2022年医学物理学教学大纲 .pdf

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1、医用物理学教学大纲Medical Physics （供预防医学专业本科五年制用）前言医用物理学是高等医学教育中的一门公共基础课，它是研究生命活动最基本规律的科学。它的任务是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用等基本规律，介绍物理学的理论、方法和技术对现代医药科学的发展所做的重要贡献。医用物理学的目的是使学生比较系统地掌握现代医学所需要的物理学基础理论、基本知识、基本技术和方法，培养学生辩证唯物主义世界观和分析问题、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和科研工作打下必要的物理基础。本课程是所有医学相关课程的共同基础课程，为后续学科学习奠定必要基础。本大纲与高等教育出版社出

2、版，喀蔚波主编的教育科学“十五”国家级规划课题研究成果教材第一版医用物理学配套使用，适用于五年制临床医学专业本科生的教学。大纲所列教学内容可通过课堂讲授、实验、自学、讨论、计算机多媒体等等方式进行教学。划横线部分为要求学生重点掌握的内容， 其他为一般熟悉和一般了解内容。总学时为60 学时，其中理论48 学时，实验 12 学时。本课程为院考课程，学生理论课考核采用笔答考试方式为主，其成绩占总成绩的60。平时作业成绩占10，实验考核成绩占30（其中实验操作15% ，实验报告15% ） 。参考学时分配内容理论学时数实验学时数合计第一章力学的基本定律6 0 6 第二章流体的运动实验一液体粘滞系数的测定

3、3 3 6 第三章机械振动和机械波实验二驻波法测振动频率3 3 6 第四章分子动理论6 0 6 第五章静电场6 0 6 第六章直流电3 0 3 第七章磁场与电磁感应3 0 3 第八章波动光学实验三旋光仪3 3 6 第九章几何光学3 0 3 第十章X 射线3 0 3 第十一章狭义相对论和广义相对论自学0 0 第十二章量子物理基础实验四光电效应和普朗克常数测定自学3 3 第十三章原子核和放射性3 0 3 习题课6 0 6 共计48 12 60 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 13 页第一章力学的基本定律目的要求掌握对运动的描

4、述方程，质点、刚体、位移速度、加速度、角位移、角速度、角加速度的概念。掌握运动方程与速度、加速度方程的关系。熟悉力、牛顿运动定律、动量守恒定理。教学内容1物理量及其表述（质点，矢量，标量，平均量，即时量，参考系，量纲）2运动描述（位置矢量，运动方程，位移，平均速度，瞬时速度）3牛顿运动定律（牛顿第一定律，牛顿第二定律，牛顿第三定律）4动能定理（动能，势能，做功）5动量守恒定理（冲量，动量）4刚体的定轴转动（自学）第二章流体的运动目的要求掌握理想流体和稳定流动的概念、连续性方程及伯努利方程的物理意义并熟练应用。熟悉粘性流体层流和湍流的特点、雷诺数的意义。教学内容1理想流体的定常流动（理想流体、稳

5、定流动的概念，流体的性质）2连续性方程（流量，连续性的意义）3理想流体的伯努利方程（伯努利方程的能量守恒本质，压强与高度的关系，压强与速度的关系，速度与高度的关系）第三章机械振动和机械波目的要求掌握简谐振动的基本规律，简谐振动方程的求解，波的传播规律，波方程的求解，波速与频率的关系。熟悉波动方程的物理意义，波的叠加原理，波的干涉，驻波。了解同方向同频率简谐振动合成，声强级和响度级，多普勒效应，超声波的特性及在医学中的应用。教学内容1运动方程及图象（简谐振动的基本规律，简谐振动的定义，简谐振动方程的求解）2简谐振动的合成（同方向同频率简谐振动的合成）3简谐波（波的传播规律，波方程的求解波动、方程

