首页  >  教学服务  >  课程文件

conceptual physics_syllabus

2014年02月12日 来源:

Conceptual Physics

                                        

OFFICE:       Lab Building 4, Room 416
OFFICE HOURS:   10:00-12:00 am MON, 2:30-4:30 pm MON, 8:30-10:00 am FRI 
E-MAIL ADDRESS:   ljwang@xmut.edu.cn
CREDITS:          1

CLASS HOURS:    1 hour per week

                                        

1. Unit of study information

Physics is a fundamental science that deals with the understanding of the natural phenomena that occur in the universe. Conceptual Physics is a broad introduction to physics at the beginning college level for students. The course provides a conceptually-based exposure to the fundamental principles and processes of the physical world. The subject covers Mechanics, thermodynamics, Electromagnetism, Sound, and Optics, Atomic and Nuclear Physics, Relativity as they help you to understand the world. 

The subject aims to lay a conceptual foundation for students to visualize the behavior of objects movement in various perspectives, such as mechanics, thermodynamics, electromagnetism, optics. It also helps them to build up the conception that physics acts as a vital, continually developed science providing basic theories for the world, and view the nature more perceptively and systemically. Meanwhile, students are expected to apply physics knowledge as a tool, as a result they learn to become better thinkers and reach their personal goals by self-discovery.

The study of Concept Physics enables individuals to achieve fundamental concepts of mechanics, thermodynamics, electromagnetism, sound and optics physics. In detail students are introduced to Newton’s three laws, thermal three laws, electromagnetic induction, interference and diffraction laws, and conservation laws. Lab work stresses application abilities including usage of some apparatus, data collection, data process and experiment design.

 

On successful completion of the module, learners will be able to:

Explain the macro-movements of objects by mechanics theories.

Discuss how the theories of engine and cool engine work by three thermodynamics laws.

Explain the concepts and theories of electromagnetism.

Design experiments to verify or figure up some physical parameter.

 

2. Pre-requisite units and assumed knowledge

There are no prerequisites for this course.

 

3. Learning aims and outcomes

  After completion of this course, students should be able to:

  Learning outcome 1

Explain the macro-movements of objects by mechanics theories.

 

Assessment criteria:

a. Differentiate the liner motion and rotation. 

b. Explain the basic concepts of Newtons three laws.

c. Illustrate some cases of conservation law of energy. 

 

Learning outcome 2

Discuss how the theories of engine and cool engine work by three thermodynamics laws.

 

  Assessment criteria:

a. Explain the first laws of thermodynamics. 

b. Discuss the limit of heat engine by thermal second law.

 

Learning outcome 3

  Explain the concepts and theories of electromagnetism.

 

Assessment criteria:

a. Explain the meaning of vibration and wave.

b. Discuss the laws of interference and diffraction. 

c. Explain the properties of electric field and magnetic field.

d. Describe the relationship of electricity and magnetism.

e. Argue how the electromagnetism affects our activity.

 

Learning outcome 4

Design experiments to verify or figure up some physical parameter.

 

Assessment criteria:

a. Write experiment reports in correct format.

b. Process the collecting data and obtain a result.

c. calculate the indeterminate boundary of experiment result.

d. Design an experiment to find out tiny change of length. 

4. Weighting of final grade

Attendance

10

attitude, class activities, & participation

20

Examination (Learning outcome 1,2,3)

40

Experimental operation (Learning outcome 4)

30

Total

100

 

5. Gradeing

A 100-95 A- 94-90 B+ 89-87

B 86-83 B- 82-80 C+ 79-77

C 76-73 C- 72-70 D+ 69-67

D 66-63D- 62-60F 59 or lower

6. Policies

Attendance Policy

 

Attendance in class is mandatory for all students enrolled in the course. Any excused absence must be discussed directly with the teacher. Being late to class within 15 minutes will be recorded as 1 LATE and being late over 15 minutes will be recorded as 1 ABSENCE. 3 LATES equal to 1 ABSENCE. 20% absences of the total teaching hours will cause an F (a failing grade) directly. However, students are still welcome to continue to attend class. F students have no right to drop this course anymore. Each unexcused absence will result in the lowering of the attendance grade by 1 point. Each excused absence will result in the lowering of the attendance grade by 0.5 point.

