《物理学史》课程教学大纲

《物理学史》课程教学大纲
课程名称：物理学史课程类别：专业选修课
适用专业：物理学考核方式：考查
总学时、学分：32 学时 2 学分其中实验学时：0 学时
一、课程性质、教学目标
物理学是一门研究物质运动最基本、最普遍规律的学科，是科学的世界观和方法论的基础。

物理学史是研究物理学辨证发展规律及其科学方法论的一门学科，是物理学和自然科学、人文科学、社会科学、思维科学交叉渗透的综合学科，集中体现了人类探索和逐步认识物理世界的现象、特性、规律和本质的历程，概括和探求物理学发展的历史和基本规律。

作为人类对物理世界客观规律认识的结果，物理学有一个不断积累和发展的过程。

《物理学史》课程教学目标为：
课程教学目标1：熟悉物理学发展过程中每一个基本概念、基本定律和基本理论都有一个萌芽、形成和发展演变的曲折历程。

课程教学目标2：通过了解人类对物理学认识的历史过程和曲折经历培养学生学习道路上不屈不挠的精神和勇于科学创新的品质。

课程教学目标3：熟悉并且加深对物理概念和理论的深刻理解。

课程教学目标与毕业要求对应的矩阵关系
注：以关联度标识，课程与某个毕业要求的关联度可根据该课程对相应毕业要求
的支撑强度来定性估计，H表示关联度高；M表示关联度中；L表示关联度低。

二、课程教学要求
本课程为高等师范本科物理专业的专业选修课要求学生：(1)了解物理学发展的历程，了解物理学的进展，了解许多重大发现中物理学家的探索历程等，从而在潜移默化中使学生树立辨证唯物主义和历史唯物主义的观点; (2)掌握科学的认识论和方法论；同时开阔学生的知识视野，培养学生分析、解决问题的能力，提高学生的综合素质。

三、先修课程
力学、热学、电磁学、光学、原子物理学、理论力学、电动力学、统计力学、量子力学
四、课程教学重、难点
重点：物理学知识的积累的规律以及特点、从地心说到太阳中心说的演变、惯性原理、万有引力定律的建立、光的波动说和微粒说的论争、光速的测定、电磁感应现象、经典力学基本概念和基本原理的固有局限性、经典物理学的两朵乌云、光的波粒二象性、现代物理学在生产和生活中的应用；
难点：物质本原思想的理解、古希腊物质本原思想的理解、三大守恒定律的确立的过程、麦克斯韦电磁场理论、楞次定律、相对论和量子论、大爆炸模型、宇宙的演化。

五、课程教学方法与教学手段
本课程主要采用讲授式教学方式。

一些内容结合多媒体教学：将图片、影片、文字等资料和讲解相结合。

六、课程教学内容
绪论(1学时)
1．教学内容
(1) 物理学史的分期；
(2) 物理学的研究方法；
(3) 物理学基本观念的变更；
(4) 学习物理学史的目的；
(5) 学习方法。

2．重、难点提示
重点：物理学科的基本结构和特点；
难点：物理思维的主要品质。

第一章中国古代物理学成就（2学时）
1.教学内容
(1) 物质本原思想；
(2) 物理学知识的积累：力学、热学、光学、电磁学、声学；
(3) 后记：中国近代史上的两次机会、西方传教士的来华和自然科学的传入、中国古代物理学的特点不足。

2．重、难点提示
重点：物理学知识的积累的规律以及特点；
难点：物质本原思想的理解。

第二章西方古代物理学成就（2学时）
1.教学内容
(1) 古希腊物质本原思想：元素论、数的和谐思想、原子论；
(2) 古希腊时期对宇宙的认识；米利都学派、毕达哥拉斯学派、柏拉图学派、地心说、太阳中心说；
(3) 古希腊的物理学知识：力学知识、光学知识；
(4) 中世纪的物理学知识：阿拉伯人的物理成就、欧洲人的研究工作。

2．重、难点提示
重点：从地心说到太阳中心说的演变；
难点：古希腊物质本原思想的理解。

第三章力学发展（3学时）
1.教学内容
(1) 资本主义的兴起和文艺复兴运动：资本主义萌芽带来的社会条件(15世纪后半期开始)、哥白尼与"天体运行论"、第谷与开普勒、舍生取义的布鲁诺；
(2) 运动学的奠基人--伽利略；
(3) 关于碰撞的研究；
(4) 牛顿的伟大综合和理论飞跃、牛顿后力学的发展。

2．重、难点提示
重点：惯性原理；万有引力定律的建立；
难点：碰撞的研究中得出了动量守恒和机械能守恒定律；三大守恒定律的确立的过程。

第四章热力学和统计物理学的发展（4学时）
1.教学内容
(1) 热学现象的初期研究：蒸汽机的发明、计温学的发展、量热学的建立、热本质的认识；
(2) 热力学第一定律的建立；
(3) 热力学第二定律的建立：卡诺的热机理论、热力学第二定律的物理表述、熵；
(4) 分子动力论的发展；
(5) 统计物理学的建立：麦克斯韦的工作、玻耳兹曼的工作、吉布斯的系综理论和统计力学的建立、量子统计的建立；
(6) 物态：物质有多少态、气体及气体的液化、.晶体及晶体点阵、液体性质及微观解释。

