教学大纲
一、学时与学分
总学时：授课（2学时/周?16周=32学时）； 上机（2学时/周?16周=32学时） 学分：3学分 二、前修课要求
面向学完大学普通物理与数学分析课程的二年级或以上年级的学生，可以与《理论力学》和《数学物理方法》同时开课或在学过这两门课程后开课。
本课程不要求学过计算机语言课程如FORTRAN或C语言及软件MATLAB。 三、课程性质与课程目标
物理学专业与应用物理学专业本科生的专业基础必修课。 计算物理是与理论物理、实验物理并立的研究物理的第三种研究方法，三种方法相互独立又相互补充相互渗透，缺一不可。无论是在研究方法，研究工具或者在教学方法上，三者都有显著的差异。对计算物理的认识决定了我们对教学内容的选择。
首先计算物理是用计算机来解数学问题，也就是用数值方法求解微分，积分，矩阵运算，解常微分方程与偏微分方程等等，这些问题在数学分析，高等代数及数学物理方法等课程中已经有了解析解法，但是计算机可以解决一些解析法不能解决的问题。另外计算物理也发展出一些独特数值计算方法如蒙特卡洛法，以及一些独特的技术如科学计算可视化等等，它们成为物理研究的新手段。
其次，计算物理研究的物理问题的全过程包括“物理问题的建模，选择数值算法，用语言编程及上机计算，分析数据结果”等几个步骤，这些内容过去是分散在物理课、数值算法课、计算机语言课中进行教学，它不利于培养学生用数值方法研究物理问题的能力。
所以计算物理基础课应该包括这些内容，但是有限的学时与丰富的内容之间有很大的矛盾。我们的课程用数学软件进行教学，合理地有效地解决了这些难题。
本课程教学内容按照教学顺序划分为工具篇，算法篇，应用篇三个部分。其中工具篇在开始讲，算法篇与应用篇是交叉进行。它们包括的内容与对应的章节如下页表中所示： 四、各单元教学内容及学时分配（参见教学日历） 五、上机内容
每次上课后有一次上机实践，学生自己上机操作课堂上教授的指令与程序，以及完成课后作业。机房由学校安排。学生也可以在机房用自己的笔记本电脑上机。但是要求时间地点统一安排。
上机实践是教学的重要环节。因为在学习理论与指令之后，学生在上机运行指令与程序时仍然会有层出不穷的甚至是令人啼笑皆非的实际问题，尤其是完成作业编程时，如果将编程思想写成合格的程序语句，随时需要教师帮助，才不至于浪费过多的时间，影响学习的兴趣。同时这也是师生互帮互学，能者为师的过程，是获得教学效果反馈的机会。 六、单元教学目标（参见每章内容安排）
本课程教学内容与对应的章节： 模块 知识点 基础 应用 知识 对应章节 第一章 MATLAB简介 §1.1MATLAB操作界面 §1.2数据格式与算符 §1.3编程 §1.4作图 §1.5画物理场的专用指令 §1.6图形窗口的编辑功能 §1.7图形界面制作 §1.8浮点运算与数值计算的误差 第二章 迭代-分形图形 §2.1 迭代与分形 §2.2 复数函数迭代 第三章 数值积分与数值微分 算 法 篇 第四章 数据处理 学习数值算法基础知识第五章 解常微分方程 与对应的MATLAB 指令 第七章 解偏微分方程 第八章 蒙特卡洛方法 第一章 §1.9 Logistic 模型 第二章 §2.3 分形与分形维 第三章 §3.4 环形电流的磁场 §3.5 分子振动的半经典量子化 第四章 §4.5.3 快速傅里叶变换（例6太阳黑子） 第五章 §5.5 刚性问题（火焰模型） §5.9 物理应用（瞬心方程，弹簧摆，陀螺） 应 用 篇 各种算法在物理问题中的实际应用例子 第七章 §7.1 例：杆的传热 §7.1.2 例：势垒贯穿 §7.2 例：弦的振动 §7.3.3 例：平面温度场 §7.5.4 平面波的展开 §7.5.5 环形电流的磁场 第八章 §8.4 例：氢原子的电子云的模拟 §8.6 热力学的平衡态的模拟 §8.7 麦克斯韦速率分布率模拟 §8.8 链式反应的模拟 §8.10 分形生长模型 工 具 篇 学习使用MATLAB 高级 应用 知识 编程技能训练
相关推荐：
loading