曲阜师范大学：物理学专业《热力学与统计物理》核心课程教学大纲

曲华師范大学课程教学大纲学院：物理工程学院课程名称：热力学与统计物理英文名称：Thermodynamics and Statistical Physics课程代码：072116课程性质：专业必修课程计划学时：理论：54实践：18学4分：1-18周授课时间：授课地点：物理学适用专业：执笔人：刘中强审核人：李晶批准人：张英杰课程负责人：刘中强刘中强授课教师：.修订日期：2022年10月26日

学 院： 物理工程学院 课程名称： 热力学与统计物理 英文名称：Thermodynamics and Statistical Physics 课程代码： 072116 课程性质： 专业必修课程 计划学时： 理论：54 实践：18 学 分： 4 授课时间： 1-18 周 授课地点： 适用专业： 物理学 执笔人： 刘中强 审核人： 李晶 批准人： 张英杰 课程负责人： 刘中强 授课教师： 刘中强 修订日期： 2022 年 10 月 26 日

《热力学与统计物理》课程教学大纲一、课程简介通过本课程的学习，学生将能够系统地掌握从宏观和微观两个角度研究热力学系统的一般方法。首先，弄清楚从实验总结出热力学基本定律的思路，学习如何运用类比思想综合热力学基本定律和数学演绎研究热力学系统宏观性质的基本方法。其次，掌握构建热力学系统微观模型的一般手段，学习多种统计方法从微观模型出发获取热力学系统宏观性质的理论框架。最终，学生将具备运用热力学方法和统计物理方法解决实际热力学问题的能力。为将来从事中学物理教学讲授《热学》相关知识打下坚实的理论基础和可行的教学方法，同时为研究生阶段学习《量子统计物理学》做好铺垫。二、课程目标本课程以“立德树人成效”这一人才培养根本标准为指导，以“两性一度”的金课标准为依据，系统讲授认识热运动规律、与热运动有关的物性及宏观物质系统演化的两类研究方法。学生能够通过思维导图构建出属于自己的《热力学与统计物理》完整知识框架，应用热力学与统计物理的基本方法，解决热力学常见问题，树立物质世界是分层次的、宏观现象与微观本质深刻联系，量变能引起质变等物理学基本观点；学会查找相关资料，了解热力学与统计物理的最新发展动态，能够抓取并整理有用信息，报告调研结果；能够归纳圣人、伟人和知名学者为人为学的成功经验，初步设计出适合自身发展的道路，形成脚踏实地、勤于动手动脑和终身学习的良好习惯。表1：课程目标与毕业要求具体指标点的对应关系表课程目标1：学生能够通过思维导图构建出属于自己的《热力学与统计物理》完整知识框架，应用热力学与统计物理的基本方法，解决热力学常见问间题，树立物质世界是分层次的、宏观现象与微观本质深刻联系，量变能引起质变等物理学基本观点。课程目标2：查找相关资料，了解热力学与统计物课程目标理的最新发展动态，能够抓取并整理有用信息，报告调研结果。课程目标3：归纳圣人、伟人和知名学者为人为学的成功经验，设计出适合自身发展的道路，形成脚踏实地、勤于动手动脑和终身学习的良好习惯。课程目标课程目标1课程目标2课程目标3毕业要求指标点2-1：理解儒家教育思想精vVV髓，具有人文底蕴和科学毕业要求2：精神。教育情怀2-3：尊重学生人格，富有VVV爱心、责任心，工作细心、1/10

《热力学与统计物理》课程教学大纲 1 / 10 一、课程简介 通过本课程的学习，学生将能够系统地掌握从宏观和微观两个角度研究热力学系统 的一般方法。首先，弄清楚从实验总结出热力学基本定律的思路，学习如何运用类比思 想综合热力学基本定律和数学演绎研究热力学系统宏观性质的基本方法。其次，掌握构 建热力学系统微观模型的一般手段，学习多种统计方法从微观模型出发获取热力学系统 宏观性质的理论框架。最终，学生将具备运用热力学方法和统计物理方法解决实际热力 学问题的能力。为将来从事中学物理教学讲授《热学》相关知识打下坚实的理论基础和 可行的教学方法，同时为研究生阶段学习《量子统计物理学》做好铺垫。 二、课程目标 本课程以“立德树人成效”这一人才培养根本标准为指导，以“两性一度”的金课 标准为依据，系统讲授认识热运动规律、与热运动有关的物性及宏观物质系统演化的两 类研究方法。学生能够通过思维导图构建出属于自己的《热力学与统计物理》完整知识 框架，应用热力学与统计物理的基本方法，解决热力学常见问题，树立物质世界是分层 次的、宏观现象与微观本质深刻联系，量变能引起质变等物理学基本观点；学会查找相 关资料，了解热力学与统计物理的最新发展动态，能够抓取并整理有用信息，报告调研 结果；能够归纳圣人、伟人和知名学者为人为学的成功经验，初步设计出适合自身发展 的道路，形成脚踏实地、勤于动手动脑和终身学习的良好习惯。 表 1：课程目标与毕业要求具体指标点的对应关系表 课程目标 课程目标 1：学生能够通过思维导图构建出属于自 己的《热力学与统计物理》完整知识框架，应用热 力学与统计物理的基本方法，解决热力学常见问 题，树立物质世界是分层次的、宏观现象与微观本 质深刻联系，量变能引起质变等物理学基本观点。 课程目标 2：查找相关资料，了解热力学与统计物 理的最新发展动态，能够抓取并整理有用信息，报 告调研结果。 课程目标 3：归纳圣人、伟人和知名学者为人为学 的成功经验，设计出适合自身发展的道路，形成脚 踏实地、勤于动手动脑和终身学习的良好习惯。 课程目标 毕业要求指标点 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 毕业要求 2： 教育情怀 2-1：理解儒家教育思想精 髓，具有人文底蕴和科学 精神。 √ √ √ 2-3：尊重学生人格，富有 爱心、责任心，工作细心、 √ √ √

