《从爱因斯坦到霍金的宇宙》课程教学大纲

《从爱因斯坦到霍金的宇宙》教学大纲一、课程基本信息课程名称从爱因斯坦到霍金的宇宙FromEinsteintoHawking'sUniverse课程编码SCC523831010开课院部理学院课程团队从爱因斯坦到霍金的宇宙教学团队学分1.0课内学时16讲授6实验0上机(10)实践0课外学时0适用专业（公选课组）授课语言中文先修课程课程简介（任选）本课程是面向全校各专业学生的任选课程，主要介绍爱因斯坦的生平，量子论以及相对论的诞生，宇宙的发展历程探索，放射性与原子弹的研究，广义相对论的研究，关于白矮星、中子星与黑洞的介绍，霍金生平及其黑洞研究，膨胀的宇宙、虫洞与时间机器，时间的性质，文明的诞生，文明的演进等方面内容。通过这些内容的学习，学生可以在感受物理学魅力的同时提升物理学的基本素养。Thiscourseisanoptionalcourseforstudentsofallmajorsintheschool.ItmainlyintroducesEinstein'slife,thebirthofquantumtheoryandrelativitytheory,theexplorationofthedevelopmentoftheuniverse,andtheresearchonradioactivityandatomicbomb,thestudyofgeneralrelativity,theintroductionofwhitedwarf,neutronstarandblackhole,thelifeofHawkingandthestudyofblackhole,theexpandinguniverse,wormholeandtimemachine,thenatureoftime,thebirthofcivilization,theevolutionofcivilizationandotheraspects.Throughthestudyofthesecontents,studentscanfeelthecharmofphysicsandimprovethebasicqualityofphysics.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：了解近代物理学的发展历程和发展成就，了解爱因斯坦、霍金等物理学家的生平事迹和科学贡献。是2M2目标2：感受物理学的魅力，培养物理学的科学精神和人文素养。是三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1上机部分////2第1章爱因斯坦与物理学的革命物理学的起源，“物理”一词在中国，物理学的诞生，1642年在物理学上的意义，热力学的发展，明朗天空的两朵乌云，并非神童的爱因斯坦，求职不顺的爱因斯坦，爱因斯坦的丰收年。M1,M21视频//3第2章相对论从乌云中诞生相对论的建立（I、II、III），狭义相对论（I、II），双生子佯谬，爱因斯坦的创新之处，爱因斯坦的关键贡献。M1,M21视频//4第3章激动人心的量子之谜元素周期律的发现，放射性的发现，探索原子模型，人才培养的成功方式，矩阵力学与波动力学，奇妙的波粒二象性，关于薛定谔，关于爱因斯坦，相对论性量子理论。M1,M21视频//5第4章比一千个太阳还亮中子的发现，裂变的发现，链式反应的发现，原子弹与氢弹的研制背景，伟大的奥本海默与玩“龙尾巴”的斯洛廷，爱开玩笑的费曼，原子弹的研制，氢弹的研制与聚变原理，中国决心制造原子弹，中国原子弹研制的趣事，核能的和平利用，杨振宁对科学的贡献。M1,M21视频//6第5章点燃科学的朝霞中心火——毕达哥拉斯的宇宙，地心火，哥白尼与“地心说”，伽利略与土星的光环，开普勒——行星运动三定律，牛顿与万有引力，牛顿的生平，走下神坛的牛顿。M1,M21视频//7第6章弯曲的时空——广义相对论狭义相对论的困难，马赫原理，等效原理，爱因斯坦对新理论的构想，黎曼几何，广义相对论的建立，广义相对论的三个实验验证，相对论的发展，探索引力被，展望，爱因斯坦的学术成就与影响。M1,M21视频//8第7章从白矮星、中子星到黑洞历史上的黑洞，恒星的演化，西北望射天狼，白矮星与红巨星，中子星与脉冲星，超新星爆发，球对称黑洞，转动和带电的黑洞。M1,M21视频//9第8章霍金与黑洞黑洞的“激发态”，霍金的学业生涯，初露锋芒的天才，奇性定理与面积定理，霍金辐射，真空热效应与边界效应，霍金的主要成就和中国之行，黑洞与时空性质的研究，信息疑难与霍金打赌。M1,M20.5视频//10第9章星空与太阳系太阳与月球，八大行星及其卫星，小行星，彗星，什么是流星雨，星空巡礼，星系与星系团。M1,M20.5视频//11第10章膨胀的宇宙，虫洞和时间机器什么是宇宙学原理，爱因斯坦有限无边的宇宙模型，膨胀的宇宙，暗物质与暗能量，关于“大爆炸”的错误观念，虫洞——时空隧道，时空涨落与时空泡沫，时间机器。M1,M20.5视频//12第11章对时间的认识和探索古希腊与中国古代的时间观，两种科学时空观的争论，时间的性质，对奇性定理的质疑与第三定律，自由光线的加速度，时间的度量，热力学第零定律。M1,M20.5视频//13第12章文明的起源——探索人类的童年宇宙何时创生，宇宙的编年史，崇拜与图腾、文明与野蛮，海洋文明与大河文明（I、II），埃及考古与希腊考古，三版《尚书》之辩，司马迁与《史记》，班固兄妹与《汉书》，陈寿与《三国志》，司马光与《资治通鉴》，商代考古。M1,M20.5视频//14第13章东西方文明的演进与比较思想大解放的时代：百家争鸣，列强争霸与韬光养晦，灿烂的古希腊文明，大统一的西方——马其顿与亚历山大科学院，大统一的西方——布匿战争与罗马的崛起，大统一的东方——领先世界的秦汉，大统一的东方——帝国的兴衰，冲击东西方的游牧民族，处于世界巅峰的隋唐，宋：繁荣和创造的黄金时代，资本主义前夜的曙光，革命与变革：危机与机遇并存。M1,M20.5视频//15线下部分////161第1次线下课视频学习注意事项，高等数学、大学物理与本课程。M1,M22讨论//172第2次线下课视频课若干知识点的进一步解读和引申。M1,M22讨论//183第3次线下课视频课若干知识点的进一步解读和引申。M1,M22讨论//四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1视频学习学习平台自动记录每一位学生的学习情况。30%2章节测验学习平台在每一个独立视频之后均设置有若干测验试题。20%3章节学习次数为防止学生突击猛灌式学习，学习平台自动统计学生的学习频次。5%4讨论为增加学生学习积极性，学习平台自动记录学生交流讨论次数。5%5期末考试1规定时间段内学生自主参加学习平台上的线上期末考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2.主要考核学生对本课程基本知识的掌握能力。3.考试题型主要包括选择题和判断题。40%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1视频学习30%学习平台自动记录每一位学生的有效学习时长，折算成视频学习成绩，满分100分。2M1章节测验20%（见学习平台评分标准）。3M1期末考试50%（见学习平台评分标准）。4M2视频学习30%学习平台自动记录每一位学生的有效学习时长，折算成视频学习成绩，满分100分。5M2章节测验20%（见学习平台评分标准）。6M2期末考试50%（见学习平台评分标准）。7/章节学习次数50%章节学习达50次为满分100分，每缺1次扣2分。8/讨论50%发表或回复一个讨论得20分，获得一个赞得10分，满分100分。评分等级说明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B,C]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B]=[80-100,0-79]六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书|黑洞的热性质与时空奇异性（第2版）,赵峥,中国科学技术大学出版社,2016,ISBN:9787312037504.2图书|广义相对论（第二版）,刘辽，赵峥,高等教育出版社,2010,ISB