6、的物理意义，波速与频率的关系）4波的叠加原理，波的干涉5多普勒效应6声波，超声波，超声波的特性及在医学中的应用。第四章分子动理论目的要求掌握理想气体物分子的状态方程、压强公式、能量公式和液体曲面的附加压强。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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 13 页了解物质微观结构的基本观点。教学内容1物理的微观模型，统计学方法2理想气体的分子动理论（理想气体物分子的状态方程、压强公式、能量公式）3液体的表面现象（表面张力，表面能）4弯曲液面的附加压强第五章静电场目的要求掌握

7、电场强度、电势、电势能，电势差定义。掌握静电场的叠加原理，高斯定理。熟悉库仑定律，电场线，等势面，电场强度与电势的关系。教学内容1库仑定律（电荷，点电荷的相互作用，带电体相互作用）2电场和电场强度（电场强度的定义，电场线，电场强度的计算）3高斯定理（电通量，球体、柱体和平面的电场计算）4静电场力的功，电势，电势能，电势差，电场强度与电势的关系。第六章直流电目的要求掌握基尔霍夫第一、第二定律。熟悉电流密度，欧姆定律的微分形式。了解电容器的充电、放电特性。教学内容1电流密度（电流密度的定义和欧姆定律的微分形式）2电源的电动势3电路分析（基尔霍夫第一定律、第二定律）4电容器（电容器的充、放电，时间常

8、数）第七章磁场与电磁感应目的要求掌握安培环路定理、电磁感应定律。熟悉磁感应强度定义、毕奥-萨伐尔定律。了解霍尔效应、物质的磁性。教学内容1磁场（磁感应强度，毕奥- 沙伐尔定律）2磁场对电荷的作用（安培环路定理、洛仑兹力，带电粒子在磁场中的运动）3电磁感应定律，磁场对载流线圈的作用，磁矩4磁介质及其磁化，磁导率，磁场的生物效应及医学应用第八章波动光学目的要求掌握光程、光程差、半波损失、杨氏双缝干涉、劳埃镜实验、薄膜干涉、夫琅禾费单缝衍射、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 13 页光栅衍射原理和公式、马吕斯定律。熟悉偏振、旋光

9、性等概念，了解圆孔衍射。教学内容1干涉（相干光源，光程，光程差，半波损失，双缝干涉、劳埃镜实验、薄膜干涉）2衍射（单缝衍射，圆孔衍射，衍射光栅）3偏振（自然光和偏振光，马吕斯定律）第九章几何光学目的要求掌握单球面折射成像的原理、计算方法和符号规则、共轴球面系统、薄透镜成像的规律和基本公式。熟悉眼睛的光学系统，眼睛屈光不正的矫正。教学内容1成像（单球面折射，共轴球面系统）2透镜（薄透镜，薄透镜组，柱面透镜，透镜的像差及其补救）3眼睛（眼的结构和光学性质，眼的屈光不正及其矫正）第十章X 射线目的要求熟悉 X 射线强度和硬度的概念、X 射线谱及 X 射线产生的微观机制、短波极限公式的应用。熟悉 X

10、射线的基本性质、X 射线的衰减规律及应用。了解 X 射线机的基本组成部分、X 射线衍射、 X 射线在医学上的应用。教学内容1 X射线的发生装置及一般性质2 X射线的强度和硬度， X 射线谱及X射线产生的微观机制、短波极限公式的应用3 X线的衰减规律（物质对X射线的吸收规律，吸收系数）4 X射线在医学上的应用（X射线的治疗，透视、摄像和X-CT ）第十一章狭义相对论基础（自学）目的要求掌握狭义相对论的基本假设、洛仑兹变换及时间膨胀、洛仑兹收缩、同时性的相对性等概念及相关公式。掌握狭义相对论的质速关系、质能关系，熟悉质点动能公式及能量-动量关系式。熟悉伽利略变换、光多普勒效应，了解因果率和信号速度

11、、退行红移和膨胀宇宙。熟悉广义相对论的等效原理和广义相对性原理，了解引力场的时空特性、引力坍与黑洞及引力波。教学内容1爱因斯坦相对性原理2狭义相对论的时空观3洛仑兹变换与相对论的速度叠加精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 13 页第十二章量子力学基础（自学）目的要求掌握描述光的波粒二象性的有关理论，包括黑体辐射规律、普朗克量子假设、爱因斯坦的光子理论和玻尔理论等。了解描述实物微观粒子的波粒二象性的德布罗意物质波假设、不确定关系、波函数和薜定谔方程等基本观念和规律。教学内容1黑体辐射，普朗克量子假设2光电效应，康普顿效应3玻尔

