《计算物理》教学大纲.docx
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《计算物理》教学大纲
《计算物理》课程教学大纲
课程名称:
计算物理
英文名称:
ComputationalPhysics
课程编号:
2wlx040200
课程类别:
自然科学类
学 时:
36
学 分:
2
教学对象:
本课程适用于消防工程系、消防指挥系各本、专科专业
一、课程性质
《计算物理》课程是对《大学物理》课程内容进一步深入和延伸的一门自然科学基础课程,是提高学员运用数学方法解决物理实际问题的能力的一门课程,是消防各本、专科专业的选修课程。
二、课程教学目的与任务
通过本课程的学习,使学员更好地掌握大学物理的基本理论,达到大学物理课程的较高要求,进一步熟悉常用的解题方法和技巧,培养学员运用数学方法解决物理问题的能力。
三、教学基本要求
使学员掌握力学、热学、电磁学、光学以及近代物理的基本理论和常用的解题方法,能灵活运用物理原理解决某些实际问题。
四、本课程与其他相关课程的联系与分工
本课程的先修课程为《高等数学》和《大学物理》。
五、教学方法
本课程的教学由课堂讲授和讨论、课外作业两部分组成。
教学中以“精讲”为主,辅以讨论,实现师生互动、教学相长;鼓励学员通过多种思路和方法研究探讨问题,注重研究式教学,允许学员提出不同见解和发表创新性意见;坚持开放教学,充分利用学院教学资源,营造宽松和谐的课堂教学氛围。
六、教学课时分配
序号
教学内容
学时
学时分配
课堂讲授(含讨论)
一
力学
12
12
二
振动与波
4
4
三
热学
4
4
四
电磁学
10
10
五
光学
4
4
六
近代物理
2
2
合计
36
36
七、考核方法及成绩评定
本课程考核方式为考查。
总成绩由两部分组成,期末闭卷考试成绩占70%,平时成绩占30%。
正 文 部 分
第一章 力学
一、教学目的与要求
通过本章的学习,使学员理解描述质点和刚体运动的基本物理量和物理规律,熟练运用牛顿运动定律、转动定律、质心运动定理、定律守恒定律等分析解决物理问题。
二、教学重点与难点
(一)教学重点
切向加速度和法向加速度、牛顿运动定律的应用、动量守恒定律、角动量守恒定律、机械能守恒定律、力矩、体转动惯量、刚体定轴转动定律、刚体的平面运动的基本规律
(二)教学难点
牛顿运动定律的应用、守恒定律的综合应用、刚体的平面运动
三、教学内容
1.质点和刚体运动学、切向加速度和法向加速度;
2.牛顿运动定律及应用;
3.力矩、转动惯量、刚体定轴转动定律;
4.力和力矩的功、势能;
5.动量守恒定律、角动量守恒定律、机械能守恒定律
6.刚体的平面运动的基本规律
第二章 振动和波
一、教学目的与要求
通过本章的学习,使学员理解描写简谐运动、波动的基本物理量、运动方程及其能量特征等,掌握描写简谐运动、平面简谐波的基本方法及其相关计算;理解相干波、驻波、多普勒效应的条件,会计算极大、极小、频移等相关问题。
二、教学重点与难点
(一)教学重点
简谐运动方程、同方向、同频率简谐振动的合成、简谐波波动方程、波的干涉、驻波、多普勒效应
(二)教学难点
简谐波波动方程的求解、同方向、同频率简谐振动的合成、驻波、多普勒效应
三、教学内容
1.简谐运动的描述和特征、振动曲线、旋转矢量法;
2.同方向、同频率简谐振动的合成;
3.简谐波的描述和波动方程;
4.波的能量;
5.波的叠加和干涉;
6.驻波、多普勒效应
第三章 热学
一、教学目的与要求
通过本章的学习,使学员理解气体分子动理论的基本规律和热力学的基本定律,掌握涉及状态参量、内能、功、热量、分布函数、最概然速率、平均值、循环效率、熵等概念的规律和计算。
二、教学重点与难点
(一)教学重点
温度公式、自由度均分定理、分子速率分布律、热力学第一定律及其应用、卡诺循环、热力学第二定律、熵
(二)教学难点
分子速率分布律、热力学第二定律、熵
三、教学内容
1.理想气体的状态方程、压强公式、温度公式;
2.能量按自由度均分定理和理想气体的内能;
3.分子速率分布函数、麦克斯韦气体分子速率分布律;
