计算物理 课程教学大纲（推荐）由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“计算物理教学大纲”。
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 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Gau求积
§4.1 特殊函数 §4.2 Gau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 Monte Carlo方法
§8.1 Monte Carlo方法的基本思想 §8.2 具有特定分布的随机变量的产生 §8.3 Metropolis等人的算法 §8.4 二维Ising模型
*课题VIII：H2分子的量子Monte Carlo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；Gau求积的方法；矩阵运算方法；偏微分方程的数值算法；Monte Carlo方法。
【重点掌握】：数值求积、Gau求积及Monte Carlo求定积分的方法；常微分方程和偏微分方程的计算方法。
【掌握】：Gau求积的思想及矩阵运算方法。
【难点】：偏微分方程的数值计算及Monte Carlo方法。
（重点掌握、掌握、了解、一般了解四个层次可根据教学内容和对学生的具体要求适当减少，但不得少于两个层次）
制定人：关剑月、俞连春
审定人：
日 期：
批准人：
