固体热容量的爱因斯坦理论。了解玻色统计和费米统计的热力学量统计表达式，光子气体和金属中自由电子气。注：：表示有强相关关系，：表示有一般相关关系，?：表示有弱相关关系2育人目标：（1）学习统计物理微观粒子统计分布理论，掌握这些理论，能够培养学生理解系统的概念，及其在电子科学与技术领域，能对微电子复杂工程问题的解决方案进行分析、进行推导和求解能力。（2）由于统计物理本身的抽象性、和复杂性，通过统计物理理论的学习，培养学生理论知识学习的能力同时，也培养学生克服困难的学习精神，以坚强的勇气探索未知的自然科学，致身于强国的建设。（3）通过统计物理的学习，培养学生勇于探索科学知识的信念，理解从实验到理论再到实验验证的科学方法。而且能够运用理论解决典型问题，培养和提高学生解决物理问题的能力，夯实学生基础能力，并热衷于专业的研究，培养国家放心的人才。三、课程教学内容本课程总学时数为32学时，其教学基本要求安排如下：表2教学内容与课程目标的对应关系课程目标(V)章节名称教学内容及量点（）、难点（★123要求阐明热力学和统计物理建立与发展的及其在现代物理学中的地位，以及它在本专业知识体系中的基础地位。指导学生能根据不同情况对某些概念、定律、原理、方法等在正确理解的第一章基础上结合事例加以运用。热力学系统的平衡状态及其描述，热力学的基本规律热力学第一第二定律，热容量和恰，热力学温标，嫡和热力学基本方程，摘增加原理的简单应用，自由能和吉布斯函数。重点：摘和热力学基本方程，增加原理的简单应用。难点*：熵，增加原理的简单应用。本章内容主要是利用麦氏关系求解问题，掌握几种题型的求解第二章方法。内能、恰、自由能和吉布斯函数的全微分，麦氏关系的均匀物质的热力学性简单应用，特性函数，开放系统的热力学基本方程。质重点→：内能、恰、自由能和吉布斯函数的全微分，麦氏关系的简单应用。难点*：麦氏关系的简单应用。本章主要是对粒子运动状态的经典描述和量子描述，在遵循等第六章概率原理下，微观粒子统计与分布：玻尔兹曼分布，玻色分布近独立粒子的最概然和费米分布。分布重点：粒子运动状态的经典描述，粒子运动状态的量子描述等概率原理，玻尔兹曼分布，玻色分布和费米分布。33
33 固体热容量的爱因斯坦理论。了解玻色统计和费米统计的热力学量 统计表达式，光子气体和金属中自由电子气。 注：●：表示有强相关关系，◎：表示有一般相关关系，⊙：表示有弱相关关系 2 育人目标： （1）学习统计物理微观粒子统计分布理论，掌握这些理论，能够培养学生理解系统的 概念,及其在电子科学与技术领域,能对微电子复杂工程问题的解决方案进行分析、进行推导 和求解能力。 （2）由于统计物理本身的抽象性、和复杂性，通过统计物理理论的学习，培养学生理 论知识学习的能力同时，也培养学生克服困难的学习精神，以坚强的勇气探索未知的自然科 学，致身于强国的建设。 （3）通过统计物理的学习，培养学生勇于探索科学知识的信念，理解从实验到理论， 再到实验验证的科学方法。而且能够运用理论解决典型问题，培养和提高学生解决物理问题 的能力，夯实学生基础能力，并热衷于专业的研究，培养国家放心的人才。 三、课程教学内容 本课程总学时数为 32 学时，其教学基本要求安排如下： 表 2 教学内容与课程目标的对应关系 章节名称 教学内容及重点（▲）、难点（★） 课程目标 （√） 1 2 3 第一章 热力学的基本规律 要求阐明热力学和统计物理建立与发展的及其在现代物理学中 的地位，以及它在本专业知识体系中的基础地位。指导学生能 根据不同情况对某些概念、定律、原理、方法等在正确理解的 基础上结合事例加以运用。