医学物理学教学大纲

PAGEPAGE7医学物理学教学大纲第一部分前言：一、课程的地位及作用医学物理学是物理学的重要分支学科，它是物理学与医学相结合所形成的交叉学科，它是高等医学教育中的一门必修基础课，主要介绍物理学的基本概念、基本理论、研究方法以及在医学中的应用，为医学生学习现代医学准备必要的物理基础。学习《医学物理学》，对培养学生的科学思维和创新意识，树立理论联系实际的观点和提高学生分析、解决实际问题的能力，都有极其重要的作用。二、课程的教学目标与基本要求1、授与学生比较系统的物理学知识，使他们能够掌握物理学中的基本概念、基本规律和基本方法，为学习后继课程以及将来从事医疗卫生工作和科学实验准备必要的物理基础。但理论讲授内容的选择应在基本保持物理学本身系统性的前提下，适当照顾医学专业的需要，对物理学与医学联系密切的内容应当作比较广泛和深入的讨论，当然主要是针对这些医学问题中的物理学原理，不应当过多涉及具体的医学内容。2、通过对物质运动普遍规律的认识，帮助学生建立辩证唯物主义的世界观。3、在教学过程中，要帮助学生提高自学能力和分析、解决问题的能力，培养学生的科学思维方式和创新意识，实事求是的科学态度、良好的学习习惯和创新精神，课后应给予学生一定数量的习题作业，并介绍一些课外参考书。4、通过实验，使学生获得物理实验方法和基本技能的训练，树立理论联系实际的观点，培养他们进行科学工作的能力和良好的工作作风。每个实验小组不应超过2人，使每个学生都能获得充分的操作机会。每次实验学生都要写实验报告。物理实验课应在总成绩中占一定比例。根据全国高等医药院校新世纪课程教材《医学物理学》的教学要求和本校的具体情况，安排理论课为50学时，实验课为20学时，习题课2学时，总学时：72学时。第二部分教学目的、内容和要求一、绪论(一)教学目的通过对物理学研究对象的了解，弄清楚物理学与医学的内在联系。了解物理学的研究方法和思维方法。使学生了解学好医学物理学的重要意义。(二)教学要求使学生了解物理学的研究对象和弄清楚物理学与医学的内在联系。让学生从思想上认识到该课程是必修课课程之一。使学生了解物理学的研究方法和思维方法。(三)教学内容物理学的研究对象，物理学与医学的关系。物理学的研究方法及其科学思维。阐明“为什么要学习医学物理学，怎样学好医学物理学”的问题。二、流体的运动(一)教学目的着重阐明理想流体的连续性方程和柏努利方程及其应用。阐明牛顿粘滞定律和泊肃叶定律、斯托克司定律及其应用。介绍生物材料的粘弹性及力学模型，心脏作功，血液的流动。(二)教学要求1．掌握理想流体和稳定流动的概念、连续性方程及柏努利方程的物理意义并熟练应用、牛顿粘滞定律和泊肃叶定律的意义。2．熟悉粘性流体柏努利方程的物理意义、层流、湍流、雷诺数、斯托克司定律及其应用。3．了解生物材料的粘弹性及力学模型、心脏作功、血液的流动。(三)教学内容理想流体、稳定流动、流线、流管、流量。连续性方程和柏努利方程及其应用。实际液体，粘滞性，层流，粘滞系数。牛顿流体与非牛顿流体，牛顿粘滞定律。湍流，雷诺数。泊肃叶定律、斯托克司定律及其应用。生物材料的粘弹性及力学模型，心脏作功，血液的流动。三、分子动理论和热力学(一)教学目的深入阐明气体分子运动论的基本内容及宏观量与微观量的关系，领会画“模型”方法在科学研究中的作用。介绍物质微观结构的基本观点。阐明液体的表面现象，介绍物质表面活性物质的作用。(二)教学要求1．掌握理想气体分子的状态方程、压强公式、能量公式和液体曲面的附加压强。2．熟悉理想气体分子的微观模型、分子动理论的统计方法和液体的表面现象。3．了解物质微观结构的基本观点、表面活性物质的作用。(三)教学内容分子运动、分子力。理想气体分子的状态方程、压强公式和能量公式。分子平均平动动能。阿伏伽德罗定律，道尔顿分压定律。液体的表面现象，表面张力和表面能，表面吸附和表面活性物质，曲面液体下的附加压强，肺泡的表面张力，毛细现象，气体栓塞。四、振动和波(一)教学目的深入阐明简谐振动的基本规律和波的传播规律。(二)教学要求1．掌握简谐振动的基本规律，能求解有关简谐振动方程，掌握简谐振动的合成求法。2．