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计算物理基础

国家级
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物理是定量研究的科学,定量就要计算。计算机为计算物理而生,却成了人类文明辉煌的标志。实验物理、理论物理与计算物理三足鼎立,支撑着宏伟的物理大厦。计算物理开启了物理世界的另一扇门,欢迎你来体验计算乐趣,欣赏物理奇境。

课程介绍

课程简介 一、课程目标 本课程重点学习用数学软件matlab计算微分,积分,矩阵运算,解常微分方程与偏微分方程,及其它计算机数值方法,如拟合与插值、蒙特卡洛方法等等,同时学习一些基础的数值算法理论,并且学习上述知识在物理研究与物理课程学习中的运用。 教学中强调通过实践来培养学生用数值方法研究和解决物理问题的能力,提出了“编程训练”和“科学计算可视化”等新的学习内容,使计算物理课程起到了优化课...

教学单元
  • 第1讲 matlab简介
    • 01-01

      绪论 §1.1 matlab的操作界面

    • 01-02

      §1.2 数据格式与算符

    • 01-03

      §1.3 编程

    • 01-04

      §1.4 作图

    • 01-05

      §1.4.7 动画 §1.5 画物理场的专用指令 §1.6 图形窗口的编辑功能

    • 01-06

      §1.7制作图形用户界面(gui) §1.8浮点运算与数值计算的误差 §1.9物理应用:logistic模型的周期分岔与混沌现象

  • 第2讲 迭代-分形图形
    • 02-01

      §2.1 迭代与分形

    • 02-02

      §2.2 复变函数迭代 §2.3 分形与分形维

  • 第3讲 数值微分与数值积分
    • 03-01

      §3.1 数值微分与数值积分 §3.2 matlab指令 §3.3 用符号工具箱计算微积分

    • 03-02

      §3.4 环形电流的磁场——物理场的可视化 §3.5 分子振动的半经典量子化

  • 第4讲 数据处理
    • 04-01

      §4.1 插值

    • 04-02

      §4.1.4 mtalab插值指令 §4.2 曲线拟合 §4.3 曲线拟合工具箱

    • 04-03

      §4.4 求方程的零点

    • 04-04

      §4.5 快速傅里叶变换

  • 第5讲 解常微分方程
    • 05-01

      §5.1 龙格一库塔法 §5.2 变步长的龙格一库塔法

    • 05-02

      §5.3 常微分方程组的初值问题 §5.4 用matlab解常微分方程 §5.5 刚性问题

    • 05-03

      §5.6 事件 §5.7 误差 §5.8 性能

    • 05-04

      §5.9 物理应用: §5.9.1 刚体绕瞬心的转动方程§5.9.2 弹簧摆运动 §5.9.3 圆锥陀螺运动

    • 05-05

      §5.10 边值问题和本征值问题

    • 05-06

      §5.11 用指令bvp4c解边值问题与本征值问题

  • 第6讲 混沌
    • 06-01

      §6.1 单摆——从周期运动到混沌

    • 06-02

      §6.2 倒摆与达芬方程

    • 06-03

      §6.3 自激振动——范德波尔方程

    • 06-04

      §6.4 洛伦茨方程——奇怪吸引子

  • 第7讲 解偏微分方程
    • 07-01

      §7.1 差分法解热传导方程 §7.2 差分法解弦振动方程

    • 07-02

      §7.3 差分法与松弛法解椭圆型方程

    • 07-03

      §7.4 偏微分方程的工具箱(pdetool)

    • 07-04

      §7.5 特殊函数

  • 第8讲 蒙特卡罗方法
    • 08-01

      §8.1蒙特卡罗方法的发展过程§8.2随机变量 密度函数 分布函数§8.3大数定理 中心极限定理

    • 08-02

      §8.4随机数 随机抽样 §8.5 计算定积分 §8.6 热力学的平衡态

    • 08-03

      §8.7 麦克斯韦速率分布律 §8.8 链式反应的模拟

    • 08-04

      §8.9迭代函数系统(ifs) §8.10分形生长模型

教材
  • 主教材
    计算物理基础
    isbn:

    978-7-04-028355-6

    主编:

    彭芳麟

    高等教育出版社
  • 辅助教材
    数学物理方程的matlab解法与可视化
    isbn:

    7-302-09884-0

    主编:

    彭芳麟

    清华大学出版社
  • 辅助教材
    理论力学计算机模拟(matlab编程应用附光盘)
    isbn:

    7-302-05162-3

    主编:

    彭芳麟

    清华大学出版社
  • 辅助教材
    应用maple 和 matlab 解决科学计算问题
    isbn:

    7-04-006935-0

    主编:

    甘德著 刘来福 何青 彭芳麟 黄海洋 郇中丹译

    高等教育出版社
课程信息
课程类型:

理论课(含实验/实践)

课程属性:

专业基础课/技术基础课

课程学时:

32.0

学校:

北京师范大学

学科门类:

理学

专业大类:

物理学类

专业类:

物理学

适用专业:

物理,应用物理,

学习人数:

29183

评论数:

371

教学团队
  • 彭芳麟

    课程负责人

    教授

  • 梁颖

    主讲教师

    教授

  • 李融武

    主讲教师

    副教授

  • 刘振兴

    主讲教师

    副教授

  • 赵虎

    主讲教师

    副教授

  • 夏钶

    主讲教师

    教授