热力学系统的平衡状态及其描述， 热力学第一第二定律，热容量和焓，热力学温标，熵和热力学 基本方程，熵增加原理的简单应用，自由能和吉布斯函数。 重点▲：熵和热力学基本方程，增加原理的简单应用。 难点★：熵，增加原理的简单应用。 √ 第二章 均匀物质的热力学性 质 本章内容主要是利用麦氏关系求解问题，掌握几种题型的求解 方法。内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分，麦氏关系的 简单应用，特性函数，开放系统的热力学基本方程。 重点▲：内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分，麦氏关系的 简单应用。 难点★：麦氏关系的简单应用。 √ 第六章 近独立粒子的最概然 分布 本章主要是对粒子运动状态的经典描述和量子描述，在遵循等 概率原理下，微观粒子统计与分布：玻尔兹曼分布，玻色分布 和费米分布。 重点▲：粒子运动状态的经典描述，粒子运动状态的量子描述， 等概率原理，玻尔兹曼分布，玻色分布和费米分布。 √
难点*：等概率原理，玻尔兹曼分布，玻色分布和费米分布。通过这部分的学习，指导学生掌握气体分子按速度的分布规律，运用能量均分定理简化求解问题，掌握理想气体的内能和热容量，固体热容量的爱因斯坦理论。介绍热力学量的统计表达式，理想气体的物态方程，麦克斯韦速度分布律，能量均分第七章定理，理想气体的内能和热容量，理想气体的摘，固体热容量玻尔兹曼统计的爱因斯坦理论。重点一：热力学量的统计表达式，麦克斯韦速度分布律，能量均分定理，理想气体的内能和热容量。难点*：麦克斯韦速度分布律。引导学生以光子和自由电子为例讲解玻色统计和费米统计的应用。介绍量子性粒子热力学量的统计表达式，光子气体统计，第八章金属中的自由电子气体及热容。玻色统计和费米统计重点：热力学量的统计表达式。难点*：金属中的自由电子气体及热容量。四、教授方法与学习方法指导教授方法：以讲授（线下）为主。教师讲授上要充分考虑课程的特点，结合实验现象分析，加强对抽象概念理解，注重归纳和总结。选择专业相关实例，结合专业特点，和理论相结合，通过练习，巩固相关知识点。课内讲授推票研究型教学，以知识为载体，传授相关的思想和方法，引导学生们对自然科学的执着追求。学习方法：对学生的学习方法指导，上课之初介绍统计物理的特点，注意学习方法的不同，由此注意培养成探索的习惯，特别是重视对基本理论的钻研，在理论指导下进行实践。注意从实际问题入手，归纳和提取基本特性，理解抽象理论。总结实验规律与概念和原理的关系，由浅入深，由实验到原理，由抽象到具体，明确学习各阶段的重点任务，做到课前预习，课中认真听课，积极思考，课后认真复习，不放过疑点。仔细研读教材，适当选读参考书的相关内容，深入理解概念，不要死记硬背。通过针对性的习题练习，在掌握原理的同时，提高学生运算能力。五、教学环节与学时分配教学环节及各章节学时分配，详见表3.表3教学环节及各章节学时分配表学时分配A章节名称讲讨教学内容习实其计授论它题验第一章热力学的基本规律1.1热力学系统的平衡状态及其描基本概念，热平衡态，态函述，2数1.2热平衡定律和温度，1.3物态方程，34
