《热学》课程大纲一、课程信息热学（Electrodynamics)课程名称课程编码适用专业物理学232410103B先修课程高等数学、力学修读学期第二学期课程类别专业核心课程课程性质口必修口选修2课程学分考核方式口考试口考查课程学时学时（理论学时32，实践学时0）执笔人审核人段马威高丽娟二、课程简介《热学》是物理学专业的专业核心课。热学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，是普通物理中重要的组成部分。该课程的教学以热物理学的基本概念和规律、典型现象和应用为主线，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。三、课程目标（一）课程目标通过本课程的学习，学生可以达到以下目标：课程目标1：熟练掌握有关物质热运动的基本概念和基本规律，深刻理解物质各种热现象的微观本质，能运用所学的热学知识解释有关的热现象：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。课程目标2：通过以上知识的学习，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；并能够胜任中学有关热学知识的教学工作。23
《热学》课程大纲 一、课程信息 课程名称 热学（Electrodynamics) 课程编码 232410103B 适用专业 物理学 先修课程 高等数学、力学 修读学期 第二学期 课程类别 专业核心课程 课程性质 必修 □选修 课程学分 2 考核方式 考试 □考查 课程学时 学时（理论学时 32，实践学时 0） 执笔人 段马威 审核人 高丽娟 二、课程简介 《热学》是物理学专业的专业核心课。热学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，是普通物理中重要的组成部分。该课程的教学 以热物理学的基本概念和规律、典型现象和应用为主线，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。 三、课程目标 （一）课程目标 通过本课程的学习，学生可以达到以下目标： 课程目标 1：熟练掌握有关物质热运动的基本概念和基本规律，深刻理解 物质各种热现象的微观本质，能运用所学的热学知识解释有关的热现象；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。 课程目标 2：通过以上知识的学习，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；并能够胜任中学有关热学知识的教学工作。 23
课程目标3：使学生具有现代教育教学理念，扎实掌握与中学物理教育有关的教育学、心理学及物理教学的理论知识与研究方法：熟悉中学物理课程标准，能结合学生身心发展和认知特点，运用物理学科知识独立进行教学设计，同时能以学生为中心有效实施课堂教学，并对学生的学习效果作出科学评价。课程目标4：结合知识点培养学生的辩证唯物主义思想，从而树立起正确的科学世界观；在教学过程中，通过热学史的学习，增进对习近平新时代中国特色社会主义的政治认同、思想认同、理论认同和情感认同，积极践行社会主义核心价值观。（二）课程目标与毕业要求的关系课程目标支撑的毕业要求指标点支撑的毕业要求3-1学科知识：系统掌握以普通物理为基础，四大力学为主线的完整物理专业知识结构以及物理学科的基本思想和基本方法。能建立正确物理图像，形成课程目标1毕业要求3：学科素养科学的物理观念，能运用物理学理论和正确的科学思维方法定性或定量地解释自然现象，并整合形成物理学科知识。3-2学科能力：系统掌握物理学的基本实验原理、实验方法和实验技能；具备一定的实验探究能力和创新能力，能够进行简单的实验设计：具备较强的逻课程目标2毕业要求3：学科素养辑推理能力和分析综合能力：具备运用物理学理论分析、解决实际问题的能力；能够初步对物理学前沿问题进行研究分析。4-1教学知识：具有现代教育教学理念，扎实掌握与中学物理教育有关的教育学、心理学及物理教学的理论知识与研究方法；熟悉中学物理课程标准，能课程目标3毕业要求4：教学能力结合学生身心发展和认知特点，运用物理学科知识独立进行教学设计，同时能以学生为中心有效实施课堂教学，并对学生的学习效果作出科学评价。1-1价值认同：掌握中国特色社会主义系列理论，贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想，理解习近课程目标4「平总书记关于教育的重要论述，增进对习近平新时毕业要求1：师德规范代中国特色社会主义的政治认同、思想认同、理论认同和情感认同，积极践行社会主义核心价值观。四、课程内容（一）课程内容与课程目标的关系24
