第二版。[2]梁绍荣等编，《普通物理学第一分册，力学》，北京：高等教育出版社,2010年第三版[3]张三慧编《大学物理学力学、电磁学》，北京：清华大学出版社，2009年，第三版[4]朗道，（俄罗斯）栗弗席兹编，李俊峰译．《理论物理学教程》第一卷《力学》北京：高等教育出版社，2007年制订人：华正和审核人：朱立砚2022年11月26
26 第二版. [2] 梁绍荣等编.《普通物理学第一分册，力学》,北京： 高等教育出版社, 2010年第三 版. [3] 张三慧编. 《大学物理学力学、电磁学》，北京：清华大学出版社，2009年，第三 版. [4] 朗道，（俄罗斯）粟弗席兹 编，李俊峰 译. 《理论物理学教程》第一卷《力学》 北京：高等教育出版社, 2007年. 制订人：华正和 审核人：朱立砚 2022 年 11 月
《热学》课程教学大纲一、课程信息317B1117课程代码（COURSECODE）热学课程名称（COURSETITLE）课程性质（COURSECHARACTER）学科必修3.5学分（CREDIT）56学时（CONTACTHOURS）先修课程（PRE-COURSE）高等数学、力学温世正课程负责人（COURSECOORDINATOR）物理学适用专业课程简介（300字左右）：《热学》是高等院校物理学相关专业本科学生必修的专业核心课程之一：是研究有关物质的热运动以及与热相联系的各种规律的科学。本课程主要包括热现象的宏观理论、热的微观理论以及在物性、相变过程中的综合应用等内容。由于热学研究对象的普遍性和研究方法的特殊性，涉及与热相关的基本定律的推导和分析以及概念、现象和规律的讨论，同时注重知识的适度扩展和深化，特别是基本规律在当代科学前沿中的应用以及对学生在学习中的指导，使它在物理学体系中和科技领域中都具有重要的地位和作用。本课程既为《热力学与统计物理》、《固体物理》、《量子力学》等专业核心课程打下基础，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。二、课程目标通过本课程的学习，学生应具备以下几方面的自标：1、通过本课程的学习，学生熟练掌握有关物质热运动的基本概念和基本规律，能运用所学的知识解释有关的热现象，并能够胜任中学有关热学知识的教学工作。2、通过本课程的学习，学生理解物质各种热现象的微观本质。有意识地培养学生的正确思维方法和辩证唯物主义世界观，使学生能够应用热学知识独立地解决今后中学物理教学中所遇到的一般间题。3、通过本课程的学习，学生了解统计规律的涵义及方法，理解统计规律在物理中的应用，让学生感受数学工具在物理学中的重要地位。4、通过本课程的学习，学生了解温度和热的测量原理和方法，认识物质热运动形态的特点、规律和研究方法，理解分子运动论和热力学的基本原理。5、通过本课程的学习，学生应为进一步学习《热力学与统计物理学》、《固体物理》、《量27
27 《热学》课程教学大纲 一、课程信息 课程代码（COURSE CODE） 317B1117 课程名称（COURSE TITLE） 热学 课程性质（COURSECHARACTER） 学科必修 学分（CREDIT） 3.5 学时（CONTACT HOURS） 56 先修课程（PRE-COURSE） 高等数学、力学 课程负责人（COURSE COORDINATOR） 温世正 适用专业 物理学 课程简介（300 字左右）： 《热学》是高等院校物理学相关专业本科学生必修的专业核心课程之一；是研究 有关物质的热运动以及与热相联系的各种规律的科学。本课程主要包括热现象的宏观理 论、热的微观理论以及在物性、相变过程中的综合应用等内容。