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计算物理课程教学大纲

课程名称：计算物理

英文名称：ComputationalPhysics

课程编码：x4080051

学时数：32

其中实践学时数：16课外学时数：0

学分数：2.0

适用专业：光电信息科学与工程

一、课程简介

计算物理是光电信息科学与工程专业的一门专业选修课程。它采用数值计算方法来求解物理问

题。由于物理学中能够给出解析解的问题很少，因此很多物理学领域都需要用数值方法来进行研究。

计算物理学已经和理论物理学、实验物理学一起构成了现代物理学的三个重要组成部分。该课程教

学大致分为两个层次：第一是通过本课程的教学，使学生对计算物理学中比较重要以及常用的算法

有比较全面和系统的认识；对本课程中的基本理论、基本知识和基本技能能够正确地理解并运用；

第二，要求学生具有一定的应用能力，对于前沿研究课题内容有一定了解，这将为以后从事专业工

作和科学研究打下良好的基础。

二、课程目标与毕业要求关系表

课程目标毕业要求

支撑光电信息科学与工程专业培养计划二毕业要求的

①基本理论、基本知识和基本技能，5-2能够选择和使用恰当的仪器设备、信息资源、现

要求学生理解并能运用代工程工具和专业模拟软件，对光电领域复杂工程问

题进行分析、计算与设计。

支撑光电信息科学与工程专业培养计划二毕业要求的

②前沿研究课题内容，要求学生了解5-2能够选择和使用恰当的仪器设备、信息资源、现

并掌握其研究方向代工程工具和专业模拟软件，对光电领域复杂工程问

题进行分析、计算与设计。

三、课程教学内容、基本要求、重点和难点

第一章计算物理起源和发展及应用

了解计算物理学的起源、研究对象、研究方法以及在不同领域的应用。掌握一种计算机语言

（Fortran或VB）。了解本课程的教学要求和考核形式等。

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重点：计算机编程语言应用。

难点：计算机语言一般编程方法。

第二章简单物理实验的模拟

了解简单物理实验模拟的基本步骤，掌握简谐振动实验的模拟，振动合成原理的模拟。

重点：简谐振动实验的模拟，振动合成原理的模拟。

难点：建立实验模型。

第三章实验数据的统计处理

了解统计直方图的概念，掌握实验数据的平均值、方差、标准差计算。

重点：数据的平均值、方差、标准差计算。

难点：对实验数据进行排序。

第四章线性代数方程组的解法

了解线性代数方程组的一般解法，掌握高斯消元法、列主元高斯消去法、简单迭代法和赛德尔

迭代法的基本思想。

重点：列主元高斯消去法解线性代数方程组。

难点：列主元高斯消去法系数最大值确定。

第五章有限差分方法和常微分方程的求解

了解差商代替微商的内涵，掌握几种常见的差分格式。掌握求解微分方程的几种数值方法，熟

练掌握常微分方程的差分解法。

重点：常微分方程的差分解法。

难点：差分格式稳定性的分析。

第六章抛物型方程的解法

了解偏微分方程求解的一般步骤，掌握抛物型方程差分格式的建立、初边