本科生物理学习经验_理论物理学习经验

2020-02-28 其他范文下载本文

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主要内容：

3.1热动平衡判据

3.2开系的热力学基本方程

3.3单元系的复相平衡条件

3.4单元复相系的平衡性质

3.5临界点和气液两相的转变

*3.6液滴的形成3.7相变的分类

*3.8临界现象和临界指数

*3.9朗道连续相变理论

重点难点：热动平衡判据

开系的热力学基本方程

单元复相系统的平衡

相变的分类

学生掌握要点：

1、掌握热动平衡判据

2、掌握开系的热力学基本方程

3、掌握单元复相系统的平衡

4、了解临界点和气液两相的转变

5、掌握相变的分类

第四章多元系的复相平衡和化学平衡（6学时）

主要内容：

4.1多元系的热力学函数和热力学方程

4.2多元系的复相平衡条件

4.3吉布斯相律 *4.4二元系相图举例 *4.5化学平衡条件

4.6混合理想气体的性质 *4.7理想气体的化学平衡

4.8热力学第三定律

习题（2学时）

重点难点：多元系的热力学函数和热力学方程

多元复相系的平衡条件

吉布斯相律

热力学第三定律学生掌握要点：

1、掌握多元系的热力学函数和热力学方程

2、掌握多元复相系的平衡条件

3、掌握吉布斯相律

4、了解混合理想气体的性质

5、掌握热力学第三定律

*第五章不可逆过程热力学简介

5.1局域平衡

熵流密度与局域熵产生率 5.2 线性与非线性过程

昂萨格倒易关系 5.3 温差电现象

5.4 最小熵产生定理

5.5 化学反应与扩散过程

5.6 非平衡系统在非线性区的发展判据

5.7 三分子模型与耗散结构的概念

第六章

近独立粒子的最概然分布（14学时）主要内容：

6.1 粒子运动状态的经典描述

6.2 粒子运动状态的量子描述

6.3系统微观运动状态的描述

6.4等概率原理

6.5分布和微观状态

6.6玻耳兹曼分布

6.7玻色分布和费米分布

6.8三种分布的关系

习题（2学时）

重点难点：粒子微观运动状态的经典描述

μ空间

粒子微观运动状态的量子描述

系统微观运动状态的经典描述

系统微观运动状态的量子描述

等概率原理

分布和微观状态

玻耳兹曼分布

玻色分布和费米分布学生掌握要点：

1、掌握粒子微观运动状态的经典描述和量子描述以及μ空间

2、掌握系统微观运动状态的经典描述和量子描述

3、掌握等概率原理、分布和微观状态、热力学几率

4、掌握玻耳兹曼分布、玻色分布、费米分布以及三种分布的关系第七章

玻耳兹曼统计（12学时）

7.1 热力学量的统计表达式

7.2 理想气体的物态方程

7.3麦克斯韦速度分布律

7.4能量均分定理

7.5理想气体的内能和热容量

7.6理想气体的熵

7.7固体热容量的爱因斯坦理论

*7.8顺磁性固体

*7.9负温度状态

习题（2学时）

重点难点：热力学量的统计表达式

麦克斯韦速度分布律熵

学生掌握要点：

1、掌握热力学量的统计表达式

2、了解理想气体的物态方程

3、掌握麦克斯韦速度分布律

4、掌握能量均分定理

5、了解理想气体的内能和热容量

6、掌握理想气体的熵

7、了解固体热容量的爱因斯坦理论第八章

玻色统计和费米统计（10学时）主要内容：

8.1热力学量的统计表达式

*8.2弱简并理想玻色气体和费米气体

8.3玻色-爱因斯坦凝聚

8.4光子气体

8.5金属中的自由电子气体

习题（2学时）

重点难点：热力学量的统计表达式

玻色--爱因斯坦凝聚气体

学生掌握要点：

1、掌握热力学量的统计表达式

2、了解玻色-爱因斯坦凝聚

3、掌握光子气体的性质

4、掌握金属中的自由电子气体的性质

六、教材与教参

（一）教材：

汪志诚.热力学·统计物理(第四版).高等教育出版社 2008

（二）教学参考书：

能量均分定理

理想气体的光子气体

金属中的自由电子

1、马本堃等.热力学与统计物理学.高等教育出版社 20032、陈良恒.热力学与统计物理学.吉林大学出版社 20003、钟云霄.热力学与统计物理学.科学出版社 19984、王诚泰.统计物理学.清华大学出版社 19975、苏汝铿.统计物理学.高等教育出版社 2004

