大學物理—近代物理

大學物理—近代物理課程是北京理工大學建設的慕課、國家精品線上開放課程、國家級一流本科課程。該課程於2014年12月08日在中國大學MOOC首次開課，授課教師是胡海雲、繆勁松、石宏霆、蘇文勇、馮艷全、吳曉麗。據2023年3月中國大學MOOC官網顯示，該課程已經開課16次。

大學物理—近代物理課程共四個章節，分別有狹義相對論力學基礎，其中包含有狹義相對論的基本原理等；微觀粒子的波粒二象性，其中包含有黑體輻射和能量子假設等；薛丁格方程及其套用，其中包含有薛丁格方程等；固體物理基礎，其中包含有金屬中的自由電子等內容。

基本介紹

• 中文名：大學物理—近代物理
• 外文名：University physics -- Modern Physics
• 類別：慕課、國家精品線上開放課程、國家級一流本科課程
• 授課老師：胡海雲、繆勁松、石宏霆、蘇文勇、馮艷全、吳曉麗
• 開課時間：2014年12月08日（首次）
• 授課平台：中國大學MOOC
• 建設院校：北京理工大學

課程性質

課程背景

量子力學和相對論統稱為近代物理學，是20世紀物理學最偉大的發現，沒有它們就不會有計算機、雷射、核能、納米、宇宙探索等各種各樣的高新技術。物理學是研究物質的基本結構、基本運動形式、相互作用的自然科學，它具有完整的科學體系、獨特有效的研究方法、豐富的知識，所有這些對於培養21世紀的科學研究工作者及工程技術人員都是必不可少的。

課程定位

大學物理—近代物理是以物理學基礎為內容的大學物理課程，是理、工、經、管、文等本科各非物理專業必修的一門基礎課。該課程貫徹以學生為主體、教師為主導的教育理念，遵循學生遠程學習的認知規律，體現“導學”“督學”“自學”“促學”的近物教學設計思想。

課程簡介

該課程在相對論部分著重闡明狹義相對論的基本原理及其在物理學中的重要意義。關於洛侖茲變換、時空觀和時空幾何的討論，如同時性的相對性和動鐘變慢和長度縮短及動力學方面的內容如相對論質量和動量、相對論能量的學習，都有助於加深對狹義相對論的理解。在量子物理部分將大至順著人類對微觀粒子本性認識的發展歷史，通過黑體輻射規律、光電效應現象、康普頓效應、粒子的波動性等這些對經典物理而言是不可思議的怪事。著重引入普朗克、愛因斯坦、德布羅意、玻恩、海森伯等相繼提出的量子物理中一些基本概念、規律和方法。

課程大綱

第一周 第一講 狹義相對論的基本原理 第二講 洛侖茲變換 第三講 相對論的時空效應（一） 第四講 相對論的時空效應（二） 第一周單元測驗 第一周作業 第二周 第五講 相對論的時空效應（三） 第六講 洛侖茲變換再討論 第七講 相對論速度變換及相對論動力學基礎 第八講 相對論動力學基礎及廣義相對論簡介 第二周單元測驗 第二周作業 第三周 第九講 黑體輻射 普朗克能量子假設 第10講 光電效應 愛因斯坦光量子理論 第11講 康普頓效應及其光量子理論解釋 第12講 氫原子光譜 玻爾原子理論 第三周單元測試 第三周單元作業 第四周

第13講 粒子的波動性 第14講 玻恩的統計解釋 第15講 不確定關係 第16講 薛丁格方程 第四周單元作業 第四周單元測試 第五周 第17講 一維無限深方勢阱中的粒子 第18講 一維方勢壘 勢壘貫穿 第19講 簡諧振子 第20講 氫原子 第21講 電子自旋 第五周單元測試 第五周單元作業 第六周 第22講 電子在原子核外的排布 第23講 雷射 第24講 金屬中的自由電子 第25講 固體能帶理論 第26講 半導體 第六周單元測試 第六周單元作業

（註：課程大綱排版從左到右列）

開課信息

開課次數	開課時間	授課教師	學時安排	參與人數
第1次開課	2014年12月08日~2015年02月06日	胡海雲、繆勁松	3-5小時每周	4458
第2次開課	2015年12月01日~2016年02月02日			10933
第3次開課	2016年11月29日~2017年01月15日			8882
第4次開課	2017年04月11日~2017年06月19日	胡海雲、繆勁松、吳曉麗		5237
第5次開課	2017年11月28日~2018年01月24日	胡海雲、繆勁松		9424
第6次開課	2018年04月10日~2018年06月08日			2910
第7次開課	2018年11月27日~2019年01月15日	胡海雲、繆勁松、馮艷全	4-5小時每周	6104
第8次開課	2019年04月09日~2019年06月10日	胡海雲、繆勁松	3-5小時每周	3745
第9次開課	2019年11月25日~2020年01月14日			9787
第10次開課	2020年02月10日~2020年06月15日			4841
第11次開課	2020年11月16日~2021年01月26日			7461
第12次開課	2021年04月12日~2021年06月20日			2726
第13次開課	2021年11月08日~2022年01月11日			7060
第14次開課	2022年04月11日~2022年06月10日			2334
第15次開課	2022年10月31日~2022年12月23日	胡海雲、繆勁松、石宏霆、蘇文勇、馮艷全		5368
第16次開課	2023年04月03日~2023年06月15日	胡海雲、繆勁松		377

教學目標

使學習者們體會和欣賞微觀世界的和諧與優美。

學習預備

預備知識

學習者們需要掌握高等數學的相關知識。

學習資料

書名	作者	出版社	出版時間	ISBN
《大學物理（第四卷）——近代物理》	胡海雲，繆勁松，馮艷全，吳曉麗	高等教育出版社	2017年	9787040475999
《大學物理學（下冊）（第2版）》	苟秉聰，胡海雲主編	國防工業出版社	2011年	9787118071450
《大學物理學（第一、五冊）（第2版）》	張三慧	清華大學出版社	1999年	-
《普通物理學（上、下冊）》	程守誅，江之永	高等教育出版社	2006年	7040200600
《新概念物理教程（力學、量子物理）》	趙凱華，羅蔚茵		1995年	7040088347
《物理學基礎（Fudamentals of Physics）（第6版）》	張三慧、李椿等譯；D. Halliday，R. Resnick，J. Walker	機械工業出版社	2005年	711115715X

考核標準

完成課程學習並考核合格（>60分）的可獲得合格證書，成績優秀（>85分）的可獲得優秀證書。

（該考核標準為該課程第1-12次開課的考核標準。）

所獲榮譽

2019年，該課程被中華人民共和國教育部認定為“國家精品線上開放課程”。

2020年11月24日，該課程被中華人民共和國教育部認定為首批“國家級一流本科課程”。

教師簡介

胡海雲，博士，北京理工大學教授，先後擔任科學技術學院、理學院、物理學院副院長，併兼任大學物理教學與實驗中心主任。

繆勁松，北京理工大學物理學院教授。

石宏霆，北京理工大學物理學院副教授。

蘇文勇，博士，北京理工大學物理學院副教授，研究方向為凝聚態物理計算物理。

馮艷全，博士，北京理工大學物理學院副教授，主要從事大學物理、物理實驗、量子物理、固體物理等課程的教學工作。

吳曉麗，博士，北京理工大學物理學院副教授。