计算物理 课程教学大纲（推荐）.docx

计算物理课程教学大纲（推荐）

第一篇：计算物理课程教学大纲（推荐）计算物理课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；课程名称:计算物理所属专业:物理学课程性质:必修学分:4（二）课程简介、目标与任务；计算物理学是以计算机及计算机技术为工具和手段，运用计算数学的方法，解决复杂物理问题的一门应用科学。是一门发展中的前沿学科，与理论物理、实验物理并列作为物理学的三大支柱，具有很强的实践性，因此在教学过程中，需要综合物理学理论、数值计算方法和计算机程序设计这三方面的知识，并且充分调动和发挥学生的主动性，培养学生使用计算工具软件、熟练地编程计算的实践能力。并且在教学中让学生多了解相关的前沿科技动态。计算物理课程的教学目的是，使学生系统地了解物理模型和数学模型的建立方法，掌握基本的数值计算方法以及物理学中常用的数值计算方法；使学生获得通过数值计算和计算机模拟，分析和处理一些物理问题的基本方法，具备基本的解决问题的能力，提高逻辑推理和抽象思维的能力，为独立解决科学研究中的实际问题打下必要的数学物理基础。（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；本课程要有一定的物理和数学基础，以便熟悉解决的相关物理问题及用到的数值计算方法；要熟练掌握一门计算机语言（如Fortran,Matlab语言），以便能独立完成上机实践；为以后解决科学研究中的实际数值计算问题打下必要的基础。（四）教材与主要参考书。教材:计算物理学S.E.Koonin著，秦克诚译，高教出版社，1992年11月第1版;ComputationalPhysics,FortranVersion,S.E.KooninandD.C.Meredith.教学参考书：1.《计算物理学》马文淦著，科学出版社（2005）2.《计算物理学讲义》彭芳麟编写，北师大物理系（2000）3.计算物理，杨清建编著，上海科学技术出版社。4.AnIntroductiontoComputationalPhysics，计算物理学导论，T.Pang著，世界图书出版公司。5.ComputationalPhysics，计算物理学，K.H.Hoffmann编，科学出版社。6.Fortran常用算法程序集，徐士良编，清华大学出版社。7.Fortran算法汇编《一》《二》《三》，国防工业出版社。8.VisualFortran常用算法程序集，何光渝等编著，科学出版社。9.VisualBasic常用算法程序集，何光渝编著，科学出版社。10.《Matlab入门与提高》龚剑朱亮，清华大学出版社（2000年）。二、课程内容与安排课程内容：第一章基本数学运算§1.1数值微分§1.2数值求积§1.3求根§1.4分子振动的半经典量子化*课题I：中心位势的散射第二章常微分方程§2.1简单方法§2.2多步法和隐式法§2.3Runge-Kutta方法§2.4稳定性§2.5二维运动中的有序与混沌*课题II：白矮星的结构第三章边值问题和本征值问题§3.1Numerov算法§3.2边值问题的直接积分§3.3边值问题的Green函数解§3.4波动方程的本征值§3.5一维Schrodinger方程的定态解*课题III：原子结构的Hartree-Fock近似第四章特殊函数和Gauss求积§4.1特殊函数§4.2Gauss求积§4.3量子散射的玻恩近似和程函数近似*课题IV：量子散射的分波解法第五章矩阵运算§5.1矩阵求逆§5.2三对角矩阵的本征值§5.3化为三对角形式§5.4确定核电荷密度*课题V：一个示意性的壳层模型第六章椭园型偏微分方程§6.1离散化和变分原理§6.2求解边值问题的一种迭代方法§6.3关于离散化的进一步讨论§6.4二维椭圆型方程*课题VI：二维定态流体力学第七章抛物型偏微分方程§7.1简单的离散化和不稳定性§7.2隐式格式和三对角矩阵的求逆§7.3二维扩散和边值问题§7.4本征值问题的迭代方法§7.4含时间的Schrodinger方程*课题VII：化学反应中的自组织现象第八章MonteCarlo方法§8.1MonteCarlo方法的基本思想§8.2具有特定分布的随机变量的产生§8.3Metropolis等人的算法§8.4二维Ising模型*课题VIII：H2分子的量子MonteCarlo计算课程安排：绪论：2学时；第一章：6学时；第二章：8学时；第三章：6学时；第四章：4学时；第五章：6学时；第六章：6学时；第七章：8学时；第八章：8学时。（一）教学方法与学时分配讲授课与计算机上机课相结合；其中讲授54学时，上机18学时。（二）内容及基本要求主要内容：数值求积、求根方法；常微分方程的初值问题、边值问题及本征值问题的计算方法；Gauss求积的方法；矩阵运算方法；偏微分方程的数值算法；MonteCarlo方