 

Policy on Assignments and Quizzes

 

Students should finish their assignments completely and punctually. Assignment should be submitted on the date appointed by the instructor. If a student cannot hand in the assignment on time, the reasonable excuse will be needed. Late assignments will receive a maximum grade of 80. An assignment that is late for 3 days will be corrected but receive 0.

 

Plagiarism

 

Any form of cheating is NEVER tolerated. Any student ONCE caught cheating on a quiz, assignment or examination will receive a 0 for that particular work of the whole semester. At the beginning of the semester the definition of plagiarism will be carefully explained. When any thoughts or writings of another person are used, the sources must be clearly identified (using quotes, bibliography and giving reference).

 

Classroom Policies

 

1. No eating, cellular phones, electronic dictionaries, smoking, chatting or drowsing in class.

2. Please speak in English rather than Chinese in class.

3. Stand up when answering questions.

4. Respect classmates’ ideas, opinions, and questions of your classmates.

5. You are welcome to visit the instructor’s office in his/her office hours.

6. Take good care of the laboratory facilities. Do not splash water on the desktop.

 

7. Texts and other recourses

The primary textbook:

Paul G. Hewitt(2012), Conceptual Physics (10th Edition), Beijing: Tsinghua University Press. 

The supplementary textbook

(1) Douglas C. Giancoli (2012),Physics for scientists and engineers with modern physics3rd Edition),北京:高等教育出版社出版。

(2) 赵峥(2008),物理学与人类文明十六讲,北京:高等教育出版社。

(3) 倪光炯(2007),改变世界的物理学,上海:复旦大学出版社.

 

8. Teaching methods

Lecture; class discussion; 

 

9. Week by week topic and study guide

 

Week

Topic

Contents

Outcomes

1

Prelude

 

Mechanics

Prelude

3 Liner motion

Relative motion; Speed

1a

Velocity; Acceleration

Discussion of Newtons three laws of motion(2,4,5)

1a

2

 

 Momentum

Momentum; impulse

Impulse changes momentumConservation of momentum

1b

7 Energy

Work; power

mechanical energyconservation of energy

1c

3

 

8 Rotational motion

Circular motion; Torque;

rotational inertia; Center of mass;

1a

Centripetal force; centrifugal force

Angular momentumConservation of angular momentum

1b

4

 Heat

18  Thermodynamics

Absolute zero; Internal energy

First law of thermodynamics

2a

Second law of thermodynamics;

Entropy

2a

5

 

Discussion of the transfer efficient of energy 

2b

Oral presentation by PPT 

2b

6

 Sound

19 Vibrations and Waves

 Wave discription; wave motion; wave speed

Transverse waves; longitudinal waves; interference

3a

Interference; standing waves; Doppler effect 

Doppler effect

Bow wavesShock waves

3a

7

 Light

26 Properties of Light

Electromagnetic Waves; Transparent Materials

3b

27 Color

Selective Reflection; Selective Transmission; 
  Mixing Colored Light

8

 

29 Light Waves

Hugens PrincipleDiffraction

3b

InterferencePolarization

9

 Electricty and Magnetism

22 Electrostatics

Electrical Forces; electric Charges; Conservation of ChargeCoulomb's Law

Electric FieldElectric Potential

3c

24 Magnetism

Magnetic forces; magnetic poles; magnetic Fields

3c

10

 

Electric currents and magnetic fields

Magnetic force on moving charged particles and currentnt carrying wires

3d

25 Electromagnetic Induction

3d

11

 

Faraday's lawSelf-induction; field induction

3d

Discussion of how the electromagnetic change our life.

3e

12

 

Oral presentation by PPT

3e

test

 

13

Experiment

The preparation for experiment.

 4a

The theory of process of data.

 4a

14

Experiment

Experiment of electric field

 4b

Experiment of magnetism

 4b

15

 Experiment

Experiment of sound

 4c

Experiment of light

 4c

16

 

Experiment

 

 Design an experiment to find out tiny change of length.

 4d