34 难点★：等概率原理，玻尔兹曼分布，玻色分布和费米分布。 第七章 玻尔兹曼统计 通过这部分的学习，指导学生掌握气体分子按速度的分布规 律，运用能量均分定理简化求解问题，掌握理想气体的内能和 热容量，固体热容量的爱因斯坦理论。介绍热力学量的统计表 达式，理想气体的物态方程，麦克斯韦速度分布律，能量均分 定理，理想气体的内能和热容量，理想气体的熵，固体热容量 的爱因斯坦理论。 重点▲：热力学量的统计表达式，麦克斯韦速度分布律，能量均 分定理，理想气体的内能和热容量。 难点★：麦克斯韦速度分布律。 √ 第八章 玻色统计和费米统计 引导学生以光子和自由电子为例讲解玻色统计和费米统计的应 用。介绍量子性粒子热力学量的统计表达式，光子气体统计， 金属中的自由电子气体及热容。 重点▲：热力学量的统计表达式。 难点★：金属中的自由电子气体及热容量。 √ 四、教授方法与学习方法指导 教授方法：以讲授（线下）为主。教师讲授上要充分考虑课程的特点，结合实验现象分 析，加强对抽象概念理解，注重归纳和总结。选择专业相关实例，结合专业特点，和理论相 结合，通过练习，巩固相关知识点。课内讲授推崇研究型教学，以知识为载体，传授相关的 思想和方法，引导学生们对自然科学的执着追求。 学习方法：对学生的学习方法指导，上课之初介绍统计物理的特点，注意学习方法的不 同，由此注意培养成探索的习惯，特别是重视对基本理论的钻研，在理论指导下进行实践。 注意从实际问题入手，归纳和提取基本特性，理解抽象理论。总结实验规律与概念和原理的 关系，由浅入深，由实验到原理，由抽象到具体，明确学习各阶段的重点任务，做到课前预 习，课中认真听课，积极思考，课后认真复习，不放过疑点。仔细研读教材，适当选读参考 书的相关内容，深入理解概念，不要死记硬背。通过针对性的习题练习，在掌握原理的同时， 提高学生运算能力。 五、教学环节与学时分配 教学环节及各章节学时分配，详见表 3. 表 3 教学环节及各章节学时分配表 章节名称 教学内容 学时分配 合 计 讲 授 习 题 实 验 讨 论 其 它 第一章 热力学的基本规律 1.1 热力学系统的平衡状态及其描 述， 1.2 热平衡定律和温度， 1.3 物态方程， 基本概念，热平衡态，态函 数 2 2
1.4功热力学第一定律，1.5热力学第一定律1.6热力学第一定律，热力学第一定律，231.7理想气体的内能，理想气体的内能，理想气体1.8理想气体的绝热过程的绝热过程1.9理想气体的卡诺循环，理想气体的卡诺循环，热力1.10热力学第二定律，学第二定律，221.11卡诺定理，卡诺定理，1.12热力学温标1.13克劳修斯等式和不等式，克劳修斯等式和不等式，221.14摘和热力学基本方程摘和热力学基本方程1.15理想气体的，理想气体的，热力学第二221.16热力学第二定律的普遍表述定律的普遍表述1.17摘增加原理的简单应用，增加原理的简单应用，2A1.18自由能和吉布斯函数自由能和吉布斯函数第二章均匀物质的热力学性质2.1内能、焰、自由能和吉布斯函内能、焰、自由能和吉布斯数的全微分，函数的全微分，232.2麦氏关系的简单应用麦氏关系及应用2.4特性函数，开放系统的热力学基本方程第六章.近独立粒子的最概然分布粒子运动状态的经典描述，6.1粒子运动状态的经典描述，粒子运动状态的量子描述，226.2粒子运动状态的量子描述，系统微观运动状态的描述6.3系统微观运动状态的描述6.4等概率原理，等概率原理，236.5分布和微观状态，分布和微观状态，6.6玻尔兹曼分布，玻尔兹曼分布，226.7玻色分布和费米分布，玻色分布和费米分布，6.8三种分布的关系三种分布的关系第七章.玻尔兹曼统计热力学量的统计表达式，7.1热力学量的统计表达式，22理想气体的物态方程7.2理想气体的物态方程，7.3麦克斯韦速度分布律，7.4能麦克斯韦速度分布律，能量均分定理，理想气体的内能2量均分定理，27.5理想气体的内能和热容量，和热容量，7.6理想气体的摘，理想气体的熵，22固体热容量的爱因斯坦理论7.7固体热容量的爱因斯坦理论第八章.玻色统计和费米统计热力学量的统计表达式8.1热力学量的统计表达式，光子气体统计，228.4光子气体统计，金属中的自由电子气体及热容8.5金属中的自由电子气体及热容合计2832435
