热力学统计物理授课教案第一讲

宁夏大学物理电气信息学院

热力学统计物理授课教案

第一章 统计热力学基本原理

第一讲 统计热力学的研究对象、任务和方法

讲授内容:教科书§1.1 学时:1.5

教学方法:结合课件中大量图片和影视片段进行讲授

教学目的:使学生对本门学科的研究对象、研究任务和研究方法有一个初步的了解,明确本学科在物理学中的特殊地位,它既是物理学又是方法论,作为入门的基础理论知识,在生产、技术进步与理论研究科研以及教学中都起着重要作用。学好本门课程不仅是搞好未来业务工作的需要,也是完善辩证思维、树立正确世界观的需要。

教学过程:(课件标题字幕)

引言:(10分钟)绚丽多彩、瞬息变幻的自然界,为物理学的研究提供了广阔的领域。物理学探索自然界的奥秘,有三个基本的认识发展方向。一是朝着微观方向的认识发展,从分子、原子、原子核等等 一直到夸克,涉及到越来越小的时空尺度,没有止境;一是探索宏观大范围的时空结构和物质运动,从地球、太阳系、银河系等等 一直到宇宙,其时间、空间尺度之大,同样没有止境。目前物理学研究涉及到的空间尺度已小到10m,(字幕)(看录像片段,从晶体到粒子)大到10m(字幕)(看录像片段,宇宙)涉及到的时间尺度已小到10s,(字幕)(看图片,粒子径迹)大到10s(字幕)(看录像片段,大爆炸模型)涉及的温度低到10K,(字幕)(看录像片段,激光冷却,捕获原子)高到10K(字幕)(看录像片段,氢弹爆炸)。人类对自然界认识的时空尺度跨越了四十多个数量级,温度范围达到15个数量级。然而,与人类生活和市场关系最直接、最密切的认识发展方向是基于量的变化所导致的物质运动从简单到复杂,由低级到高级的各种形态和阶段,直至生命和意识,这个认识发展过程也是没有止境的。 在众多的物理学分支中,有一个特殊的学科,它在宏观与微观之间,在物理学与其它学科之间起着重要的桥梁作用,它就是“统计物理学”。(物理学分支学科划分图表,指明学科范围)作为它的入门知识,与热力学结合,我们给同学们开设“统计热力学”这门课程,下面就统计热力学的研究对象、任务、方法和学习它的重要意义作一个谦虚、概括的介绍。

1统计热力学的研究对象与任务:(20分钟)(字幕)狭义地讲统计热力学作为物理学的一部份, 它的研究对象是由大量微观粒子组成的宏观系统。(字幕)它的任务是研究这类客体所表现的热运动规律以及热运动对物体宏观性质的影响,并且从物质的微观结构出发给予本质的解释(字幕)。科学学科是根据科学对象所具有的特殊矛盾性质来区分的,只有大量的分子、原子或其它微观粒子才能表现出热现象,所以“大量”是形成本门学科矛盾特殊性的基本因素。我们日常生活和生产实践中接触的物体都是由大量微观粒子组成的,这就是说,热运动是无所不在的,所以本门学科的研究对象非常广泛。(看录像片段,气体、晶体、超导磁悬浮、激光、冶金、天体等尚待完善)物质的热运动基于组成该物质的各个微观粒子的运动,物质的热运动又影响物质的其它属性,因此本学科的研究涉 1526 2418 78

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