医用物理学.docx

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医用物理学

一、课程名称：

医用物理学

二、基本信息：

课程编号：

课程性质：

必修

英文名称：

MedicalPhysics 

课程类别：

学科基础

教学总学时：

48         

学分：

先修课程：

人体解剖学、教育学

适用专业：

护理类专业

开课教学系：

护理系

开课教研室：

电气电工教研室

学生对象：

本科二年级学生

三、课程制定依据

本标准依据国家人力资源和社会保障部，对护理队伍建设领域所对应的工作岗护理人才要求的技能标准和《国家中长期教育改革和发展纲要（2010--2020年）》、《国务院关于当前护理教育的若干意见》而制定。

四、课程简介

医学物理学是高等医学教育中的一门专业基础课程。

它的任务和目的是：

使学生比较系统地掌握医学科学所需要的物理学基础理论、基本知识、基本技能，培养学生辩证唯物主义世界观和观察问题、分析问题、解决问题的能力，为学生学习后续课程以及将来从事医疗卫生、科学研究工作打下必要的物理基础。

教学内容是以高中毕业为起点，以学习医学科学所需要的物理“三基”内容为主，对物理学与医学联系密切相关的内容应作比较广泛和深入的讨论，但主要是针对这些医学问题中的物理学原理，不应过多地涉及具体的医学内容。

对于那些为了保持物理学体系所必须保留而又与中学重复的内容，要求学生掌握，但不作讲授。

对于全新的或是根据专业需要应加强的内容，即是教师讲授和要求学生掌握的内容，也应做到少而精，既保证教学质量又不使学生负担过重。

五、课程目标

（一）基本理论与基本知识

1. 掌握物体弹性的基本理论、流体的运动规律、液体的表面张力、毛细现象、气体栓塞。

2. 掌握机械振动的基本规律、机械波的传播规律。

3. 掌握光的干涉、光的衍射、球面成像规律、视力矫正方法。

（二）基本技能

1.掌握游标尺、螺旋测微器、Ostwald粘滞计、听觉实验仪等仪器的基本操作技能。

2.熟悉有效数字的概念、测量结果的处理方法、人耳的听阈曲线。

3.了解光栅光谱、液体粘滞系数的测量方法。

六、课程教学内容及安排

绪论

[目的要求]

1.了解医学物理学的含义；

2.了解医学物理学的研究对象及方法；

3.了解医学物理学与物理学、医学的关系；

4.了解学习医学物理学的目的。

[讲课时数]1学时

[教学内容]

1.什么是医学物理学，医学物理学研究的对象和方法；

2.医学物理学与物理学、医学的关系。

[教学方法] 讲授法

[教学手段] 多媒体教学

第一章力学基本定律

[目的要求]

1.理解质点模型和参照系等概念；

2.掌握描述质点运动的物理量：

位置矢量、位移、路程、速度、加速度等；

3.能借助于直角坐标系熟练地计算质点在平面内运动时的速度和加速度；理解速度与加速度的瞬时性、矢量性和独立性等基本特性；

4.掌握圆周运动的角量表示及角量与线量之间的关系；能够计算质点作圆周运动时的角速度和角加速度、切向加速度和法向加速度。

第二章物体的弹性

[目的要求]

掌握和熟悉物体受外力作用后，其形变的基本规律，为研究和学习生物力学等打基础。

第三章流体的运动

[目的要求]

1.了解粘性流体的运动规律、牛顿粘滞定律、影响液体粘度的主要因素以及血液在循环系统中的流动规律；

2.熟悉理想流体、稳定流动、流管的概念；

3.掌握连续性原理、伯努利原理的应用以及理想流体与粘性流体的区别；

4.熟悉层流、湍流的概念、雷诺数、粘滞系数、泊肃叶定律、斯托克斯定律。

[讲课时数]6学时

[教学内容]

1. 理想流体的稳定流动、流管的概念；

2. 连续性原理及其应用；

3. 伯努利原理及其应用；

4. 粘性流体的流动，泊肃叶定律、斯托克斯定律；

5. 理想流体和粘性流体的区别；

6. 血液在循环系统中的流动规律。

[教学方法] 讲授法

[教学手段] 多媒体教学

第四章振动

[目的要求]

1.了解机械振动、简谐振动、阻尼振动的概念、简谐振动能量；

2.掌握简谐振动方程和简谐振动的特征量；

3.熟悉简谐振动的矢量图示法和简谐振动的合成。

[讲课时数]3学

[教学内容]

1.简谐振动；

2.阻尼振动；

3.简谐振动的合成。

[教学方法] 讲授法

[教学手段] 多媒体教学

第五章机械波

[目的要求]

