《医用物理学》理论教学大纲(供五年制本科临床医学、麻醉学等专业使用)

《医用物理学》理论教学大纲(供五年制本科临床医学、麻醉学等专业使用)Ⅰ前言医用物理学是高等医学教育中的一门专业基础课程。结合开课专业的特点，课程的任务和目的是：使学生比较系统地掌握医学科学所需要的物理学基础理论、基本知识、基本技能，培养学生辩证唯物主义世界观和观察问题、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、科学研究工作打下必要的物理基础。教学内容是以高中毕业为起点，以学习医学科学所需要的物理“三基”内容为主，对物理学与医学联系密切相关的内容应作比较广泛和深入的讨论，但主要是针对这些医学问题中的物理学原理，不要求过多地涉及具体医学内容。对于那些为了保持物理学体系所必须保留而又与中学重复的内容，要求学生掌握，但不作讲授。对于全新的或是根据专业需要应加强的内容，即是教师讲授和要求学生掌握的内容，也应做到少而精，既保证教学质量又不使学生负担过重。在教学法上要充分调动和发挥学生学习的积极性和主动性。为了巩固所学的知识，应布置适当数量的习题作业，并介绍一些课外参考书，以扩展学生的眼界和思路。本大纲适用于五年制本科临床医学、麻醉学、医学影像学、口腔医学专业使用。现将大纲使用中有关问题说明如下：一为了使教师和学生更好地掌握教材，大纲中每一章节均由教学目的、教学要求和教学内容三部分组成。教学目的注明教学目标，教学要求分掌握、熟悉和了解三个级别，教学内容与教学要求级别对应，并统一标示(核心内容即知识点以下划实线，重点内容以下划虚线，一般内容不标示)便于学生重点学习。二教师在保证大纲核心内容的前提下，可根据不同教学手段，讲授重点内容和介绍一般内容，有的内容可留给学生自学。三共60学时，其中理论：44学时，实验：16学时；理论与实验学时之比为2.75∶1四教材：Ⅱ正文绪论一教学目的通过对物理学与生命科学密切联系的了解，明白学习物理学对医学生的重要意义，进一步明确医学生学习《医用物理学》的重要性。二教学要求（一）了解物理学的研究对象；（二）了解物理学与生命科学的关系。三教学内容（一）物理学与生命科学的关系；（二）物理学的理论是揭示医学现象不可缺少的基础；（三）物理学因子对生物体的作用；（四）物理学提供新技术和新方法，将诊断、治疗水平推向新的高度。第二章物体的弹性一教学目的通过学习，使学生掌握物体受外力作用后，其形变的基本规律及特征，为学习和研究生物力学等打基础。二教学要求（一）掌握描述物体弹性的基本概念：形变、应变、应力、模量。（二）熟悉应力与应变的关系。（三）了解骨骼和肌肉的力学特性。三教学内容（一）应变和应力：1形变、内力2三种应变：张应变、体应变、切应变，泊松比和切变率。3应力：张应力、体应力、切应力。（二）弹性模量：1弹性和塑性：正比极限、弹性极性、抗张（抗压）强度、展性和脆性。2弹性模量：杨氏模量、体变模量和切变模量。第三章流体的运动一教学目的通过学习，让学生掌握流体运动的基本规律及特点，为后续研究人体循环系统、呼吸过程，以及相关医疗设备等具备相应的理论基础。二教学要求（一）掌握理想流体和稳定流动的概念、连续性方程和伯努利方程的物理意义并熟练应用；掌握斯托克司定律及应用。（二）熟悉牛顿黏滞定律和泊肃叶定律的物理意义及其应用。（三）了解黏性流体伯努利方程的物理意义、层流和湍流的概念和雷诺数；了解血液的特性、血流速度在血管中的分布。三教学内容（一）理想流体稳定流动：1理想流体、稳定流动、流场、流线、流管。2连续性方程。（二）理想流体的伯努利方程：1理想流体的伯努利方程。2理想流体伯努利方程的应用、高度与压强关系、高度与速度关系、速度与压强关系。（三）黏性流体的流动：1层流、湍流、牛顿黏滞定律、粘滞系数、牛顿流体、非牛顿流体。2雷诺数、不同流动状态与雷诺数的关系。