12、氢原子理论，氢原子光谱，德布罗意假设4不确定关系，原子光谱与分子光谱第十三章原子核和放射性目的要求掌握原子核的组成、结合能、衰变类型、辐射防护。了解原子核衰变规律、射线与物质的相互作用、辐射剂量。教学内容1原子核（原子核的组成，结合能，原子核的稳定性，核衰变的类型，核衰变定律）2原子核衰变规律（放射性活度，半衰期）3射线剂量，放射性核素在医学上的应用，放射性防护精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 13 页部分术语中英文对照表A艾里斑Airy disk 安培环路定律Ampere circular law 阿伏伽德罗定律Avog

13、adro law 阿伏伽德罗常量Avogadro constant B 不可逆过程irreversible process 不动点fixed point 不确定关系uncertainty relation 贝可勒尔Becquerel 半波带法half wave zone method 半波损失half-wavelength loss 半衰期half-life 半透膜semipermeable membrane 布拉格定律Bragg law 布儒斯特角Brewster angle 本构关系constitutive relationship 毕奥 萨伐尔定律 Biot-Savart law 伯努利

14、方程Bernoulli equation 泊松比Poisson ratio 泊肃叶定律Poiseuille law 波长wavelength 波节node 波的干涉interference of wave 波的强度intensity of wave 波腹loop 表面吸附surface adsorption 表面张力surface tension 表面能surface energy 保守力conservative force 标识X 射线characteristic X-ray 泵pump 玻耳兹曼分布定律 Boltzmann distribution law 玻耳兹曼常量Boltzmann

15、constant 倍周期分叉doubling-bifurcation 部分偏振光partial polarization light 薄透镜thin lens C 立体放射神经外科stereotactic radioneuro surgery，SRNS 连续 X 射线continuous X-ray 连续性方程equation of continuity 里德伯常数Rydberg Constant 拉莫尔方程Larmor equation 拉莫尔频率Larmor frequency 拉德rad 洛伦兹力Lorentz force 洛伦兹收缩Lorentz contraction 洛伦兹变换Lo

16、rentz transformation 洛施密特常量Loschmidt constant 洛埃镜Lloyd mirror 流场field of flow 流体fluid 流体动力学hydrodynamics 流阻flow resistance 流线streamline 流管tube of flow 离子对ionic pair 离子迁移率ionic mobility 理想气体状态方程equation of state of ideal gas 理想流体ideal fluid 粒子数反转population inversion 量子quantum 量子生物学quantum biology 量子药

17、理学quantum pharmacology 量纲dimension 楞次定律Lenz law 雷姆Rem 雷诺数Reynold number 螺旋扫描helical scanning M 马吕斯定律Malus law 毛细现象capillarity 目镜eyepiece 迈克耳孙干涉仪Michelson interferometer 迈耶公式Mayer formula 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 13 页冲量impulse 次声波infrasonic wave 层子stratum 层流laminar flow 场源

18、电荷charge of field source 场强叠加原理superposition principle of field intensity 氚tritium 超子hyperon 超声波supersonic wave 超导量子干涉仪superconducting quantum interference device 除极depolarization 窗位window level 窗宽window width 塞曼效应Zeeman effect 磁矩magnetic moment 磁场magnetic field 磁导率permeability 磁介质magneticmedium 磁通量

19、magneticflux 磁偶极子magnetic dipole 磁场强度magnetic fields trength 磁量子数magnetic quantum number 磁感应线magnetic induction line 磁感应强度magnetic induction 磁共振成像magnetic resonance imaging，MRI D 对应原理corrspondence principle 对称操作symmetry operation 电子对产生electron pair production 电子对湮没electron pair annihilation 电子非定域化el

