计算物理课程教学大纲.pdf

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 ; Computational Physics, Fortran Version, S.E.Koonin and D.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. An Introduction to Computational Physics ，计算物理学导论， T.Pang 著，世界图书出版公司。 5. Computational Physics ，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. Visual Fortran 常用算法程序集，何光渝等编著，科学出版社。 9. Visual Basic 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 §2.3 Runge-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 §3.1 Numerov 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