| 提供学校： | 西安电子科技大学 |
| 院系： | 先进材料与纳米科技学院 |
| 课程编号： | MA006030 |
| 学分： | 1 |
《统计物理学简述》教学大纲
课程编号：MA006030
课程名称：统计物理学简述 英文名称：The Brief of StatisticalPhysics
学分/学时：1/16 课程性质：通识课
适用专业：工科、理科等 建议开设学期：2
先修课程：高等数学、大学物理 开课单位：先进材料与纳米科技学院
一、课程的教学目标与任务
本课程教学目标是培养和训练学生从大量微观粒子的统计特性出发研究宏观体系物性的能力，通过对历史的回顾和问题的分析培养辩证唯物主义的世界观。本课程的任务是从微观角度研究热运动规律，使用统计的方式研究与热运动有关的物性及宏观物质系统的演化。
二、课程具体内容及基本要求
（一）近独立粒子的最概然分布（8学时）
粒子运动状态的经典描述和量子描述；系统微观状态描述；分布与微观状态；等概率原理；玻尔兹曼分布；玻色分布、费米分布的导出以及各种分布间的相互关系。
1.基本要求
（1）熟悉粒子运动状态的经典描述和量子描述以及系统微观状态描述；理解并区分分布与微观状态；
（2）掌握等概率原理，以及玻尔兹曼分布、玻色分布与费米分布的导出，并熟悉分布间的相互关系。
2.重点、难点
重点：粒子运动状态的经典描述和量子描述；三种系统的区别；等概率原理；玻尔兹曼分布的导出， 以及三种分布间的关系。
难点：粒子运动状态的量子描述；玻尔兹曼分布的导出， 以及三种分布间的关系。
3.作业及课外学习要求：
通过完成作业6.1—6.3，理解态密度和简并度的联系，态密度在固体物理和半导体物理中有着广泛应用。通过完成作业6.5，体会条件极值中的约束条件对最概然分布的影响。
（二）玻尔兹曼统计（4学时）
热力学量的统计表达式；固体热容量的爱因斯坦理论。
1.基本要求
（1）了解热力学量的统计表达式；
（2）熟悉能量均分定理，了解该定理的长处与缺点；
（3）了解爱因斯坦关于固体中粒子热运动的假设，掌握固体热容量的爱因斯坦假设。
2.重点、难点
重点：热力学量的统计表达式；能量均分定理；固体热容量的爱因斯坦假设。
难点：多原子分子理想气体的内能、热容量；能量均分定理的局限性。
3.作业及课外学习要求：
通过完成作业7.6，了解一种新的求分布的方法，同时认识固体物理中的弗伦克尔缺陷。通过完成作业7.17，能够更加灵活地运用玻尔兹曼分布。
（三）费米统计和玻色统计（4学时）
热力学量的统计表达式；光子气体；金属中的自由电子气体。
1.基本要求
（1）了解热力学量的统计表达式；
（2）掌握光子气体的涵义及应用；
（3）熟悉金属中的自由电子气体。
2.重点、难点
重点：热力学量的统计表达式；光子气体的分布；自由电子气体的分布。
难点：用光子气体模型克服能量均分定理所导致的黑体辐射能量发散；用费米分布研究金属中的自由电子气体。
3.作业及课外学习要求：
通过完成8.9，认识到黑体辐射的应用。通过完成作业8.19及8.20，深入理解金属中自由电子气的特点。
三、教学安排及方式
总学时16学时，其中：讲授16学时。
| 序号 | 课程内容 | 学时 | 教学方式 |
| 1 | 近独立粒子的最概然分布 | 8 | 讲授+研讨 |
| 2 | 玻尔兹曼统计 | 4 | 讲授+研讨 |
| 3 | 玻色统计和费米统计 | 4 | 讲授+研讨 |
注：教学方式包括面授和线上，其中面授包括：讲授、实验、上机、实践。
四、本课程对培养学生能力和素质的贡献点
课程的学习有别于中学课程的学习，要求学生掌握科学的学习方法，培养学生独立的思考能力。该课程重物理概念和基本原理，轻数学计算。本课程适当引入物理学发展史训练学生的思维方法和研究方法，提高学生发现、分析和解决问题的能力及创新能力。
五、考核及成绩评定方式
最终成绩由平时作业成绩和期末成绩构成。各部分所占比例如下：
平时作业成绩：70%。主要考核对每堂课知识点的复习、理解和掌握程度。
研讨参与度：30%。围绕核心物理概念、基本原理等展开的研讨中学生的参与度，也考察学生的语言及文字表达能力，一般需提前准备短文。
六、教材及参考书目
教材：《热力学·统计物理》（第四版），汪志诚编，高等教育出版社
参考书目：
1.《热力学与统计物理学》，林宗涵编，北京大学出版社，2007年1月；
2.《热力学与统计物理简明教程》，卡特编，清华大学出版社，2007年12月；
3.《高等统计力学》，麦考伊编，清华大学出版社，2012年8月。
七、说明
（一）与相关课程的分工衔接
本课程需要灵活使用高数中多元函数求极值等微积分知识，是后续多门专业课程，特别是固体物理学与半导体物理学的基础。
（二）其他说明
无。
（执笔人：陈华 审核人：李智敏 ）
2018年 12月 7日