由于热学研究对象的普 遍性和研究方法的特殊性，涉及与热相关的基本定律的推导和分析以及概念、现象和规 律的讨论，同时注重知识的适度扩展和深化，特别是基本规律在当代科学前沿中的应用 以及对学生在学习中的指导，使它在物理学体系中和科技领域中都具有重要的地位和作 用。本课程既为《热力学与统计物理》、《固体物理》、《量子力学》等专业核心课程打下 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。 二、课程目标 通过本课程的学习，学生应具备以下几方面的目标： 1、通过本课程的学习，学生熟练掌握有关物质热运动的基本概念和基本规律，能运用 所学的知识解释有关的热现象，并能够胜任中学有关热学知识的教学工作。 2、通过本课程的学习，学生理解物质各种热现象的微观本质。有意识地培养学生的正 确思维方法和辩证唯物主义世界观，使学生能够应用热学知识独立地解决今后中学物理教 学中所遇到的一般问题。 3、通过本课程的学习，学生了解统计规律的涵义及方法，理解统计规律在物理中的应 用，让学生感受数学工具在物理学中的重要地位。 4、通过本课程的学习，学生了解温度和热的测量原理和方法，认识物质热运动形态的 特点、规律和研究方法，理解分子运动论和热力学的基本原理。 5、通过本课程的学习，学生应为进一步学习《热力学与统计物理学》、《固体物理》、《量
子力学》等后继课程打下良好的基础。课程目标对毕业要求的支撑关系表课程课程课程课程课程毕业毕业要求指标点目标目标目标目标目标要求234513.1系统掌握物理学科基本知识、基本要求3HHMM思想、基本理论。6.2了解学校文化与育人内涵，能将物理学知识、能力培养和品德发展相结要求6MHMMM合，积极组织参与主题教育和社团活动，开展育人工作。28
28 子力学》等后继课程打下良好的基础。 课程目标对毕业要求的支撑关系表 毕业 要求 毕业要求指标点 课程 目标 1 课程 目标 2 课程 目标 3 课程 目标 4 课程 目标 5 要求 3 3.1 系统掌握物理学科基本知识、基本 思想、基本理论。 H H M M 要求 6 6.2 了解学校文化与育人内涵，能将物 理学知识、能力培养和品德发展相结 合，积极组织参与主题教育和社团活 动，开展育人工作。 M H M M M
三、教学内容与预期学习成效对应课程学时知识单元知识点预期学习成效实现环节目标（1）了解热学的研究对象以及热学的形成和发展历史，认识本课程目的和任务：教学方法：（2）了解我国学者对热力学发展的主要贡献，激发民族自信1）引言；课堂讲投、心和自豪感。2）平衡态、状态参量；课堂讨论；课程目标（3）掌握温度的概念以及测温原理：教学手段：63）热力学第零定律和温度；1.4.5（4）明确平衡态与非平衡态及热平衡的物理意义和本质区多煤体课件4）温标的建立；别；和传统教学5）理想气体的物态方程。1.温度（5）建立理想气体模型、推导理想气体状态方程、重点练习状相结合。态方程的应用及单位的选择。课程思政元素：爱国主义教育、认识论等；课程思政教学内容设计：热现象是人们日常生活中最为常见的现象，衣食住行都离不开热的应用，因此授课过程中首先从学生身边最熟悉的热现象出发，激发学生的兴趣，引导学生积极思考，在解释了现象的同时实现了知识的传授，使学生能够从专业的角度理解身边的冷热现象。在进行知识传投和能力培养的同时，深入挖据课程中蕴含的思政元素，我国学者对热力学发展的主要贡献，培养和激发学生的家国情怀，使学生知晓爱家爱国之理；培养学生践行修身养德之道，实现知行在课程学习过程中的统一，1）热力学系统的过程；教学方法：（1）掌握准静态的概念、准静态过程体积功的公式及在P一V2)功；图上的表示法，明确内能及热量的概念：讲投、与日常生活有关3）内能热量焦耳热功当量（2）掌握热力学第一定律的意义及数学表述，明确定律公式实验；中各项的符号法则，明确第一类永动机不可能造成；的热学案例2.热力学第课程目标分析、归纳124）热力学第一定律；（3）结合等、等压、等温，绝热四个过程的应用，掌撑热一定律1、2、5总结：5）理想气体的内能、热容和力学第一定律分析热力学过程的基本方法，了解具有一般性恰；的多方过程；教学手段：多煤体课件6）热力学第一定律对理想气（4）理解循环过程的概念和热机的效率及致冷机的系数，并体几种典型过程的应用：能进行相关的计算及应用。和传统教学29