20、ectron delocalization 电子俘获electron capture 电子显微镜electron microscope 电介质dielectric 电介质的极化dielectric polarization 电场强度electric field strength 电导纳electrical admittance 电导率conductivity 电位移矢量electric displacement 迈斯纳效应Meissner effect 每搏输出量stroke volume 麦克斯韦速率分布函数Maxwell speed distribution function 麦克斯韦速率

21、分布律Maxwell speed distribution law 明视距离visual distance 脉压pulse pressure 脉搏波pulse wave 莫塞莱Moseley N 内力internal force 内能internal energy 内摩擦internal friction 牛顿Newton 牛顿环Newton ring 牛顿流体Newtonian fluid 牛顿第一定律Newton first law 牛顿第二定律Newton second law 牛顿第三定律Newton third law 逆循环inverse cycle 能级Energy level

22、能斯特方程Nernst equation 能量energy 能量均分定理equipartition theorem of energy 能量退降degradation of energy 能量密度energy density 粘度viscosity 粘弹性viscoelasticity 粘滞力viscous force P 平均平动动能average translational kinetic energy 平均自由程mean free path 平均速率mean speed 平均碰撞频率mean collision frequency 平衡态equilibrium state 皮托管Pito

23、t tube 泊松公式poisson formula 泡利不相容原理pauli exclusion principle 偏光显微镜P1arizing microscope 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 13 页vector 电位移通量electric displacement flux 电极化率electric susceptibility 电极化强度electric polarization 电阻抗impedance 电势electric potential 电势能electric potential energy

24、电势梯度electric potential gradient 电流密度electric current density 电流强度electric current strength 电离ionization 电离比值specific ionization 电通量electric flux 电偶层electric double layer 电偶极子electric dipole 电偶极矩electric dipole moment 电磁波electromagnetic wave 电磁泵electromagnetic pump 电磁感应electromagnetic induction 动压dyn

25、amical pressure 动作电位action potential 动态平衡dynamic equilibrium 动态空间重现技术dynamic spatial reconstruct，DSR 动能kinetic energy 动能定理theorem of kinetic energy 动量momentum 动量守恒定律law of conservation of momentum 动量定理theorem of momentum 多普勒效应Doppler effect 氘Deuterium 单光子发射型计算机断层摄影single photon emission computed tom

26、ography ，SPECT 单色辐出度Monochromatic radiant exitance 单轴晶体uniaxial crystal 定压过程constant pressure process 偏振片polaroid 偏振光polarized light 偏振度degree of polarization 偏振面Plane of polarization 普朗克常量Planck constant 频率编码frequency coding 频谱frequency spectrun 频谱分析spectral analysis Q 气体栓塞air embolism 切向加速度tangent

27、ial acceleration 切变模量shear modulus 切应力shear stress 切应变shear strain 纤镜fiber scope 取向极化orientation plarization 奇异吸引子strange attractor 屈光度diopter 轻子Lepton 起偏器plarizer 强子nadron 群速度group velocity R 韧致辐射bremsstrahlung 热力学thermodynamics 热力学过程thermodynamic process 热力学系统thermodynamic system 热力学第一定律first law

28、of thermodynamics 热力学第二定律second law of thermodynamics 热力学概率thermodynamic probability 热传导heat conduction 热机heat engine 热运动thermal motion 热量heat 热辐射Thermal radiation S 双折射birefringence 双轴晶体biaxial crystal 生物物理遗传学biophysical genetic 示踪原子tracer atom 扫描电子显微镜scanning electron microscope 精选学习资料 - - - - - -

29、 - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 13 页定容过程constant volume process 定轴转动fixed-axis rotation 第一主平面primary principal plane 第一主点pdmary principal point 第 节点primary nodal point 第一类永动机perpetual motion machine of the first kind 第二主平面secondary principal plane 第二主点secondary principal point 第二节点secondary nodal

