曲阜师范大学：物理学专业《热学》核心课程教学大纲

曲华師范大学课程教学大纲学院：物理工程学院热学课程名称：英文名称：Thermology课程代码：072106课程性质：专业核心课计划学时：理论：36实践/实验：18学3分：1-18周授课时间：授课地点：物理学适用专业：执笔人：耿磊审核人：李晶批准人：张英杰:耿磊课程负责人：耿磊授课教师：修订日期：2022年11月26日

学 院： 物理工程学院 课程名称： 热学 英文名称： Thermology 课程代码： 072106 课程性质： 专业核心课 计划学时：理论：36 实践/实验：18 学 分： 3 授课时间： 1-18 周 授课地点： 适用专业： 物理学 执笔人： 耿磊 审核人： 李晶 批准人： 张英杰 课程负责人： 耿磊 授课教师： 耿磊 修订日期： 2022 年 11 月 26 日

《热学》课程教学大纲一、课程简介热学是物理学专业的一门专业核心课程，是普通物理学的一个组成部分。通过本课程的学习，学生将能够系统地掌握热学的基本概念、基本方法和基本理论，建立起鲜明的物理图像，运用所学热学知识分析一般物理现象和解决实际热学问题。本课程为热力学与统计物理学等后续课程的学习打下基础，又为学生毕业后从事科学研究、教学和技术工作提供基本的热学知识和理论方法。二、课程目标本课程以“学生中心，产出导向，持续改进”的理念为指导，以物理学师范专业培养方案为依据，系统讲授热学的基本研究方法、分子动力学理论的平衡态和非平衡态理论、热力学的基本宏观定律及物态与相变。通过本课程的学习，学生将能够：（1）掌握执学的基础知识，建立执学的大局观：认同热学这门课程中实验与逻辑推理相结合的特殊研究方法；认同热学规律的高可靠性、普适性和局限性；（2）掌握与物质热运动有关的基本理论和方法，掌握研究物质热性质的宏观的热力学定律和微观的统计物理学方法，能够解决课程学习及中学物理教学过程中遇到的热学问题；（3）为一般的实际问题建构合适的物理模型并运用所学的热学知识独立解决，具有实事求是的科学态度和探求真理的科学精神，形成物理学的思维方法和证唯物主义的世界观。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：掌握热学的基础知识，建立热学的大局观：认同热学这门课程中实验与逻辑推理相结合的特殊研究方法：认同热学规律的高可靠性、普适性和局限性。课程目标2：掌握与物质热运动有关的基本理论和方法，掌握研究物质热性质的宏观的热力学定律和微观的统计物理学方法，能够课程目标解决课程学习及中学物理教学过程中遇到的热学问题。课程目标3：能够为一般的实际问题建构合适的物理模型并运用所学的热学知识独立解决，具有实事求是的科学态度和探求真理的科学精神，形成物理学的思维方法和辩证唯物主义的世界观课程目标课程目标1课程目标2课程目标3毕业要求指标点2-1：对教师职业有强烈的认同，具有毕业要求MH积极的从教意愿和动机，端正的从教M2:态度，认同教师工作的专业性和意义。教育情怀2-2：具有人文底蕴与科学精神，富有HHH1 /5