物理学的现状、问题根源与突破困境的方法

美国物理学家L·斯莫林在《物理学的困惑》一书中说，从18世纪80年代到20世纪70年代，我们对物理学基础的认识，大概每10年就有一次大的进步，但自20世纪70年代以来，我们对基本粒子的认识还没有一个真正的突破[1]。许多科学界人士和我们一样，不禁要问：物理学到底怎么了？

1.物理学的现状与困惑

拨开历史的长卷可看到，自16世纪自然科学从神学中解放出来以来，物理学经历了波澜壮阔的发展历程。伴随经典力学和热力学的创立与发展，人类开始了轰轰烈烈的机械工业革命；伴随爱因斯坦相对论和量子理论的创立与发展，人类构建起了日新月异的现代文明。这就是让无数人为之奋斗的物理学，正是它推动着人类的发展进程！

然而，自上世纪70年代后，宇观方面物理学面临越来越多的挑战和课题，且迟迟得不到解决，如暗物质和暗能量至今给不出合理的解释；微观方面提出的攸关量子场论命运的诸多预言得不到检验，如希格斯粒子、质子衰变等至今尚未找到或证实。

问题还远不止这些。随着现代物理学的发展，它与经典物理学间的矛盾日趋尖锐，本想通过深入研究找到弥合矛盾的方法，然而得到的却是事与愿违的结果:变得更加难以调和；再比如，尽管二百多年来科学家们已竭尽全力，但引力常数G的测量精度仍然是物理学基本常数中最差的，等等。

针对物理学面临的问题和困境，一些新的理论被纷纷提出，然而这些理论大都昙花一现。卡鲁扎-克莱因理论、爱因斯坦统一场论、SU(5)大统一理论、超对称理论等都先后失败的事实表明，物理学陷入了重重弥障之中，已经迷失了方向。

2.导致物理学现状的根源

斯莫林断言，“弦理论、圈量子引力和其他方法，它们都还没有到达那个前沿。我相信我们还缺失某个基本的东西，我们还在做着错误的假定。我猜它涉及两个因素：量子力学的基础和时间的本质。…… 我越来越觉得量子理论和广义相对论在深层次上都把时间的本质弄错了。” [1]

如果将人类认识自然界的方式放在微观、宏观和宇观的尺度轴上进行观察，不难发现人类认识自然界，既不是从微观粒子开始的，也不是从宇观的天体、星系开始的，而是从宏观的身边事物开始的，而后才开始向微观和宇观延伸。

内容提要：本课程主要运用力学、热学、电磁学和光学实验的基本原理、实验方法和实验技巧，布置给学生设计性实验题目，并指定若干参考书，让学生利用课外时间查阅资料、制定实验方案。本课程提供较为充分的设计性实验题目，学生可以任意选择。学生还可以根据自己的兴趣，提出一些题目，在条件允许的情况下，自行完成。

修读对象：物理学专业本科生

教材：《普通物理实验》杨述武编高等教育出版社

参考书目：《大学物理实验教程》周殿清编武汉大学出版社

30413015 近代物理实验 Modern Physics Experiment 【72—2—

6、7】

先修课程：普通物理、普通物理实验

内容提要：《近代物理实验》是四年制师范本科物理学专业学生继《普通物理实验》后开设的，与

《近代物理学》等理论课程密切相关的一门重要的专业基础必修课。本课程所涉及的物理知识面广，具有较强的综合性和技术性，是为高年级学生开设的一门单设实验课。本课程阐述了近代物理各个重要领域中的实验思想、理论、方法和技术，包括：原子分子光谱、真空技术与薄膜光学、磁共振、激光、晶体分析、低温技术与高温超导、半导体物理、非线性系统，以及近代物理学史上的一些重要实验。

修读对象：物理学专业本科生

教材：《近代物理实验》吴思诚王祖诠编北京大学出版社

参考书目：《近代物理实验技术》吕斯骅朱印康编高等教育出版社

《近代物理实验技术》尚世铉袁忠树编高等教育出版社

30413016 物理教学论 Middle School Physics Teaching Theory 【54—3—5】

先修课程: 教育学、心理学、物理学专业的基础课程

内容提要: 物理教学概论是高等师范院校物理学专业必修的课程。它主要研究中学物理教学的目的任务、教学内容、教学过程、教学方法、教学手段、教学评价以及物理教师的备课和研究等基本理论；同时进行中学物理教材分析使教学理论与实践相结合。