课程目标 3：使学生具有现代教育教学理念，扎实掌握与中学物理教育有 关的教育学、心理学及物理教学的理论知识与研究方法；熟悉中学物理课程标 准，能结合学生身心发展和认知特点，运用物理学科知识独立进行教学设计， 同时能以学生为中心有效实施课堂教学，并对学生的学习效果作出科学评价。 课程目标 4：结合知识点培养学生的辩证唯物主义思想，从而树立起正确的 科学世界观；在教学过程中，通过热学史的学习，增进对习近平新时代中国特色 社会主义的政治认同、思想认同、理论认同和情感认同，积极践行社会主义核心 价值观。 （二）课程目标与毕业要求的关系 课程目标 支撑的毕业要求指标点 支撑的毕业要求 课程目标 1 3-1 学科知识：系统掌握以普通物理为基础，四大力 学为主线的完整物理专业知识结构以及物理学科的 基本思想和基本方法。能建立正确物理图像，形成 科学的物理观念，能运用物理学理论和正确的科学 思维方法定性或定量地解释自然现象，并整合形成 物理学科知识。 毕业要求 3：学科素养 课程目标 2 3-2 学科能力：系统掌握物理学的基本实验原理、实 验方法和实验技能；具备一定的实验探究能力和创 新能力，能够进行简单的实验设计；具备较强的逻 辑推理能力和分析综合能力；具备运用物理学理论 分析、解决实际问题的能力；能够初步对物理学前 沿问题进行研究分析。 毕业要求 3：学科素养 课程目标 3 4-1 教学知识：具有现代教育教学理念，扎实掌握与 中学物理教育有关的教育学、心理学及物理教学的 理论知识与研究方法；熟悉中学物理课程标准，能 结合学生身心发展和认知特点，运用物理学科知识 独立进行教学设计，同时能以学生为中心有效实施 课堂教学，并对学生的学习效果作出科学评价。 毕业要求 4：教学能力 课程目标 4 1-1 价值认同：掌握中国特色社会主义系列理论，贯 彻习近平新时代中国特色社会主义思想，理解习近 平总书记关于教育的重要论述，增进对习近平新时 代中国特色社会主义的政治认同、思想认同、理论 认同和情感认同，积极践行社会主义核心价值观。 毕业要求 1：师德规范 四、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 24
序号学时安排课程内容支撑的课程目标教学方法导论61课程目标1、2、3、4翻转课堂分子动理学理论的平衡26课程目标1、2、3、4讲授法、研讨法态理论输运现象与分子动理学3讲授法、研讨法4课程目标1、2、3、4理论的非平衡态理论48热力学第一定律课程目标1、2、3、4讲授法、研讨法55热力学第二定律与焰课程目标1、2、3、4讲授法、研讨法63物态与相变课程目标1、2、3、4讲授法、研讨法合计32(二）课程内容内容一导论【学习目标】了解物质热运动的特点、规律和两种研究方法：掌握平衡态、热平衡定律、温度计的定标方法、物态方程、理想气体压强公式的推导，温度的微观本质：理解物质的微观模型和理想气体微观描述的初级理论【课程内容】1.热物理学的研究对象、特点及宏观描述方法与微观描述方法2.热力学系统的平衡态、温度和温度计3.物态方程4.物质的微观模型、理想气体微观描述的初级理论5.分子间作用力势能与真实气体物态方程。【重点、难点】重点：热平衡定律温度、温度计的定标方法物态方程；气体压强公式的推导温度的微观本质难点：对微观描述理论的认识【教学方法】1.通过课堂讲授法讲解物质热运动的特点、规律和两种研究方法的相关基础知识。25
序号 课程内容 支撑的课程目标 教学方法 学时安排 1 导论 课程目标 1、2、3、4 翻转课堂 6 2 分子动理学理论的平衡 态理论 课程目标 1、2、3、4 讲授法、研讨法 6 3 输运现象与分子动理学 理论的非平衡态理论 课程目标 1、2、3、4 讲授法、研讨法 4 4 热力学第一定律 课程目标 1、2、3、4 讲授法、研讨法 8 5 热力学第二定律与熵 课程目标 1、2、3、4 讲授法、研讨法 5 6 物态与相变 课程目标 1、2、3、4 讲授法、研讨法 3 合计 32 （二）课程内容 内容一 导论 【学习目标】 了解物质热运动的特点、规律和两种研究方法；掌握平衡态、热平衡定律、 温度计的定标方法、物态方程、理想气体压强公式的推导，温度的微观本质； 理解物质的微观模型和理想气体微观描述的初级理论 【课程内容】 1. 热物理学的研究对象、特点及宏观描述方法与微观描述方法 2. 热力学系统的平衡态、温度和温度计 3. 物态方程 4. 物质的微观模型、理想气体微观描述的初级理论 5. 分子间作用力势能与真实气体物态方程。 【重点、难点】 重点：热平衡定律 温度、温度计的定标方法 物态方程；气体压强公式的 推导 温度的微观本质 难点：对微观描述理论的认识 【教学方法】 1. 通过课堂讲授法讲解物质热运动的特点、规律和两种研究方法的相关基 础知识。 25
