物理與人類生活

物理與人類生活課程是吉林大學建設的的慕課、國家精品線上開放課程。該課程於2014年9月16日首次在中國大學MOOC開課，於2015年秋季在智慧樹網開課。該課程授課教師是張漢壯、王磊、倪牟翠。據2021年7月中國大學MOOC官網顯示，該課程已開課13次；據2021年7月智慧樹網顯示，該課程已運行7學期，累計選課2.34萬人，累計學校101所，累計互動1.13萬次。

該課程共六章，課程用通熟易懂的方式概述了物理知識體系的邏輯性、歷史性和使用性。

基本介紹

• 中文名：物理與人類生活
• 授課平台：中國大學MOOC、智慧樹網
• 類別：慕課課程、國家精品線上開放課程
• 首開時間：2014年9月16日（中國大學MOOC）；2015年秋季（智慧樹網）
• 建設院校：吉林大學
• 授課教師：張漢壯、王磊、倪牟翠

課程性質

課程背景

物理學不但是自然科學的基礎，更是人類文明進步的源泉。為了使非物理專業的學生對物理學有個巨觀的了解，提高科學文化素養，吉林大學張漢壯教授組織團隊構建了物理與人類生活這門課程。2015年，物理與人類生活課程獲批中國大學精品視頻公開課程。

課程定位

由於物理學研究內容和方法的特殊性，使得物理學教育成為培養大學生科學文化素質的最為有效手段。因此，對於非物理類大學生而言，如何通過物理學的普及教育使其獲得邏輯思維能力、解決問題的能力和接收新事物能力等的薰陶，提高科學文化素質，是該課程所希望達到目標。依據這樣的目標，教學團隊將物理學知識體系高度概括，凝練出適合非物理類學生選修的課程體系。該課程旨在提高大學生科學文化的素質，促進人類文明文化的普及與傳播。

適應專業

物理與人類生活課程主要面向物理學類專業學習。

課程簡介

該課程高度概括了力學、熱學、電磁學、光學、微觀結構以及時空結構等物理基本知識領域的知識邏輯體系和發展簡史。課程的緒論部分描述了物理學大廈的輪廓，第一至第六章分別概述了機械運動、熱運動、電磁現象、光現象、微觀世界和時空結構等領域的基本知識、邏輯體系、發展歷程以及套用案例。

課程大綱

緒論：千年構建物理山 緒論視頻 緒論討論題 緒論 測驗題 第一章: 無形的力量之手 機械運動基本規律的邏輯性概述 機械運動基本規律的發展歷程概述 力學相關基本規律與人類生活1：質點基本運動規律 力學相關基本規律與人類生活2：運動定理及守恆定律 力學相關基本規律與人類生活3：剛體運動規律 力學相關基本規律與人類生活4：流體運動規律 力學相關基本規律與人類生活5：振動運動規律 力學相關基本規律與人類生活6：波動運動規律 第一章 測驗題 第二章: 世界冷暖的奧妙 熱運動基本規律的邏輯性概述 熱運動基本規律的發展歷程概述 熱學相關基本規律與人類生活1：巨觀規律 熱學相關基本規律與人類生活2：微觀理論 熱學相關基本規律與人類生活3：典型熱力學問題 第二章 測驗題 第三章: 改變世界的電磁 電磁基本規律的邏輯性概述 電磁基本規律發展歷程概述 電磁基本規律與人類生活1：靜電場與穩恆磁場的產生及電磁力 電磁基本規律與人類生活2：電場與磁場的耦合

電磁基本規律與人類生活3：電路 第三章 測驗題 第四章: 人類光明的使者 光現象基本規律的邏輯性概述 光現象基本規律發展歷程概述 光現象基本規律與人類生活1：幾何光學 光現象基本規律與人類生活2：波動光學 光現象基本規律與人類生活3：量子光學 第四章 測驗題 第五章: 台階主導的世界 微觀領域基本規律的邏輯性概述 微觀領域基本規律發展歷程概述 微觀領域基本規律與人類生活1：原子物理 微觀領域基本規律與人類生活2：原子核物理 微觀領域基本規律與人類生活3：分子物理 第五章 測驗題 第六章: 彎曲的時空世界 時空結構基本規律的邏輯性概述 時空結構基本規律的發展歷程概述 時空結構基本原理及預言現象1：狹義相對論 時空結構基本原理及預言現象2：廣義相對論 時空結構基本原理及預言現象3：宇宙與天體 第六章 測驗題 第五、六章測驗題解答 第五、六章測驗題解答

