《量子力學》教學大綱

《量子力學》教學大綱課程編號：10220130英文名稱：QuantumMechanics學分：4學時：總學時64學時，其中理論64學時，實踐0學時先修課程：普通物理學、數(shù)理方法、線性代數(shù)課程類別：專業(yè)拓展課程授課對象：物理學專業(yè)學生教學單位：數(shù)理信息學院修讀學期：第5學期一、課程描述和目標量子力學是物理學專業(yè)及相關專業(yè)的一門重要的理論課程，它對學生的基礎訓練和科學素質(zhì)的培養(yǎng)有著重要的地位和作用。量子力學研究微觀粒子的運動規(guī)律，它不僅是近代物理的重要支柱之一，而且在核物理，固體物理，表面物理，激光，生物學，化學等許多近代科學和技術中有著廣泛的應用。通過對本課程的學習，使學生掌握描述微觀粒子的基本原理和思想方法，并初步具有運用這些方法解決一般問題的能力。培養(yǎng)學生的抽象思維能力和分析問題、解決問題的能力。本課程擬達到的課程目標:課程目標1：熟練掌握量子力學基本原理，微觀粒子運動方程，力學量的算符理論，表象理論，自旋及其描述，初步會用量子力學的知識解決簡單實際問題。課程目標2：深刻理解量子力學基本原理。深刻理解描述微觀世界物理思想，將力學量算符、波函數(shù)的的物理意義與測量、表象等知識聯(lián)系起來，體會其中的關聯(lián)。學會求解簡單的定態(tài)薛定諤方程，分析實際問題。課程目標3：了解初等量子力學的內(nèi)涵與外延。了解量子力學的繪景、算符與矩陣的關系，幺正變換，掌握Dirac算符及其運算法則，占有數(shù)表象及升降算。塞曼效應、光譜精細結構的量子力學解釋。學會利用所學知識分析、解釋實際物理問題。二、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求指標點課程目標權重指標點3-1：理解自然科學知識體系，扎實掌握物質(zhì)科學、生命科學以及地球與宇宙科學等領域的基本概念和科學定律，理解科學探究的過程與方法，掌握模型建構、歸納與演繹、分類、演化等科學思維方式。課程目標1課程目標2課程目標3H指標點3-4.理解科學、技術、社會以及環(huán)境的相互關系，了解科學學科與社會實踐的關系，以及與其他學科的聯(lián)系，具備運用科學知識和方法分析和解決實際問題的能力。課程目標1課程目標2M三、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配序號教學內(nèi)容基本要求及重、難點（含德育要求）學時教學方式對應課程目標1緒論基本要求：了解量子力學誕生的實驗基礎和歷史背景；光的波粒二象性；德布羅意關于微觀粒子的波粒二象性的假設。重點：微觀粒子的波粒二象性。難點：光的波粒二象性。德育要求：培養(yǎng)學生善于思考，勇于創(chuàng)新的探索精神。2教師講授小組討論課程目標1課程目標22波函數(shù)和薛定諤方程基本要求：波函數(shù)描述狀態(tài)的基本原理和波函數(shù)的統(tǒng)計解釋；態(tài)疊加原理；薛定諤方程和定態(tài)薛定諤方程；解定態(tài)薛定諤方程的方法和步驟。重點：定態(tài)薛定諤方程。難點：一維線性諧振子。德育要求：通過學習波函數(shù)統(tǒng)計解釋，培養(yǎng)學生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，具備抓住事物的根本和關鍵的能力。12課堂講授專題討論課程目標1課程目標23量子力學中的力學量基本要求：了解算符的概念及其基本運算法則；算符的本征值和本征函數(shù)的基本概念；厄密算符的本征值和本征函數(shù)的重要性質(zhì)；力學量期望值的計算；一般三維中心力場下薛定諤方程求解的基本步驟和氫原子問題；不確定關系。重點：力學量期望值的計算。難點：氫原子問題。德育要求：培養(yǎng)學生樹立科研強國的意識。