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科目代碼：863 科目名稱：材料物理基礎
一、 考試要求
（一）力學
（1）掌握描述質點運動和運動變化的物理量（位矢、位移、速度、
加速度、角速度和加速度等），能計算質點在平面內運動時的速度、加速
度，及作圓周運動時的角速度、角加速度、切向加速度和方向加速度；
（2）掌握牛頓運動三大定律及其適用范圍，能處理簡單質點在一維
變力作用下的動力學問題；
（3）掌握功的基本概念，能計算直線運動情況下變力做功。理解保
守力作功的特點及勢能的概念，會計算重力、彈性力和萬有引力勢能。
（4）掌握質點的動能定理和動量定理，理解角動量和角動量守恒定
律，并能用它們處理簡單力學問題。掌握機械能守恒和動能守恒定律，能
分析簡單系統在平面內運動的力學問題。
（5）了解轉動慣量的基本概念，理解剛體繞定軸轉動的轉動定律和
角動量守恒定律，會分析處理簡單系統的力學問題。
（6）了解伽利略相對性原理基本內容，理解伽利略坐標、速度變換。
（二）熱學
（1）了解統計物理的幾個概念，理解理想氣體的狀態方程、壓強公
式和溫度公式，能推導氣體壓強公式，能從宏觀和統計意義上理解壓強、
溫度、內能等概念，了解系統的宏觀性質是微觀運動的統計表現。
（2）了解氣體分子平均碰撞頻率及平均自由程，及其相關計算。
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（3）了解麥克斯韋速率分布律及速率分布函數、分布曲線的物理意
義，能計算氣體分子熱運動的速率、平均速率、方均根速率，了解波耳茲
曼能量分布律。
（4）通過理想氣體的剛性分子模型，理解氣體分子平均能量按自由
度均分定理，并會應用其計算理想氣體的定壓熱容、定體熱容和內能。
（5）掌握功和熱量的概念，掌握熱力學第一定律，能分析、計算理
想氣體等體、等壓、等溫過程和絕熱過程中的功、熱量、內能增量及卡諾
循環等簡單循環的效率。
（6）了解熱力學第二定律及其統計意義、熵的意義、玻耳茲曼關系
和熵增加原理。
（三）電磁學
（1）掌握靜電場的電場強度、電勢的概念，以及電場強度疊加原理
和電勢疊加原理。理解場強與電勢的微分關系，并能計算電場強度和電勢。
（2）理解高斯定理和環路定理，熟悉用其計算電場強度的方法。
（3）掌握磁感應強度的概念，能用華奧-薩伐爾定律計算一些簡單問
題中的磁感應強度。
（4）理解磁場高斯定理和安培環路定理，熟悉用安培環路定理計算
磁感應強度的方法。
（5）理解安培定律和洛倫茲力公式，了解電偶極矩和磁矩的概念，
會分析點電荷在均勻電場和非均勻磁場中的受力和運動。
（6）了解導體的靜電平衡條件、介質的極化、磁化現象和鐵磁質的
特性，了解電介質中的高斯定理和環路定理。
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（7）理解電動勢概念，掌握法拉第電磁感應定律。理解動生電動勢
及感生電動勢。
（8）理解電容、自感系數和互感系數，能計算電容、自感系數和互
感系數。
（9）理解電能密度、磁能密度，能計算一些簡單問題中的電場能量
和磁場能量。
（四）振動和波動
（1）掌握描述諧振動和簡諧波的各物理量（特別是相位）及各量的
關系。
（2）理解旋轉矢量法。
（3）掌握諧振動的基本特征，能建立一維諧振動的微分方程，能根
據給定的初始條件寫出一維諧振動的運動方程，并理解其物理意義。
（4）理解同方向、同頻率的兩個諧振動的合成規律。
（5）理解機械波產生的條件。掌握平面簡諧波的波函數的推導方法
及波函數的物理意義，了解波的能量傳播特征及能流、能流密度概念。
（6）了解惠更斯原理、波的疊加原理和波的相干條件，能應用相位
差和波程差分析、確定相干波疊加后振幅加強和減弱條件。
（7）理解駐波及其形成條件。了解駐波和行波的區別。
（8）了解機械波的多普勒效應及其產生原因。
（五）光學
（1）掌握光程的概念以及光程差和相位差的關系，能分析、確定楊
氏雙縫干涉條紋及薄膜等厚干涉條紋的位置，了解邁克耳孫干涉儀的工作
