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Hefei University of Technology

近代物理专题

Hefei University of Technology via XuetangX

Overview

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        近代物理是指自20世纪初,相对论和量子力学建立而发展起来的物理学理论,以及以其为基础而发展的各种各样的新的理论应用与科学研究方向。

        其中,相对论、量子力学与原子核物理是近现代物理学的三大理论支柱。

作为《大学物理》的进阶课程,《近代物理专题》为物理基础扎实、对物理学习有更多期盼的物理类与非物理类理工科本科生,提供更多物理新理论的“科普化”窗口,引导学生探究物理学更多的近、现代发展分支。

课程专题覆盖广义相对论、量子力学、固体物理、天体物理、超导、激光、原子核物理与粒子物理等核心领域,同时包含由这些领域衍生的量子信息技术、半导体物理、核技术应用、计算物理、同步辐射物理等新兴学科方向。

       每专题从物理学的基本概念和原理出发,深入浅出地向学生介绍深奥的近现代物理学理论;并通过科普化的语言表达,结合丰富的视频、图片、慕课及网络资源等,向学生直观呈现近代物理学与当代高新科技应用之间的紧密关联。

     

课程的特色与亮点:

①立根基础、登高博远

延续《大学物理》教学内容,各专题坚持“立根”物理基础理论、逾跨物理各分支学科的发展前沿。

围绕相对论、量子力学与原子核物理三大近现代物理理论支柱,以定性、轻松、科普的形式向学生展示物理学的发展前沿与相关科技信息。

②面向“新工科”

 专题设计注重物理理论与技术应用相结合,给学生传达“物理上的一小步,工程应用上的一大“跃””的科技学史理念。

 树立学生新认知:学习物理不仅仅是科学素养的提升,也是滋养未来专业发展的垫脚石。

    ③ 灵活开放的课程体系

 近代物理学包含着众多发展分支, 32/24学时完全不可能涵盖。《专题》课程通过发展满满“溢出”的专题菜单,基于各专题系列相对比较独立的特点,可根据选修学生的专业,点菜式多样化组合专题菜单, 做到“因专业个性化”施教。

 丰富的网络教学资源也为《近代物理专题》开放式课程体系提供了坚实的基础。不断更新的慕课资源也为课程及时获取信息、跟上科技发展的时代脚步提供了保障。通过选材合适的知识章节、有趣的实验片段、轻松的测验问题等,丰富教学内容。

 专属智慧教学平台课程的搭建,也为资料分类存储与调用带来方便。 

④ 扩展链接物理前沿讲座

   基于合肥工业大学物理学院物理系近年来不断引进新方向、新人才的良好机遇,将合肥工业大学物理学院开设的专业研究生课程《学科前沿讲座》视频,作为《近代物理专题》课程拓展学习(链接校课程平台)的高级版,提升课程的高阶性。


    课程评价与反馈:

       通过《近代物理专题》课程的学习,使学生对近代物理学的发展历史与现状有所了解和掌握,从中体会物理学研究方法的奥妙。对于我们的课程,同学们都给出了积极评价,如许多同学反映“课程信息量大、资料丰富,引导我发现广阔的网络教学资源”;有的同学反映“有许多生动的例子,比较贴近生活”;还有些同学反映“通过学习《近代物理专题》,我对量子力学的基本原理有了更深入的理解,不仅改变了我们对物质世界的认识,还引发了许多哲学上的思考”;“扩展了我的知识面,让我了解到了物理前沿的科技应用”。同学们对于我们部分内容线上线下相混合的“翻转课堂”的教学方式也给予了肯定评价:“我认为线上线下相结合是一种很好的教学方式,因为它既能保证学生在课堂上与老师的互动和交流,又能充分利用网络资源进行自主学习和拓展。同时,线下课程可以让学生更好地理解和掌握一些复杂的概念和技能,线上课程则可以提供更灵活的学习时间和空间”。