2．重、难点提示
重点：热力学第一定律的表述；热力学第二定律的表述；分子运动论；统计物理学；
难点："潜热"的发现过程；"热容量"及"比热"概念的理解；热质说；克劳修斯的理想气体分子模型；量子统计。

第五章光学的发展（4学时）
1.教学内容
(1) 早期光学、折射定律的建立、光学仪器的研制、牛顿的色散研究；
(2) 光的波动说和微粒说的论争；
(3) 光的波粒二相性；
(4) 光速的测定：早期的实验、天文学方法、实验室测定、超光速问题、"以太漂移"的测定；
(5) 光谱的研究、光谱的早期研究、光谱分析的诞生、巴尔末发现氢光谱规律、里德伯的普遍公式。

2．重、难点提示
重点：光的波动说和微粒说的论争；光速的测定；
难点：望远镜的物理原理；色散问题；光的波粒二相性；“以太”。

第六章电磁学的发展（4学时）
1.教学内容
(1) 对电磁现象的早期认识；
(2) 富兰克林对雷电现象的研究；
(3) 从定性到定量--库仑定律的发现；
(4) 由静电到动电--电流的发现；
(5) 电流的磁效应与安培定律；
(6) 电磁感应现象的发现与研究；
(7) 麦克斯韦电磁场理论的建立以及电磁波的发现。

2．重、难点提示
重点：库仑定律；电磁感应现象；
难点：麦克斯韦电磁场理论；楞次定律。

第七章世纪之交的物理学（2学时）
1.教学内容
(1) 经典物理学的局限：经典力学基本概念和基本原理的固有局限性、经典物理学与经典力学之间的矛盾、马赫对经典力学的批判；
(2) 19世纪的三大发现：电子的发现、X射线的发现、天然放射性的发现；
(3) 经典物理学的两朵乌云：迈克耳逊－莫雷实验与"以太"说破灭；黑体辐射与"紫外灾难"；
(4) 现代物理学革命的序幕：相对论革命的爆发、量子论革命的爆发。

2．重、难点提示
重点：经典力学基本概念和基本原理的固有局限性；经典物理学的两朵乌云；
难点：相对论和量子论。

第八章相对论的发展（4学时）
1.教学内容
(1) 相对论先驱者的思想：洛仑兹的收缩假说、彭加勒的观点；
(2) 爱因斯坦的狭义相对论；
(3) 广义相对论的建立；
(4) 爱因斯坦的研究特色和意义。

2．重、难点提示
重点：爱因斯坦狭义相对论的探索过程以及重要意义；
难点：时空"柔性"度规概念；质能关系及质量与能量守恒的统一；引力场方程。

第九章量子理论的建立与发展（4学时）
1.教学内容
(1) 紫外灾难和普朗克的量子假说；
(2) 爱因斯坦的光量子理论；
(3) 卢瑟福的原子核式结构；
(4) 玻尔的氢原子理论；
(5) 泡利不相容原理和电子自旋的提出；
(6) 量子理论的发展。

2．重、难点提示
重点：玻尔的氢原子理论；爱因斯坦的光量子理论；
难点：紫外灾难和普朗克的量子假说；泡利不相容原理和的提出；电子自旋。

第十章物理学发展的现状和展望（2学时）
1.教学内容
(1) 激光的发展：爱因斯坦提出的受激辐射的原理、研制过程、激光的优点、激光的应用；
(2) 凝聚态物理的进展：概述、从电子管到晶体管、集成电路、超导物理和超导材料；
(3) 现代信息科学技术的成长：信息技术、通信技术(信息传递)、信息处理--计算机技术；
(4) 大爆炸模型；宇宙的演化；
(5) 生物物理进展；非线形物理学；
(6) 现代物理学中一些疑难问题。

2．重、难点提示
重点：爱因斯坦提出的受激辐射的原理；
难点：大爆炸模型；宇宙的演化。

七、学时分配
八、课程考核方式
1.考核方式
笔试；开卷
2.成绩构成
期末考试成绩+平时成绩
九、选用教材和参考书目
［1］《物理学史》郭奕玲，沈慧君编，清华大学出版社,2005年；
［2］《简明物理学史》（第二版）沙振舜，钟伟编，南京大学出版社,2015年；［3］《物理思想史与方法论》何维杰、欧阳玉编著，河南大学出版社, 1995年；［4］《20世纪物理学史》魏凤文，申先甲编，江西教育出版社，1994年；［5］《物理学史二十讲》胡化凯编，中国科学技术大学出版社，2009年；［6］《物理学史教程》李艳平、申先甲主编，科学出版社，2003年；
［7］《物理学史》弗·卡约里著，戴念祖译，范岱年校，广西师范大学出版社，2002年。

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