《热学》课程教学大纲 1 / 5 一、课程简介 热学是物理学专业的一门专业核心课程, 是普通物理学的一个组成部分。通过本课 程的学习, 学生将能够系统地掌握热学的基本概念、基本方法和基本理论, 建立起鲜明 的物理图像，运用所学热学知识分析一般物理现象和解决实际热学问题。本课程为热力 学与统计物理学等后续课程的学习打下基础，又为学生毕业后从事科学研究、教学和技 术工作提供基本的热学知识和理论方法。 二、课程目标 本课程以“学生中心，产出导向，持续改进”的理念为指导，以物理学师范专业培 养方案为依据，系统讲授热学的基本研究方法、分子动力学理论的平衡态和非平衡态理 论、热力学的基本宏观定律及物态与相变。通过本课程的学习，学生将能够：（1）掌握 热学的基础知识，建立热学的大局观：认同热学这门课程中实验与逻辑推理相结合的特 殊研究方法；认同热学规律的高可靠性、普适性和局限性；（2）掌握与物质热运动有关 的基本理论和方法，掌握研究物质热性质的宏观的热力学定律和微观的统计物理学方法， 能够解决课程学习及中学物理教学过程中遇到的热学问题；（3）为一般的实际问题建构 合适的物理模型并运用所学的热学知识独立解决，具有实事求是的科学态度和探求真理 的科学精神，形成物理学的思维方法和辩证唯物主义的世界观。 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：掌握热学的基础知识，建立热 学的大局观：认同热学这门课程中实验与逻 辑推理相结合的特殊研究方法；认同热学规 律的高可靠性、普适性和局限性。 课程目标 2：掌握与物质热运动有关的基本 理论和方法，掌握研究物质热性质的宏观的 热力学定律和微观的统计物理学方法，能够 解决课程学习及中学物理教学过程中遇到的 热学问题。 课程目标 3：能够为一般的实际问题建构合 适的物理模型并运用所学的热学知识独立解 决，具有实事求是的科学态度和探求真理的 科学精神，形成物理学的思维方法和辩证唯 物主义的世界观。 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：对教师职业有强烈的认同，具有 积极的从教意愿和动机，端正的从教 态度，认同教师工作的专业性和意义。 M M H 2-2：具有人文底蕴与科学精神，富有 H H H

《热学》课程教学大纲爱心、责任心和事业心，自觉成为学生锤炼品格、学习知识、创新思维、奉献祖国的引路人。体现热学课程中科学家的科学精神。3-1：通过热学课程的学习，掌握热学EML毕业要求的知识框架。3:3-2：培养起正确的物理思维，科学的LMH学科素养分析物理问题。4-1：能够通过学情分析，对与热有关毕业要求HMH的教学活动进行合理规划和安排，形4:成一定的教学设计能力。教学能力HHL4-2：能够处理解决一般的热学习题6-1：了解中学生身心发展的一般规HML律，了解中学教育原理和规律，与热学毕业要求教学相结合。6：综合育6-2：了解学校文化和教育活动的育人人内涵和方法，能够在热学教学中融入MLH思政和德育内容，对学生进行有效的教育和引导。7-1：通过查阅文献资料获取有价值信LMH息，养成终身学习的习惯，具有在物理毕业要求教育和科研等专业领域发展的意识。7：学会反7-2：通过学习热学课程的基本原理、思定律和方法以及其应用，掌握一定的HMH反思方法和技能，具有一定的创新意识和批评性思维。毕业要求8-1：通过学习，认识到热学相关规律H8:MM是通过大量的实验事实，许多科研人员不断讨论总结而成。沟通合作三、教学内容表2：课程目标与教学内容和教学方法的对应关系表学教课程课程课程周日时学章节内容提要目标目标目标次期分方312配法1.了解热物理学中的两种描述方讲法：热力学，统计力学；授1-3第一章导论2.掌握平衡态，温度，压强以及410HH讨它们满足的物态方程；论3.熟悉物质结构的微观模型。讲第二章分子动1.掌握理想气体的麦氏分布律：理学理论的平速度分布律，速率分布律；授4-68AHH讨衡态理论2.掌握麦氏分布律的应用：气体2 /5

《热学》课程教学大纲 2 / 5 爱心、责任心和事业心，自觉成为学生 锤炼品格、学习知识、创新思维、奉献 祖国的引路人。 体现热学课程中科学家的科学精神。 毕业要求 3： 学科素养 3-1：通过热学课程的学习, 掌握热学 的知识框架。 H M L 3-2：培养起正确的物理思维, 科学的 分析物理问题。 L M H 毕业要求 4： 教学能力 4-1：能够通过学情分析, 对与热有关 的教学活动进行合理规划和安排, 形 成一定的教学设计能力。 H H M 4-2：能够处理解决一般的热学习题。 H H L 毕业要求 6：综合育 人 6-1：了解中学生身心发展的一般规 律，了解中学教育原理和规律，与热学 教学相结合。 H M L 6-2：了解学校文化和教育活动的育人 内涵和方法，能够在热学教学中融入 思政和德育内容，对学生进行有效的 教育和引导。 M L H 毕业要求 7：学会反 思 7-1：通过查阅文献资料获取有价值信 息，养成终身学习的习惯，具有在物理 教育和科研等专业领域发展的意识。 L M H 7-2：通过学习热学课程的基本原理、 定律和方法以及其应用，掌握一定的 反思方法和技能，具有一定的创新意 识和批评性思维。 M H H 毕业要求 8: 沟通合作 8-1：通过学习, 认识到热学相关规律 是通过大量的实验事实, 许多科研人 员不断讨论总结而成。 M M H 三、教学内容 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 1-3 第一章 导论 1.了解热物理学中的两种描述方 法: 热力学, 统计力学; 2.掌握平衡态, 温度, 压强以及 它们满足的物态方程; 3.熟悉物质结构的微观模型。 10 讲 授 讨 论 H H M 4-6 第二章 分子动 理学理论的平 衡态理论 1.掌握理想气体的麦氏分布律: 速度分布律, 速率分布律; 2.掌握麦氏分布律的应用: 气体 8 讲 授 讨 M H H