2.通过研讨法，掌握物质的微观模型和理想气体微观描述的初级理论。【学习要求】1.学生课前要仔细阅读教材对应章节。2.结合自身学习经历，课堂积极互动交流。3.课后认真研读学习资源。【学习资源】1.超星学习通《热学》（北京航空航天大学，刁训刚）视频学习课程2.文献数据库内容二分子动理学理论的平衡态理论【学习目标】了解分子动理学与统计物理学及概率论的基本知识：掌握麦克斯韦速率分布及三种速率的求法、外力场中微粒按高度的分布、等温气压公式、能量均分定理、热容，并能够灵活应用；理解麦克斯韦速度分布、玻尔兹曼分布、理想气体的内能【课程内容】1.分子动理学与统计物理学2.概率论的基本知识3.麦克斯韦速率分布4.麦克斯韦速度分布5.气体分子碰壁数及其应用6.玻尔兹曼分布外力场中微粒按高度的分布等温气压公式7.能量均分定理理想气体的内能、热容【重点、难点】重点：麦克斯韦速率分布及三种速率的求法；能量均分定理等温气压公式热容；分子运动的等概率原理的理解；麦克斯韦速度分布的应用难点：麦克斯韦速度分布；能量均分定理【教学方法】1.通过课堂讲授法讲解分子动理学理论的平衡态理论的相关基础知识。2.通过研讨法，掌握麦克斯韦速率分布、玻尔兹曼分布、能量均分定理的相关理论。【学习要求】1.学生课前要仔细阅读教材对应章节。2.结合自身学习经历，课堂积极互动交流。3.课后认真研读学习资源。26
2. 通过研讨法，掌握物质的微观模型和理想气体微观描述的初级理论。 【学习要求】 1. 学生课前要仔细阅读教材对应章节。 2. 结合自身学习经历，课堂积极互动交流。 3. 课后认真研读学习资源。 【学习资源】 1. 超星学习通《热学》（北京航空航天大学，刁训刚）视频学习课程 2. 文献数据库 内容二 分子动理学理论的平衡态理论 【学习目标】 了解分子动理学与统计物理学及概率论的基本知识；掌握麦克斯韦速率分 布及三种速率的求法、外力场中微粒按高度的分布、等温气压公式、能量均分 定理、热容，并能够灵活应用；理解麦克斯韦速度分布、玻尔兹曼分布、理想 气体的内能 【课程内容】 1. 分子动理学与统计物理学 2. 概率论的基本知识 3. 麦克斯韦速率分布 4. 麦克斯韦速度分布 5. 气体分子碰壁数及其应用 6. 玻尔兹曼分布 外力场中微粒按高度的分布 等温气压公式 7. 能量均分定理 理想气体的内能、热容 【重点、难点】 重点：麦克斯韦速率分布及三种速率的求法；能量均分定理 等温气压公式 热容；分子运动的等概率原理的理解；麦克斯韦速度分布的应用 难点：麦克斯韦速度分布；能量均分定理 【教学方法】 1. 通过课堂讲授法讲解分子动理学理论的平衡态理论的相关基础知识。 2. 通过研讨法，掌握麦克斯韦速率分布、玻尔兹曼分布、能量均分定理的 相关理论。 【学习要求】 1. 学生课前要仔细阅读教材对应章节。 2. 结合自身学习经历，课堂积极互动交流。 3. 课后认真研读学习资源。 26
【学习资源】1.超星学习通《热学》（北京航空航天大学，刁训刚）视频学习课程2.文献数据库内容三输运现象与分子动理学理论的非平衡态理论【学习目标】了解泊肃叶定律及斯托克斯定律、牛顿冷却定律、稀薄气体的概念、特征及稀薄气体中的热传导现象：掌握三种气体输运过程的宏观规律和三个输运系数表达式及意义；掌握气体分子平均碰撞频率、平均自由程的概念及公式推导，能够计算自由程的概率分布【课程内容】1.粘滞现象的宏观规律2.扩散现象的宏观规律3.热传导现象的宏观规律4.气体分子平均自由程5.气体输运系数的导出6.稀薄气体中的输运过程【重点、难点】重点：三种输运过程的宏观规律和输运系数表达式的推导和意义；输运现象的微观解释难点：输运现象的微观解释【教学方法】1.通过课堂讲授法讲解输运现象与分子动理学理论的非平衡态理论的相关基础知识。2.通过研讨法，掌握三种输运过程的宏观规律和输运系数表达式推导的相关理论。【学习要求】1.学生课前要仔细阅读教材对应章节。2.结合自身学习经历，课堂积极互动交流。3.课后认真研读学习资源。【学习资源】1.超星学习通《热学》（北京航空航天大学，刁训刚）视频学习课程2.文献数据库27
【学习资源】 1. 超星学习通《热学》（北京航空航天大学，刁训刚）视频学习课程 2. 文献数据库 内容三 输运现象与分子动理学理论的非平衡态理论 【学习目标】 了解泊肃叶定律及斯托克斯定律、牛顿冷却定律、稀薄气体的概念、特征 及稀薄气体中的热传导现象；掌握三种气体输运过程的宏观规律和三个输运系 数表达式及意义；掌握气体分子平均碰撞频率、平均自由程的概念及公式推导， 能够计算自由程的概率分布 【课程内容】 1. 粘滞现象的宏观规律 2. 扩散现象的宏观规律 3. 热传导现象的宏观规律 4. 气体分子平均自由程 5. 气体输运系数的导出 6. 稀薄气体中的输运过程 【重点、难点】 重点：三种输运过程的宏观规律和输运系数表达式的推导和意义；输运现 象的微观解释 难点：输运现象的微观解释 【教学方法】 1. 通过课堂讲授法讲解输运现象与分子动理学理论的非平衡态理论的相 关基础知识。 2. 通过研讨法，掌握三种输运过程的宏观规律和输运系数表达式推导的相 关理论。 【学习要求】 1. 学生课前要仔细阅读教材对应章节。 2. 结合自身学习经历，课堂积极互动交流。 3. 课后认真研读学习资源。 【学习资源】 1. 超星学习通《热学》（北京航空航天大学，刁训刚）视频学习课程 2. 文献数据库 27