分子模拟教案Word格式.docx
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教学重点、难点及基本要求:
重点:
分子模拟的概念及其应用
难点:
四种分子模拟方法的关系与应用领域
基本要求:
了解分子模拟内容
了解当今分子模拟的成功案例
教研室主任意见:
单元教学小结(经验效果、问题、改进措施、信息反馈等):
本教案以讲授一个单元(2—4学时)或一次实验(实习)为单位填写。
填写要用钢笔,字迹要清晰、工整。
按表项目逐一填写。
课程名称分子模拟授课题目(章、节)第二章
授课教师李慎敏授课对象化学081-2授课时间9月9日
第二章力场共计2学时
1课前讨论10分钟
你所了解微观尺度物质(主要是分子)的物理量的数学描述方法
2模型与模拟10分钟
3分子坐标
直角坐标、内坐标、PDB坐标15分钟
4力场50分钟
力场的函数形式
常见力场
常用软件介绍
5布置作业5分钟
分子结构模型的数学描述方法和能量表述
分子力场的构建方法,力场的表述形式及参数
微观体系中原子、分子能量与力场的关系
掌握力场的构建思想
了解常见力场及常用软件
课程名称分子模拟授课题目(章、节)第三章
授课教师李慎敏授课对象化学081-2授课时间9月16日
分子力学的应用共计2学时
1复习上节课的内容5分钟
2讨论作业情况5分钟
3分子力学应用基础20分钟
1)科学问题
2)势能面
3)Hessian矩阵
4统计力学基本概念30分钟
1)分布
2)最可几分布
3)玻尔兹曼分布下的内能和压力
4)经典配分函数的求解
5.分子力学的应用25分钟
1)构象能
2)生成焓
3)模拟准备
6.回顾本节课主要内容,布置本节课的作业,布置下节课的预习内容5分钟
势能面、最可几分布概念问题
数学问题(玻尔兹曼分布下热力学公式推导)
1理解构象能的模拟过程
2掌握模拟的准备条件
本教案以讲授一个单元(2—4学时)或一次实验(实习)为单位填写。
授课教师李慎敏授课对象化学081-2授课时间9月23日
分子力学应用--TINKER软件包的学习使用共计2学时
2TINKER简介30分钟
1)TINKERwindows版本
2)TINKER的主要功能
3)TINKER的主要文件
3TINKER应用实例45分钟
1)Ar溶剂的模型建立及能量最要化
minimize
2)利用一级序列构建多肽enkephalin
protein
3)晶体NaCl的模型构建及晶格优化
crystalxtalmin
4)1-n-丁基-3-甲基咪唑啉的结构优化振动频率分析
newtonvibrate
4回顾本节课主要内容,布置本节课的作业,布置下节课的预习内容5分钟
作业:
1.写出构建一立方盒子水分子的具体步骤(确保盒子中水的密度为1g/cm3)
2.设计把一个分子的乙醇溶于水中(上述水盒子)的步骤。
本次作业将在第二、三次上级实习课上实践完成。
TINKER程序的分子力学应用,学会在dos模式下交互式计算的方法。
自定义力场参数的使用及省缺关键词的使用
学会使用minimizeNewtoncrystalprotein等主要程序,理解.xyz.key
文件的重要结构参数。
课程名称分子模拟授课题目(章、节)第四章
授课教师李慎敏授课对象化学081-2授课时间10月9日
分子动力学模拟计算的原理共计2学时
1复习分子力学的应用10分钟
主要建模方法protein,crystal
2运动方程20分钟
1)牛顿方程
2)拉格朗日方程
3)哈密顿方程
3运动方程的积分方法25分钟
维里方法
蛙跳方法
4.计算流程30分钟
5.回顾本节课主要内容,布置下节课的预习内容5分钟
预习:
模拟准备
牛顿运动方程及其数值积分
数学推导
了解求解基本过程,掌握基本思想。
掌握模拟流程。
授课教师李慎敏授课对象化学081-2授课时间10月14日
1复习上节内容10分钟
模拟计算流程
2模拟准备30分钟
初始坐标,初始速度,积分步长选取
周期性、最小影像法
3.模拟控制
温度控制45分钟
4回顾本节课主要内容,布置下节课的预习内容5分钟
模拟结果分析
模拟准备环节,温度控制方法
掌握模拟准备过程及要点。
初步了解模拟控制。
课程名称分子模拟授课题目(章、节)第五章
授课教师李慎敏授课对象化学081-2授课时间10月21日
分子动力学模拟计算的应用
(1)2学时
1.上节复习10分钟
分子动力学模拟流程
2.运动轨迹分析25分钟
3.热力学特性的计算50分钟
压力,定容比热、自由能等
4.小节、布置作业和预习5分钟
某人进行了108个水(密度=1.0g/cm3)的正则系综的动力学模拟,得到了总能量涨落的均方根偏差为1.7kcal/mol,问他计算的结果与实验值的绝对偏差是多少?
轨迹分析、简单的热力学性质,如定容比热
热力学统计公式的推导
掌握轨迹分析方法,简单的热力学性质,了解自由能计算的基本方法。
授课教师李慎敏授课对象化学081-2授课时间10月28日
分子动力学模拟计算的应用
(2)2学时
2.径向分布函数15分钟
3.相关函数的计算35分钟
FFT方法及计算步骤
径向分布函数、相关函数计算
FFT方法、相关函数计算
掌握径向分布函数、相关函数计算基本思想和方法。
课程名称分子模拟授课题目(章、节)第六章
授课教师李慎敏授课对象化学081-2授课时间11月4日
长程作用力的计算
1复习上节课内容10分钟
2中央多级展开法15分钟
3Ewald求和法简介30分钟
4溶剂介电模型法10分钟
5.实践课预习25分钟
长程作用力计算的思想,Ewald方法
数学公式的理解
掌握基本概念,了解Ewald求和法的计算思路等
课程名称分子模拟授课题目(章、节)第七章
授课教师李慎敏授课对象化学081-2授课时间11月11日
蒙特卡罗计算方法
1复习长程作用力10分钟
2MC积分法-随机标靶法20分钟
通过流程图详细介绍计算过程
3重要性取样法基本思想20分钟
4Metroplis计算法35分钟
1)问题引入
2)主要结果推导
3)Metroplis基本步骤(模拟流程图)
5小结5分钟
重要取样法思想,Metroplis计算法及其应用
Metroplis马氏链的构建
MC标靶法进行简单的积分计算,掌握重要取样法工作思路,
掌握Metroplis计算法流程图。
授课教师李慎敏授课对象化学081-2授课时间11月18日
蒙特卡罗计算方法的应用
1复习重要性取样法基本思想20分钟
Metroplis基本步骤(模拟流程图)
2.动力学方法、MC方法计算H2O分子的能量30分钟
举例单个水分子、N个水分子情况
归纳两种方法的区别和优缺点
3.MC建模程序的init的介绍和应用25分钟
main.in,mc.datmc1.dat
4.Molden图形软件的简单使用10分钟
5总结5分钟
1)利用MC方法,构建10×
10×
20埃盒子的H2O、CH3OH混合体系(要求分子数比1:
1,总密度0.8g/cm3)计算298K时平衡内能。
给出程序计算方框图。
2)如果使用类似的crystal程序的晶体构建法,你会如何构建,写出计算方框图。
学习MC方法的执行过程
对init应用中输入变量的理解和把握
掌握利用init程序构建模拟体系,学会使用molden观察所建模型。
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