《热力学与统计物理》课程教学大纲耐心，做学生锤炼品格、学习知识、创新思维、奉献祖国的引路人。3-1：掌握物理学的基础知识、基本技能、基本思想方法，形成理论联系物理实践的能力，形成分析和解决物理问题的能力。毕业要求3：3-2：了解物理学发展动学科素养态，经过规范的科学研究V训练，具备学科创新意识。3-3：掌握文献调研方法，77形成规范写作和学科交流能力。4-1：掌握物理教育基本理论和现代教育技术，具备物理教师的基本技能和基本素质，树立科学的物理77教学观和正确的学生观，能开展物理教学设计、实毕业要求4：施课堂教学并对教学结果教学能力进行评价。4-2：熟悉国内外中学物理教育改革进展，了解中学物理课程改革的新理念、新内容和新方法，具备初步的物理教学能力和一定的物理教学研究能力。7-1：具备终身学习意识和追求卓越的从业热情，掌握反思方法与技能，能运用批判性思维对问题进行7V探究与分析，具有创新意毕业要求7：识，具有解决中学物理教学会反思育教学问题的能力。7-2：了解国内外基础教育改革发展，适应时代和教育发展需求并进行学习和职业生涯规划。8-1：理解物理学习共同体的作用，具有团队协作精毕业要求8：神，具备沟通合作技能，从VV沟通合作社会文化的角度理解物理学中的发明和发现，体验2/10

《热力学与统计物理》课程教学大纲 2 / 10 耐心，做学生锤炼品格、学 习知识、创新思维、奉献祖 国的引路人。 毕业要求 3： 学科素养 3-1：掌握物理学的基础知 识、基本技能、基本思想方 法，形成理论联系物理实 践的能力，形成分析和解 决物理问题的能力。 √ √ 3-2：了解物理学发展动 态，经过规范的科学研究 训练，具备学科创新意识。 √ √ 3-3：掌握文献调研方法， 形成规范写作和学科交流 能力。 √ √ 毕业要求 4： 教学能力 4-1：掌握物理教育基本理 论和现代教育技术，具备 物理教师的基本技能和基 本素质，树立科学的物理 教学观和正确的学生观， 能开展物理教学设计、实 施课堂教学并对教学结果 进行评价。 √ √ 4-2：熟悉国内外中学物理 教育改革进展，了解中学 物理课程改革的新理念、 新内容和新方法，具备初 步的物理教学能力和一定 的物理教学研究能力。 √ 毕业要求7: 学会反思 7-1：具备终身学习意识和 追求卓越的从业热情，掌 握反思方法与技能，能运 用批判性思维对问题进行 探究与分析，具有创新意 识，具有解决中学物理教 育教学问题的能力。 √ √ 7-2：了解国内外基础教育 改革发展，适应时代和教 育发展需求并进行学习和 职业生涯规划。 √ √ √ 毕业要求 8: 沟通合作 8-1：理解物理学习共同体 的作用，具有团队协作精 神，具备沟通合作技能，从 社会文化的角度理解物理 学中的发明和发现，体验 √ √

《热力学与统计物理》课程教学大纲合作学习方式。（注：部分课程课程想实现毕业要求之外的课程目标，也是允许的，针对这种个别的例外情况，要说明其不针对毕业要求指标点。）三、教学内容各教学单元有明确的学习目标，描述以学生为主语，使用行为动词。表2：课程目标与教学内容和教学方法的对应关系表学时教学周次「日期章节内容提要课程目标1课程目标2课程目标3分配方法模仿老师所讲思维导图案例，建构自引言总纲和数学已的热力学第1课下阅读准备：热力学与统计物理章热系统的平衡发展史和热《物理学力学基整理课堂笔讲授状态及其描4力学与统计史》热学部记本规律述：热平衡定物理知识框分，丰富思$1.1律和温度；物架的思维导维导图内容$1.2 s态方程图：建构前三1.3节思维导图，复习：解决相关习题准静态功；热力学第一定律；热容量和整理课堂笔焰：理想气体模仿老师所记，重点理的内能、绝热给思维导图解例题思过程、卡诺循案例，建构第路，练习环：热力学第1章的思维导“已知-求-二定律；卡诺第1解”的解题图，依据自身定理与热力章热水平，增减相套路：查阅学温标；克劳力学基讲授关内容的知资料了解卡2-3修斯等式和8诺、克劳修本规律讨论识密度：尝试不等式；炳和$1.4-s回忆思维导斯，吉布斯热力学基本1.17图所画的内的生平、治方程：理想气容；解决相关学方法和科体的：热力习题，回溯知学贡献。制学第二定律识点，优化充作3页PPT的普遍表述；介绍相关内实思维导图。炳增加原理容的简单应用；自由能和吉布斯函数。3 /10