14課堂講授視頻教學課堂討論課程目標1課程目標24態(tài)和力學量的表象基本要求：態(tài)和力學量表象的概念，態(tài)和力學量在Q表象下的表示；量子力學公式的矩陣表述方法，矩陣的本征方程的求解；不同表象之間的變換關系；狄拉克符號。重點：力學量在Q表象下的表示。難點：矩陣的本征方程的求解。德育要求：引入找國科技工作者在量子通信領域內(nèi)的開創(chuàng)性工作，勉勵學生為科技強國而努力學習。10課前導學課堂講授專題討論課程目標2課程目標35微擾理論基本要求：定態(tài)微擾的適用范圍和條件；非簡并的定態(tài)微擾論；簡并的定態(tài)微擾論介紹，能級一級修正的計算和零級波函數(shù)的確定；氫原子的一級斯塔克效應及理論解釋；變分法；含時微擾論與躍遷概率。重點：非簡并的定態(tài)微擾論。難點：含時微擾論與躍遷概率。德育要求：啟發(fā)學生要能根據(jù)實際問題選擇合適的方法，培養(yǎng)學生求實創(chuàng)新的精神。10課前導學課堂講授專題討論課程目標2課程目標36散射理論基本要求：散射截面；分波法；玻恩近似。重點：散射截面。難點：分波法；玻恩近似。德育要求：通過講解散射理論，引出我國科學家在高能物理領域的重要貢獻，增強學生的民族自豪感，培養(yǎng)學生的工匠精神和社會主義核心價值觀。6課前導學課堂講授課程目標1課程目標2課程目標37自旋和全同粒子基本要求：電子自旋假設；自旋算符和矩陣表示；全同粒子的特性，全同粒子體系的波函數(shù)和泡利原理；兩個電子體系的自旋波函數(shù)。重點：全同粒子體系的波函數(shù)。難點：自旋算符和矩陣表示。德育要求：通過自旋概念的引入，給學生講解創(chuàng)新的不易，勉勵學生勇于創(chuàng)新。10課前導學課堂講授視頻教學課堂討論課程目標1課程目標2課程目標3合計64四、課程教學方法課堂集中講授、小組討論、線上教學、視頻教學、習題課等教學方式五、學業(yè)評價和課程考核推行多元評價，對本課程所采用的評價和考核方式作具體說明，若采用多種考核方法請分別列出考核評價的方法、內(nèi)容、考核標準、成績占比等，考核方法、內(nèi)容應突出“學生中心、產(chǎn)出導向”。（一）考核方式及具體要求1.課程成績構成與要求課程考核注重形成性和終結性評價相結合，考核內(nèi)容主要由平時作業(yè)與課堂表現(xiàn)、期中測試、期末考核組成，均按百分制計分，其中期末考核成績占60%、平時作業(yè)成績占20%、期中測試占20%。2.課程目標達成考核與評價序號教學環(huán)節(jié)課程目標1（分值）課程目標2（分值）課程目標3（分值）合計1平時作業(yè)與課堂866202期中測試1082203期末考試3024660課程目標對應分值483814100（二）考核與評價標準1.平時與課堂成績考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分作業(yè)與課堂按時完成，90%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，準確。課堂表現(xiàn)良好（不遲到、回答問題積極）。按時完成，70%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全、較準確。課堂表現(xiàn)較好。延時完成，60%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，正確率一般。課堂表現(xiàn)一般。不交和補交，50%以下的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握有偏差。2.期中測試與評價標準根據(jù)測試題目及評分標注進行打分（百分制）。3.期末試卷考核與評價標準根據(jù)課程目標及教學內(nèi)容，設計期末考核試題，綜合檢驗學生對課程相關知識的掌握、綜合應用及解決復雜問題的能力，根據(jù)考試題目設計相應評分標準。（百分制）六