《理论物理概论（一）》课程教学大纲

第页《理论物理概论（一）》课程教学大纲课程编号：20811304总学时数：96总学分数：6课程性质：必修适用专业：应用物理学一、课程的任务和基本要求：本课程为本科应用物理专业的理论物理课程之一。分为分析力学和、热力学与统计物理和电动力学三个部分。对分析力学的讲授，要求学生掌握虚功原理、哈密顿原理、拉各朗日方程和哈密顿正则方程及相关概念在复杂力学体系中的应用，并能够灵活地应用于物理学其他领域，这一部分也是统计物理部分的基础。热力学与统计物理部分，要求学生初步掌握与热现象有关的物质性质的宏观理论与微观理论，并对两者的特点与联系有一较全面的认识。电动力学部分，要求学生在掌握电磁运动的基本规律、静电场和静磁场的主要特征及电磁波的传播和辐射的基础上，加深对电磁场基本性质的理解，掌握电磁运动规律；通过学习狭义相对论了解相对论的时空观及有关的基本理论；获得在本门课程领域内分析和处理一些基本问题的初步能力；为学习后续课程和独力解决实际问题打下基础。本课程总学时为96，其中分析力学16学时，热力学和统计物理32学时，电动力学48学时。二、基本内容和要求：分析力学部分第五章分析力学5.1约束与广义坐标5.2虚功原理5.3拉各朗日方程5.5哈密顿正则方程5.6泊松括号与泊松定理5.7哈密顿原理5.8正则变换要求：要求学生掌握虚功原理、哈密顿原理、拉各朗日方程和哈密顿正则方程及相关概念在复杂力学体系中的应用。热力学与统计物理部分导言第一章热力学的基本规律1.6热量和焓1.7理想气体的内能1.9理想气体运动卡诺循环1.11卡诺定理1.13克劳修斯等式和不等式1.14熵和热力学基本方程1.15理想气体的熵1.16热力学第二定律的数学表述1.17熵增加原理的简单应用1.18自由能和吉布斯函数要求：本章为热力学初步，理解内能、热量、焓、熵等基本概念，理解热力学第二定律的数学表述式，掌握熵增加原理的简单应用和克劳修斯等式和不等式。第二章均匀物质的热力学性质2.1内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分2.2麦氏关系的简单应用2.3气体的节流过程和绝热膨胀过程2.4热力学基本函数的确定2.5特性函数2.6热辐射的热力学理论要求：掌握均匀物质系统的四个基本热力学函数的全微分和麦克斯韦关系；理解气体的节流和绝热膨胀过程；了解热辐射的热力学理论等。第六章近独立粒子的最概然分布6.1粒子运动状态的经典描述6.2粒子运动状态的量子描述6.3系统微观运动状态的描述6.4概率原理6.5分布和微观状态6.6玻尔兹曼分布6.7玻色分布和费米分布6.8三种分布的关系要求：本章是统计物理的基本内容，要求学生理解粒子运动状态和系统微观状态的经典和量子描述方法，理解分布和微观状态的区别和联系；掌握三种分布的实质、条件、区别和联系。第七章玻尔兹曼统计7.1热力学量的统计表达式7.2理想气体的物态方程7.3麦克斯韦速度分布律7.5理想气体的内能和热容量7.6理想气体的熵要求：掌握内能、广义力、压强等几个热力学量的统计表达式并对简单系统，如理想气体能够求出内能、热容量和熵等相关的物理量。第八章玻色统计和费米统计8.1热力学量的统计表达式8.2弱简并理想玻色气体和费米气体8.3玻色－爱因斯坦凝聚8.4光子气体要求：掌握两种统计系统热力学量的统计表达式，并能应用于光子气体；理解弱简并条件下的统计结果和玻色－爱因斯坦凝聚。电动力学部分如何由四大试验定律导出麦克斯韦方程组。麦克斯韦方程组的积分形式和微分形式介质的极化和磁化电磁性质方程、边值关系电磁场的能量和能流的计算能够运用高斯定理和安培环路定理计算电场和磁场。分离变量法磁标势电磁波在介质表面的反射和折射有导体存在时电磁波的传播谐振腔和波导管的相关计算电偶极辐射的相关计算相对论的基本原理、洛仑兹变换不同坐标系长度缩短、时间延缓、速度变化的相关计算物理规律的协变性三、实践环节和要求：无四、教学时数分配：理论：96实验：上机：其它：教学内容学时分配教学内容学时分配分析力学部分电动力学部分第五章分析力学16绪论、矢量分析与场论2热力学与统计物理部分第一章电磁现象的普遍规律8导言1第二章静电场10第一章热力学的基本规律7第三章静磁场6第二章均匀物质的热力学性质6第四章电磁波的传播8第六章近独立粒子的最概然分布7第五章电磁波的辐射8第七章玻尔兹曼统计6第六章狭义相对论6第八章玻色统计和费米统计5合计96五、其它项目（含课外学时内容）：无六、有关说明：1、教学和考核方式：本课程属考试课，考核方式为闭卷。2、习题：书后各章的相应习题和补充部分习题。在习题选取上力求：eq\o\ac(○,1)注重和加强基础知识、基本概念的理解、基本技能的训练；eq\o\ac(○,2)所选取的习题能够体现各章的重点和难点；eq\o\ac(○,3)对所学的知识能起到巩固和加深理解的目的；eq\o\ac(○,4)适当选取或补充部分对学生理解重要概念有帮助的习题在习题课上讲解。3、能力培养要求：注重学生对物理基本概念和基本规律的全面认识，要求能够用学习过的理论知识理解日常生活中遇到的相关现象，解决与电磁场理论、热现象相关的物理问题。培养学生应用数学知识解决物理问题的能力，培养学生分析问题解决问题的能力。同时本课程教学中还将注意培养学生思考、钻研和总结的能力，使学生有能力、习惯和勇气自习一些新的知识。4、与其它课程和教学环节的联系：先修课程和教学环节：高等数学，普通物理。后续课程和教学环节：其他相关专业基础课平行开设课程和教学环节：5、教材和主要参考书目：（1）教材：理论力学教程，周衍柏编；热力学与统计物理，汪志诚编；《电动力学》第二版，郭硕鸿著。（2）主要参考书目：①《热力学与统计物理学》马本堃等②《热力学和统计物理学》龚昌德③《统计物理学》（英）MANDL著，范印哲译④《力学》（上、下），梁昆淼编。=5\*GB3⑤《电动力学》，虞福春、郑春开著，北京大学出版社，1992；=6\*GB3⑥《电动力学教程》，阚仲元著，人民教育出版社，1979；=7\*G