《热力学与统计物理》课程教学大纲 3 / 10 合作学习方式。 （注：部分课程课程想实现毕业要求之外的课程目标，也是允许的，针对这种个别的例外情况，要 说明其不针对毕业要求指标点。） 三、教学内容 各教学单元有明确的学习目标，描述以学生为主语，使用行为动词。 表 2：课程目标与教学内容和教学方法的对应关系表 周次 日期 章节 内容提要 学时 分配 教学 方法 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 1 引言 第 1 章 热 力学基 本规律 §1.1 §1.2 § 1.3 总 纲 和 数学 准备；热力学 系 统 的 平衡 状 态 及 其描 述；热平衡定 律和温度；物 态方程 4 讲授 模仿老师 所 讲思维导 图 案例，建构自 己的热力 学 与统计物 理 发展史和 热 力学与统 计 物理知识 框 架的思维 导 图；建构前三 节思维导图， 复习；解决相 关习题 课 下 阅 读 《 物理学 史》热学部 分，丰富思 维导图内容 整理课堂笔 记 2-3 第 1 章 热 力学基 本规律 §1.4-§ 1.17 准静态功；热 力 学 第 一定 律；热容量和 焓；理想气体 的内能、绝热 过程、卡诺循 环；热力学第 二定律；卡诺 定 理 与 热力 学温标；克劳 修 斯 等 式和 不等式；熵和 热 力 学 基本 方程；理想气 体的熵；热力 学 第 二 定律 的普遍表述； 熵 增 加 原理 的简单应用； 自 由 能 和吉 布斯函数。 8 讲授 讨论 模仿老师 所 给思维导 图 案例，建构第 1 章的思维导 图，依据自身 水平，增减相 关内容的 知 识密度；尝试 回忆思维 导 图所画的 内 容；解决相关 习题，回溯知 识点，优化充 实思维导图。 整理课堂笔 记，重点理 解 例 题 思 路 ，练习 “已知-求- 解”的解题 套路；查阅 资料了解卡 诺、克劳修 斯，吉布斯 的生平、治 学方法和科 学贡献。制 作 3 页 PPT 介绍相关内 容

《热力学与统计物理》课程教学大纲内能、烩、自由能和吉整理课堂笔布斯函数的学习教学论模仿老师所记，解决相全微分；麦文《热力学给思维导图关习题：查克斯韦关系中的逻辑之案例，建构第阅资料了解第2章的简单应美：爱情魔2章的思维导吉布斯、麦热力学用：气体的方》，陈述论讲授图；尝试回忆克斯韦、焦函数及节流过程和文结构，理4-610讨论思维导图所耳、普朗克关系绝热膨胀过解论文内习题画的内容：解的生平、治容，应用爱$2.1-§程；基本热决相关习题，学方法和科2.7力学函数的情魔方，写回溯知识点，学贡献。制确定：特性出热力基本优化充实思作4页PPT函数：平衡方程，麦氏维导图。介绍相关内辐射的热力关系等。容。学；磁介质的热力学。热动平衡判模仿老师所据：开系的热从液滴形成整理课堂笔给思维导图力学基本方这一物理现记，解决相案例，建构第第3程；单元系的象，你会联关习题；查3章的思维导章相复相平衡条想到什么？阅资料回答讲授图；尝试回忆平衡与件；单元复相如贫富差孔子是什么6-89讨论思维导图所相变距、学习成样的人？他系的平衡性习题画的内容解$3.1-S质：临界点和绩两极分的理想是什决相关习题，3.7气液两相的化，展现你么？这和我回溯知识点，转变：液滴的的想象和认校校训有何优化充实思形成：相变的识。关系？维导图。分类。整理课堂笔第4以自己的兴记，解决相章多多元系的热趣为引导，关习题：课元系的自己尝试建力学函数和下学习诺贝查阅诺奖得热力学方程；构第4章的复相平主K.B.尔奖获得者衡和化多元系的复思维导图：回SharplessK.B.学平衡讲授相平衡条件；忆思维导图的一篇关于Sharpless8-9热力学吉布斯相律；6讨论所画的内容；click教授的报告第三定习题化学平衡条解决相关习chemistryPPT:“How律件：混合理想题，回溯知识的文章，翻tofind$4.1-气体的性质：点，优化充实译、概述主something$4.3热力学第三思维导图。要内容，上new”，写定律。$4.5S200字左右交报告。4.6$4.8心得体会。第6模仿老师所整理课堂笔10-粒子运动状讲授1811章近态的经典描讨论给思维导图记，解决相4/10

