《热学2》课程教学大纲.docx

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1、热学2教学大纲一、课程基本信息课程名称热学Thermal Physics课程编码SCC522511030开课院部理学院课程团队热学教学团队学分3.0课内学时48讲授48实验0上机0实践0课外学时48适用专业应用物理学授课语言中文先修课程高等数学（27）、力学课程简介（必修）热学是应用物理学专业必修学科基础课程，也是一门重要的学位课程。热学的内容可概括为两大部分：气体分子动理学理论和热力 学。这两部分内容分别是从微观和宏观两个角度来研究热现象及其规律，各有特点又密切联系。气体分子动理学理论重在突出从粒子的微 观热运动入手研究热现象的基本规律的方法；热力学部分则重在使学生通过对热现象和热学规律的描

2、述，掌握热运动的唯象理论，对一些 基本热力学过程建立起鲜明的物理图象。本课程既为热力学与统计物理学等后续课程的学习打1、重要的基础，又为学生毕业后从事科学研 究、教学和技术工作提供基本的热学知识。通过本课程的学习，使学生系统掌握基础物理学中有关热学的基本理论知识和解决热学问题的一般方法，培养学生以唯像描述方法为 主线的物理学科学思维和研究方法，培养学生发现、辨析和解释物理学领域基本现象的能力和创新精神。Thermophysics is a compulsory subject of applied physics specialty basic course, is also an impor

3、tant degree courses. The contents can be summarized into two parts: gas molecular kinetics theory and thermodynamics. The two part is to study the heat phenomenon and law from two angles of microcosmic and macroscopic, have different characteristics and closely complementary. Gas molecular kinetics

4、theory focuses on basic Law of thermal phenomena from the micro thermal motion of particles; thermodynamics focuses on the students through the phenomenon of thermal and thermal law description, master thermal motion of phenomenological theory, some basic thermodynamics processes to establish distin

5、ctive physical image. This course is both for the thermodynamics and statistical physics courses lay an important follow-up foundation, but also for students after graduation engaged in scientific research, teaching and technical work to provide basic knowledge of thermal.Learning this course, stude

6、nts master the basic knowledge of basic theory of thermophysics in physics and the general method to solve the problem of thermophysics, cultivate students only like description method as the main line of physical scientific thinking and research methods, training students found, differentiate and e

7、xplain physics basicability and the spirit of innovation.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毕业要求指标点任务自选1Ml目标1 ：能运用基础物理学中有关热学的基本理论知识正确分析和解决热学问题，形成以唯像描述方 法为主线的物理学科学思维和研究方法，培养学生发现、辨析和解释热学领域基本现象的能力是3. 12M2目标2 ：培养学生能够对热学领域基本现象给出正确的解释和评价的能力，初步建立热物理学的理论 体系，培养具有创新思维的素养是3. 1三、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

8、课外环节1第一章导论本章重点难点：平衡态、温度的概念；温标的建立；气体压强 公式及温度公式；理想气体的物态方程；气体微观模型及统计 概念的建立。f/21. 1宏观描述方法与微 观描述方法热运动与热现象、统计物理学与热力学Ml1讲授/讨论1自学、作 业31.2热力学系统的平衡 态热力学系统、平衡态与非平衡态、热力学平衡Ml1讲授/讨论1自学、作 业41.3温度温度、热力学第零定律、经验温标、理想气体温标、热力学温 标Ml1.5讲授/讨论1.5自学、作 业51.4物态方程理想气体的物态方程、混合理想气体的物态方程Ml0.5讲授/讨论0.5自学、作 业61.5物质的微观模型物质由大数分子组成、分子热

9、运动、分子间的吸引力与排斥力Ml1讲授/讨论1自学、作 业71.6理想气体微观描述 的初级理论理想气体的微观模型、气体分子碰壁数、理想气体的压强公式 和温度公式、温度的微观意义Ml2讲授/讨论2自学、作 业81.7分子间作用力势能 与真实气体物态方 程分子间相互作用势能曲线、分子碰撞有效直径、范德瓦耳斯方 程Ml1讲授/讨论1自学、作 业9第二章分子动理学理论的 平衡态理论本章重点难点：麦克斯韦速率分布的意义及其应用；等温大气 压强公式；能量均分定理的理解与应用。/102. 1分子动理学理论与 统计物理学分子动理学理论Ml0.5讲授/讨论0.5自学、作 业112.2概率论的基本知识伽尔顿板实验

10、、等概率性与概率的基本性质、平均值及其运算 法则、均方偏差、概率分布函数Ml0.5讲授/讨论0.5自学、作 业122.3麦克斯韦速率分布分子射线束实验、麦克斯韦速率分布、二种特征速率Ml2讲授/讨论2自学、作 业132.4麦克斯韦速度分布速度空间、麦克斯韦速度分布Ml2讲授/讨论2自学、作 业142.5外力场中自由粒子 的分布玻尔兹曼 分布重力场中微粒按高度的分布规律、玻尔兹曼分布、等温大气压 强公式Ml1讲授/讨论1自学、作 业152.6能量均分定理理想气体热容、自由度与自由度数、能量均分定理、理想气体 的内能Ml, M22讲授/讨论2自学、作 业16第三章输运现象与分子动 理学理论的非平衡

