生的磁场的散度和旋度公式的证明；及时间分配V.B=0和V×B=MoJ的直接证明。（30min）教学重点：电荷守恒定律；V.B=0与V×B=Uo的推导、理解、证明。突出：电荷守恒定律中的增加和流入率fj.dS =-(, pdv教学难点：，在稳恒、无穷大区域两种情况下的讨论。重点、难点2.Idi 与Jdv的统一。以及对策A(,1) = (av4元的引入，注意与的区别。3.矢势4.稳恒电流其矢势有.A=0，×B=Ao的证明突破：①数学推导：②物理含义的数学描述。教法、手段课前预习，讲授，课后自学、巩固作业、思考郭硕鸿著《电动力学》（第三版），2008年，北京，高教出版社：P.13例题。课程设计数理结合，强化学生在数学描述中理解物理内涵的意识。依据6

6 石 河 子 大 学 课 程 教 案 学年学期 2016 ～ 2017 学年第 1 学期 教师姓名 郭志荣 课程名称 [Z119255]电动力学 授课班级 物理 20141；应物 20141 授课时间 第四讲：2016-?-? 授课地点 博学楼 C330 章节名称 第一章 电磁场的普遍规律 §2 电流和磁场 教学目的 1．掌握电荷守恒定律，毕奥-萨伐尓定律，磁场的环量、旋度和散度； 2．理解磁场无源有旋的特性，体会电流产生磁场涡旋的局域性； 3．知道磁场散度、旋度的直接证明； 4．培养由实验定律出深入认识磁场的特性的意识。 教学内容 及时间分 配 电荷守恒定律（20min），毕奥-萨伐尓定律（20min），磁场的环量和旋度；（20min） 磁场的散度 稳恒电流产生的磁场的散度和旋度公式的证明；   B = 0  和 B J    = 0 的直接证明。（30min） 重点、难点 以及对策 教学重点：电荷守恒定律；   B = 0  与 B J    = 0 的推导、理解、证明。 突出：电荷守恒定律中的增加和流入率。 教学难点：1．    = − S V dV dt d J dS    ，在稳恒、无穷大区域两种情况下的讨论。 2． Idl  与 Jdv  的统一。 3．矢势 ' ( ' , ) 4 ( , ) 0 dV r J x t A x t  =       的引入，注意 x  与 x'  的区别。 4．稳恒电流其矢势有   A = 0  ， B J    = 0 的证明 突破：①数学推导；②物理含义的数学描述。 教法、手段 课前预习，讲授，课后自学、巩固 作业、思考 郭硕鸿著《电动力学》（第三版），2008 年，北京，高教出版社：P.13 例题。 课程设计 依据 数理结合，强化学生在数学描述中理解物理内涵的意识

教师根据实际教学过程进行教学评价，反映本节课的成功及遗撼之处，提出改进建议等。课后记说明：按每次课（2学时）编写，每次授课前上传至网络教学平台。7

7 课后记 教师根据实际教学过程进行教学评价，反映本节课的成功及遗憾之处，提出改进建议等。 说明：按每次课（2 学时）编写，每次授课前上传至网络教学平台

石河子大学课程教案学年学期教师姓名郭志荣2016～2017学年第1学期课程名称授课班级[Z119255]电动力学物理20141；应物20141授课时间授课地点第五讲：2016-？-？博学楼C330章节名称第一章电磁场的普遍规律83麦克斯韦方程组掌握电磁感应定律，位移电流，麦克斯韦方程组，洛伦兹力公式：理解法拉第电磁感应定律、位移电流的本质：麦克斯韦方程组的特征教学目的知道电磁场理论的基本假设：麦氏方程组，洛仑兹力，电荷守恒定律培养假设对规律深入讨论的方法例题（P13）（20min）教学内容电磁感应定律（20min）；及时间分位移电流（20min）：配麦克斯韦方程组（20min）洛伦兹力公式；（10min）教学重点：麦克斯韦方程组，洛伦兹力公式；突出：电磁场的定解问题。重点、难点教学难点：1.位移电流以及对策2．数学处理突破：①位移电流证明的不严谨性：②位移电流的假设性，教法、手段课前预习，讲授，课后自学、巩固作业、思考郭硕鸿著《电动力学》（第三版），2008年，北京，高教出版社：P.13例题。课程设计物理假设和猜测与数学处理的不严格性相结合。依据教师根据实际教学过程进行教学评价，反映本节课的成功及遗撼之处，提出改进建议等。课后记说明：按每次课（2学时）编写，每次授课前上传至网络教学平台。d