《热力学与统计物理》课程教学大纲 4 / 10 4-6 第 2 章 热力学 函数及 关系 §2.1- § 2.7 内能、焓、 自由能和吉 布斯函数的 全微分；麦 克斯韦关系 的简单应 用；气体的 节流过程和 绝热膨胀过 程；基本热 力学函数的 确定；特性 函数；平衡 辐射的热力 学；磁介质 的热力学。 10 讲授 讨论 习题 模仿老师 所 给思维导 图 案例，建构第 2 章的思维导 图；尝试回忆 思维导图 所 画的内容；解 决相关习题， 回溯知识点， 优化充实 思 维导图。 学习教学论 文《热力学 中的逻辑之 美：爱情魔 方》，陈述论 文结构，理 解论文内 容，应用爱 情魔方，写 出热力基本 方程，麦氏 关系等。 整理课堂笔 记，解决相 关习题；查 阅资料了解 吉布斯、麦 克斯韦、焦 耳、普朗克 的生平、治 学方法和科 学贡献。制 作 4 页 PPT 介绍相关内 容。 6-8 第 3 章 相 平衡与 相变 §3.1- § 3.7 热 动 平 衡判 据；开系的热 力 学 基 本方 程；单元系的 复 相 平 衡条 件；单元复相 系 的 平 衡性 质；临界点和 气 液 两 相的 转变；液滴的 形成；相变的 分类。 8 讲授 讨论 习题 模仿老师 所 给思维导 图 案例，建构第 3 章的思维导 图；尝试回忆 思维导图 所 画的内容；解 决相关习题， 回溯知识点， 优化充实 思 维导图。 从液滴形成 这一物理现 象，你会联 想到什么？ 如 贫 富 差 距、学习成 绩两极分 化，展现你 的想象和认 识。 整理课堂笔 记，解决相 关习题；查 阅资料回答 孔子是什么 样的人？他 的理想是什 么？这和我 校校训有何 关系？ 8-9 第 4 章 多 元系的 复相平 衡和化 学平衡 热力学 第三定 律 §4.1- §4.3 §4.5§ 4.6§4.8 多 元 系 的热 力 学 函 数和 热力学方程； 多 元 系 的复 相平衡条件； 吉布斯相律； 化 学 平 衡条 件；混合理想 气体的性质； 热力学 第三 定律。 6 讲授 讨论 习题 自己尝试 建 构第 4 章的 思维导图；回 忆思维导 图 所画的内容； 解决相关 习 题，回溯知识 点，优化充实 思维导图。 以自己的兴 趣为引导， 查阅诺奖得 主 K. B. Sharpless 的一篇关于 click chemistry 的文章，翻 译、概述主 要内容，上 交报告。 整理课堂笔 记，解决相 关习题；课 下学习诺贝 尔奖获得者 K. B. Sharpless 教授的报告 PPT：“How to find something new” ， 写 200 字左右 心得体会。 10- 11 第 6 章 近 粒子运动状 态的经典描 8 讲授 讨论 模仿老师 所 给思维导 图 整理课堂笔 记，解决相

《热力学与统计物理》课程教学大纲关习题；查独立粒述：粒子运案例，建构第习题子的最动状态的量6章的思维导阅资料了解概然分子描述；系图；尝试回忆玻耳兹曼、布统微观运动思维导图所玻色、费米、$6.1-5爱因斯坦的状态的描画的内容；解6.8生平、治学述；等概率决相关习题，原理：分布回溯知识点，方法和科学和微观状优化充实思贡献。制作态；玻耳兹维导图。4页PPT介曼分布；玻绍相关内色分布和费容。米分布；三种分布的关系。整理课堂笔热力学量的记，解决相统计表达式；模仿老师所关习题：课理想气体的给思维导图下阅读《毛物态方程；麦案例，建构第泽东传》中克斯韦速度第7章7章的思维导央文献研究分布律；能量玻耳兹讲授室编，中央图：尝试回忆12-均分定理；理曼统计8讨论思维导图所文献出版13想气体的内习题画的内容；解$7.1-S社)第一卷，能和热容：理7.8决相关习题，寻找毛泽东想气体的摘；回溯知识点，在困境中学固体热容的优化充实思习成长的成爱因斯坦理维导图。功经验。写论：顺磁性固200字左右体。心得体会。自己尝试建第8章热力学量的构第8章的查阅文献了玻色统统计表达式：思维导图：回解玻色-爱讲授计和费玻色-爱因斯忆思维导图整理课堂笔14-因斯坦凝聚米统计坦凝聚：光子10讨论所画的内容：记，解决相16的实验研究关习题$8.1气体：金属中习题解决相关习最新进展，$8.3-5的自由电子题，回溯知识制作PPT8.5点，优化充实气体。思维导图。相空间刘维模仿老师所第9尔定理：微正给思维导图章系讲授整理课堂笔16-则系综；微正案例，建构第综理论讨论记，解决相1018则系综理论9章的思维导$9.1- S习题关习题的热力学公图：尝试回忆9.7式：正则系思维导图所5/10

