热学教学大纲

第一部分 大纲说明

一、本课和的性质

本课程为电子信息科学与技术学生专业选修课程之一。 二、本课程的教学目的

通过本课程的学习

1. 使学生认识物质热运动形态的特点、规律和研究方法，掌握比较系统的分子物理学和热力学基础知识，能较灵活地加以运用。

2. 为学生进一步学习电磁学，原子物理学和理论物理热力学和统计物理等后继课程打下良好的基础。

3. 通过课程内容和研究方法的讲述有意识地培养学生辩证唯物主义世界观。 三、本课程的教学任务

本课程是物理学专业的一门专业选修课，研究热现象的理论．其任务是使学生了解热力学和统计物理学的基本知识和基本概念，掌握由宏观的热力学定律和从物质的微观结构出发来研究宏观物体的热的性质的研究方法，了解宏观可测量量与微观量的关系以及如何把宏观规律与微观解释相联系的方法。 四、本课程的教学内容

本课程共九章，分别为温度、气体分子运动论的基本概念、气体分子热运动速率能量的统计分布律、气体内的输运过程、热力学第一定律、热力学第二定律、固体、液体和相变。

五、本课程的教学原则和方法

1．本课程是学生在学过经典力学后学习非机械运动规律的第一门课程。为此要强调物质运动形式的多样性与各种规律及其研究方法的特殊性。在学习分子运动论时要特别强调由大量分子构成的系统所遵从的统计规律的特点。培养学生辩证思维。克服学生的学完经典力学后容易产生机械唯物论思想的倾向。同时要在教材中始终贯彻理论来自实践又高于实践，通过实践反复检验理论并发展理论的思想。

2．物理学是建立在实验基础上的一门科学，要充分重视理论的实验基础，除安排热学实验外，在课堂讲授中要注意发挥演示实验的作用，防止纯推理的倾向。

3．本课程采用国际单位制，但为了便于学生查阅现有各种热学书籍和资料，也要介绍和适当使用暂时与国际单位制并用的单位如标准大气压、巴及国际计量委员会建议一般不用的单位如“卡”等。

4．为了培养学生分析问题和解决问题的能力，本课程应讲解适当的例题和安排一定的习题课，使学生学习正确地运用所学知识解决实际问题，同时要布置适量的习题和思考题，引导学生深入钻研物理概念，牢固掌握知识。

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5．根据理论联系实际的精神，本课应在不影响理论体系的完整性的条件下适当联系生产实际，注意反映现代科学知识。

6．课程教学方法及手段

本课程采用课堂讲授、讨论、多媒体教学等多种手段和教学方式开展教学。在启发式教学中，利用演示实验引导学生透过现象探求事物的本质，力求用学生熟知的发生在自己身边的现象和已知的知识引入新知识，使他们在不知不觉中学到了新知识。启发他们去解释自然现象，增加学习兴趣，让他们在享受学习中获得知识，提高能力。 在讨论式教学中，我们精选出一些容易引起争论的问题让学生讨论，使学生们在激烈的争论中深刻理解物理规律，培养研究精神，锻炼表达能力及应变能力等。如遇到几种观点相持不下时，由老师指出正确的思维方向，引导学生积极、正确思维，真正实现了师生互动。

8．课程考核方法与要求

本课程考核采用闭卷考试的形式。期末考试成绩占70%，平时成绩占30%（包括期中练习）。命题要求覆盖大纲，题型灵活，难易适中。着重考查学生对基本概念的掌握和分析问题的能力，以及一定的计算能力。 六、本课程的学时分配

课程总36学时，周学时2，开课学期第2学期。其中讲课共35学时，机动1学时。 绪论 1学时 第一章：温度 3学时 第二章：气体分子运动论的基本概念 3学时 第三章：气体分子热运动速率和能量的统计分布律 5学时 第四章：气体内的输运过程 2学时 第五章：热力学第一定律 8学时 第六章：热力学第二定律 8学时 第七章：固态 2学时 第八章：液体 2学时 第九章：相变 1学时 七、本课程大纲编写的执笔人 执笔人：张秀平

审核人：大学物理教研室

第二部分 教学内容与教学目标

一、教学内容及要点 绪论（1学时）

1. 热学的研究对象（0.25学时）

2. 热学的研究方法及主要内容（0.5学时）

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3. 热学发展简史。（0.25学时）

第一章 温度（3学时）

1. 教学目的

掌握平衡态概念和描述平衡态的状态参量；理解从热力学第零定律引出温度的概念；理解建立经验温标和理想气体温标的方法，了解几种常用的温度计；根据玻义耳定律、理想气体温标和阿佛伽德罗定律建立理想气体状态方程，并掌握和熟练应用理想气体状态方程解理想气体的问题，了解非理想气体状态方程。 2. 教学重点

温度概念和温标的建立；理想气体状态方程的应用。 3. 教学难点

理想气体状态方程在理想气体问题中的应用。 4. 课程的主要内容及学时安排

第一节 平衡态，状态参量（0.5学时）

一、平衡态 二、状态参量 第二节 温度（0.5学时）

一、热力学第零定律 二、温标 三、气体温度计 四、理想气体温标 五、热力学温标 六、摄氏温标和华氏温标 第三节 气体状态方程（2学时）

一、理想气体状态方程 二、非理想气体的状态方程

第二章 气体分子运动论的基本概念（3学时）

1. 教学目的

了解从物质的微观结构模型出发并结合理想气体的微观模型，应用统计概念和统计方法导出理想气体的压强公式，再结合理想气体状态方程导出温度公式，从而给出温度的微观解释。要求理解统计概念和统计方法的运用，掌握宏观量与微观量之间的关系。 2. 教学重点

气体压强公式及温度公式的理解。 3. 教学难点

气体微观模型及统计概念的建立。 4. 课程的主要内容及学时安排

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第一节 物质的微观模型（1学时）

一、宏观物体的组成 二、物体内分子状态 三、分子间的相互作用 第二节 理想气体的压强（1学时）

一、理想气体的微观模型 二、压强公式

第三节 温度的微观解释（1学时）

一、温度的微观解释 二、对理想气体定律的推证

第三章 气体分子热运动速率和能量的统计分布律（5学时）

1. 教学目的

理解分布律和分布函数的概念，引出麦克斯韦速度和速率的分布律，理解分布函数的物理意义和归一化条件。掌握麦克斯韦速率和速度分布函数的数学表达式中各物理量的意义，理解分布曲线所含的物理意义。掌握运用麦克斯韦速率分布函数求出三种特征速率并理解其意义；运用麦克斯韦分布律求出给定区间范围内的分子数或分子比率。了解麦克斯韦速率分布律的实验验证方法；了解统计规律与涨落现象是不可分割的。理解经典的能量按自由度均分定理，了解玻耳兹曼分布律。 2. 教学重点

麦克斯韦分布率的意义及其应用。 3. 教学难点

运用麦克斯韦分布率求解一些问题。 4. 课程的主要内容及学时安排

第一节 气体分子的速率分布律（3学时） ○、数学知识

一、速率分布函数 二、麦克斯韦速率分布律

三、用麦克斯韦速率分布函数求平均值 四、麦克斯韦速率分布律 五、统计规律性和涨落现象

第二节 玻尔兹曼分布律 重力场中微粒按高度的分布（1学时）

一、玻尔兹曼分布律

二、重力场中微粒按高度的分布 第三节 能量按自由度均分定理（1学时）

一、自由度

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