本《物理学基础综合》考试大纲适用于中国科学院大气物理研究所大气科学学科有关专业的硕士研究生入学考试，主要综合考察考生对物理学基础知识的掌握，包括普通物理学、理论力学和流体力学三部分，考试内容各占三分之一。

普通物理学（包括力学、热学、电磁学、光学、原子物理学等）、理论力学、流体力学。

质点运动学（熟练掌握和灵活运用：矢径，参考系，运动方程，瞬时速度，瞬时加速度，切向加速度，法向加速度，圆周运动，运动的相对性）；

质点动力学（熟练掌握和灵活运用：惯性参照系，牛顿运动定律，功、功率，质点的动能，弹性势能、重力势能，保守力，功能原理，机械能守恒与转化定律，动量定理，动量守恒定律）；

刚体的转动（熟练掌握和灵活运用：角速度矢量，质心，转动惯量、转动动能，转动定律，力矩、力矩的功，定轴转动中的转动动能定律，角动量和冲量矩，角动量定理，角动量守恒定律）。

气体分子运动论（理解并掌握：理想气体状态方程，理想气体的压强公式，麦克斯韦速率分布律，玻耳兹曼分布律，能量按自由度均分定理，气体的输运过程）；

热力学（理解：热力学第一定律，热力学第一定律的应用，循环过程、卡诺循环，热力学第二定律）。

静电场（熟练掌握和灵活运用：库仑定律，静电场的电场强度及电势，场强与电势的叠加原理。理解并掌握：高斯定理，环路定理，静电场中导体及电介质问题，电容、静电场能量）；

稳恒电流的磁场（熟练掌握和灵活运用：磁感应强度矢量，磁场的叠加原理，毕奥—萨伐尔定律及应用，磁场的高斯定理、安培环路定理及应用。理解并掌握：磁场对载流导体的作用，安培定律，运动电荷的磁场、洛仑兹力）；

电磁感应（熟练掌握和灵活运用：法拉第电磁感应定律，楞次定律，动生电动势。理解并掌握：自感、互感、自感磁能，互感磁能，磁场能量）；

直流与交流电路（理解并掌握：基本概念和定义，复杂交直流电路的解法）

电磁场理论与电磁波（熟练掌握和灵活运用：位移电流,麦克斯韦方程组。理解并掌握：电磁波的产生与传播，电磁波的基本性质，电磁波的能流密度）。

光波场的描述（掌握：光波的波函数，偏振状态）；

光的干涉（理解：波的叠加原理和相干光，各种典型干涉装置(杨氏实验、尖劈、牛顿环、迈克尔孙干涉仪、法布里-珀罗干涉仪、干涉滤光片)产生的干涉图样的特点。了解：干涉场中的光强分布）；

光的衍射（理解：光的衍射现象的基本原理，夫琅和费衍射（单缝、圆孔、多缝），菲涅耳衍射（圆孔、圆屏)。了解：衍射场的光强分布）；

光的偏振（掌握：线偏振光的获得与检验。理解：各种偏振光器件(偏振片、波片)的工作原理，马吕斯定律，双折射现象。了解：反射和折射光的偏振，光在各向异性介质中的传播）。

原子的量子态与精细结构（理解并掌握：a粒子散射实验和卢瑟福原子模型，氢原子和类氢离子的光谱，玻尔的氢原子理论，夫兰克－赫兹实验与原子能级，原子中电子轨道运动的磁矩，史特恩－盖拉赫实验，电子自旋的假设，碱金属原子的光谱，原子实的极化和轨道贯穿，碱金属原子光谱的精细结构，电子自旋同轨道运动的相互作用，单电子辐射跃迁的选择定则，氢原子光谱的精细结构）；

多电子原子（熟练掌握和灵活运用: 氦的光谱和能级，具有两个价电子的原子态，泡利原理与同科电子，辐射跃迁的普用选择定则，元素性质的周期性变化，原子的电子壳层结构，原子基态的电子组态）；