《热力学与统计物理》课程教学大纲 5 / 10 独立粒 子的最 概然分布§6.1- § 6.8 述 ；粒子运 动状态的量 子描述 ； 系 统微观运动 状态的描 述；等概率 原理 ；分布 和微观状 态；玻耳兹 曼分布 ； 玻 色分布和费 米分布 ； 三 种分布的关 系。 习题 案例 ，建构第 6 章的思维导 图；尝试回忆 思维导图 所 画的内容 ； 解 决相关习题 ， 回溯知识点 ， 优化充实 思 维导图 。 关习题；查 阅资料了解 玻耳兹曼 、 玻色 、费米、 爱因斯坦的 生平、治学 方法和科学 贡献。制作 4 页 PPT 介 绍 相关内 容。 12 - 13 第 7 章 玻耳兹 曼统计 §7.1- § 7.8 热 力 学 量的 统计表达式 ； 理 想 气 体的 物态方程 ； 麦 克 斯 韦 速度 分布律 ；能量 均分定理 ； 理 想 气 体 的内 能和热容 ； 理 想气体的熵 ； 固 体 热 容的 爱 因 斯 坦理 论；顺磁性固 体。 8 讲授 讨论 习题 模仿老师 所 给思维导 图 案例 ，建构第 7 章的思维导 图；尝试回忆 思维导图 所 画的内容 ； 解 决相关习题 ， 回溯知识点 ， 优化充实 思 维导图 。 整理课堂笔 记，解决相 关习题；课 下阅读《毛 泽东传 》（中 央文献研究 室编，中央 文献出版 社）第一卷， 寻找毛泽东 在困境中学 习成长的 成 功经验。 写 200 字左右 心得体会 。 14 - 16 第 8 章 玻色统 计和费 米统计 §8.1 §8.3- § 8.5 热 力 学 量的 统计表达式； 玻色 -爱因斯 坦凝聚；光子 气体；金属中 的 自 由 电子 气体。 10 讲授 讨论 习题 自己尝试 建 构第 8 章 的 思维导图 ； 回 忆思维导 图 所画的内容 ； 解决相关 习 题 ，回溯知识 点，优化充实 思维导图 。 查阅文献了 解玻色-爱 因斯坦凝聚 的实验研究 最新进展 ， 制作 PPT 整理课堂笔 记，解决相 关习题 16 - 18 第 9 章 系 综理论 §9.1- § 9.7 相空间 刘维 尔定理 ；微正 则系综 ；微正 则 系 综 理论 的 热 力 学公 式 ； 正 则系 10 讲授 讨论 习题 模仿老师 所 给思维导 图 案例 ，建构第 9 章的思维导 图；尝试回忆 思维导图 所 整理课堂笔 记，解决相 关习题

《热力学与统计物理》课程教学大纲综；正则系综画的内容；解理论的热力决相关习题，学公式：实际回溯知识点，气体的物态优化充实思方程；固体的维导图。热容：巨正则系综；巨正则系综理论的热力学公式；巨正则系综理论的简单应用。（注：①教学内容服务于课程目标，要根据达成课程目标的需要来确定教学单元，各单元安排合理的教学内容。在修订课程大纲过程中，需要对照课程目标，及时删去与课程目标无关的内容，增补和更新由于学科、方法发展而引起变化的部分，尤其要增补原内容体系中对课程目标支撑缺失和薄弱的部分。②重视利用教学方法实施课程思政。）四、课程考核（一）课程目标与课程考核的对应关系（二级标题：楷体小四）表3：课程目标与课程考核的对应关系表考核方式及课程目标1课程目标2课程目标3考核内容占比系统掌握热力学与统计物理的研究内容及基本方法：一方面，课堂表现(10%)熟练运用热力学基本定律和数学演绎研究均匀物质的热学性习题作业质、单元系的相变、多元系的复(10%)相平衡和化学平衡，另一方面期中考试能够根据具体问题不同，构建合(20%)理微观模型，使用Boltzmann统期末考试计、Bose统计、Fermi统计和系(50%)综理论获取系统的热力学性质。综述玻色-爱因斯坦凝聚的实验小论文7(5%)研究最新进展课外表现总结名人成功经验PPT一份(5%)（二）评定方法6/10

《热力学与统计物理》课程教学大纲 6 / 10 综；正则系综 理 论 的 热力 学公式；实际 气 体 的 物态 方程；固体的 热容；巨正则 系综；巨正则 系 综 理 论的 热力学公式； 巨 正 则 系综 理 论 的 简单 应用。 画的内容；解 决相关习题， 回溯知识点， 优化充实 思 维导图。 （注：①教学内容服务于课程目标，要根据达成课程目标的需要来确定教学单元，各单元安排合理 的教学内容。在修订课程大纲过程中，需要对照课程目标，及时删去与课程目标无关的内容，增补 和更新由于学科、方法发展而引起变化的部分，尤其要增补原内容体系中对课程目标支撑缺失和薄 弱的部分。②重视利用教学方法实施课程思政。） 四、课程考核 （一）课程目标与课程考核的对应关系（二级标题：楷体小四） 表 3：课程目标与课程考核的对应关系表 考核内容 考核方式及 占比 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 系统掌握热力学与统计物理的 研究内容及基本方法：一方面， 熟练运用热力学基本定律和数 学演绎研究均匀物质的热学性 质、单元系的相变、多元系的复 相平衡和化学平衡；另一方面， 能够根据具体问题不同，构建合 理微观模型，使用Boltzmann 统 计、Bose 统计、Fermi统计和系 综理论获取系统的热力学性质。 课堂表现 （10%） √ √ 习题作业 （10%） √ √ 期中考试 （20%） √ √ 期末考试 （50%） √ √ 综述玻色-爱因斯坦凝聚的实验 研究最新进展 小论文 （5%） √ √ 总结名人成功经验 PPT 一份 课外表现 （5%） √ √ （二）评定方法