35 1.4 功 1.5 热力学第一定律， 1.6 热力学第一定律， 1.7 理想气体的内能， 1.8 理想气体的绝热过程 热力学第一定律， 热力学第一定律， 理想气体的内能，理想气体 的绝热过程 2 3 1.9 理想气体的卡诺循环， 1.10 热力学第二定律， 1.11 卡诺定理， 1.12 热力学温标 理想气体的卡诺循环，热力 学第二定律， 卡诺定理， 2 2 1.13 克劳修斯等式和不等式， 1.14 熵和热力学基本方程 克劳修斯等式和不等式， 熵和热力学基本方程 2 2 1.15 理想气体的熵， 1.16 热力学第二定律的普遍表述 理想气体的熵，热力学第二 定律的普遍表述 2 2 1.17 熵增加原理的简单应用， 1.18 自由能和吉布斯函数 熵增加原理的简单应用， 自由能和吉布斯函数 2 2 4 第二章 均匀物质的热力学性质 2.1 内能、焓、自由能和吉布斯函 数的全微分， 2.2 麦氏关系的简单应用 2.4 特性函数，开放系统的热力学 基本方程 内能、焓、自由能和吉布斯 函数的全微分， 麦氏关系及应用 2 3 第六章 .近独立粒子的最概然分布 6.1 粒子运动状态的经典描述， 6.2 粒子运动状态的量子描述， 6.3 系统微观运动状态的描述 粒子运动状态的经典描述， 粒子运动状态的量子描述， 系统微观运动状态的描述 2 2 6.4 等概率原理， 6.5 分布和微观状态， 等概率原理， 分布和微观状态， 2 3 6.6 玻尔兹曼分布， 6.7 玻色分布和费米分布， 6.8 三种分布的关系 玻尔兹曼分布， 玻色分布和费米分布， 三种分布的关系 2 2 第七章 .玻尔兹曼统计 7.1 热力学量的统计表达式， 7.2 理想气体的物态方程， 热力学量的统计表达式， 理想气体的物态方程 2 2 7.3 麦克斯韦速度分布律，7.4 能 量均分定理， 7.5 理想气体的内能和热容量， 麦克斯韦速度分布律，能量 均分定理，理想气体的内能 和热容量， 2 2 2 7.6 理想气体的熵， 7.7 固体热容量的爱因斯坦理论 理想气体的熵， 固体热容量的爱因斯坦理论 2 2 第八章 .玻色统计和费米统计 8.1 热力学量的统计表达式， 8.4 光子气体统计， 8.5 金属中的自由电子气体及热容 热力学量的统计表达式， 光子气体统计， 金属中的自由电子气体及热 容 2 2 合计 28 4 32
六、考核与成绩评定平时成绩20%（作业、出勤等20%），期未考试80%。平时成绩中20%主要反应学生的课堂表现、平时的信息接受、自我约束。成绩评定的主要依据包括：课程的出勤情况、课堂的基本表现（含课堂测验）、作业情况。期末考试是对学生学习情况的全面检验。考核学生运用所学知识解决问题的能力，淡化考查一般知识，充分考核学生对统计物理基本概念、基本原理和运用理论解决实际问题的能力。表4考核方式及成绩评定分布表考核方式所占比例（%)主要考核内容及对毕业要求拆分指标点的支撑情况（1）主要考核学生对每章节知识点的复习、理解和掌握程度：（2）每次作业单独评分（1）结合教学进度安排阶段小测验，考查学生对相关知识的掌握程平时成绩20度；（2）课堂练习参与度及其完成质量。为毕业要求3-1、4-1的达成提供支撑。（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）期末考试是对学生学习情况的全面检验。强调考核学生对场的基考试成绩80本概念和理论的掌握程度，考核学生运用所学方法解决统计物理基本问题，工程问题的解决等，旨在督促学生系统掌握包括基本思想方法在内的主要内容。为毕业要求3-1、4-1的达成提供支撑。36