磁场中原子（熟练掌握和灵活运用: 原子的磁矩，外磁场对原子的作用，塞曼效应）。

熟练掌握：刚体和力的基本概念、力的三要素，物体的受力分析方法。

掌握：各种常见约束的性质，静力学的五条公理。

熟练掌握：平面汇交力系合成与平衡的几何法和解析法，求解物体系统的平衡问题。理解并掌握：力矩、力偶、力偶矩的概念、力偶系的平衡条件。掌握：摩擦、摩擦角、滚动摩阻的概念。

掌握：质点运动的描述方法，点的合成运动，点的速度和加速度合成定理。

掌握：刚体的平行移动和刚体绕定轴的转动及其特征。熟练应用：基点法、瞬心法求平面运动刚体上各点的速度、加速度。

理解并掌握：牛顿三个定律，质心和转动惯量的计算。掌握：质点运动的微分方程及求解方法。

理解并掌握：动量与冲量的基本概念，动量定理、动量守恒定律。掌握：质心的概念、质心运动定理和质心运动守恒定律。

理解并掌握：质点和质点系的动量矩概念，动量矩定理. 掌握：刚体绕定轴的转动运动微分方程，质点系相对于质心的动量矩定理。

理解并掌握：质点和质点系动能定理，势能的基本概念、机械能守恒定律。

理解并掌握：约束、虚位移、虚功基本概念，自由度和广义坐标的定义。掌握：质点和质点系的达朗伯原理，虚位移原理应用于复杂结构受力分析。

了解固液气体的宏观性质与微观结构，深入理解并掌握连续介质假设及其适用条件，熟练掌握流体的物理性质的基本概念，毛细现象。

熟练掌握：流体运动的两种描述、物质导数与随体导数的概念，迹线、流线及脉线的概念、物理意义及求法，掌握速度势的概念及数学描述，流场中的速度分解方法，理解并掌握涡量及守恒定律，了解涡线、涡管、涡通量，涡管强度等概念。

熟练掌握连续性方程、动量方程和能量方程的推导及应用，掌握本构关系及状态方程，流体力学方程组及定解条件，了解正交曲线坐标系下的流体力学方程组，掌握量纲分析与流动相似理论的概念，熟练掌握雷诺数的定义和意义。

理解并掌握静力学基本控制方程，掌握液体静力学规律及应用(自由面的形状，非惯性坐标系中的静止液体)。

掌握无粘流动的控制方程的推导及应用，熟练掌握Bernoulli方程推导，Bernoulli方程和动量定理的应用。

理解并掌握控制方程及定解条件、势函数概念及无旋流动的性质，熟练掌握平面定常无旋流动基本概念及方法(流函数、源汇、点涡、偶极子、镜像法、保角变换)，了解无旋轴对称流动，非定常无旋流动。

掌握小振幅水波的控制方程推导及定解条件，掌握平面单色波、水波的色散和群速度等概念，了解水波的能量及其传输的计算，速度与压力场特性，表面张力波及分层流体的重力内波、非线性水波理论。

掌握涡量动力学方程和涡量的产生，熟悉涡量场的基本空间特性、时间特性，了解典型的涡模型(点涡、兰金涡、奥森涡、泰勒涡)。

理解不可压缩流体模型及其判别条件，掌握控制方程的推导及定解条件，熟练掌握定常的平行剪切流动问题(Couette流动、Poiseuille流动等)，掌握非定常的平行剪切流动问题(Stokes第一和第二问题、管道流动的起动等)，圆对称的平面粘性流动(圆柱Couette流及其起动过程)，小雷诺数粘性流动。

掌握边界层的概念，层流边界层方程推导(Blasius平板边界层)，了解边界层的分离，湍流的发生，层流到湍流的转捩，掌握脉动速度、平均速度、瞬时流场、平均流场、雷诺平均方程等基本概念。

熟练掌握声速和马赫数的概念，掌握膨胀波、弱压缩波的形成及其特点，熟练掌握定常一维等熵流的分析及计算，了解非定常一维等熵流的分析及计算，深入理解激波(正激波和斜激波)的成因及激波关系式，了解拉瓦尔喷管流动的特征。

1．全国重点大学工科类普通物理教材

2．管靖、刘文彪主编，理论力学简明教程，科学出版社，2008

3．庄礼贤、尹协远、马晖扬，流体力学，中国科学技术大学出版社，1999

 

中国科学院大气物理研究所

2010年5月制定