《热学》课程教学大纲分子碰壁数；论3.了解玻尔兹曼分布；4.掌握能量均分定理。1.熟悉三种输运现象的宏观规律：黏性现象-牛顿黏性定律，扩散现象-菲克定律，热传导现象-傅里讲第三章输运现叶定律：象与分子动理授7-9HM2.微观上：掌握气体分子的平均M8学理论的非平讨自由程，了解输运现象的微观机论衡态理论理-不均匀造成；熟悉气体输运系数的导出；3.理解稀薄气体的输运过程。1.掌握热力学的基本概念：准静态过程，可逆过程，功和热量，热容，烩；讲2.掌握热力学第一定律；10-第四章热力学3.掌握理想气体的四个基本过程：授HH12M13讨第一定律等温，等压，等体和绝热过程；4.熟悉卡诺热机，掌握热机效率论的计算；5.了解焦耳-汤姆逊效应及制冷机。1.掌握热力学第二定律的开氏和讲授14-第五章热力学克氏描述及其本质；10MHM16讨第二定律与熵2.熟悉卡诺定理；论3.掌握熵的概念和熵增加原理。1.了解物质的形态以及三态之间的相变；2.熟悉液体的表面现象：表面张讲力，附加压强；毛细现象；17-第六章物态与授3.熟悉气液相变：气化和凝结以HMM618相变讨及真实气体的等温线；了解范德瓦论尔斯等温线以及临界点；4.了解克拉伯龙方程推导，会简单使用。四、课程考核（一）课程目标与课程考核的对应关系表3：课程目标与课程考核的对应关系表课课课考核方式程程程考核内容目目目及占比标1标 2 标3MH平衡态，温度等基本概念的定义以及意义，物质微观结构的内课堂表现M3 /5

《热学》课程教学大纲 3 / 5 分子碰壁数; 3.了解玻尔兹曼分布; 4.掌握能量均分定理。 论 7-9 第三章 输运现 象与分子动理 学理论的非平 衡态理论 1.熟悉三种输运现象的宏观规律: 黏性现象-牛顿黏性定律, 扩散现 象-菲克定律, 热传导现象-傅里 叶定律; 2.微观上: 掌握气体分子的平均 自由程, 了解输运现象的微观机 理-不均匀造成; 熟悉气体输运系 数的导出; 3.理解稀薄气体的输运过程。 8 讲 授 讨 论 H M M 10- 13 第四章 热力学 第一定律 1.掌握热力学的基本概念: 准静 态过程, 可逆过程, 功和热量, 热容, 焓; 2.掌握热力学第一定律; 3.掌握理想气体的四个基本过程: 等温, 等压, 等体和绝热过程; 4.熟悉卡诺热机, 掌握热机效率 的计算; 5.了解焦耳-汤姆逊效应及制冷 机。 12 讲 授 讨 论 M H H 14- 16 第五章 热力学 第二定律与熵 1.掌握热力学第二定律的开氏和 克氏描述及其本质; 2.熟悉卡诺定理; 3.掌握熵的概念和熵增加原理。 10 讲 授 讨 论 M H M 17- 18 第六章 物态与 相变 1.了解物质的形态以及三态之间 的相变; 2.熟悉液体的表面现象: 表面张 力, 附加压强; 毛细现象; 3.熟悉气液相变: 气化和凝结以 及真实气体的等温线;了解范德瓦 尔斯等温线以及临界点; 4.了解克拉伯龙方程推导, 会简 单使用。 6 讲 授 讨 论 H M M 四、课程考核 （一）课程目标与课程考核的对应关系 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 平衡态，温度等基本概念的定义以及意义，物质微观结构的内 课堂表现 M M H