29 三、教学内容与预期学习成效 知识单元 对应课程 目标 知识点 预期学习成效 实现环节 学时 1. 温度 课程目标 1、4、5 1) 引言； 2) 平衡态、状态参量； 3) 热力学第零定律和温度； 4) 温标的建立； 5) 理想气体的物态方程。 （1）了解热学的研究对象以及热学的形成和发展历史，认识 本课程目的和任务； （2）了解我国学者对热力学发展的主要贡献，激发民族自信 心和自豪感。 （3）掌握温度的概念以及测温原理; （4）明确平衡态与非平衡态及热平衡的物理意义和本质区 别； （5）建立理想气体模型、推导理想气体状态方程、重点练习状 态方程的应用及单位的选择。 教学方法： 课堂讲授、 课堂讨论； 教学手段： 多媒体课件 和传统教学 相结合。 6 课程思政元素：爱国主义教育、认识论等； 课程思政教学内容设计：热现象是人们日常生活中最为常见的现象，衣食住行都离不开热的应用，因此授课过程中首先从学生身边最 熟悉的热现象出发，激发学生的兴趣，引导学生积极思考，在解释了现象的同时实现了知识的传授，使学生能够从专业的角度理解身 边的冷热现象。在进行知识传授和能力培养的同时，深入挖掘课程中蕴含的思政元素，我国学者对热力学发展的主要贡献，培养和激 发学生的家国情怀，使学生知晓爱家爱国之理；培养学生践行修身养德之道，实现知行在课程学习过程中的统一。 2. 热力学第 一定律 课程目标 1、2、5 1) 热力学系统的过程； 2) 功； 3) 内能 热量 焦耳热功当量 实验； 4) 热力学第一定律； 5) 理想气体的内能、热容和 焓； 6) 热力学第一定律对理想气 体几种典型过程的应用； （1）掌握准静态的概念、准静态过程体积功的公式及在 p—v 图上的表示法，明确内能及热量的概念； （2）掌握热力学第一定律的意义及数学表述，明确定律公式 中各项的符号法则，明确第一类永动机不可能造成； （3）结合等容、等压、等温，绝热四个过程的应用，掌握热 力学第一定律分析热力学过程的基本方法，了解具有一般性 的多方过程； （4）理解循环过程的概念和热机的效率及致冷机的系数，并 能进行相关的计算及应用。 教学方法： 讲授、与日 常生活有关 的热学案例 分析、归纳 总结； 教学手段： 多媒体课件 和传统教学 12
7）循环过程。相结合。课程思政元素：严递的科学精神、科学研究中的发展观等；课程思政教学内容设计：科学家的科研过程和热力学第一定律的发现和发展过程等，介绍焦耳在研究热功当量关系过程中，十年如一日的刻苦严谨实验过程，使大家对科学家的严谨科学精神产生敬畏：介绍热力学第一定律在理想气体和实际气体应用中实验装置的改进过程，使同学们了解科学研究的发展过程，养成科学的发展观教学方法：讲投、与目（1）掌握热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述，明常生活有关1）热力学第二定律：确第二类永动机不可能造成；的热学案例2）实际宏观过程的不可逆（2）理解与热现象有关的实际宏观过程的不可逆性，认识热分析、归纳性；力学第二定律的实质；总结；课程目标3）卡诺循环：（3）正确理解卡诺定理的内容和意义，明确卡诺定理对提高121、2、5教学手段：4）卡诺定理：热机效率的指导意义；多煤体课件3.热力学第5）热力学温标；（4）理解热力学温标、克劳修斯等式以及态函数一一炳，掌握和传统教学二定律6）炳与热力学第二定律。