《量子力學(xué)》教學(xué)大綱

《量子力學(xué)》教學(xué)大綱課程編號(hào)：10220130英文名稱：QuantumMechanics學(xué)分：4學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)64學(xué)時(shí)，其中理論64學(xué)時(shí)，實(shí)踐0學(xué)時(shí)先修課程：普通物理學(xué)、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(xué)專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：數(shù)理信息學(xué)院修讀學(xué)期：第5學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)量子力學(xué)是物理學(xué)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的一門重要的理論課程，它對學(xué)生的基礎(chǔ)訓(xùn)練和科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)有著重要的地位和作用。量子力學(xué)研究微觀粒子的運(yùn)動(dòng)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(xué)，化學(xué)等許多近代科學(xué)和技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。通過對本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)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(yùn)用這些方法解決一般問題的能力。培養(yǎng)學(xué)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(dá)到的課程目標(biāo):課程目標(biāo)1：熟練掌握量子力學(xué)基本原理，微觀粒子運(yùn)動(dòng)方程，力學(xué)量的算符理論，表象理論，自旋及其描述，初步會(huì)用量子力學(xué)的知識(shí)解決簡單實(shí)際問題。課程目標(biāo)2：深刻理解量子力學(xué)基本原理。深刻理解描述微觀世界物理思想，將力學(xué)量算符、波函數(shù)的的物理意義與測量、表象等知識(shí)聯(lián)系起來，體會(huì)其中的關(guān)聯(lián)。學(xué)會(huì)求解簡單的定態(tài)薛定諤方程，分析實(shí)際問題。課程目標(biāo)3：了解初等量子力學(xué)的內(nèi)涵與外延。了解量子力學(xué)的繪景、算符與矩陣的關(guān)系，幺正變換，掌握Dirac算符及其運(yùn)算法則，占有數(shù)表象及升降算。塞曼效應(yīng)、光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋。學(xué)會(huì)利用所學(xué)知識(shí)分析、解釋實(shí)際物理問題。二、課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)權(quán)重指標(biāo)點(diǎn)3-1：理解自然科學(xué)知識(shí)體系，扎實(shí)掌握物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)以及地球與宇宙科學(xué)等領(lǐng)域的基本概念和科學(xué)定律，理解科學(xué)探究的過程與方法，掌握模型建構(gòu)、歸納與演繹、分類、演化等科學(xué)思維方式。課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3H指標(biāo)點(diǎn)3-4.理解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)以及環(huán)境的相互關(guān)系，了解科學(xué)學(xué)科與社會(huì)實(shí)踐的關(guān)系，以及與其他學(xué)科的聯(lián)系，具備運(yùn)用科學(xué)知識(shí)和方法分析和解決實(shí)際問題的能力。課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2M三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配序號(hào)教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點(diǎn)（含德育要求）學(xué)時(shí)教學(xué)方式對應(yīng)課程目標(biāo)1緒論基本要求：了解量子力學(xué)誕生的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和歷史背景；光的波粒二象性；德布羅意關(guān)于微觀粒子的波粒二象性的假設(shè)。重點(diǎn)：微觀粒子的波粒二象性。難點(diǎn)：光的波粒二象性。德育要求：培養(yǎng)學(xué)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(biāo)1課程目標(biāo)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(jì)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(diǎn)：定態(tài)薛定諤方程。難點(diǎn)：一維線性諧振子。德育要求：通過學(xué)習(xí)波函數(shù)統(tǒng)計(jì)解釋，培養(yǎng)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，具備抓住事物的根本和關(guān)鍵的能力。12課堂講授專題討論課程目標(biāo)1課程目標(biāo)23量子力學(xué)中的力學(xué)量基本要求：了解算符的概念及其基本運(yùn)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(xué)量期望值的計(jì)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(guān)系。