《热学》课程教学大纲容，热学的研究方法，宏观输运规律，能量均分定律，麦氏分(20)布律，热力学基本定律，热力学基本定律的应用（针对理想气习题作业MU体），摘的计算，物态相变，附加压强，克拉伯龙方程。(10%)期中考试L(20%)期末考试L.(50)（二）评定方法本课程的评定采用课堂表现、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%。（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课程目标超出预期达到预期低于预期比例优：90-100良：80-89中：70-79合格：60-69不合格：<60建立起对热部分认识到建立起对热学学的宏观认认识到热学知，认识到热学规律的的宏观认知，不了解热学规规律的高可深刻认识热学热学规律的高可靠性、律的高可靠靠性、普适规律的高可靠高可靠性、性、普适性和普适性和局课程目标130性和局限性、普适性和普适性和局局限性，不能限性，部分性，基本掌局限性，熟练限性，较好掌握课程中掌握课程中的握课程中的掌握课程中的掌握课程中的基本概基本概念。基本概念。基本概念。的基本概念。念。熟练运用热力较好运用热基本运用热部分运用热不能运用热力学第一定律，力学第一定力学第一定力学第一定学第一定律，律，第二定律，第二定第二定律对理律，第二定第二定律对理想气体的应律对理想气律对理想气律对理想气想气体的应体的应用，体的应用，体的应用，用，熟练计算用，不能计算理想气体在可较好计算理基本计算理部分计算理理想气体在可逆/非可逆过想气体在可想气体在可想气体在可逆/非可逆过程中的摘差；逆/非可逆逆/非可逆逆/非可逆过程中的摘差；课程目标250熟练运用麦氏过程中的摘过程中的炳程中的摘差；不能运用麦氏分布律的应差：较好运差；基本运部分运用麦分布律的应用：熟练运用用麦氏分布用麦氏分布氏分布律的用：不能运用能均分定理对律的应用；律的应用；应用；部分能均分定理对理想气体的应较好运用能基本运用能运用能均分理想气体的应用，熟练计算均分定理对定理对理想用，不能计算均分定理对理想气体的气体的应用，热机的热机效理想气体的热机的热机效率：熟练掌握应用，较好应用，基本部分计算热率；不能掌握4 /5

《热学》课程教学大纲 4 / 5 容，热学的研究方法，宏观输运规律，能量均分定律，麦氏分 布律，热力学基本定律，热力学基本定律的应用(针对理想气 体)，熵的计算，物态相变，附加压强，克拉伯龙方程。 （20） 习题作业 （10%） M M M 期中考试 （20%） M H L 期末考试 （50） M H L （二）评定方法 本课程的评定采用课堂表现、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%。 （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 30 建立起对热学 的宏观认知， 深刻认识热学 规律的高可靠 性、普适性和 局限性，熟练 掌握课程中的 基本概念。 建立起对热 学的宏观认 知，认识到 热学规律的 高可靠性、 普适性和局 限性，较好 掌握课程中 的基本概 念。 认识到热学 规律的高可 靠性、普适 性和局限 性，基本掌 握课程中的 基本概念。 部分认识到 热学规律的 高可靠性、 普适性和局 限性，部分 掌握课程中 的基本概 念。 不了解热学规 律的高可靠 性、普适性和 局限性，不能 掌握课程中的 基本概念。 课程目标 2 50 熟练运用热力 学第一定律, 第二定律对理 想气体的应 用, 熟练计算 理想气体在可 逆/非可逆过 程中的熵差; 熟练运用麦氏 分布律的应 用; 熟练运用 能均分定理对 理想气体的应 用, 熟练计算 热机的热机效 率; 熟练掌握 较好运用热 力学第一定 律, 第二定 律对理想气 体的应用, 较好计算理 想气体在可 逆/非可逆 过程中的熵 差; 较好运 用麦氏分布 律的应用; 较好运用能 均分定理对 理想气体的 应用, 较好 基本运用热 力学第一定 律, 第二定 律对理想气 体的应用, 基本计算理 想气体在可 逆/非可逆 过程中的熵 差; 基本运 用麦氏分布 律的应用; 基本运用能 均分定理对 理想气体的 应用, 基本 部分运用热 力学第一定 律, 第二定 律对理想气 体的应用, 部分计算理 想气体在可 逆/非可逆过 程中的熵差; 部分运用麦 氏分布律的 应用; 部分 运用能均分 定理对理想 气体的应用, 部分计算热 不能运用热力 学第一定律, 第二定律对理 想气体的应 用, 不能计算 理想气体在可 逆/非可逆过 程中的熵差; 不能运用麦氏 分布律的应 用; 不能运用 能均分定理对 理想气体的应 用, 不能计算 热机的热机效 率; 不能掌握

