《宇宙探秘》课程教学大纲.docx

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1、宇宙探秘-相对论与黑洞物理漫谈教学大纲一、课程基本信息课程名称宇宙探秘相对论与黑洞物理没谈课程编码SCC524231020开课院部理学院课程团队宇宙探秘教学团队学分2.0课内学时32讲授32实聆|0上机0|实践0课外学时0适用专业（公选课组）授课语言中文先修课程课程简介 （任选）本课程是一门科普类通识教育课程,主要讲述人类对自然科学及宇宙的认识和研究过程。本课程既有对物理学基本理论的简要介绍. 也有对相对论、量子论、黑洞和现代宇宙学的基本知识和思维方法的通俗介绍本课程还介绍物理学与天文学发展的不平凡历程和一些最 新的成果。课程所涉及的研究领域，在物理思想和数学论证上原本是相当高深的，但是为满足

2、科学普及和大学公选课教学的需要，本课程 尽量避开数学推导，课程内容既深入浅出，又妙趣横生，清晰地讲解前沿物理学深邃的思想和精彩的观念，使各个专业的学生都能够理解 和欣资。本课程希望能够唤醒大学生神圣的好奇心，激发浓里的研究兴趣.培养鲜明的创新意识.开阔视野,增强科学素质和艺术素质CThis course is a general education course for science popularization, which mainly tells the understanding and research process of human beings on natural scie

3、nce and the universe. This course has not only a brief introduction to lhe basic theories of physics, but also a popular introduction to the basic knowledge and thinking methods of relativity, quantum theory, black holes and modern cosmology. This course also introduces the extraordinary course of t

4、he development of physics and astronomy and some of the latest achievements. The research field involved in the course is originally quite profound in Physical Thought and mathematical demonstration. However, in order to meet the needs of the popularization of science and the teaching of public elec

5、tive courses in universities, this course tries to avoid mathematical derivaiion. The content of lhe course i s expressed in simple terms but of interesting, cl early explain the profound thoughts and wonderful concepts of frontier physics so that students of al 1 majors can understand and appreciat

6、e them. This course hopes to arouse the sacred curiosity of college students, stimulate strong research interest, cultivate distinct innovative consciousness, broaden vision and enhance scientific and artistic quality.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要习R指标点任务自选1Ml目标1 :学生了解经典物理、相对论、量子论、黑洞、宇宙学等自然科学的基本知识和

7、前沿研究,激 发学生对自然科学的兴趣，培养科学素养。是2M2目标2；学习科学方法与科学思想、弘扬科学精神.提高科学意识和能力，树立科学的宇宙观和人生 观。是三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第一章自然科学的诞生本章重点与难点：远古的科学，哥白尼的日心说，伽利略的成 就。21. 1文明的起源与远古 的辉煌两河文明.苏格拉底与亚里士多德.欧几米德.阿基米德，Ml, M21讲授/31.2地心说与日心说哥白尼的日心说Ml, M21讲授/41.3伽利略的成就与不 幸人生望远镜与土星光环，开普勒与第谷.行星运动规律的发现。Ml, M22讲授/5第二章牛

8、顿与经典物理学本章里点与难点：经典物理学的圣经，万有引力定律.走下神 坛的牛顿。/62.1自然哲学之数学原 理自由落体定律.惯性定律,相对性原理Ml1讲授/72.2走下神坛的牛顿中晚年的牛顿，牛顿与莱布尼兹Ml, M21讲授/8第三章狭义相对论本章重点与难点：经典物理学的成就与困难.狭义相对论的时 空观，双生子佯谬与转盘几何。/93. I两朵乌云光行差现象.迈克尔逊实验Ml1讲授/103.2狭义相对论洛伦兹变换，狭义相对论的时空观Ml2讲授+讨论1资料查阅113.3双生子佯谬与转盘 几何双生子佯谬、转盘空间、转盘时间Ml2翻转课堂2资料查阅12第四章广义相对论本章重点与难点：爱因斯坦场方程.弯

9、曲的时空，广义相对论 的实验验证，/134. 1爱因斯坦场方程场方程及其建立Ml1讲授/144.2弯曲的时空曲率与挠率Ml1讲授/154.3广义相对论的实验 验证引力红移、光线偏折、水星近日点的进动Ml, M21讲授16第五章恒星的演化本章重点与难点：林罗图、恒星演化.白矮星、中子星、黑洞/1/175. I恒星的演化赫罗图、恒星演化Ml1讲授/185.2白矮星白矮星，脉冲星与超新星爆发.Ml1讲授/195.3中子星中子星及其被发现Ml, M21讲授/20第六堂黑洞及时空的热性 质本章重点与难点.黑洞的结构与性质，黑洞辐射/216. 1黑洞的结构、视界 与单向腰区奇点，视界.时空坐标互换。Ml1

10、讲授/226.2霍金辐射面积定理，黑洞热力学、信息守恒Ml, M22讲授,讨论2资料查阅23第七章有限无边的宇宙本章重点与难点：宇宙学原理、脉动的宇宙、热大爆炸宇宙 学、微波背景辐射。/247.1宇宙学原理与邪态 宇宙模型宇宙学原理，宇宙常数项.Ml1讲授/257.2热大爆炸火球模型，微波背景辐射的发现Ml2讲授2/26第八章贵子的世界本章重点与难点：矩阵力学与波动力学，不确定关系.费曼路 径积分，李-杨贡献，/278. 1量子力学的诞生普朗克与量子力学、矩阵力学与波动力学、不确定关系Ml2讲授/288.2现代量子论真空不空、宇称不守恒、路径积分量子化Ml1讲授/29第九章放射性与核裂变本章重

11、点与难点.放射性、居里夫人、中子的发现、链式反 应。/309. 1三次获得诺贝尔奖伦琴射线、放射性的研究，中子的发现Ml, M22讲授2/的家庭319.2核裂变与链式反应 原子弹的爆炸链式反应、曼哈顿工程、沙漠中的磨菇云Ml, M22讲授/32第十章引力波探测本章重点与难点：引力波、引力波探测/ /I/3310. 1引力波物理引力波Ml1讲授,讨论2资料查阅3410.2引力波探测引力波探测Ml1讲授+讨论/四、等核方式序号考核环节操作细节总评占比1考勤随机点名、刷卡点名等10%2课堂表现学生上课精神状态、回答问题情况；讨论和翻转课堂表现，50S3大作业课程论文（各学年题目和要求不同）40%五、

12、说分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml课堂表现50%A-听讲认真、回答问题积极；讨论课和翻转课堂准备充分、积极发布观点明瑞且有深度。B-听课认真；讨论课和翻转课堂有一定准备。5上课听讲一般；讨论课和翻转课堂没有准备,很少发言或不发言。2Ml大作业50%见课程论文要求3M2考勤10%A-缺课在2次以内，很少迟到。B-缺课3次及以上，或经常迟到早退。4M2课堂表现40%A-听讲认真、回答问题积极；讨论课和翻转课堂准备充分、积极发布观点明确且有深度“B-听课认真，讨论课和翻转课堂有一定准备.C-上课听讲一般；讨论课和翻转课堂没有准备，很少发言或不发言。5M2大作业50%见课程论文要求评分等级说明：A, B. C, D, E=90-100.80-89, 70-79,60-69,0-59：A, B, C, D=90-100, 75-89,60-74,0-59：A, B, C=90-100,75-89,60-74,0-59;A, B=80-100,0-79六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书物理学与人类文明十六讲，赵峥，高等教育出版社，200809, ISBN:9787040245455.2图书探求上帝的秘密，赵峥，北京师范大学出版集团.200907, ISBX:9787303014931.