修读对象：物理学专业本科生

教材：《中学物理教学概论》闫金铎田世昆主编高等教育出版社 2003年12月

参考书目：《中学物理教学法》许国梁高等教育出版社 2000年6月

《物理教学论》查有梁广西教育出版社 1999年3月

《物理教学论》闫金铎江西教育出版社 2000年2月

30413017 中学物理课堂教学技能训练 Middle School Physics Teaching Skills 【36—2—6】

先修课程: 教育学、心理学、物理教学概论

内容提要: 中学物理课堂教学技能训练是物理学专业的必修课程。它是将复杂的教学活动分解为可操作、可控制的各种具体教学行为，结合运用现代教育技术手段来培训师范生物理课堂教学技能的方法（即微格教学）。内容包括：课堂教学技能基础基本理论知识部分和课堂教学技能的专题训练。修读对象: 物理学专业本科生

教材:《微格教学基本教程》孟宪恺北京师范大学 1994年6月

参考书目:《中学物理教师专业技能训练》刘炳升高等教育出版社 2004年6月

《微格教学教程》林维秋哈尔滨地图出版社 2003年6月

30414001 量子力学Ⅱ Quantum MechanicsⅡ 【48—3—7】

先修课程：量子力学

内容提要：量子力学Ⅱ是物理学专业的选修课程。本课程在量子力学的基础理论的基础上对知识进行扩展，同时以专题的形式阐述基本理论的应用。内容包括：关于波函数的算符专题、关于态和力学量表象专题、关于本征值问题近似解法专题、关于角动量与电子自旋专题、多粒子体系专题。

修读对象：物理学专业本科生

教材：《量子力学简明教程》周世勋编高等教育出版社

参考书目：《量子力学教程》张怿慈编高等教育出版社

30414002 凝聚态物理学导论 Introduction to Condensed State Physics 【48—3—8】

先修课程：量子力学、固体物理、热力学统计物理学

内容提要：凝聚态物理学导论是物理学专业选修课。主要介绍了元激发、声子、激子、极化子等有关凝聚态物理学的基本概念，重点阐述了顺磁性理论、铁磁性理论等有关物质磁性的基本理论，讲述了超导特性、迈斯纳效应、库柏电子对、费米面和London方程等有关超导体的基本概念和基本理论；介绍了以量子阱、量子点等低维体系的物理特性。

修读对象：物理学专业本科生

参考书目：《固体物理学》黄昆韩汝琦编高等教育出版社

《固体物理学(上下册)》方俊鑫陆栋编上海科学技术出版社

《凝聚态物理学》冯端金国钧编著上海科技出版社

30414003 非平衡态统计物理学 Non-equilibrium Statistical Physics 【42—2—7】

先修课程：普通物理学、热力学与统计物理

内容提要：本课程为《热力学与统计物理》课程的延续，主要讲授不可逆过程热力学、涨落、临界现象、非平衡态统计理论初步的基本观点和方法及其有关应用，力图使学生全面地了解热力学与统计物理的基本理论。

修读对象：物理学专业本科生

教材：《热力学与统计物理学》汪志诚编高等教育出版社

参考书目：《统计物理现代教程》［美］L.E雷克著黄畇等译北京大学出版社

《统计物理学》熊吟涛编人民教育出版社

30414004 原子核物理学 Nuclear Physics 【36—2—8】

先修课程：力学、电磁学、光学、原子物理学

内容提要：原子核物理是物理学的一个分支．它是研究原子核的性质、内部结构、内部运动、内部激发状态、衰变过程、裂变过程以及它们之间的反应过程的一门学科。它的内容主要包括包括：原子核的基本性质、原子核的放射性及放射性衰变、原子核模型、核反应、重原子核的裂变与轻原子核聚变。

修读对象：物理学专业本科生

教材：《原子核物理学》吴知非高等教育出版社参考书目：《原子核物理学》王炎森原子能出版社

30414005 物理学史 History of Physics 【32—2—8】

先修课程：经典物理及近代物理相关课程

内容提要：物理学史是物理学专业的选修课程。物理学史研究人类对自然界各种物理现象的认识史。它研究的是物理学发生和发展的基本规律、物理学概念和思想的发展和变革。

修读对象：物理学专业本科生

教材：《物理学史》郭奕玲等编著清华大学出版社

参考书目：《世界经典物理学简史》《世界近代物理学简史》谢邦同主编辽宁教育出版社

30414006 电子线路与实验 Electronic Circuits and Experiment 【54—3—6】

先修课程：电工学

内容提要：通过本课程的教学，使学生掌握模拟、数字电子线路的基本知识。培养学生的动手能力，使学生受到电子线路基本技能的训练，为后续相关课程的学习及毕业后工作打下良好的基础。