4.最概然速率、平均速率和方均根速率;
5.分子平均碰撞频率及平均自由程;
6.热力学第一定律及其应用;
7.循环效率和卡诺循环;
8.热力学第二定律和熵、熵增加原理
第四章 电磁学
一、教学目的与要求
通过本章的学习,使学员理解场、电场强度、磁感应强度的概念,掌握场的叠加原理并能计算电场强度、电势、磁感应强度的分布,掌握通量和环量的概念及其描写电场和磁场的高斯定理、环路定理,掌握求电场强度和磁感应强度的方法,理解电势能、电势梯度、静电场和稳恒磁场的能量,理解静电场中导体的静电平衡及其电荷电场分布,理解电极化强度矢量及其极化电荷间的关系,掌握闭合电路欧姆定律和基尔霍夫定律,掌握电磁感应定律,理解自感和互感的意义。
二、教学重点与难点
(一)教学重点
静电场和稳恒磁场的高斯定理、环路定理、求解电场强度和磁感应强度的计算方法、静电场和稳恒磁场的能量、静电场中导体和电容、电磁感应定律、基尔霍夫定律
(二)教学难点
电介质中电场、电极化强度矢量、能量密度、电势梯度、高斯定理、环路定理、自感和互感、涡旋电场、位移电流
三、教学内容
1.库仑定律、毕奥—萨伐尔定律、场的叠加原理;
2.静电场和稳恒磁场的高斯定理、环路定理;
3.电场强度、电势、磁感应强度的求解方法;
4.静电场和稳恒磁场的能量、能量密度;
5.静电场中导体和电介质、电容;
6.洛仑兹力、安培;
7.电动势、闭合电路欧姆定律和基尔霍夫定律;
8.电磁感应定律,动生电动势、涡旋电场、自感和互感
第五章 光学
一、教学目的与要求
通过本章的学习,使学员掌握光程差与相位差的关系,会计算和分析干涉条纹;理解半波带法,会利用其分析计算条纹的位置和光强大体分布;理解光栅衍射条纹的特点和方程;理解圆孔衍射和衍射对光学仪器分辨率的影响;理解马吕斯定律和布儒斯特定律,并能正确用于计算。
二、教学重点与难点
(一)教学重点
切光程差与相位差、杨氏双缝干涉、等厚干涉、麦克耳逊干涉、单缝夫琅和费衍射、光栅衍射、圆孔衍射、马吕斯定律和布儒斯特定律
(二)教学难点
单缝夫琅和费衍射、半波带法、圆孔衍射、偏振光干涉
三、教学内容
1.光程、杨氏双缝干涉、薄膜干涉、劈尖、牛顿环;
2.迈克耳逊干涉仪;
3.单缝衍射、圆孔衍射、衍射光栅、X光衍射;
4.马吕斯定律、布儒斯特定律;
5.旋光效应、偏振光的干涉
第六章 近代物理
一、教学目的与要求
通过本章的学习,使学员理解狭义相对论的两条基本原理和洛仑兹变换;理解狭义相对论时空观,并能够作相应的计算;理解狭义相对论中质量和速度的关系、质量和能量的关系、能量和动量的关系;理解黑体辐射的基本规律和能量子假说,理解爱因斯坦的光子理论和光的波粒二象性;掌握玻尔的氢原子理论;理解德布罗意物质波假设及概率波的统计解释,理解不确定关系及其物理意义;理解定态薛定谔方程;理解描写原子状态的四个量子数。
二、教学重点与难点
(一)教学重点
狭义相对论的基本原理、洛仑兹变换式、同时的相对性、长度的收缩、时间延缓、相对论动力学基础、黑体辐射、普朗克量子假设、光电效应、康普顿效应、氢原子波尔理论、德布罗意波、不确定关系、量子力学简介
(二)教学难点
洛仑兹变换、相对论时空观、康普顿效应、氢原子波尔理论、量子力学简介
三、教学内容
1.狭义相对论的基本原理、洛仑兹变换式;
2.狭义相对论的时空观;
3.相对性动量和能量;
4.黑体辐射、光电效应、康普顿效应及其量子解释;
5.氢原子光谱的规律性、氢原子玻尔理论
6.德布罗意波、不确定关系、量子力学简介;
7.氢原子能量量子化、角动量量子化和角动量空间量子化;
8.电子自旋、泡利不相容原理和多电子原子的电子壳层结构
编写单位:
基础部物理教研室
撰写人:
温海东李克轩
审阅人:
温海东
编写时间:
2010年10月17日
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- 关 键 词:
- 计算物理 计算 物理 教学大纲
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