掌握波的传播规律，熟悉波动方程的物理意义，掌握波的干涉现象和规律。(三)教学内容简谐振动，谐振动方程式，振幅、周期和频率、相位。谐振动的能量，旋转矢量图示法，受迫振动，共振，同方向谐振动的合成。波的产生和传播，简谐波的波动方程，波的能量、强度，波的衰减。惠更斯原理，波的干涉。五、声和超声(一)教学目的着重介绍声学的基本概念，介绍超声的特点及其在医学中的应用。(二)教学要求1．了解声学的基本概念，熟悉声强级和响度级，2．了解超声波的特性及在医学中的应用。(三)教学内容声波，声压、声阻和声强。声强级和响度级，多普勒效应。超声波的特性，超声诊断和治疗。超声血流仪。六、波动光学(一)教学目的在波动理论的基础上，通过光的干涉和衍射现象，深入认识光的波动性质，通过偏振现象，认识光波是横波。(二)教学要求1．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。掌握光程、光程差、半波损失等概念。了解圆孔衍射。2．掌握偏振光的有关概念及马吕斯定律，熟悉布儒斯特定律和光的双折射。熟悉偏振光的干涉及物质的旋光性。(三)教学内容光的相干性，杨氏双缝干涉、夫琅禾费衍射(单缝及圆孔衍射)、光栅衍射的基本原理和公式。光的偏振。起偏和检偏。马吕斯定律，布儒斯特定律。平面偏振和圆偏振。双折射。二向色性。旋光性，旋光仪。七、几何光学(一)教学目的着重阐明球面、共轴球面折射系统，透镜、透镜系统成像规律,阐明光学仪器的基本原理。介绍眼睛成像的光学系统及眼屈光不正的矫正。(二)教学要求1．掌握单球面折射成像的原理、计算方法和符号规则。掌握共轴球面折射系统、薄透镜成像的规律和基本公式。2.掌握光学显微镜的分辨本领和放大率，了解医学上常用的几种显微镜。3.了解眼睛的光学系统，非正视眼屈光不正的矫正。(三)教学内容单球面折射及公式，共轴球面折射系统。薄透镜，薄透镜公式，薄透镜组合。厚透镜，三对基点。柱面透镜。透镜的像差。眼睛成像的光学系统，眼的分辨本领，非正视眼屈光不正的矫正。视角，角放大率，放大镜。光学显微镜的分辨本领和放大率、数值孔径。检眼镜，纤镜。医学上常用的几种显微镜。八、量子力学基础(一)教学目的着重阐明光的辐射和吸收的规律，认识光的量子性质和微观粒子的波动性。介绍原子核外电子运动的基本规律以及原子能级的基本结构。认识实物微观粒子的波粒二象性。(二)教学要求1．掌握描述光的波粒二象性的有关理论，包括黑体辐射规律、普朗克量子假说、爱因斯坦的光子理论和玻尔理论。2．掌握描述实物微观粒子的波粒二象性的德布罗意物质波假设和规律。3．熟悉原子能级和原子结构。(三)教学内容热辐射，黑体辐射。斯蒂芬——玻尔兹曼定律，维恩位移定律。普朗克量子假说。光电效应，康普顿效应。玻尔氢原子理论。光子质量和动量。光的波粒二象性。实物微观粒子的波二象性，电子衍射。原子能级，原子光谱。九、光谱、激光和X射线(一)教学目的阐明激光的基本原理和特性，介绍激光的医学应用。阐明X射线的产生原理，认识X射线的基本性质和X射线谱，介绍X射线在物质中的吸收规律，了解X射线在医学中的应用。(二)教学要求1．掌握激光的基本原理和特性。2．了解医用激光器和激光在基础医学研究与临床中的应用。3．掌握X射线的强度和硬度概念、X射线谱及X射线的产生的微观机制、短波极限公式的应用、X射线的吸收规律及应用。4．熟悉X射线的基本性质。5．了解X射线机的基本组成部分和X射线在医学中的应用。(三)教学内容激光的基本原理，粒子的能级，辐射跃迁的三种基本过程：吸收、自发辐射、受激辐射。粒子数的玻尔兹曼分布，粒子数的反转分布。光学谐振腔，激光器与激光。激光的特性。激光的医学应用。X射线的产生。管电流、管电压、实际焦点、有效焦点。X射线的性质、X射线的强度和X射线的硬度。X射线谱，连续X射线、标识X射线、短波极限。X射线衍射。X射线的衰减规律，线性吸收系数、质量吸收系数。X射线的医学中的应用。X-CT。十、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及其规律的认识。着重阐明描述电场的两个物理量——场强和电势的性质和它们之间的关系。阐明静电场与电介质的相互作用规律。了解心电知识。