30、 point 第二类永动机perpetual motion machine of the second kind 短程力short-range-force 等厚干涉equal thickness interference 等厚条纹equal thickness fringes 等温过程isothermal process 道尔顿定律Dalton law 叠力原理superposition principle E 二向色性dichroism F 分叉，分岔bifurcation 分子力molecular force 分子轨道法molecular orbital method 分形学fractal

31、 分数维fractal dimension 分辨本领resolving power 反转恢复inversion recovery 夫琅禾费衍射Fraunhofer diffraction 方均根速率root-mean-square speed 发射型计算机断层摄影emission computed tomography 负晶体negative crystal 放射性平衡radioactive equilibrium 放射性活度radioactivity 法向加速度normal acceleration 法拉第电磁感应定律Faraday law of electromagneticinducti

32、on 非线性动力学nonlinear dynamics 非常光extraordinary light 扫描隧穿显微镜scanning tunneling microscope，STM 收尾速度terminal velocity 收缩压systolic pressure 色偏振chromatic polarization 色像差chromatic aberration 声压sound pressure 声阻抗acoustic impedance 声波sound wave 声强sound intensity 声强级intensity level 时间序列time series 时间膨胀time d

33、ilation 束缚电荷bound charge 势阱potential well 势垒potential barrier 视力visual acuity 视角visual angle 试探电荷test charge 受迫振动forced vibration 受激辐射stimulated radiation 受激辐射光放大light amplification by stimulated emission of radiation (1aser) 顺磁性paramagnetism 顺磁质paramagnetic substance 射频radio frequency 衰变常数decay con

34、stant 速度梯度velocity gradient 速率分布函数speed distribution function 斯托克司定律plasticity 数字减影血管造影digital subtraction angiography，DSA 输运过程transport process 熵entropy 熵产生entropy production 熵流entropy flow 熵增加原理principle of entropy increase 瞬时心电向量twinkling electrocardiovector T 同位素isotope 同质异能素isomer 同量异位素isobar 精

35、选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 13 页复极repolarization 封闭系统closed system 菲克第一定律Fick first law 菲涅耳衍射Fresnel diffraction 傅里叶变换Fourier transform 辐射权重因子radiation weighting factor 辐射跃迁radiation transition G 广义相对论general relativity 戈瑞Gray， Cy 功work 归一化条件normalization condition 光子photon 光

36、电子photo-electron 光电效应photo-electric effect 光矢量photovector 光多普勒效应optical Doppler effect 光的衍射diffraction of light 光程optical path 光程差optical path difference 光学谐振腔optical resonant cavity 光弹效应photoelastic effect 光速不变原理principle of constancy of light velocity 光谱spectrum 光栅grating 光栅常量grating constant 光栅方程

37、grating equation 光栅光谱grating spectrum 共振resonance 共轴系统coaxial system 刚体rigid body 固有长度proper length 固有时proper time 国际辐射单位和测量委员会International Commission on Units and Measurements，IC 国际辐射防护委员会International Commission on Radiological Protection，ICRP 高斯面Gauss surface 高斯定理Gauss theorem 惯性inertia 体素voxel

38、听觉区域auditory region 听阈threshold of hearing 态参量state parameter 退行红移recessional redshift 原子质量单位atomic mass unit，u 调节accommodation 调幅波amplitude modulated wave 透射电子显微镜transmission electron microscope 透镜lens 铁磁性ferromagnetism 铁磁质ferromagnetic substance 弹性elasticity 弹性介质elastic medium 弹性模量modulus of elast

39、icity 湍流turbulent flow 痛阈threshold of feeling W 无极分子nonpolar molecule 无辐射跃迁radiationless transition 位矢position vector 位移displacement 位移电流displacement current 位移极化displacement polarization 物镜objective 微观量microscopic quantity 稳定流动steady flow 稳态steady state X X 射线计算机横断层成像X -ray computer aid transverse

40、tomography X 射线透视 X-ray fluoroscopy X 射线摄影 X-ray roentgenography X 射线谱X-ray spectrum 心电场cardio-electric field 心电偶cardio-electric dipole 寻常光ordinary light 吸引子attractor 吸收剂量absorbed dose 响度级loudness 1evel 狭义相对论special relativity 相干长度coherent length 相干光coherent light 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - -

41、 - - - - -第 10 页，共 13 页惯性力inertial force 惯性系inertial frame 概率probability 概率密度probability density H 宏观量macroscopic quantity 厚透镜thick lens 核力nuclear force 核子nucleon 核素nuclide 核素发生器isotope generator 核素成像radionuclide imaging ，RI 核衰变nuclear decay 耗散结构dissipative structure 混沌chaos 焓enthalpy 惠更斯原理Huygens p

42、rinciple 滑环技术slipping 遏止电势stopping potential 黑体black body 黑洞black hole 横波transverse wave 霍尔效应HalleffectJ介子meson 介电常量dielectric constant 加速度acceleration 机械波mechanical wave 机械能守恒定律law of conservation of mechanical energy 伽利略变换Galilean transformation 极化polarization 极化电场polarization electric field 极限环li

43、mited circle 角加速度angular acceleration 角速度angular velocity 角动量angular momentum 角动量守恒定律law of conservation of angular momentum 角放大率angular magnification 角量子数angular quantum number 相干波coherent wave 相干波源coherent sources 相对介电常量relative permittvity 相对生物效应relative biological effectiveness，RBE 相对性原理relativi

44、ty principle 相对磁导率relative permeability 相位编码phase coding 相空间states space 相空间重构reconstruction of states space 相差显微镜phase contrast microscope 相速度phase velocity 选片selected slice 旋光色散rotatory dispersion 旋光性optical activity 旋光率specific rotation 旋进precession 旋磁比gyromagnetic ratio 像差aberration 循环过程cycle pr

45、ocess 像素pixel 薜定谔方程Schr?dinger equation Y 引力红移gravitational redshift 引力坍缩gravitational collapse 引力波gravitational wave 压电效应piezoelectric effect 因果率causality 延迟嵌入delay embedding 有极分子polar molecule 应力stress 应变strain 杨氏模量Young modulus 远点far point 衍射diffraction 圆二色性circular dichroism 液晶liquid crystal Z 主

46、量子数principal quantum number 正 电 子 发 射 型 计 算 机 断 层 摄 影positron emission tomography ，PET 正循环positive cycle 正晶体positive crystal 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 13 页角频率angular frequency 近点near point 剂量当量dose equivalent 结合能binding energy 绝热过程adiabatic process 基尔霍夫定律Kirchoff law 基本统计

47、假设fundamental statistical postulate 基本粒子elementary particles 基础代谢率basal metabolic rate，BMR 基频fundamental frequency 接触角contact angle 检偏器analyzer 简谐波simple harmonic wave 简谐振动simple harmonic vibration 截止频率cutoff frequency 静电场electrostatic field 静电场的环路定理circular theorem of electrostatic field 静压static p

48、ressure 静质量rest mass 静息电位resting potential 静能rest energy 激发excitation 激光扫描共聚焦显微镜laser scanning confocal microscope 激活介质active medium K 孔径数numerical aperture 开尔文表述Kelvin statement 开放系统open system 卡诺定理Carnot theorem 卡诺循环Carnot cycle 可逆过程reversible process 夸克quark 扩散diffusion 扩散系数coefficient of diffusi

49、on 克尔效应Kerr effect 克劳修斯表述Clausius statement 库仑定律Coulomb law 抗磁性diamagnetism 抗磁质diamagnetic substance 自发辐射spontaneous radiation 自由度degree of freedom 自由感应衰减free induction decay 自组织现象serf-organization phenomenon 自旋 回波spin-echo 自旋量子数spin quantum number 自然光natural light 钆二乙烯三胺五醋酸gadolinium-diethylene tri

50、amine penta acetic acid 张力tension 状态参量states variable 纵波longitudinal wave 阻尼振动damped vibration 阻抗图impedance plethysmogram 周期period 质能关系mass-energy relation 质量亏损mass defect 质量定压热容mass heat capacity at constant pressure 质量定容热容mass heat capacity at constant volume 质量厚度mass thickness 质量衰减系数mass attenuat