计算物理课程教学大纲

计算物理课程教学大纲课程编号：09011400课程名称：计算物理基础/BasicsofComputationalPhysics学时：9学分：0.5适用专业：材料物理开课学期：7开课部门：理工学院物理系先修课程：高等数学、线性代数、C语言、普通物理考核要求：考查使用教材及主要参考书：1、《MATLAB科学计算》，清华大学出版社2、陈锺贤编，《计算物理学》，哈尔滨工业大学出版社；3、彭芳麟编，《计算物理基础》，高等教育出版社；4、《MATLAB可视化大学物理学》，清华大学出版社一、课程的性质和任务计算物理基础是通过数值方法模拟物理问题，它与实验物理、理论物理构成研究物理问题的三种基本方式。通过本课程的学习，学生要了解和掌握计算物理的基本原理、研究方法及基本应用。二、教学目的与要求普及计算物理基础知识,学习运用数学软件MATLAB进行科学计算和模拟的常用技能,通过解决理论物理学习中的基本计算问题及在非线性物理中的应用,培养学生建模、编程、模拟的能力，即用数值计算来分析研究物理问题的能力。三、学时分配章节课程内容学时第一章MATLAB安装与基本操作1第二章数据产生与存储1第三章数据运算与处理2第四章符号运算1第五章2d数据可视化2第六章3d数据可视化2总学时9四、教学中应注意的问题1.在教学中注意要在机房开课。2.各教学内容要根据学生掌握情况作机动安排。五、教学内容第一章MATLAB简介1.基本内容：操作界面,帮助系统,变量,函数与表达式的建立2.教学基本要求及教学建议：熟悉matlab软件、help命令、矩阵的建立与运算、变量的运算、程序结构、作图、程序调用、常见命令3.教学重点难点：重点：操作界面；help命令；矩阵运算；程序；作图。难点：矩阵运算与变换；程序编写。第二章数据产生与存储1.基本内容各种类型数据产生与存储2.教学基本要求与建议初步学习MATLAB矩阵思想，了解MATLAB各种类型数据的产生、转换与存储。由于本章要有较多数据类型，因此要结合实验加深认识。3.重点难点：重点：数组、矩阵数据的产生与存储难点：元胞、结构体数据。第三章数据运算与处理1.基本内容1、数组、矩阵的运算2、插值3、曲线拟合4、求方程的零点5、快速傅里叶变换2.教学基本要求与建议了解MATLAB软件的基本数据的运算和处理操作指令，熟悉MATLAB矩阵与数组的运算和处理操作指令，掌握矩阵与数组的算术、关系、逻辑运算及其基本函数运算；掌握插值、拟合、零点与快速傅里叶变换指令。注意理论与实验相结合。3.重点难点：数组、矩阵的运算和曲线拟合。第四章符号运算1.基本内容学习和使用MATLAB符号数学工具箱2.教学基本要求与建议（1）了解MATLAB符号数学工具箱（2）熟悉符号变量的产生与运算（3）掌握符号变量与矩阵运算基本命令sym、syms、subs3.重点难点：符号运算基本命令的应用。第五章2d数据可视化1.基本内容学习MATLAB2d数据可视化的基本指令2.教学基本要求与建议（1）了解数据可视化的意义和目的（2）熟悉MATLAB2d离散数据与连续数据可视化的基本指令以及线型与颜色标记（3）掌握plot、plotyy、figure、subplot、ezplot、title、xlabel、legend、text等基本指令3.重点难点：plot、plotyy、figure、subplot、ezplot、title、xlabel、legend、text等基本指令应用。第六章3d数据可视化1.基本内容学习MATLAB2d数据可视化的基本指令2.教学基本要求与建议：（1）了解3d数据可视化的意义和目的（2）熟悉MATLAB3d离散数据与连续数据可视化的基本指令（3）掌握plot3、surf