（四）黏性流体的流动规律：1黏性流体的伯努利方程。2泊肃叶定律、流阻（外周阻力）。3斯托克司定律。（五）血液在循环系统中的流动（自学）第四章振动一教学目的通过学习，让学生掌握振动的基本特征及振动合成的基本规律，为后续学习相应的医疗设备（如心电图机）打下理论基础。二教学要求（一）掌握简谐振动的基本规律。（二）熟悉求解有关简谐振动表达式的方法。（三）掌握简谐振动的不同合成方式。三教学内容（一）简谐振动：1简谐振动方程、简谐振动的特征量。2简谐振动的速度和加速度。3简谐振动的矢量图示法。4简谐振动的能量。（二）简谐振动的合成：1两个同方向、同频率简谐振动合成。2同方向、不同频率简谐振动的合成，谐振分析。3两个同频率、互相垂直的简谐振动的合成、李莎茹图形。第五章机械波一教学目的通过学习，让学生掌握波传播过程中的特点和规律，了解声学的相关知识。二教学要求（一）掌握波的传播规律，了解波函数的物理意义。（二）熟悉波的干涉现象和规律。（三）掌握和了解声学的基本概念；了解声强级和响度级；三教学内容（一）机械波：1机械波产生的条件。2波面和波线。3波速、波长、波的周期和频率。（二）简谐波：1波函数。2波动方程、波函数的物理意义。（三）波的能量：1波的能量及强度。2波的衰减、波衰减的特点。（四）波的干涉：1惠更斯原理、波的叠加原理。2波的干涉、相干条件、相干时的相位特点、干涉加强、干涉减弱。3调幅波和驻波。（五）声波：1声压和声强。2听觉域、声强级和响度级。（六）多普勒效应：多普勒效应、冲击波。（七）超声波及其医学应用（自学）第六章分子动理论一教学目的通过学习，让学生掌握液体表面张力产生的原因，了解气体栓塞形成的特点，为后续学习相关医学知识打理论基础。二教学要求（一）了解液体的表面现象，掌握液体表面张力和表面能的概念，表面张力系数的物理意义。（二）熟悉液体曲面的附加压强，掌握毛细现象及其规律；了解气体栓塞的原因。（三）熟悉表面活性物质的基本概念和作用。三教学内容（一）液体的表面现象：1表面张力和表面能，表面张力系数。2曲面下的附加压强、毛细现象和气体栓塞。3表面活性物质和表面吸附。第八章静电场一教学目的在中学电学知识的基础上，进一步加深对电场性质的认识，牢牢掌握描述电场的二个物理量——场强和电势的性质和它们之间的关系，掌握电场和电介质的相互作用，为后续学习生理学、病理生理学作相应准备。二教学要求（一）掌握电场强度、电势和其相互之间的关系与计算；了解静电场能量的计算方法。（二）掌握高斯定理与环路定理及其应用；熟悉静电场的叠加原理；了解它们所揭示的静电场性质。（三）掌握静电场与电介质的相互作用规律。（四）熟悉电偶极子及电偶层的电场性质。三教学内容（一）电场强度：1电荷的量子性。2电场强度的定义、场强叠加原理。3点电荷的场强、连续分布带电体的场强。（二）高斯定理：1电场线和电通量、电通量的计算。2高斯定理、高斯定理的应用、高斯定理与电场强度的关系。（三）电势：1静电场的环路定理2电势、电势叠加原理、电场强度与电势的关系。（四）电偶极子电偶层:1电偶极子的电场。2电偶层。（五）静电场中的电介质：1无极分子电介质、有极分子电介质及其极化机制。2电极化强度矢量。3电介质中的静电场的变化规律；电位移矢量及有电介质时的高斯定律。4电容器的电容、静电场的能量。第九章直流电一教学目的掌握电流产生的原因及基本电路的分析方法，了解直流电在医学中的应用。二教学要求（一）掌握基尔霍夫第一、第二定律及电容器的充、放电特性。（二）熟悉电流密度的基本概念及欧姆定律的微分形式，了解生物膜电位。三教学内容（一）电流密度:1电流密度。2欧姆定律的微分形式。（二）基尔霍夫定律：1基尔霍夫第一定律、节点、基尔霍夫第一定律的应用。2基尔霍夫第二定律、回路、基尔霍夫第二定律的应用。（三）电容器的充电和放电：1RC电路的充电过程、RC电路的放电过程。