Syllabus

  • 第一章 物理学的发展概述
    • 1.1 什么是物理学
    • 1.2 物理学对工程技术的推动
    • 1.3 经典物理学的发展概述
    • 1.4 近代物理学革命的序幕
    • 1.5 中国近代物理开创者——胡刚复
    • 章节测验(物理学发展概述)
  • 第二章 狭义与广义相对论
    • 2.1 爱因斯坦狭义与广义相对论
    • 2.2 狭义相对论
    • *2.3.1 狭义相对论基本假设 洛伦兹变换(大学物理部分1)
    • *2.3.2 狭义相对论时空观(大学物理部分2)
    • *2.3.3 狭义相对论时空观例题I
    • *2.3.4 狭义相对论时空观例题II
    • *2.3.5 相对论动力学 质能关系
    • *2.3.6 相对论动力学例题
    • 2.4.1 广义相对论:惯性质量=引力质量?马赫原理
    • 2.4.2 广义相对论:广义相对论基本原理
    • 2.4.3 广义相对论的可观测效应
    • 2.4.4 广义相对论例题 哲学意义 为爱因斯坦正名
    • 章节测验(相对论)
  • 第三章 量子力学的建立
    • 3.1 微观量子性的发现
    • 3.2 矩阵力学抑或波动力学?
    • 3.3 波尔与爱因斯坦的争论
    • 章节测验(量子力学的建立)
  • 第四章 薛定谔方程的典型应用
    • 4.1 物体微观运动状态描述
    • 4.2 薛定谔方程
    • 4.3.1 薛定谔方程应用1:一维无限深势阱
    • 4.3.2 薛定谔方程应用2:一维势垒 隧道效应
    • 4.3.3 薛定谔方程应用3:一维谐振子
    • 4.3.4 薛定谔方程应用4:量子力学中的氢原子问题
    • 4.3.5 薛定谔方程应用5:电子的自旋 原子的电子壳层结构
    • 章节测验(薛定谔方程应用)
  • 第五章 固体物理与能带结构
    • 5.1.1 固体物理基础1:固体物理的发展
    • 5.1.2 晶体的结构与唯象方法
    • 5.1.3 倒格子空间与布里渊区
    • 5.1.4 晶体的结合与晶格的振动
    • 章节测验(固体物理基础)
    • 拓展阅读:磁斯格明子:新一代磁性数据存储单元
    • 5.2.1 能带理论1:金属电子论的发展
    • 5.2.2 能带理论2:电子的共有化与能带理论
    • 5.2.3 能带理论3:布洛赫原理 布里渊区与能带理论
    • 5.3 导电性原理&能带理论的成功与局限
    • 章节测验(能带理论)
  • 第六章 半导体物理与信息时代
    • 6.1 半导体的发现 半导体物理与半导体硅
    • 6.2 微电子:没有硝烟的战争
    • 6.3 微电子工艺技术
    • 6.4 后硅时代 与半导体物理趣闻
    • 章节测验(半导体物理)
  • 第七章 原子核物理与粒子物理
    • 7.1.1 原子核基本性质1:放射性的发现 原子核的电荷和质量
    • 7.1.2 原子核基本性质2:原子核的大小和形状 自旋与磁矩
    • 7.1.3 原子核基本性质3:核磁共振 核力和介子
    • 7.2.1 原子核的结合能 裂变和聚变1:核素图 原子核的结合能
    • 7.2.2 原子核的结合能 裂变和聚变2:裂变和聚变
    • 7.3 原子核的放射性衰变
    • 7.4 粒子物理
    • 章节测验(原子核物理与粒子物理)
  • 第八章 核技术及其应用
    • 8.1 什么是核技术?
    • 8.2 电离辐射与非电离辐射 电离辐射防护
    • 8.3 电离辐射量与生物学效应
    • 8.4 核电与核爆炸
    • 8.5 核动力应用
    • 8.6 人类历史上三次核事故
    • 8.7 核废料处理
    • 章节测验(核技术应用)
    • 学科融合:日本福岛核废水排海与核废料处理
  • 第九章 计算物理:复杂物理问题的数值计算
    • 9.1 计算物理学科的形成
    • 9.2 典型的计算物理方法
    • 9.3 数值方法与数学方法
    • 9.4 科学的计算工具
    • 9.5 物理问题中的偏微分方程
    • 9.6 确定论方法与概率论方法
    • 章节测验(计算物理)
  • *第十章 激光(大学物理用 )
    • 10.1 激光简介
    • 10.2 激光原理与特性
    • 10.3 激光器及应用
    • 章节测验(激光)
  • 课程总结与讨论
    • 总结与讨论
  • 期末考试

    Taught by

    Lin hui, Li Zhongjun, and Chen Bing

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