热力学第二定律的数学表述和炳增加原理，能对热力学第相结合。一、二定律进行综合运用，学生课外拓展PPT汇报课程感政元素：科学研究过程中的唯物主义观念等：课程思政教学内容设计：热力学第二定律的发现过程介绍等。介绍热力学第二定律发现过程中，卡诺错误的唯心主义观念，使其错失发现热力学第二定律的机会，而克劳修斯则在唯物主义观念指导下，依据卡诺定律发现的著名的热力学第二定律，为热力学的发展做出了重大贡献。1）分子动理论的基本观点；教学方法：（1）理解分子运动论的三个基本观点和理想气体微观模型：2）理想气体的压强；讲授、与日（2）能从微观角度用统计的观点，导出理想气体压强公式和3）温度的微观实质；温度公式，理解压强、温度的微观实质；常生活有关4）气体分子按速率分布的实4.气体动理课程目标的热学案例12（3）掌提速率分布律的统计规律性并能进行相关计算：验测定及速率分布的数学表论1、2、3、4分析、归纳（4）理解分子运动自由度概念，掌握能量按自由度均分定理，述；总结：理解气体内能的微观意义并能计算理想气体的内能：5）麦克斯韦速率分市律；（5）认识统计意义在现代微观物理以及人文社会研究中的重教学手段：6）玻尔兹曼分布律重力场中30
30 7) 循环过程。 相结合。 课程思政元素：严谨的科学精神、科学研究中的发展观等； 课程思政教学内容设计：科学家的科研过程和热力学第一定律的发现和发展过程等。介绍焦耳在研究热功当量关系过程中，十年如一 日的刻苦严谨实验过程，使大家对科学家的严谨科学精神产生敬畏；介绍热力学第一定律在理想气体和实际气体应用中实验装置的改 进过程，使同学们了解科学研究的发展过程，养成科学的发展观。 3. 热力学第 二定律 课程目标 1、2、5 1) 热力学第二定律； 2) 实际宏观过程的不可逆 性； 3) 卡诺循环； 4) 卡诺定理； 5) 热力学温标； 6) 熵与热力学第二定律。 （1）掌握热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述，明 确第二类永动机不可能造成； （2）理解与热现象有关的实际宏观过程的不可逆性，认识热 力学第二定律的实质； （3）正确理解卡诺定理的内容和意义，明确卡诺定理对提高 热机效率的指导意义； （4）理解热力学温标、克劳修斯等式以及态函数──熵，掌握 热力学第二定律的数学表述和熵增加原理，能对热力学第 一、二定律进行综合运用。 教学方法： 讲授、与日 常生活有关 的热学案例 分析、归纳 总结； 教学手段： 多媒体课件 和传统教学 相结合。 学生课外拓 展 PPT 汇报 12 课程思政元素：科学研究过程中的唯物主义观念等； 课程思政教学内容设计：热力学第二定律的发现过程介绍等。介绍热力学第二定律发现过程中，卡诺错误的唯心主义观念，使其错失 发现热力学第二定律的机会，而克劳修斯则在唯物主义观念指导下，依据卡诺定律发现的著名的热力学第二定律，为热力学的发展做 出了重大贡献。 4. 气体动理 论 课程目标 1、2、3、4 1) 分子动理论的基本观点； 2) 理想气体的压强； 3) 温度的微观实质； 4) 气体分子按速率分布的实 验测定及速率分布的数学表 述； 5) 麦克斯韦速率分布律； 6) 玻尔兹曼分布律 重力场中 （1）理解分子运动论的三个基本观点和理想气体微观模型； （2）能从微观角度,用统计的观点,导出理想气体压强公式和 温度公式,理解压强、温度的微观实质； （3）掌握速率分布律的统计规律性并能进行相关计算； （4）理解分子运动自由度概念，掌握能量按自由度均分定理, 理解气体内能的微观意义并能计算理想气体的内能； （5）认识统计意义在现代微观物理以及人文社会研究中的重 教学方法： 讲授、与日 常生活有关 的热学案例 分析、归纳 总结； 教学手段： 12