《热力学与统计物理》课程教学大纲考核方式中的课堂表现、习题作业、小论文和课外表现属于过程性内容，过程性评价比例达30%，这样有利于学生在学习过程中持续投入。具体来说，课堂表现主要体现在课堂笔记的质量和思维导图的构建两个方面，通过每次课抽查一半学生的笔记来最终给出其课堂表现成绩。每周上交习题作业，每一章上完后完成相应名人成功经验的总结PPT，最后给出完整PPT，给定相应成绩。（三）评分标准表4：课程目标与评分标准的对应关系表评分标准占分超出预期达到预期低于预期课程目标比例优：90-100良：80-89中：70-79合格：60-69不合格：<60掌握构建思通过模仿能熟练掌握构建通过模仿能通过模仿也未维导图的方基本掌握构思维导图的方掌握构建思能基本掌握构维导图的方建思维导图法，能自己构法，能自己建思维导图的建出《热力学构建出《热法，构建出的方法，构建方法，无法构与统计物理》力学与统计《热力学与出《热力学与建出《热力学完整的知识结物理》完整统计物理》统计物理》相与统计物理》构；能完整填的知识结完整的知识对完整的知相对完整的知充出关键知识构；能填充结构：能基识结构：基本识结构：更不节点间的联出关键知识本填充出关能填充出关能给出关键知系，不断优化节点间的联键知识节点键知识节点识节点间的联导图：熟练运间的联系：间的联系；部系：熟练运系：不能运用用热力学第一用热力学第基本运用热分运用热力热力学第一//二定律对理一/二定律力学第一/学第一/二定二定律对理想想气体的应二定律对理对理想气体律对理想气气体应用：不用；熟练运用的应用；较想气体的应体的应用；能运用麦氏关课程目标180%麦氏关系对命用：基本运部分运用麦系对命题进行好运用麦氏题进行证明；证明：不能掌关系对命题用麦氏关系氏关系对命熟练掌握计算对命题进行进行证明；题进行证明；握计算态密度态密度以及最证明：基本较好掌握计部分掌握计以及最概然分概然分布的推掌握计算态算态密度以算态密度以布推导：不能导：熟练掌握密度以及最及最概然分及最概然分掌握玻尔兹曼玻尔兹曼统计布的推导；概然分布的布的推导；部统计对理想气对理想气体的较好掌握玻推导；基本分掌握玻尔体的应用：不应用：熟练玻尔兹曼统计掌握玻尔兹兹曼统计对能玻色统计对色统计对光子对理想气体曼统计对理理想气体的光子气体的应气体的应用；的应用：较想气体的应应用；部分用；不能费米熟练费米统计好玻色统计用；基本玻玻色统计对统计对金属电对金属电子气对光子气体色统计对光光子气体的子气体在OK应体在 OK的应的应用；较子气体的应应用：部分用；不能正则用：熟练正则好费米统计用；基本费费米统计对分布，巨正则7 /10