8 石 河 子 大 学 课 程 教 案 学年学期 2016 ～ 2017 学年第 1 学期 教师姓名 郭志荣 课程名称 [Z119255]电动力学 授课班级 物理 20141；应物 20141 授课时间 第五讲：2016-？-？ 授课地点 博学楼 C330 章节名称 第一章 电磁场的普遍规律 §3 麦克斯韦方程组 教学目的 掌握电磁感应定律，位移电流，麦克斯韦方程组，洛伦兹力公式； 理解法拉第电磁感应定律、位移电流的本质；麦克斯韦方程组的特征； 知道电磁场理论的基本假设：麦氏方程组，洛仑兹力，电荷守恒定律 培养假设对规律深入讨论的方法 教学内容 及时间分 配 例题（P13）（20min） 电磁感应定律（20min）； 位移电流（20min）； 麦克斯韦方程组（20min） 洛伦兹力公式；（10min） 重点、难点 以及对策 教学重点：麦克斯韦方程组，洛伦兹力公式； 突出：电磁场的定解问题。 教学难点：1．位移电流 2．数学处理 突破：①位移电流证明的不严谨性；②位移电流的假设性。 教法、手段 课前预习，讲授，课后自学、巩固 作业、思考 郭硕鸿著《电动力学》（第三版），2008 年，北京，高教出版社：P.13 例题。 课程设计 依据 物理假设和猜测与数学处理的不严格性相结合。 课后记 教师根据实际教学过程进行教学评价，反映本节课的成功及遗憾之处，提出改进建议等。 说明：按每次课（2 学时）编写，每次授课前上传至网络教学平台

石河子大学课程教案学年学期教师姓名郭志荣2016～2017学年第1学期课程名称授课班级[Z119255]电动力学物理20141；应物20141授课时间授课地点第六、七讲：2016-？-？（3学时）博学楼C330章节名称第一章84介质的电磁性质电磁场的普遍规律掌握电磁介质的概念，介质的极化和磁化，介质中的麦克斯韦方程组；理解介质中的麦克斯韦方程组，介质的本构方程；教学目的知道描述电磁介质的微分统计思想（宏观无穷小微观包含大量分子）；培养体会电磁介质微观物理模型的构建与描述的方法。电磁介质的概念（20min）；教学内容介质的极化（40min）；及时间分介质的磁化（40min）；配介质中的麦克斯韦方程组（35min）教学重点：介质的微观特性，极化、磁化强度的微分公式，介质中的麦克斯韦方程组；突出：介质微观模型。重点、难点教学难点：1.极化、磁化强度的微分公式以及对策2.物理模型突破：①物理模型选取：②模型物理含义。教法、手段课前预习，讲授，课后自学、巩固作业、思考郭硕鸿著《电动力学》（第三版），2008年，北京，高教出版社：P.35第9题。课程设计介质微观模型和与宏观束缚电荷、电流分布。依据教师根据实际教学过程进行教学评价，反映本节课的成功及遗撼之处，提出改进建议等。课后记物理模型的理解很重要，一定要边绘图边讲解。说明：按每次课（2学时）编写，每次授课前上传至网络教学平台。9