1.了解机械波、简谐波的概念、波的能量传播特征及能流、能流密度、波的吸收与衰减；

2.了解惠更斯原理和波的叠加原理、波的反射与半波损失；

3.熟悉机械波的产生条件、描述波动的各物理量（特别是相位）的物理意义以及各量之间的相互关系；

4.掌握简谐波的波函数及其物理意义；

5.能应用相位差和波程差的概念分析波的相干条件、相干波叠加后振幅加强和减弱的条件；

6.了解声学的基本概念；

7.掌握声强级和多普勒效应。

[讲课时数]6学时

[教学内容]   

1.机械波、简谐波、波的能量、波的强度； 

2.波的干涉与反射；

3.声波、声强与声强级；

4.多普勒效应。

[教学方法] 讲授法

[教学手段] 多媒体教学

第六章分子动理论

[目的要求]

1.了解理想气体的微观模型和宏观模型，理解理想气体的状态方程及其应用；

2.理解理想气体压强和温度的统计意义，了解从微观的分子动理论推导宏观压强公式的方法；

3.理解气体分子速率分布函数及速率分布曲线的意义，了解麦克斯韦速率分布律，了解三种统计速率的意义及计算方法；

4.了解自由度概念，理解能量均分定理及理想气体的内能公式；

5.了解分子的平均碰撞频率和平均自由程概念。

第七章热力学基础

[目的要求]

1.理解准静态过程、平衡态、平衡过程、可逆过程与不可逆过程等概念，能够计算功、热量、内能并理解其相互关系；

2.理解热力学第一定律的意义，了解不同运动形态能量之间的相互转换和守恒关系，掌握它在理想气体各等值过程与准静态绝热过程中的应用；

3.理解循环过程的意义，理解热机循环和致冷循环中能量传递和转化的特点，掌握热机效率的计算；了解卡诺循环及其效率公式，初步了解卡诺定理对提高热机效率的意义；

4.了解热力学第二定律的物理意义，初步了解热力学第二定律的微观统计意义。

第八章 静电场

[目的要求]

1.理解描述静电场的两个物理量——电场强度和电势的物理意义；

2.掌握库仑定律，理解带电体的理想模型（如“点”电荷、“无限大”带电平面、“无限长”带电直导线等）的物理意义；

3.理解高斯定理及静电场的环流定律是静电场的两个重要方程；

4.掌握用点电荷电场强度和场强叠加原理以及高斯定理求解带电系统电场强度的方法，并能用场强与电势梯度的关系，求解较简单带电系统的场强；

5.掌握点电荷电势和电势叠加原理以及电势的定义式，求解带电系统电势的方法。

第九章直流电

[目的要求]

1.掌握稳恒电流的特性和电流密度；

2.熟练分析复杂电路，利用含源电路的欧姆定律和基尔霍夫定律对复杂电路进行计算；

3.熟悉生物膜电位及其应用。

第十章稳恒磁场（自学）

[目的要求]

1.掌握磁感应强度的概念及毕奥-萨伐尔定律；

2.理解稳恒磁场的规律：

磁场高斯定理和安培环路定理；

3.理解安培定律，能用右手螺旋法则判断安培力方向，能用安培定律计算几何形状简单的载流导体在磁场中所受的安培力；

4.理解洛仑兹力的物理意义和判断洛仑兹力方向的方法。

了解霍耳效应的机理。

第十一章 电磁感应和电磁波

[目的要求]

1.掌握电磁感应定律及其应用；

2.了解动生电动势、感生电动势、自感和互感、电磁波、电磁场对生物体的作用。

第十二章 波动光学

[目的要求]

1.理解光的相干条件及获得相干光的基本原理和一般方法；

2.掌握光程概念以及光程差与相位差的关系，了解反射时产生半波损失的条件；3.能正确计算两束相干光之间的光程差和相位差，并写出产生明条纹和暗条纹的相应条件；

4.掌握杨氏双缝干涉的基本装置和实验规律，了解干涉条纹的分布特点及其应用，并能做相应的计算；

5.了解分析单缝夫琅和费衍射的半波带法，能够根据衍射公式确定明、暗条纹分布；了解光栅衍射条纹的成因和特点，掌握光栅公式；

6.了解自然光、偏振光和部分偏振光的意义。

[讲课时数]3学时    

[教学内容]  

1.相干光源、杨氏双缝实验；

2.光程及光程差；

3.光的衍射、单缝衍射、衍射光栅。

[教学方法] 讲授法

第十三章几何光学

[目的要求]