開課信息

中國大學MOOC該課程開課信息

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09月16日至2014年11月25日	張漢壯、倪牟翠	2-4小時每周	2061人
第2次開課	2015年09月07日至2015年11月23日			5626人
第3次開課	2016年03月08日至2016年05月20日	張漢壯、倪牟翠、王磊		3442人
第4次開課	2016年09月06日至2016年11月22日	張漢壯、王磊	2-3小時每周	906人
第5次開課	2017年03月07日至2017年05月16日		2小時每周	2247人
第6次開課	2017年09月12日至2017年11月24日		2-3小時每周	1775人
第7次開課	2018年03月13日至2018年06月04日			1047人
第8次開課	2018年09月03日至2018年12月07日			1007人
第9次開課	2019年03月04日至2019年05月20日	張漢壯		1276人
第10次開課	2019年09月03日至2019年11月17日		1-2小時每周	1984人
第11次開課	2020年02月24日至2020年05月10日		2-3小時每周	2055人
第12次開課	2020年09月01日至2020年11月08日	張漢壯、王磊		825人
第13次開課	2021年03月15日至2021年05月20日			1570人

智慧樹網該課程開課信息

開課次數	開課時間	授課教師	課時	參與人數
第1次開課	2015秋冬	張漢壯	12學時	1858人
第2次開課	2016春夏		14學時	5519人
第3次開課	2016秋冬			6684人
第4次開課	2017春夏			3631人
第5次開課	2017秋冬			69人
第6次開課	2018春夏			78人
第7次開課	2021春夏		38學時	61人
第8次開課	2021秋冬			待定

課程特色

物理與人類生活課程以86個AR演示、25個動畫演示以及147個實物演示等教學資源形象地展現了相關物理規律及其在促進人類文明進步中的作用，以傳記解說的方式展現了108位科學巨匠對物理學各個領域規律所做出的傑出貢獻。

教學計畫

授課周	內容主題	內容概述
第一周	感受神秘的物理	從巨觀的角度，概述了物理知識的邏輯性，簡述力學、熱學、電磁學、光學、微觀結構、時空結構等各個學科領域的發展簡史。
第二周	無形的力量之手	概括了機械運動知識體系的邏輯性，列舉了力學知識原理在人類生活的套用例子。具體例子包括：衛星軌道；超重與失重；汽車中人的前、後傾；潮漲潮落；表觀重力；丟失的重量；地球的自轉；東北信風；颱風的形成；物體的運行軌跡；篩選法原理；運動員轉速的變化；導航儀；不翻轉的子彈；腳踏車轉彎；輪船的相碰；上旋球；下旋球；香蕉球；機翼的升力；不敲自響的銅磬；橋樑的坍塌；信號調頻；變聲與變色等。
第三周	世界冷暖的奧妙	概括了熱運動知識體系的邏輯性，列舉了熱學知識原理在人類生活的套用例子。具體例子包括：各種溫度計；自然界最低和最高溫度；幾種環境下溫度的量級；不能實現的第一類永動機；鑽木取火；汽車發動機原理；不能實現的第二類永動機；熱脹冷縮與熱縮冷脹；孔明燈；熱氣球；拔火罐；飄香四溢；大氣層高度；環保PM2.5；自組織現象；溫室效應；毛細現象；高山上不易煮熟食物；人工降雨；玻璃上結霧、結霜等。
第四周	改變世界的電磁	概括了電磁運動知識體系的邏輯性，列舉了電磁學知識原理在人類生活的套用例子。具體例子包括：日冕；電離層；臭氧層；雨雷電；極光；負氧離子；避雷針；靜電除塵；電子顯微鏡；靜電禁止；心電圖；電動機；發電機；變壓器；電磁爐；磁記錄；磁懸浮列車；無線電通訊；高壓作業；機械能—電能—熱能—光能的轉換等。
第五周	人類光明的使者	概括了光的知識體系的邏輯性，列舉了光學原理在人類生活的套用例子。具體例子包括：金星凌日；日食和月食；物體影子；林間美麗的光柱；坐井觀天；小孔成像；潛望鏡；萬花筒；光纖通信；筷子彎折；潭清疑水淺；虹霓景觀；海市蜃樓；透鏡成像；柏油馬路的顏色；肥皂泡上的彩色條紋；相機鏡頭上的顏色；金屬屑上的顏色；望遠鏡的分辨本領、立體電影；三維立體圖；雷射；太陽能電池；旭日和夕陽；藍天；白雲；藍色的海水等。
第六周	沒有斜坡的世界	概括了微觀知識體系的邏輯性，列舉了微觀知識原理在人類生活的套用例子。具體例子包括：元素周期表；能級圖；發光顏色；雷射；X光透視；X射線斷層掃描技術（CT）；同位素；核磁共振成像技術；隱形殺手；核子彈；氫彈；核發電等。
第七周	時空結構的本質	概括了時空結構的真實屬性，列舉了現代的時空結構原理在人類生活的套用例子。具體例子包括：同時的相對性；運動時鐘變慢；運動尺子變短；光線偏折；引力時間延緩；彎曲時空；光速減慢；黑洞；GPS時鐘校正等。