9 石 河 子 大 学 课 程 教 案 学年学期 2016 ～ 2017 学年第 1 学期 教师姓名 郭志荣 课程名称 [Z119255]电动力学 授课班级 物理 20141；应物 20141 授课时间 第六、七讲：2016-？-？（3 学时） 授课地点 博学楼 C330 章节名称 第一章 电磁场的普遍规律 §4 介质的电磁性质 教学目的 掌握电磁介质的概念，介质的极化和磁化，介质中的麦克斯韦方程组； 理解介质中的麦克斯韦方程组，介质的本构方程； 知道描述电磁介质的微分统计思想（宏观无穷小微观包含大量分子）； 培养体会电磁介质微观物理模型的构建与描述的方法。 教学内容 及时间分 配 电磁介质的概念（20min）； 介质的极化（40min）； 介质的磁化（40min）； 介质中的麦克斯韦方程组（35min） 重点、难点 以及对策 教学重点：介质的微观特性，极化、磁化强度的微分公式，介质中的麦克斯韦方程组； 突出：介质微观模型。 教学难点：1. 极化、磁化强度的微分公式 2．物理模型 突破：①物理模型选取；②模型物理含义。 教法、手段 课前预习，讲授，课后自学、巩固 作业、思考 郭硕鸿著《电动力学》（第三版），2008 年，北京，高教出版社：P.35 第 9 题。 课程设计 依据 介质微观模型和与宏观束缚电荷、电流分布。 课后记 教师根据实际教学过程进行教学评价，反映本节课的成功及遗憾之处，提出改进建议等。 物理模型的理解很重要，一定要边绘图边讲解。 说明：按每次课（2 学时）编写，每次授课前上传至网络教学平台

石河子大学课程教案学年学期教师姓名郭志荣2016～2017学年第1学期课程名称授课班级[Z119255]电动力学物理20141；应物20141授课时间授课地点第八讲：2016-？-？（3学时）博学楼C330章节名称第一章S5电磁场边值关系电磁场的普遍规律掌握电磁场在介质界面的法向、切向分量的跃变：理解界面有面电荷电流（量跃变），微分形式的麦克斯韦方程组不适用；教学目的知道描述面电流的物理量：线电流密度。培养处理物理问题中的近似意识教学内容积分形式的麦氏方程组讨论边值问题的方法（20min）；及时间分电磁场边值关系：法向分量的跃变（40min）；切向分量的跃变（40min）配例题（35min）教学重点：电磁场边值关系；突出：边值问题本质是宏观问题，需要积分方程求解。重点、难点以及对策教学难点：1.面电流密度：2.切向分量跃变的失量推导突破：①物理模型选取；②失量推导。教法、手段课前预习，讲授，课后自学、巩固作业、思考郭硕鸿著《电动力学》（第三版），2008年，北京，高教出版社：P.28例题。课程设计介质界面微观模型和与宏观模型的有机切换。依据教师根据实际教学过程进行教学评价，反映本节课的成功及遗撼之处，提出改进建议等。课后记讲授线电流密度时，建立坐标系，有助于空间模型的理解。说明：按每次课（2学时）编写，每次投课前上传至网络教学平台。10

10 石 河 子 大 学 课 程 教 案 学年学期 2016 ～ 2017 学年第 1 学期 教师姓名 郭志荣 课程名称 [Z119255]电动力学 授课班级 物理 20141；应物 20141 授课时间 第八讲：2016-？-？（3 学时） 授课地点 博学楼 C330 章节名称 第一章 电磁场的普遍规律 §5 电磁场边值关系 教学目的 掌握电磁场在介质界面的法向、切向分量的跃变； 理解界面有面电荷电流（量跃变），微分形式的麦克斯韦方程组不适用； 知道描述面电流的物理量：线电流密度。 培养处理物理问题中的近似意识 教学内容 及时间分 配 积分形式的麦氏方程组讨论边值问题的方法（20min）； 电磁场边值关系：法向分量的跃变（40min）；切向分量的跃变（40min） 例题（35min） 重点、难点 以及对策 教学重点：电磁场边值关系； 突出：边值问题本质是宏观问题，需要积分方程求解。 教学难点：1. 面电流密度；2．切向分量跃变的矢量推导 突破：①物理模型选取；②矢量推导。 教法、手段 课前预习，讲授，课后自学、巩固 作业、思考 郭硕鸿著《电动力学》（第三版），2008 年，北京，高教出版社：P.28 例题。 课程设计 依据 介质界面微观模型和与宏观模型的有机切换。 课后记 教师根据实际教学过程进行教学评价，反映本节课的成功及遗憾之处，提出改进建议等。 讲授线电流密度时，建立坐标系，有助于空间模型的理解。 说明：按每次课（2 学时）编写，每次授课前上传至网络教学平台