1.掌握单球面折射的基本规律、光焦度；

2.掌握薄透镜的成像公式；

3.了解厚透镜的成像原理；

4.熟悉眼睛的光学系统及简化眼模型；

5.掌握非正常眼的矫正。

[讲课时数]3学时

[教学内容]

1.单球面折射成像公式；

2.薄透镜成像公式；

3.非正视眼的矫正。

[教学方法] 讲授法

[教学手段] 多媒体教学

第十四章  相对论基础

[目的要求]

1. 熟悉狭义相对论的基本原理、研究方法；

2. 通过与绝对时空观的比较，建立狭义相对论的时空观，了解广义相对论的基本观点。

第十五章  量子力学初步

[目的要求]

1.了解黑体辐射实验、光电效应实验、氢原子光谱实验、卢瑟福α粒子的散射实验，以及这些实验的科学意义和在科学史上的地位；

2.了解现代物理学的基础之一——量子力学的建立过程；

3.掌握能量量子化、光量子化（光子）、光的波粒二像性、物质的波粒二像性；

4.熟悉物质波的统计意义；

5.了解微观世界中物质遵循测不准关系的物理意义；

第十六章  X射线

[目的要求]

1.了解X射线机的基本组成部分；

2. 熟悉X射线强度和硬度的概念、X射线的基本性质、X射线的波性；

3. 掌握X射线谱、X射线产生的微观机制、短波极限公式及其应用；

4. 掌握物质对X射线的吸收机理和规律及应用。

第十七章原子核和放射性

[目的要求]

1.掌握原子核的组成、大小、质量、密度、结合能、质量亏损等基本性质；

2.了解核的稳定性；

3.熟悉不稳定核素的放射性衰变类型，核衰变过程中遵循的质量能量转化守恒、核子数守恒、核电荷数守恒定律；

4.掌握放射性核素系统的衰变规律和衰变活度，及其计算方法；

5．了解放射性平衡、射线与物质的相互作用的几种形式；

6.了解射线剂量的定义及射线的防护方法；

7.了解放射性核素在医学上的应用和基本粒子概念及分类

第十八章激光及其医学应用

[目的要求]

1.掌握激光的基本原理与特性；

2.了解激光的生物作用；

3.了解激光在基础医学研究与临床中的应用；

4.了解医用激光器、激光的危害与防护等方面的知识；

[讲课时数]2学时    

[教学内容]  

1. 激光的基本原理；

2. 激光的特性；

3. 激光的医学应用。

[教学方法] 讨论法

第十九章核磁共振

[目的要求]

1.掌握核磁共振的基本概念；

2.理解核磁共振谱反映物质结构的原理；

3.理解磁共振成像临床诊断的物理学依据；

4.能够叙述磁共振成像过程；

5.了解磁共振技术在医学中的应用现状。

学时分配表：

授课内容

总学时

理论学时

实验学时

备注

绪论

2

第一章 力学基本定律

2

第二章 物体的弹性

2

第三章 流体的运动

2

第四章 振动

2

第五章 机械波

2

第六章 分子动理论

2

第七章 热力学基础

2

第八章 静电场

2

第九章 直流电

2

第十章 稳恒磁场

4

第十一章 电磁感应与电磁波

4

第十二章 波动光学

4

第十三章 几何光学

4

第十四章 相对论基础

4

第十五章 量子力学初步

4

第十六章 X射线

4

第十七章 原子核和放射性

4

第十八章 激光及其医学应用

4

第十九章 核磁共振

4

总计

48

七、课程评价

医用物理学是高等医学教学计划中的一门公共基础课，物理学的重要分支学科。

首先，任何生命过程都与物理过程密切联系，生命现象的本质，诸如能量的交换、信息的传递、体内控制和调节、疾病发生机制、物理因素对机体的作用等，都必须遵循物理学规律。

随着物理学在生物医学领域的日益深入，它对阐明生命的本质不断作出新的发现。

其次，物理学所提供的技术和方法已日益广泛应用于生命科学、医学研究及临床医疗实践中，而且，物理学的每一新的发现或是技术发展到每一新的阶段，都为医学研究和医疗实践提供更先进、更方便和更精密的仪器和方法，在现代的医学研究机构和医疗单位中，都离不开物理学方法和设备。

医用物理学是高等医学院校一门重要的必不可少的必修课，它的任务是给医学生提供系统的物理学知识，使他们在中学的基础上，进一步掌握物理学的基本概念、基本规律、研究方法，扩大物理学知识的领域，为学习现代医学准备必要的物理基础。

 八、参考资料

1．何建军 医学物理学 人民邮电出版社，2011；

2．王光旭 医学物理学 清华大学出版社，2011；

3．潘志达 医学物理学（案例版第2版） 科学出版社，2013；