《热学》课程教学大纲液体的表面现计算热机的计算热机的机的热机效液体的表面现象和规律；熟热机效率；热机效率；率；部分掌象和规律；不练运用克拉伯较好掌握液基本掌握液握液体的表能运用克拉伯龙方程计算相体的表面现体的表面现面现象和规龙方程计算相应的性质。象和规律；象和规律：律；部分运应的性质。较好运用克基本运用克用克拉伯龙拉伯龙方程拉伯龙方程方程计算相计算相应的计算相应的应的性质。性质。性质。熟练且准确熟练且准确地能够运用热能够运用热地运用热学运用热学知识学知识解决学知识解决不能运用热学知识解决与独立地解决与与热有关的与热有关的知识解决与热热有关的-热有关的一般一般问题，一般问题，有关的问题，课程目标320般问题，能问题，能够为能够为一般能够为一般不能为一般的够为一般的一般的物理问的物理问题的物理问题物理问题建立物理问题建题建立合适的建立合适的建立合适的合适的模型。立合适的模模型。模型。模型。型。（四）课程目标达成情况评价方法作业课堂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%)(20%)(50%)(10%)分目标达成度=1（0.2x分目标在出勤与课堂参与的平均得分+0.130303030课程目标1x分目标在作业中平均得分+0.2x分目标在期中考试中的平均得分+0.5x分目标在期末考试中的20406060课程目标2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+0.2x分目标50301010课程目标3在期中考试中的总分+0.5x分目标在期末考试中的总分）五、教材及参考资料教材：秦允豪主编。《热学》，北京：高等教育出版社，第四版，2017。主要参考书：季椿等主编：《热学》，北京：高等教育出版社，第二版，2008。5 /5

《热学》课程教学大纲 5 / 5 液体的表面现 象和规律; 熟 练运用克拉伯 龙方程计算相 应的性质。 计算热机的 热机效率; 较好掌握液 体的表面现 象和规律; 较好运用克 拉伯龙方程 计算相应的 性质。 计算热机的 热机效率; 基本掌握液 体的表面现 象和规律; 基本运用克 拉伯龙方程 计算相应的 性质。 机的热机效 率; 部分掌 握液体的表 面现象和规 律; 部分运 用克拉伯龙 方程计算相 应的性质。 液体的表面现 象和规律; 不 能运用克拉伯 龙方程计算相 应的性质。 课程目标 3 20 熟练且准确地 运用热学知识 独立地解决与 热有关的一般 问题，能够为 一般的物理问 题建立合适的 模型。 熟练且准确 地运用热学 知识解决与 热有关的一 般问题，能 够为一般的 物理问题建 立合适的模 型。 能够运用热 学知识解决 与热有关的 一般问题， 能够为一般 的物理问题 建立合适的 模型。 能够运用热 学知识解决 与热有关的 一般问题， 能够为一般 的物理问题 建立合适的 模型。 不能运用热学 知识解决与热 有关的问题， 不能为一般的 物理问题建立 合适的模型。 （四）课程目标达成情况评价方法 课程目标 课堂表现 （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 30 30 30 30 分目标达成度={（0.2ｘ分目标在 出勤与课堂参与的平均得分+0.1 ｘ分目标在作业中平均得分+0.2 ｘ分目标在期中考试中的平均得 分+0.5ｘ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+0.2ｘ分目标 在期中考试中的总分+0.5ｘ分目 标在期末考试中的总分）} 课程目标 2 20 40 60 60 课程目标 3 50 30 10 10 五、教材及参考资料 教材：秦允豪主编.《热学》，北京：高等教育出版社，第四版, 2017。 主要参考书：李椿等主编.《热学》，北京：高等教育出版社，第二版, 2008