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新概念物理教程新概念物理教程教改历程回顾教改历程回顾参加考试的是大学三年级学生，他们之中不少参加考试的是大学三年级学生，他们之中不少人能以优异成绩回答相当于美国研究生的试题。人能以优异成绩回答相当于美国研究生的试题。上上世纪世纪80年代，年代，CUSPEA考试中感到：考试中感到：我国大学物理教育成功之处：我国大学物理教育成功之处：但也暴露出我国教育的一些弱点：但也暴露出我国教育的一些弱点：重数学演绎推算，缺乏清晰物理图像；重数学演绎推算，缺乏清晰物理图像；不联系现代物理成就，缺乏时代感；不联系现代物理成就，缺乏时代感；知识面狭窄。知识面狭窄。重理论轻实验；重理论轻实验；1985-1987年开设年开设“定性与半定量物理定性与半定量物理学学”选修课。选修课。1988.101990.12在在大学物理大学物理上上27期连载。期连载。1991年出书。年出书。实为实为新概念物理教程新概念物理教程之思想基础，并作了之思想基础，并作了一定素材的准备。一定素材的准备。1991年年10月在月在 “普普通物理教材建设组会通物理教材建设组会议议”上提出，需要编上提出，需要编写一套努写一套努“力反映物力反映物理学当代成就，使基理学当代成就，使基础课的教学内容更好础课的教学内容更好地适应物理学发展的地适应物理学发展的需要需要”的普通物理教的普通物理教材。材。1992年开始编写年开始编写新概念物理教程新概念物理教程。基础课的现代化基础课的现代化1.基本要求部分基本要求部分 经典物理部分：经典物理部分：用现代化观点审视内容、体系。用现代化观点审视内容、体系。近代物理部分：近代物理部分：用普通物理风格讲授前沿课题。用普通物理风格讲授前沿课题。2.扩展部分扩展部分 窗口窗口 接口接口 教学思想的转变教学思想的转变1.课程主要应课程主要应激发和保持学生的激发和保持学生的好奇心好奇心和和 兴趣兴趣。兴趣是最好的老师。兴趣是最好的老师。2.结合知识的传授，进行结合知识的传授，进行科学科学精神精神、科学科学 方法方法、科学态度科学态度的教育。的教育。3.用定性半定量的方法，建立鲜明的用定性半定量的方法，建立鲜明的物理物理 图象图象，培养学生物理的，培养学生物理的直觉能力直觉能力。4.穿插穿插科学史料科学史料，衬托重点、难点。，衬托重点、难点。5.鼓励学生进行鼓励学生进行渗透式的学习渗透式的学习，讲授有粗有细、有一定的跳跃性，讲授有粗有细、有一定的跳跃性，有意识地引导学生有意识地引导学生自学自学。物理学的发展物理学的发展不断改变着人们的世界观不断改变着人们的世界观 一、宇宙观一、宇宙观1.从哥白尼到开普勒从哥白尼到开普勒2.伽利略的功勋伽利略的功勋3.牛顿的万有引力定律牛顿的万有引力定律4.宇宙学原理宇宙学原理5.宇宙是静态的还是动态的宇宙是静态的还是动态的？6.大爆炸宇宙模型大爆炸宇宙模型7.“热寂说热寂说”的终结的终结 二、物质观二、物质观1.古希腊的原子论古希腊的原子论2.化学家的原子和分子化学家的原子和分子3.物理学家的原子物理学家的原子4.原子核的组成原子核的组成5.夸克与粒子物理的标准模型夸克与粒子物理的标准模型6.物质无限可分吗？物质无限可分吗？1.力学自然观力学自然观2.相对论对时空观的突破相对论对时空观的突破3.从决定性大概率性从决定性大概率性 量子力学对经典因果律的突破量子力学对经典因果律的突破4.从线性到非线性从线性到非线性5.分岔与突变分岔与突变 对称性自发破对称性自发破缺缺 6.耗散结构耗散结构 自发涌现行为自发涌现行为 混混沌沌三、力学自然观和对它的超越三、力学自然观和对它的超越大部分与世界观有关问题大部分与世界观有关问题已纳入已纳入新概念物理教程新概念物理教程内内新概念物理教程新概念物理教程 力学力学1.用现代化的观点审视、选择和组织好传统的教学内容用现代化的观点审视、选择和组织好传统的教学内容 以动量、能量、角动量为核心展开以动量、能量、角动量为核心展开 对称性，相对性原理，对称性，相对性原理，2.