文档介绍：《改变世界的物理学》教学大纲
一、课程开设基本情况
(一)开课单位:光电信息学院大学物理教研室
(二)学分:2学分总学时:32学时(理论教学32学时,实践教学0学时)
(三)课程类别: 选修考核方式:考查
(四)课程负责人: 李丽君
(五)选课对象:全校非“理学门类和工学门类”的学生
二、本课程的目的、性质及任务
《改变世界的物理学》以新的视角,重点勾勒20世纪物理学的重大成就以及物理学在现代高新技术中的主要应用。其主要内容是结合物理学在航天、激光、材料、信息、能源、医学、生命科学和宇宙学等方面的应用,介绍物理学基本知识,融物理知识和前沿应用为一体。《改变世界的物理学》还重视对学生的科学素质的培养,结合科学史介绍著名物理学家的创造性思维以及勇于探索的精神,并注意介绍我国科技方面的重大成就及我国科学家的贡献。
因此,通过开设《改变世界的物理学》课程,不仅可使非理工科学生知道物理学的基本结构和基本知识,帮助学生了解物理学在航天、激光、信息、能源、医学、生命科学和宇宙科学等各方面的作用,激发学生的学习兴趣,促进学生掌握科学的思维方法,更重要的是可提高文科学生的科学素养,培养创造思维和勇于探索的精神,拓宽学生视野,建立正确的世界观和人生观。
三、本课程的基本要求
本课程主要是使学生通过学习,既学到知识又能学到科学思维方法,要学生通过学习能够了解基本的物理知识,同时了解它们在高新技术中的应用,同时要求学生能够掌握物理学的方法论和认识论,提高科学素养。
四、本课程与其它课程的关系
: 无
: 无
五、本课程的重点、难点和深广度
本课程的重点:万有引力定律;宇宙速度;机械能守恒;角动量守恒;人造卫星及应用;谐振动及其描述;声波及其描述;电磁波;光的干涉、衍射、偏振、反射、折射和全反射;无线电波的传播;光电效应;康普顿效应;光的“波粒二象性”;原子能级与光谱;光与原子的相互作用;红外线;紫外线;X-RAY及其应用;元素的放射性;核能;、、衰变;激光产生的原理;激光器的结构;激光的应用;分子结构;扫描隧道显微镜及应用;原子显微镜及应用;能源的种类;能源与环境;热能与机械能;核电站;超声波的产生及应用;放射性衰变的规律;放射性药物及应用;激光在医学上的应用;时间的相对性;空间的相对性;质能关系;哈勃红移;宇宙的背景辐射;
本课程的难点:三个宇宙速度;机械能守恒;动量守恒;角动量守恒;波函数;双缝干涉;全息照相;光电效应;康普顿效应;能级跃迁的辐射;红外线和紫外线的产生;X-RAY的产生和X-RAY的谱;晶体的结构;n型和p型半导体;PN结和晶体管;核裂变的过程;半衰期和平均寿命;衰变常数和指数衰变;时间膨胀;长度收缩;质能关系;哈勃红移。
本课程的深广度:火箭的推进原理;空间波传播;声压、声强级的概念;微波、雷达及应用;红外线和紫外线的应用;测不准关系;黑体辐射;原子的玻尔模型;电子显微镜;电子透镜;激光器的种类;激光原理;同步辐射光源及应用;晶体的结构;n型和p型半导体;PN结和晶体管;超导材料;纳米材料及应用;核电站;核聚变反应的控制;生物电磁效应;粒子手术刀;洛仑兹坐标变换;广义相对论;宇宙的起源和演化。
六、学时分配
章次
授课内容
理论学时
第一章
第二章
第三章
第四章
第五章
第六章
第七章
第八章
导论
航天与力学
无处不在的波
奇妙的有色和无色世界——光与物质的相互作用
微观世界及其探索
光彩夺目的新光源
物理学是能源科学的基础
医学中的物理学
4
4
4
4
4
4
4
4
合计
32
七、教学建议
,渗透式,跳跃式。
,联系实际,重视问题的提出,分析问题,解决问题的研究方法。
,努力扩大学生的知识面,开阔学生的眼界。
,介绍物理学在近代科技中的应用。
八、参考资料
(一)教材
.《改变世界的物理学》. 复旦大学出版社,2000年
(二)主要参考书目
,《近代物理学进展》,清华大学出版社,1996年;
2.(英)戴维嗣编,易心德译,《原子中的幽灵》,湖南科学技术出版社,1992年;
3.(古希腊)亚里士多德著,张竹明译,《物理学》,商务印书馆出版,1982年格式同上
第一章导论
(一)世界为什么变化这么快
(二)从自然哲学到物理学
1. 中国古代的世界图景和哲学观
2. 古代西方哲学观和物理知识
3. 古代阿拉伯的物理知识
4. 欧洲中世纪的科学为何发展缓慢
(三)经典物理学产生的条件和建立过程