《热力学与统计物理》课程教学大纲 7 / 10 考核方式中的课堂表现、习题作业、小论文和课外表现属于过程性内容，过程性评 价比例达 30%，这样有利于学生在学习过程中持续投入。具体来说，课堂表现主要体现 在课堂笔记的质量和思维导图的构建两个方面，通过每次课抽查一半学生的笔记来最终 给出其课堂表现成绩。每周上交习题作业，每一章上完后完成相应名人成功经验的总结 PPT，最后给出完整 PPT，给定相应成绩。 （三）评分标准 表 4：课程目标与评分标准的对应关系表 课程目标 占分 比例 评分标准 超出预期 达到预期 低于预期 优：90-100 良：80-89 中：70-79 合格：60-69 不合格：＜60 课程目标 1 80% 熟练掌握构建 思维导图的方 法，能自己构 建出《热力学 与统计物理》 完整的知识结 构；能完整填 充出关键知识 节点间的 联 系，不断优化 导图；熟练运 用热力学第一 /二定律对理 想气体的应 用; 熟练运用 麦氏关系对命 题进行证明; 熟练掌握计算 态密度以及最 概然分布的推 导；熟练掌握 玻尔兹曼统计 对理想气体的 应用; 熟练玻 色统计对光子 气体的应用; 熟练费米统计 对金属电子气 体在 0K 的应 用; 熟练正则 掌握构建思 维导图的方 法，能自己 构建出《热 力学与统计 物理》完整 的知识结 构；能填充 出关键知识 节点间的联 系；熟练运 用热力学第 一 / 二定律 对理想气体 的应用; 较 好运用麦氏 关系对命题 进行证明 ; 较好掌握计 算态密度以 及最概然分 布的推导； 较好掌握玻 尔兹曼统计 对理想气体 的应用; 较 好玻色统计 对光子气体 的应用; 较 好费米统计 通过模仿能 掌握构建思 维导图的方 法，构建出 《热力学与 统计物理》 完整的知识 结构；能基 本填充出关 键知识节点 间的联系； 基本运用热 力学第一/ 二定律对理 想气体的应 用; 基本运 用麦氏关系 对命题进行 证明; 基本 掌握计算态 密度以及最 概然分布的 推导；基本 掌握玻尔兹 曼统计对理 想气体的应 用; 基本玻 色统计对光 子气体的应 用; 基本费 通 过 模 仿能 基 本 掌 握构 建 思 维 导图 的方法，构建 出《热力学与 统计物理》相 对 完 整 的知 识结构；基本 能 填 充 出关 键 知 识 节点 间的联系；部 分 运 用 热力 学第一/二定 律 对 理 想气 体的应用 ; 部 分 运 用麦 氏 关 系 对命 题进行证明; 部 分 掌 握计 算 态 密 度以 及 最 概 然分 布的推导；部 分 掌 握 玻尔 兹 曼 统 计对 理 想 气 体的 应用; 部分 玻 色 统 计对 光 子 气 体的 应用; 部分 费 米 统 计对 通过模仿也未 能基本掌握构 建思维导图的 方法，无法构 建出《热力学 与统计物理》 相对完整的知 识结构；更不 能给出关键知 识节点间的联 系；不能运用 热力学第一/ 二定律对理想 气体应用; 不 能运用麦氏关 系对命题进行 证明; 不能掌 握计算态密度 以及最概然分 布推导；不能 掌握玻尔兹曼 统计对理想气 体的应用; 不 能玻色统计对 光子气体的应 用; 不能费米 统计对金属电 子气体在 0K 应 用; 不能正则 分布, 巨正则

《热力学与统计物理》课程教学大纲分布对理想气分布，巨正则对金属电子米统计对金金属电子气分布对理想气气体在OK的属电子气体体在OK的应体应用；不能体的应用；熟应用：较好在 OK的应用；部分掌独立解决热力练使用“已知正则分布，用；基本正握正则分布，学的问题。-求-解”的解巨正则分布则分布，巨巨正则分布正则分布对对理想气体题套路解决热对理想气体力学的问题，的应用；熟理想气体的的应用；通过应用；能使并推广到解决练使用“已迁移方法解用“已知-各种学习、甚知-求-解”决热力学的求-解”的问题。至生活问题。的解题套路解决热力学解题套路解的问题。决热力学的问题。学习教研论文学习教研论《热力学中的学习教研论文《热力学逻辑之美：爱中的逻辑之文《热力学学习教研论情魔方》，能熟美：爱情魔中的逻辑之练使用魔方写方》，能熟练美：爱情魔文《热力学中学习教研论文出热力学基本使用魔方写方》，能使用的逻辑之美：《热力学中的方程，研究热出热力学基魔方写出热爱情魔方》，逻辑之美：爱力学系统，与本方程，研力学基本方熟练使用魔课程目标210%情魔方》，熟统计物理的知究热力学系程，研究热方写出热力练使用魔方写识完成对接；统：能查阅力学系统；学基本方程；出热力学基本能查阅翻译外翻译外文文能查阅翻译能查阅翻译方程；文文献多篇，献至少一外文文献至外文文献至并写出总结报篇。明白论少一篇。了少一篇。文基本结告。弄懂论文解论文基本基本结构，各构，各部分结构。部分的作用。的作用。有完整的课堂有完整的课笔记和作业；有完整的课有完整的课堂笔记和作没有完整的课制作出10位堂笔记和作堂笔记和作业；制作出至堂笔记和作名人为人为学业；制作出业；制作出少6位名人业；制作名人介绍PPT一8位名人为课程目标310%10位名人为为人为学成为人为学成功份；心得体会人为学介绍人为学介绍功经验介绍经验介绍的2份：并初步PPT一份：PPT一份；心的PPT一份：PPT少于 4心得体会1设计出适合自得体会2份。心得体会1人。身发展的道份。份。路。（四）课程目标达成情况评价方法1．定量评价法8 / 10