修读对象：物理学专业本科生

教材：《电工电子学》周永萱编华中科技大学出版社

参考书目：《电工学》（第五版）秦曾煌编高等教育出版社

30414007 单片机原理与实验 Principle of Single Chip and Its Experiment 【48—3—7】

先修课程：计算机基础及应用、电工技术与电子技术

内容提要：单片机原理与实验是物理学专业的选修课程。本课程详细介绍了MCS-51单片机的结构，工作原理，寻址方法，指令系统和程序设计方法。介绍了单片机在智能仪器仪表，机电一体化，实施过程控制等领域中的应用。

修读对象：物理学专业本科生

教材：《单片机中级教程》张俊谟北京航空航天大学出版社

参考书目：《MCS-51单片机实验指导》张友德复旦大学出版社

《单片机原理及应用》曹巧媛电子工业出版社

30414008 电工学 Electrotechnology 【36—2—5】

先修课程：高等数学、大学物理

内容提要：本课程主要讲授：直流电路、一阶电路、正弦交流电路和三相电路等内容。通过本课程的教学，使学生掌握电工学的基本理论知识，培养学生的思维能力，为后续相关课程的学习及毕业后工作打下良好的基础。

修读对象：物理学专业本科生

教材：《电工电子学》周永萱编华中科技大学出版社

参考书目：《电工学》（第五版）秦曾煌编高等教育出版社

30414009 计算物理基础 Basics of Computational Physics 【36—2—7】

先修课程：普通物理、高等数学、计算机文化基础

内容提要：主要介绍物理过程的计算机数值计算和数字仿真方法，从简单物理实验的模拟和计算机绘图入手，介绍物理实验数据的计算机处理；物理量的积分运算和求解各种典型的物理方程的数值计算方法；随即物理过程计算与模拟的蒙特卡罗(M-C)方法；时域信号和频域信号的离散傅里叶变换及其快速算法，内容由浅入深，循序渐进，书中并附有程序流程图和c语言源程序。

修读对象：物理学专业本科生

教材：《计算物理学》陈锺贤哈尔滨工业大学出版社 2003年

参考书目：《计算物理学》马文淦中国科学技术大学出版社 2001年

30414010 传感器原理与应用 Principles and Application of Sensor 【36—2—8】

先修课程：大学物理、物理实验、模拟电路、数字电路

内容提要：本课程介绍了传感器的原理、结构、测量电路和应用实例。其中包括传感器的基本概念，电阻式、电容式、电感式、压电式、热电式、光电式、气敏、湿敏、磁敏式和辐射式等传感器及其应用。

修读对象：物理学专业本科生

教材：《传感器原理与应用》黄贤武等编著电子工业出版社

参考书目：《传感器原理设计与应用》刘迎春等编著

30415001 工程力学 Engineering Mechanics 【72—4—7】

先修课程：高等数学、理论力学、大学物理

内容提要：本课程是物理专业中理论性较强的技术基础课。它的任务是使学生掌握构件的刚度、强度、稳定问题的基本概念、基本理论，掌握平面杆系结构的内力、强度、刚度、稳定计算的基本原理和基本方法，培养学生具有初步对工程问题简化能力，一定的分析和计算能力，为从事物理专业工程结构设计及施工提供必要的理论知识，为学习专业课奠定必要的力学基础，是从事专业技术工作的基础。

修读对象：物理学专业本科生

教材：《材料力学》范钦珊殷雅俊清华大学出版社

参考书目：《工程力学教程》范钦珊高等教育出版社 1998年

《工程力学教程》单辉祖谢传锋高等教育出版社 2004年

《材料力学》孙训方高等教育出版社 2004年

30415002 中学物理实验研究 Middle School Physics Experiment 【32—2—7】

先修课程：物理专业实验课、物理教学概论

内容提要：中学物理实验研究课程是师范院校物理专业（师范类）的任选课程，其研究对象是有关中学物理实验教学中所涉及相关理论知识和问题，是一门加强师范院校物理专业学生实验教学技能的学科。内容包括：中学物理实验教学的基础知识和中学物理实验课题专题研究两个部分。

修读对象：物理学专业本科生

教材：《初中物理教师实验技能训练》刘炳升魏日升高教出版社 1997年7月

参考书目：《中学物理实验教学研究》安忠高教出版社 1986年5月

30415003 物理仿真实验 Physical Emulation Experiments 【32—2—7】