适当地为物理学前沿打开窗口和安装接口适当地为物理学前沿打开窗口和安装接口 天文学天文学,宇宙学宇宙学 从惯性的本质到广义相对论从惯性的本质到广义相对论 简正模简正模,一维弹簧振子链一维弹簧振子链 相图相图 混沌混沌 尽量采用前沿领域中惯用的语言和思想方法来讲解尽量采用前沿领域中惯用的语言和思想方法来讲解3.通过知识的传授提高科学素质和能力通过知识的传授提高科学素质和能力 定性和半定量的方法定性和半定量的方法,对称性，量纲分析对称性，量纲分析,数量级估计数量级估计,极限情形和特例，极限情形和特例，1.按照科学发展的进程和需求，强化熵的教学按照科学发展的进程和需求，强化熵的教学 玻耳兹曼熵玻耳兹曼熵(棋盘游戏棋盘游戏)，克劳修斯熵克劳修斯熵 (理想气体、混合气体、相变、化学反应熵的计算理想气体、混合气体、相变、化学反应熵的计算)熵增加原理熵增加原理 (自由膨胀、热传递、扩散、摩擦等过程中的熵增加自由膨胀、热传递、扩散、摩擦等过程中的熵增加)热平衡与自由能热平衡与自由能(亥姆霍兹自由能，吉布斯自由能亥姆霍兹自由能，吉布斯自由能)热平衡条件，力学平衡条件，相平衡条件热平衡条件，力学平衡条件，相平衡条件 范德瓦耳斯气液相平衡，混合气体的化学平衡范德瓦耳斯气液相平衡，混合气体的化学平衡 熵流与熵产生，最小熵产生原理熵流与熵产生，最小熵产生原理新概念物理教程新概念物理教程 热学热学 2.运用定性半定量的方法，以普通物理的风格引运用定性半定量的方法，以普通物理的风格引 进进量子统计的概念量子统计的概念 离散能级，玻耳兹曼动理方程，离散能级，玻耳兹曼动理方程，H 定理定理 量子关联量子关联 量子态密度量子态密度3.体现当前热心于其它学科的相互渗透，增添一些体现当前热心于其它学科的相互渗透，增添一些与化学等有关的知识和内容与化学等有关的知识和内容 化学键，反应焓，反应熵，化学键，反应焓，反应熵，混合气体的化学平衡，混合气体的化学平衡，化学反应的熵产生与亲合势化学反应的熵产生与亲合势 耗散结构耗散结构 生命，生态环境生命，生态环境4.注重物性知识的背景，对热学教材的体系做注重物性知识的背景，对热学教材的体系做 适当适当的调整的调整 物性的介绍放在第一章物性的介绍放在第一章新概念物理教程新概念物理教程 量子物理量子物理 1.本书不是本书不是“量子力学量子力学”教材教材 由实验事实出发，从特殊到一般引入概念，由实验事实出发，从特殊到一般引入概念，注重形象化和直观性。注重形象化和直观性。不追求逻辑严格和理论上完整性和系统性。不追求逻辑严格和理论上完整性和系统性。在数学工具上运用矩阵，不用偏微分方程。在数学工具上运用矩阵，不用偏微分方程。不涉及量子力学中许多计算方法。不涉及量子力学中许多计算方法。2.本书与本书与“原子物理原子物理”大有区别大有区别 本书除原子物理课程传统内容外，较全面地介绍了本书除原子物理课程传统内容外，较全面地介绍了当代量子物理的方方面面，如量子共振、势垒隧穿、当代量子物理的方方面面，如量子共振、势垒隧穿、能带、半导体、声子与元激发、超导体、能带、半导体、声子与元激发、超导体、AB效应、效应、约瑟夫森结、分子轨函及其杂化等。约瑟夫森结、分子轨函及其杂化等。3.吸取费曼的光辉思想吸取费曼的光辉思想 费曼胆识过人之处，在于敢于把传统的量子力学教费曼胆识过人之处，在于敢于把传统的量子力学教学顺序倒过来。学顺序倒过来。从概率幅和量子态切入，用狄拉克符号来描述。从概率幅和量子态切入，用狄拉克符号来描述。从矩阵代数入手，代替微分方程体系。从矩阵代数入手，代替微分方程体系。从双态系统入手，简单明了，可尽早地接触到激动从双态系统入手，简单明了，可尽早地接触到激动 人心的最新成果人心的最新成果(氨分子钟、量子频标、氨分子钟、量子频标、GBS、核磁核磁共振共振)，有助于激发学生学习的热情。有助于激发学生学习的热情。新概念物理教程新概念物理教程 电磁学电磁学新概念物理教程新概念物理教程新概念物理教程新概念物理教程 光学光学光学光学在原有两本书的基础上按在原有两本书的基础上按新概念物理教程新概念物理教程的精神和风格改写。的精神和风格改写。