《热力学与统计物理》课程教学大纲 8 / 10 分布, 巨正则 分布对理想气 体的应用；熟 练使用“已知 -求-解”的解 题套路解决热 力学的问题， 并推广到解决 各种学习、甚 至生活问题。 对金属电子 气体在0K的 应用; 较好 正则分布 , 巨正则分布 对理想气体 的应用；熟 练使用“已 知-求-解” 的解题套路 解决热力学 的问题。 米统计对金 属电子气体 在 0K 的应 用; 基本正 则分布, 巨 正则分布对 理想气体的 应用；能使 用“已知- 求-解”的 解题套路解 决热力学的 问题。 金 属 电 子气 体在 0K 的应 用; 部分掌 握正则分布, 巨 正 则 分布 对 理 想 气体 的应用；通过 迁移方法解 决 热力学的 问题。 分布对理想气 体应用；不能 独立解决热力 学的问题。 课程目标 2 10% 学习教研论文 《热力学中的 逻辑之美：爱 情魔方》，能熟 练使用魔方写 出热力学基本 方程，研究热 力学系统，与 统计物理的知 识完成对接； 能查阅翻译外 文文献多篇， 并写出总结报 告。弄懂论文 基本结构，各 部分的作用。 学习教研论 文《热力学 中的逻辑之 美：爱情魔 方》，能熟练 使用魔方写 出热力学基 本方程，研 究热力学系 统；能查阅 翻译外文文 献 至 少 一 篇。明白论 文基本结 构，各部分 的作用。 学习教研论 文《热力学 中的逻辑之 美：爱情魔 方》，能使用 魔方写出热 力学基本方 程，研究热 力学系统； 能查阅翻译 外文文献至 少一篇。了 解论文基本 结构。 学 习 教 研论 文《热力学中 的逻辑之美： 爱情魔方》， 熟练使用魔 方 写 出 热力 学基本方程； 能 查 阅 翻译 外文文献至 少一篇。 学习教研论文 《热力学中的 逻辑之美：爱 情魔方》，熟 练使用魔方写 出热力学基本 方程； 课程目标 3 10% 有完整的课堂 笔记和作业； 制作出 10 位 名人为人为学 介 绍 PPT 一 份；心得体会 2 份；并初步 设计出适合自 身发展的道 路。 有完整的课 堂笔记和作 业；制作出 10 位名人为 人为学介绍 PPT 一份；心 得体会2份。 有完整的课 堂笔记和作 业；制作出 8 位名人为 人为学介绍 PPT 一份； 心得体会 1 份。 有 完 整 的课 堂笔记 和作 业；制作出至 少 6 位名人 为 人 为 学成 功 经 验 介绍 的 PPT 一份； 心 得 体 会 1 份。 没有完整的课 堂笔记和作 业；制作名人 为人为学成功 经验介绍的 PPT 少于 4 人。 （四）课程目标达成情况评价方法 1．定量评价法

《热力学与统计物理》课程教学大纲本课程的评定采用平时表现（课堂表现+课外表现+小论文）、作业、期中考试和期末考试的综合评定办法，各占20%10%，20%和50%表5《热力学与统计物理》课程分目标评价方法作业平时表现期中考试期末考试课程目标课程分目标达成评价方法(20%)(10%)(20%)(50%)分目标达成度=1（0.2x分目标在出勤与课堂参与的平均70802080课程目标1得分+0.1x分目标在作业中平均得分+0.2x分目标在阶段性测验中的平均得分+0.5401010 10课程目标2x分目标在期末考试中的平均得分）／（0.2x分目标在出勤与课堂参与中总分+0.1x分目标在作业成绩中总分课程目标340201010+0.2x分目标在阶段性测验中的总分+0.5x分目标在期末考试中的总分）五、教材及参考资料教材1、汪志诚主编，《热力学·统计物理》-第六版，北京：高等教育出版社，2019年。主要参考书1.包景东主编.《热力学与统计物理简明教程》，北京：高等教育出版社，2011年。2.马本主编《热力学与统计物理学》，北京：高等教育出版社，1995年。3.Walter Greiner.《Thermodynamics and statistical mechanics》, New York: Springer-Verlag1997.9 /10

《热力学与统计物理》课程教学大纲 9 / 10 本课程的评定采用平时表现（课堂表现+课外表现+小论文）、 作业、期中考试和期 末考试的综合评定办法, 各占 20%,10%, 20%和 50%. 表 5 《热力学与统计物理》课程分目标评价方法 五、教材及参考资料 教材 1．汪志诚主编.《热力学•统计物理》-第六版，北京：高等教育出版社，2019 年。 主要参考书 1. 包景东主编.《热力学与统计物理简明教程》，北京：高等教育出版社，2011 年。 2. 马本堃主编.《热力学与统计物理学》，北京：高等教育出版社，1995 年。 3. Walter Greiner.《Thermodynamics and statistical mechanics》, New York: Springer-Verlag, 1997. 课程目标 平时表现 （20%） 作业 （10%） 期中考试 （20%） 期末考试 （50%） 课程分目标达成评价方法 课程目标1 20 70 80 80 分目标达成度={（0.2ｘ分目 标在出勤与课堂参与的平均 得分+0.1ｘ分目标在作业中 平均得分+0.2ｘ分目标在阶 段性测验中的平均得分+0.5 ｘ分目标在期末考试中的平 均得分）/（0.2ｘ分目标在 出勤与课堂参与中总分+0.1 ｘ分目标在作业成绩中总分 +0.2ｘ分目标在阶段性测验 中的总分+0.5ｘ分目标在期 末考试中的总分）} 课程目标2 40 10 10 10 课程目标3 40 20 10 10