11、 态理论本章重点难点：三种输运过程的宏观规律；气体分子平均自由 程和平均碰撞频率；三种输运系数。/173. 1黏性现象的宏观规 律黏性现象、牛顿黏性定律、斯托克斯定律Ml1讲授/讨论1自学、作 业183.2扩散现象的宏观规 律扩散现象、菲克定律Ml0.5讲授/讨论0.5自学、作 业193.3热传导现象的宏观 规律热传导现象、傅里叶定律Ml1讲授/讨论1自学、作 业203.4气体分子平均自由 程碰撞截面、气体分子间平均碰撞频率、气体分子平均自由程Ml2讲授/讨论2自学、作 业213.5气体输运系数的导 出气体黏性系数、气体热传导系数、气体扩散系数Ml2讲授/讨论2自学、作 业223.6稀薄气体中

12、的输运 过程稀薄气体的特征、稀薄气体中的热传导现象Ml, M21.5讲授/讨论1.5自学、作 业23第四章热力学第一定律本章重点难点：准静态过程、体积功、热量、内能等概念；等 体、等压、等温、绝热过程和循环过程中做功、热量和内能的 计算；热机效率和制冷系数的计算。/244. 1可逆与不可逆过程准静态过程、可逆过程、不可逆过程Ml1讲授/讨论1自学、作 业254.2功和热量热力学 第一定律体积膨胀功、热量、内能Ml1讲授/讨论1自学、作 业264.3热力学第一定律内能定理、热力学第一定律Ml1讲授/讨论1自学、作 业274.4热容与培定体热容与内能、定压热容与培Ml1讲授/讨论1自学、作 业28

13、4.5热力学第一定律对 气体的应用理想气体的内能、焦耳实验、理想气体的等容过程、等压过 程、等温过程、绝热过程、多方过程Ml2讲授/讨论2自学、作 业294.6热机循环过程、热机循环、热机效率、卡诺循环Ml2讲授/讨论2自学、作 业304.7焦耳-汤姆孙效应 与制冷机制冷循环、制冷系数、焦耳-汤姆孙效应Ml, M22讲授/讨论2自学、作 业31第五章热力学第二定律本章重点难点：热力学第二定律的实质；熠函数的物理意义； 烯增加原理；嫡差的计算。/325. 1热力学第二定律的 表述及其实质热力学第二定律的两种表述、四种不可逆因素、热力学第二定 律的实质Ml2讲授/讨论2自学、作 业335.2卡诺定

14、理卡诺定理、热力学温标Ml2讲授/讨论2自学、作 业345.3烯与熠增加原理克劳修斯等式、炳和嫡的计算、温-熠图、燧增加原理、热力学 第一定律的数学表达式、嫡的微观意义、玻尔亚曼嫡Ml, M24讲授/讨论4自学、作 业35弟八早物态与相变本章重点难点：晶体的结构；弯曲液面的附加压强的计算；润 湿与不润湿现象以及毛细现象。/366. 1物质的五种物态物质的五种物态、晶体的宏观特征和微观结构Ml, M21讲授/讨论1自学、作 业376.2液体液体的微观结构、液体的彻体性质Ml1讲授/讨论1自学、作 业386.3液体的表面现象表面张力与表面能、弯曲液面的附加压强、润湿与不润湿现 象、毛细现象Ml2讲

15、授/讨论2自学、作 业396.4气液相变相与相变、汽化和凝结、真实气体的等温线Ml1讲授/讨论1自学、作 业406.5固-液、固-气相变固-液相变、固一气相变、克拉珀龙方程Ml1讲授/讨论1自学、作 业四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1 .每周布置2-3道题目，平均每次课1道题以上。2 .成绩采用白分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3 .考核学生对基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力题型主要有作图、分析和计算 题。15%2课堂表现随机检查学生上课精神状态、回答问题情况15%3专题研讨1 .根据课程核心内容及其先后顺序，计划设

16、置2次专题研讨考核环节，主要考核学生创新精神，训练创新思维和自主学 习能力；2 .第一次安排在学习完第四章“热力学第一定律”后进行，专题围绕能源危机与热力学第一定律展开；3 .第二次安排在学习完第五章“热力学第二定律”后进行，专题围绕能源危机和热力学第二定律展开。20%4期末考试1 .闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分10。分。2 .主要考核学生对基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有选择题、简答 题、分析题、计算题等。50%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml平时作业20%A-按时提交作业，书写规范清晰，答案准确。B-按时提交作业，

17、书写规范清晰，答案有少量错误。c-按时提交作业，书写较清晰，答案有一定错误。D-不按时提交作业，书写凌乱，答案有大量错误。2Ml课堂表现20%A-无缺席记录，认真听讲，课堂互动良好，能够准确回答提问。B-无缺席记录，认真听讲，回答提问有少许错误。C-少量缺席记录，听讲较认真，回答提问有一定错误。D-大量缺席记录，不认真听讲，回答提问经常错误。3Ml期末考试60%（见试卷评分标准）4M2专题研讨100%A-按时提交文字报告，格式准确无误；研究内容深入，对主要问题分析透彻，汇报多媒体制作清晰，格式 规范，回答问题清晰准确；参与讨论发言10次及以上。按时提交文字报告，格式较为准确；完成了研究内容，对主要问题进行了基本分析，回答问题基本准 确；参与讨论发言7次“9次。c-按时提交文字报告，格式缺乏规范；对专业内容理解不深入，未能阐述问题背后的物理问题；参与讨论 发言4次、6次。D-未能按时完成专题研讨。评分等级说明：A, B, C, D = 90-100, 75-89, 60-74, 0-59六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书1通物理学教程一热学，秦允豪，高等教育出版社，2018年8月，ISBN:9787040488906. （*主教材）2图书I新概念物理教程一热学，赵凯华，高等教育出版社，2005年11月，ISBN:9787040176803.