重點(diǎn)：力學(xué)量期望值的計(jì)算。難點(diǎn)：氫原子問題。德育要求：培養(yǎng)學(xué)生樹立科研強(qiáng)國的意識(shí)。14課堂講授視頻教學(xué)課堂討論課程目標(biāo)1課程目標(biāo)24態(tài)和力學(xué)量的表象基本要求：態(tài)和力學(xué)量表象的概念，態(tài)和力學(xué)量在Q表象下的表示；量子力學(xué)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(guān)系；狄拉克符號(hào)。重點(diǎn)：力學(xué)量在Q表象下的表示。難點(diǎn)：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(lǐng)域內(nèi)的開創(chuàng)性工作，勉勵(lì)學(xué)生為科技強(qiáng)國而努力學(xué)習(xí)。10課前導(dǎo)學(xué)課堂講授專題討論課程目標(biāo)2課程目標(biāo)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(jí)一級(jí)修正的計(jì)算和零級(jí)波函數(shù)的確定；氫原子的一級(jí)斯塔克效應(yīng)及理論解釋；變分法；含時(shí)微擾論與躍遷概率。重點(diǎn)：非簡并的定態(tài)微擾論。難點(diǎn)：含時(shí)微擾論與躍遷概率。德育要求：啟發(fā)學(xué)生要能根據(jù)實(shí)際問題選擇合適的方法，培養(yǎng)學(xué)生求實(shí)創(chuàng)新的精神。10課前導(dǎo)學(xué)課堂講授專題討論課程目標(biāo)2課程目標(biāo)36散射理論基本要求：散射截面；分波法；玻恩近似。重點(diǎn)：散射截面。難點(diǎn)：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(xué)家在高能物理領(lǐng)域的重要貢獻(xiàn)，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感，培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神和社會(huì)主義核心價(jià)值觀。6課前導(dǎo)學(xué)課堂講授課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)37自旋和全同粒子基本要求：電子自旋假設(shè)；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(gè)電子體系的自旋波函數(shù)。重點(diǎn)：全同粒子體系的波函數(shù)。難點(diǎn)：自旋算符和矩陣表示。德育要求：通過自旋概念的引入，給學(xué)生講解創(chuàng)新的不易，勉勵(lì)學(xué)生勇于創(chuàng)新。10課前導(dǎo)學(xué)課堂講授視頻教學(xué)課堂討論課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3合計(jì)64四、課程教學(xué)方法課堂集中講授、小組討論、線上教學(xué)、視頻教學(xué)、習(xí)題課等教學(xué)方式五、學(xué)業(yè)評價(jià)和課程考核推行多元評價(jià)，對本課程所采用的評價(jià)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(jià)的方法、內(nèi)容、考核標(biāo)準(zhǔn)、成績占比等，考核方法、內(nèi)容應(yīng)突出“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向”。（一）考核方式及具體要求1.課程成績構(gòu)成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評價(jià)相結(jié)合，考核內(nèi)容主要由平時(shí)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(jì)分，其中期末考核成績占60%、平時(shí)作業(yè)成績占20%、期中測試占20%。2.課程目標(biāo)達(dá)成考核與評價(jià)序號(hào)教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)3（分值）合計(jì)1平時(shí)作業(yè)與課堂866202期中測試1082203期末考試3024660課程目標(biāo)對應(yīng)分值483814100（二）考核與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.平時(shí)與課堂成績考核與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分作業(yè)與課堂按時(shí)完成，90%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，準(zhǔn)確。課堂表現(xiàn)良好（不遲到、回答問題積極）。按時(shí)完成，70%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全、較準(zhǔn)確。課堂表現(xiàn)較好。延時(shí)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(bǔ)交，50%以下的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握有偏差。2.期中測試與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)測試題目及評分標(biāo)注進(jìn)行打分（百分制）。3.期末試卷考核與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)課程目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)期末考核試題，綜合檢驗(yàn)學(xué)生對課程相關(guān)知識(shí)的掌握、綜合應(yīng)用及解決復(fù)雜問題的能力，根據(jù)考試題目設(shè)計(jì)相應(yīng)評分標(biāo)準(zhǔn)。（百分制）六