該表格為該課程的第一次開課教學計畫，參考資料

學習預備

學習資料

書名	作者	出版時間	出版社
《力學（第三版）》	張漢壯、王文全	2015年	高等教育出版社
《費恩曼物理學講義·新千年版（第1-3卷）》	費恩曼、萊頓、桑茲等著 鄭永令、華宏鳴、吳子儀等譯	2013年	上海科學技術出版社
《愛因斯坦文集·卷一（第一版）》 《愛因斯坦文集·卷二（第一版）》	許良英、范岱年譯	1976年 1977年	商務印書館
《引力論和宇宙論——廣義相對論的原理和套用》	溫伯格著 鄒振隆、張歷寧等譯	1980年	科學出版社
《物理學與人類文明十六講》	趙崢	2008年	高等教育出版社
《郵票上的物理學史》	秦克誠	2005年	清華大學出版社
《物理與文化（第二版）》	倪光炯、王炎森	2009年	高等教育出版社
《物理學史（第2版）》	郭奕玲、沈慧君	2005年	清華大學出版社
《文化物理》	施大寧	2011年	高等教育出版社
《熱學教程（第三版）》	黃淑清	2008年	高等教育出版社
《電磁學（第二版）》	趙凱華、陳熙謀	2012年	高等教育出版社
《光學上下冊（第一版）》	趙凱華、鐘錫華	1984年	北京大學出版社
《原子物理學（第一版）》	褚聖麟	2012年	高等教育出版社
《量子力學導論（第二版）》	曾謹言	2001年	北京大學出版社

考核標準

合格證書

物理與人類生活課程設定合格證書和優秀證書。總評成績60分至85分為合格，85分以上為優秀。

考核說明

平時成績50分

平時成績=學習進度分（15.0分）+學習行為分（35.0分）。

章測試成績10分

單項類目名稱	卷面分	單項滿分
緒論 單元測試	15	1.4
第一章 單元測試	15	1.4
第二章 單元測試	15	1.4
第三章 單元測試	15	1.4
第四章 單元測試	15	1.4
第五章 單元測試	15	1.4
第六章 單元測試	15	1.6
表格參考資料

期末考試成績40分

1、期末考試得分=期末考試實際得分/期末考試總分*權值。

2、採用線上期末考試形式作為期末考試成績。

3、試卷：教程考試。

所獲榮譽

2019年1月8日，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”。

教師簡介

張漢壯，男，1962年出生，吉林大學物理學院教授，博士生指導教師，主要從事材料超快動力學、量子點發光器件方向的研究。

王磊，吉林大學物理學院光電信息科學與工程系副教授。

倪牟翠，女，吉林大學物理學院公共物理教學中心副教授。