2RC充、放电时间的常数、电流特点、电压特点。（四）生物膜电位:1能斯特方程。2静息电位产生的原因。第十章稳恒磁场一教学目的通过学习，让学生掌握磁场的基本性质和磁场对运动电荷或电流的作用以及磁场与电场的联系和区别，同时对磁场的生物效应初步了解。二教学要求（一）掌握磁感应强度；熟悉磁场中的高斯定理。（二）掌握毕奥－萨伐尔定律、安培环路定律；了解霍尔效应、磁场对电流的作用。三教学内容（一）磁场磁感应强度:1磁场、磁感应强度。2磁通量和磁场中的高斯定理。（二）电流的磁场:毕奥－萨伐尔定律及应用。（三）安培环路定律（四）磁场对运动电荷的作用:1磁场对运动电荷的作用、洛伦兹力、右手螺旋定则。2磁场对载流导线的作用、电流元。3载流线圈所受的磁力矩、力矩。4霍尔效应、霍尔电压、霍尔系数、影响霍尔系数的因素。第十二章波动光学一教学目的通过学习，让学生掌握光的干涉和衍射现象，认识光的波动性质。通过偏振现象，认识光的横波性质，并对偏振光的应用作初步了解。二教学要求（一）掌握杨氏双缝干涉、夫琅禾费单缝衍射、光栅衍射的基本原理和公式。（二）熟悉光程、光程差、半波损失等概念及薄膜干涉的原理和公式。（三）掌握偏振的有关概念及马吕斯定律，了解双折射。三教学内容（一）光的干涉:1光的相干性、获得相干光的方法、相干条件。2光程和光程差、光程差与相位差的关系。3杨氏双缝实验、明暗条纹的特点、条纹间距。4洛埃镜实验、薄膜干涉。（二）光的衍射:1单缝衍射、衍射分类、明暗条纹的特点、条纹间距。2圆孔衍射。3光栅衍射。（三）光的偏振:1自然光和偏振光、偏振光和自然光的关系、获得偏振光的方法、检偏器。2马吕斯定律3光的双折射。（四）偏振光的应用:物质的旋光性。第十四章几何光学(自学)一教学目的通过学习，让学生了解从几何学的角度分析光传播的规律和特点，了解眼睛的成像原理，远视、近视的治疗原理等。二教学要求了解单球面折射成像的原理和符号规则。三教学内容（一）球面折射：1单球面折射。2共轴球面系统。（二）透镜：1薄透镜的成象公式。2薄透镜组合、厚透镜、柱面透镜、透镜的像差。第十六章X射线一教学目的1895年伦琴发现X射线后不久，X射线即用于医学临床实践中，用X射线影像来诊断与治疗人体疾病，并得到广泛应用，因此希望通过学习，让医学生了解X射线产生的基本原理、特征及简单应用。二教学要求（一）掌握X射线强度和硬度的概念。（二）了解X射线装置的基本组成。三教学内容（一）X射线的产生：1X射线管、X射线的产生机制。2X射线机的基本线路。（二）X射线的特性：1X射线的强度及影响因素。2X射线的硬度及不同用途。Ⅲ教学组织与方法一实施机构：由基础医学院物理学教研室执行。二组织内容：教案讲义审核、集体教学备课、教学方法研究、多媒体教学手段的应用。三教学方法：1理论教学：采用直接讲授、归纳、对比等课堂教学模式，辅助现代教育技术和传统教学手段。核心内容以讲授为主，重点内容以介绍为主，一般内容以自学为主。2实验教学：实验分组（25人/实验室），学生每个人独立操作。3辅导形式：辅导讲义，课堂、课后答疑。四考核办法：闭卷考试，形成性考核（理论考试70℅，实验20℅，作业10℅）。Ⅳ教学时数分配表讲课内容教学手段时数实验内容时数类型绪论、理想流体、稳定流动CAI2绪论及长度测量4验证型连续性方程、理想流体的伯努利方程CAI2黏性流体的流动、黏性流体的流动规律CAI2液体黏度的测定4验证型应力与应变、弹性模量CAI2简谐振动方程、简谐振动的特征量CAI2简谐振动的矢量图示法、简谐振动的能量、简谐振动的合成CAI2示波器的使用4验证型机械波、简谐波、波的能量CAI2波的能量、波的干涉CAI2声波、多普勒效应CAI2表面张力和表面能、曲面下的附加压强、毛细现象和气体栓塞、表面活性物质和表面吸附CAI2电场电场强度；电场线和电通量CAI2高斯定理、高斯定理的应用；静电场的环路定理CAI2电势、电势