(二)教学要求1．掌握电场强度、电势及其相互关系与计算，熟悉静电场的能量及其计算。2．掌握静电场的迭加原理、高斯定理与环路定理，理解它们所揭示的静电场性质。3．掌握静电场与电介质的相互作用规律。4．在电偶极子电场基础上，了解心电知识。(三)教学内容电场，电场强度，点电荷的场强，场强迭加原理，电场线，电通量，高斯定律及其应用。电场力的功，电势能，电势，电势差，电势迭加原理，静电场环路定理。场强与电势的关系，电势梯度。电偶极子的电势、场强。静电场中的电介质：电介质的极化，电极化强度，介电常数。静电场的能量、能量密度。心电知识。十一、电流与电路(一)教学目的着重阐明电流产生的原因和描述电流分布的电流密度概念，深入介绍基尔霍夫定律。(二)教学要求1．熟悉电流密度，欧姆定律的微分形式，2．掌握基尔霍夫一、第二定律及其应用。(三)教学内容电流，电流密度，漂移速度，金属与电解质的导电性。欧姆定律的微分形式。基尔霍夫一、第二定律。十二、原子核和放射性(一)教学目的介绍原子核结构、基本性质和原子核的衰变类型。阐明原子核的衰变规律和应用。介绍放射性同位素在医学上的应用。(二)教学要求1．了解原子核结构、基本性质。2．熟悉原子核的衰变类型。3．掌握原子核的衰变规律和应用。4．了解放射性核素在医学上的应用。(三)教学内容原子核的组成，同位素，核力，质量亏损，结合能。放射性核素。α衰变，β衰变和电子俘获，γ衰变和内转换。衰变规律，衰变常数，半衰期，生物衰变常数，平均寿命。放射活度。放射性核素在医学上的应用。※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※备注：凡划“”为核心内容，凡划“”为熟悉内容。其余为要求了解的内容。实验内容实验课是本门课程和重要组成部分。实验内容可根据具体条件在题目中选用。也可自行设计新的实验，但通过实验，学生应达如下要求：（1）熟悉下列仪器的一般原理及使用方法：游标尺、测微计、物理天平、停表、温度计、电流计、安培计、伏特计、万用表、示波器、常用电源等。（2）能按照简单线路图正确连接电路。（3）了解实验误差的基本概念，能大体分析误差发生的原因。能正确按照有效数字规定进行数据的记录和运算。（4）能正确按数据画出曲线，并能利用曲线分析实验结果。（5）能写出正确的实验报告。（6）在培养学生科学工作作风方面要求：①实验必须在理论指导下有目的地进行。实验要预习，不允许在没有充分准备的情况下盲目开始操作。②一切操作必须按照正规方法进行，对实验数据要严肃认真，原始记录清楚真实。③在实验过程中，保持室内安静，养成整齐清洁、有条不紊的习惯，爱护仪器，注意节约水电。④平时对学生要进行严格的考查，未完成全部实验或操作，未达到要求的学生必须补做。实验项目（由于各校实验设备条件不一样，学生的基础也不一样，下列题目仅供参考。）1、实验绪论：介绍实验课的目的和要求，误差基本理论，有效数字及其运算法则，作图法及实验报告写法等。2、基本测量3、液体粘滞系数测定4、液体表面张力的测定5、共振法测波长6、超声波测厚7、静电场描记8、万用表的使用9、直流电路10、热功当量的测量11、惠斯登电桥测电阻12、补偿法测电动势13、两极管整流电路14、阴极射线示波器的使用15、热敏电阻测温度16、晶体管放大电路17、运算放大器18、透镜系统成像19、用分光计观察明线光谱20、用光栅测波长21、旋光计的使用22、显微摄影23、光电效应的研究24、光电比色计测定溶液浓度25、放射性测量26、心电的显示27、微处理机的应用备注：凡划“”为我校开设的实验。第三部分教学组织、教学方法和考核方法一、教学组织1、实施机构：基础学院物理教研室2、组织内容：教案审核、集体备课、试讲和课评、网络课程、教学研究等二、教学方法1、理论教学：CAI课堂讲授为主、自学为辅；CAI和传统教具结合使用。2、实验：一般性实验7个，分组实验，每组2人。3、辅导形式：每周课程答疑、考前答疑、配套辅助学习指导书、网上查询。三、考核方法1、考核类型：考试（必修课）。2、考核形式：闭卷。3、考核时间：期末。第四部分教学时数分配表一、授课内容及课时分配章节理论课内容理论学时