36 六、考核与成绩评定 平时成绩 20%（作业、出勤等 20%），期末考试 80%。 平时成绩中 20%主要反应学生的课堂表现、平时的信息接受、自我约束。成绩评定的主 要依据包括：课程的出勤情况、课堂的基本表现（含课堂测验）、作业情况。 期末考试是对学生学习情况的全面检验。考核学生运用所学知识解决问题的能力，淡化 考查一般知识，充分考核学生对统计物理基本概念、基本原理和运用理论解决实际问题的能 力。 表 4 考核方式及成绩评定分布表 考核方式 所占比例（%） 主要考核内容及对毕业要求拆分指标点的支撑情况 平时成绩 20 （1）主要考核学生对每章节知识点的复习、理解和掌握程度； （2）每次作业单独评分 （1）结合教学进度安排阶段小测验，考查学生对相关知识的掌握程 度； （2）课堂练习参与度及其完成质量。 为毕业要求 3-1、4-1 的达成提供支撑。 考试成绩 80 （1）卷面成绩 100 分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计 入课程总评成绩。 （2）期末考试是对学生学习情况的全面检验。强调考核学生对场的基 本概念和理论的掌握程度，考核学生运用所学方法解决统计物理基本 问题，工程问题的解决等，旨在督促学生系统掌握包括基本思想方法 在内的主要内容。 为毕业要求 3-1、4-1 的达成提供支撑
七、考核环节及质量标准本课程各考核环节及质量标准，详见表5。表5考核环节及质量标准考评分标准核BcEAD方80~8970~79< 6090~10060~69式基本概念清晰，解决基本概念基本清基本概念清基本基本概念不够清问题方法正确，合晰，解决问题方法作清晰，解决问题晰，不能给出正确不满足理，能提出不同的解基本正确，基本合业D要求方法基本正确，合理的解决问题方决方法，且逻辑性理，但在求解问题合理案，错误较多强，思路严谨。过程中存在错误研不满足讨D要求实不满足验D要求基本概念大体准基本概念基本准基本概念不够清基本概念清晰准确，考确，解决问题的确，解决问题的基晰，不能制定正确不满足解决问题的方案正试基本方案正确、本方案正确、合和合理解决问题的D要求确、合理。合理。理，存在错误方案：有较多错误评分标准（A～E）：主要填写对教学内容中的基本概念、理论、方法等方面的掌握，及综合运用理论知识解决复杂问题能力的要求。制定者：邢艳辉批准者：张万荣2020年7月37
37 七、考核环节及质量标准 本课程各考核环节及质量标准，详见表 5。 表 5 考核环节及质量标准 考 核 方 式 评 分 标 准 A B C D E 90～100 80～89 70～79 60～69 ﹤60 作 业 基本概念清晰，解决 问题方法正确，合 理，能提出不同的解 决方法，且逻辑性 强，思路严谨。 基本概念清基本 清晰，解决问题 方法基本正确， 合理 基本概念基本清 晰，解决问题方法 基本正确，基本合 理，但在求解问题 过程中存在错误 基本概念不够清 晰，不能给出正确 合理的解决问题方 案，错误较多 不满足 D 要求 研 讨 不满足 D 要求 实 验 不满足 D 要求 考 试 基本概念清晰准确， 解决问题的方案正 确、合理。 基本概念基本准 确，解决问题的 基本方案正确、 合理。 基本概念大体准 确，解决问题的基 本方案正确、合 理，存在错误 基本概念不够清 晰，不能制定正确 和合理解决问题的 方案；有较多错误 不满足 D 要求 评分标准（A～E）：主要填写对教学内容中的基本概念、理论、方法等方面的掌握，及综合运用理论 知识解决复杂问题能力的要求。 制定者： 邢艳辉 批准者：张万荣 2020 年 7 月