医学物理学教学大纲

医用物理学教学大纲

Medical Physics

（供预防医学专业本科五年制用）

前言

《医用物理学》是高等医学教育中的一门公共基础课，它是研究生命活动最基本规律的科学。它的任务是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用等基本规律，介绍物理学的理论、方法和技术对现代医药科学的发展所做的重要贡献。医用物理学的目的是使学生比较系统地掌握现代医学所需要的物理学基础理论、基本知识、基本技术和方法，培养学生辩证唯物主义世界观和分析问题、解决问题的能力。为学生学习后续课程以及将来从事医疗卫生和科研工作打下必要的物理基础。

本课程是所有医学相关课程的共同基础课程，为后续学科学习奠定必要基础。

本大纲与高等教育出版社出版，喀蔚波主编的教育科学“十五”国家级规划课题研究成果教材第一版《医用物理学》配套使用，适用于五年制临床医学专业本科生的教学。大纲所列教学内容可通过课堂讲授、实验、自学、讨论、计算机多媒体等等方式进行教学。划横线部分为要求学生重点掌握的内容，其他为一般熟悉和一般了解内容。总学时为60学时，其中理论48学时，实验12学时。

本课程为院考课程，学生理论课考核采用笔答考试方式为主，其成绩占总成绩的60％。平时作业成绩占10％，实验考核成绩占30％（其中实验操作15%，实验报告15%）。

第一章力学的基本定律

目的要求

掌握对运动的描述方程，质点、刚体、位移速度、加速度、角位移、角速度、角加速度的概念。掌握运动方程与速度、加速度方程的关系。

熟悉力、牛顿运动定律、动量守恒定理。

教学内容

1．物理量及其表述（质点，矢量，标量，平均量，即时量，参考系，量纲）

2．运动描述（位置矢量，运动方程，位移，平均速度，瞬时速度）

3．牛顿运动定律（牛顿第一定律，牛顿第二定律，牛顿第三定律）

4．动能定理（动能，势能，做功）

5．动量守恒定理（冲量，动量）

4．刚体的定轴转动（自学）

第二章流体的运动

目的要求

掌握理想流体和稳定流动的概念、连续性方程及伯努利方程的物理意义并熟练应用。

熟悉粘性流体层流和湍流的特点、雷诺数的意义。

教学内容

1．理想流体的定常流动（理想流体、稳定流动的概念，流体的性质）

2．连续性方程（流量，连续性的意义）

3．理想流体的伯努利方程（伯努利方程的能量守恒本质，压强与高度的关系，压强与速度的关系，速度与高度的关系）

第三章机械振动和机械波

目的要求

掌握简谐振动的基本规律，简谐振动方程的求解，波的传播规律，波方程的求解，波速与频率的关系。

熟悉波动方程的物理意义，波的叠加原理，波的干涉，驻波。

了解同方向同频率简谐振动合成，声强级和响度级，多普勒效应，超声波的特性及在医学中的应用。

教学内容

1．运动方程及图象（简谐振动的基本规律，简谐振动的定义，简谐振动方程的求解）

2．简谐振动的合成（同方向同频率简谐振动的合成）

3．简谐波（波的传播规律，波方程的求解波动、方程的物理意义，波速与频率的关系）

4．波的叠加原理，波的干涉

5．多普勒效应

6．声波，超声波，超声波的特性及在医学中的应用。

第四章分子动理论

目的要求

掌握理想气体物分子的状态方程、压强公式、能量公式和液体曲面的附加压强。

熟悉理想气体分子的微观模型、分子动理论的统计方法和液体的表面现象。

了解物质微观结构的基本观点。

教学内容

1．物理的微观模型，统计学方法

2．理想气体的分子动理论（理想气体物分子的状态方程、压强公式、能量公式）

3．液体的表面现象（表面张力，表面能）

4．弯曲液面的附加压强

第五章静电场

目的要求

掌握电场强度、电势、电势能，电势差定义。

掌握静电场的叠加原理，高斯定理。

熟悉库仑定律，电场线，等势面，电场强度与电势的关系。

教学内容

1．库仑定律（电荷，点电荷的相互作用，带电体相互作用）

2．电场和电场强度（电场强度的定义，电场线，电场强度的计算）

3．高斯定理（电通量，球体、柱体和平面的电场计算）

4．静电场力的功，电势，电势能，电势差，电场强度与电势的关系。

第六章直流电

目的要求

掌握基尔霍夫第一、第二定律。

熟悉电流密度，欧姆定律的微分形式。

了解电容器的充电、放电特性。

教学内容

1．电流密度（电流密度的定义和欧姆定律的微分形式）

2．电源的电动势

3．电路分析（基尔霍夫第一定律、第二定律）

4．电容器（电容器的充、放电，时间常数）

第七章磁场与电磁感应

目的要求

掌握安培环路定理、电磁感应定律。

熟悉磁感应强度定义、毕奥-萨伐尔定律。

了解霍尔效应、物质的磁性。

教学内容

1．磁场（磁感应强度，毕奥-沙伐尔定律）

2．磁场对电荷的作用（安培环路定理、洛仑兹力，带电粒子在磁场中的运动）

3．电磁感应定律，磁场对载流线圈的作用，磁矩

4．磁介质及其磁化，磁导率，磁场的生物效应及医学应用

第八章波动光学

目的要求

掌握光程、光程差、半波损失、杨氏双缝干涉、劳埃镜实验、薄膜干涉、夫琅禾费单缝衍射、

光栅衍射原理和公式、马吕斯定律。

熟悉偏振、旋光性等概念，

了解圆孔衍射。

教学内容

1．干涉（相干光源，光程，光程差，半波损失，双缝干涉、劳埃镜实验、薄膜干涉）

2．衍射（单缝衍射，圆孔衍射，衍射光栅）

3．偏振（自然光和偏振光，马吕斯定律）

第九章几何光学

目的要求

掌握单球面折射成像的原理、计算方法和符号规则、共轴球面系统、薄透镜成像的规律和基本公式。

熟悉眼睛的光学系统，眼睛屈光不正的矫正。

教学内容

1．成像（单球面折射，共轴球面系统）

2．透镜（薄透镜，薄透镜组，柱面透镜，透镜的像差及其补救）

3．眼睛（眼的结构和光学性质，眼的屈光不正及其矫正）

第十章X射线

目的要求

熟悉X射线强度和硬度的概念、X射线谱及X射线产生的微观机制、短波极限公式的应用。

熟悉X射线的基本性质、X射线的衰减规律及应用。

了解X射线机的基本组成部分、X射线衍射、X射线在医学上的应用。

教学内容

1．X射线的发生装置及一般性质

2．X射线的强度和硬度， X射线谱及X射线产生的微观机制、短波极限公式的应用

3．X线的衰减规律（物质对X射线的吸收规律，吸收系数）

4．X射线在医学上的应用（X射线的治疗，透视、摄像和X-CT ）

第十一章狭义相对论基础（自学）

目的要求

掌握狭义相对论的基本假设、洛仑兹变换及时间膨胀、洛仑兹收缩、同时性的相对性等概念及相关公式。

掌握狭义相对论的质速关系、质能关系，熟悉质点动能公式及能量-动量关系式。

熟悉伽利略变换、光多普勒效应，了解因果率和信号速度、退行红移和膨胀宇宙。

熟悉广义相对论的等效原理和广义相对性原理，了解引力场的时空特性、引力坍与黑洞及引力波。

教学内容

1．爱因斯坦相对性原理

2．狭义相对论的时空观

3．洛仑兹变换与相对论的速度叠加