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原理，能計算光程差變化與條紋級數變化關系的簡單問題。
（2）了解惠更斯-菲涅耳原理，熟悉分析單縫夫瑯禾費衍射條紋分布
的方法。
（3）掌握光柵衍射公式，會確定光柵衍射譜線的位置，及會分析光
柵常量及波長對光柵衍射譜線分布的影響，了解 X 射線的晶格衍射及布拉
格公式。
（4）理解自然光、偏振光和部分偏振光，理解布儒斯特定律及馬呂
斯定律，了解雙折射現象、線偏振光的獲得方法和檢驗方法，及對有關簡
單問題進行計算。
（六）原子物理基礎
（1）了解愛因斯坦狹義相對論的兩個基本假設。
（2）熟悉洛倫茲坐標變換，了解狹義相對論中同時性的相對性以及
長度收縮和時間膨脹概念，及牛頓力學中的時空觀。
（3）理解狹義相對論中質量和速度的關系，質量和能量的關系。
（4）理解氫原子光譜的實驗規律及玻爾的氫原子理論。
（5）理解光電效應和康普頓效應，理解光的波粒二象性。
（6）掌握德布羅意的物質波假設，了解實物粒子的波粒二象性，理
解描述物質波動性的物理量（波長、頻率）和粒子性的物理量（動量、能
量）間的關系。
（7）了解波函數及其統計解釋，了解一維定態薛定諤方程。
（8）了解能量量子化和描述原子中電子運動狀態的四個量子數。了
解泡利不相容原理和原子的電子殼層結構。
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二、 考試內容
（一）力學
質點平面曲線運動的描述，位矢、位移、速度、加速度、角速度、角
加速度、切向與法向加速度；牛頓運動三定律及其適用范圍，保守力、功、
能、動能和動量定理，角動量和角動量守恒，機械能守恒；轉動慣量，剛
體定軸轉動的轉動定律和角動量守恒定律，剛體轉動中的能量守恒。
（二）熱學
理想氣體的壓強公式和溫度公式，理想氣體剛性分子模型，氣體分子
內能、平均碰撞頻率和平均自由程，麥克斯韋速率分布律，氣體分子熱運
動的算術平均速率，方均根速率，平均能量按自由度均分定理。理想氣體
的定壓熱容、定容熱容和內能，功和熱量，熱力學第一、第二定律，氣體
等值過程和絕熱過程中的功、熱量、內能改變量，卡諾循環的效率，可逆
及不可逆過程，熱力學第二定律及其統計意義，熵的玻耳茲曼表達式。
（三）電磁學
電場強度、電勢及其迭加原理，靜電場中高斯定理和環路定理，介質
中的電場；畢奧—沙伐爾定律，磁場高斯定理及安培環路定理，介質磁化
及其微觀解釋；電動勢，法拉第電磁感應定律，電容，電感系數和互感系
數，電能和磁能密度，渦旋電場，位移電流的概念，麥克斯韋方程組，電
磁場的物質性。
（四）振動和波動
簡諧振動的描述；簡諧振動的動力學基本特征；簡諧振動的合成；機
械波的產生條件和描述；惠更斯原理和波的疊加原理，相干波，波程差，
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行波和駐波；多普勒效應；電磁波。
（五）光學
光程及光程差，楊氏雙縫干涉，薄膜等厚干涉，邁克爾遜干涉儀；惠
更斯—菲涅爾原理，單縫衍射條紋的分布規律，光柵衍射公式；自然光的
線偏振，布儒斯特定律及馬呂斯定律，晶體中的雙折射、起偏與檢偏。
（六）原子物理基礎
愛因斯坦狹義相對論的兩個基本假設，洛倫茲坐標變換，相對論中質
量和速度的關系，質量和能量的關系，光的波粒二象性，光子，光電效應
的愛因斯坦理論，黑體輻射，氫原子光譜的實驗規律；玻爾的氫原子理論，
物質波假設，實物粒子的波粒二象性，波函數及其統計解釋，薛定諤方程，
不確定關系，能量量子化，角動量量子化及空間量子化，自旋，泡利不相
容定理，電子殼層結構。
三、 題型
試卷滿分為 150 分，其中：選擇題 30 分，填空題 20 分，問答論述計
算題 100 分。
四、 參考教材
《普通物理學》。程守洙、江之永主編。高等教育出版社，2006，第六版。
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