[VIP专享]《改变世界物理学》教学大纲2014.10.16

《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

1．本课程的先修课程: 无

2．本课程的后续课程: 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

αβγ

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；

2．加强应用，联系实际，重视问题的提出，分析问题，解

决问题的研究方法。

3．注意介绍科学研究的方法论和认识论，努力扩大学生的

知识面，开阔学生的眼界。

4．加强电化教育手段，介绍物理学在近代科技中的应用。八、参考资料

（一）教材

1．倪光炯等编著.《改变世界的物理学》. 复旦大学出版社，2000年

（二）主要参考书目

1．张礼主编，《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

1．文艺复兴

2．天文学的突破

3．伽利略和近代力学的诞生

4．笛卡儿、惠更斯和牛顿

（四）19世纪物理学的成就和危机

1．电磁现象的研究

2．从法拉第到麦克斯韦

3．热力学与统计物理的建立和发展

4．经典物理学的“危机”，两朵乌云和三大发现（五）20世纪物理学的发展及其特点

1．向微观世界和宇宙空间进军

2．向新事物和“复杂性”进军

3．物理学与高新技术

（六）物理学的社会教育和思想文化功能1．科学的双重功能

2．物理学是“求真”的

3．物理学是“至善”的

4．物理学是“美”的

第二章航天与力学（一）万有引力定律的发现

1．牛顿生平

2．月亮为什么不掉下来

3．万有引力定律的建立

4．海王星的发现

（二）宇宙速度与动量及机械能守恒

1．火箭推进原理与动量守恒定律

2．机械能守恒定律

3．三个宇宙速度

4．多级火箭

（三）卫星运动与角动量守恒

1．人造地球卫星是怎样发射的

2．椭圆轨道与角动量守恒定律

3．失重现象及其解释

（四）人造地球卫星的应用

1．通信卫星

2．气象卫星

3．地球资源卫星

4．科学探测卫星

5．太空实验

第三章无处不在的波（一）振动

1．一个弹簧振子的振动

2．振动的描述

3．电（偶极）振子模型

（二）声波

1．声波――纵波

2．波的描述

3．声压、声强级和噪声

（三）电磁波概述

1．电磁波发现的历史

2．电磁波谱

3．无线电波的产生