复旦大学夏令营步青计划丨物理学线上科普课堂介绍。
课程名称:复旦大学物理学线上科普课堂
授课时间:2022年7月11日-7月16日
上午9:00-10:30;
下午13:30-15:00
课程介绍
2018年6月,国务院办公厅在“关于新时代推进普通高中育人方式改革”的指导意见中强调,要充分发挥高等学校、科研机构的重要育人作用,积极开展科技创新等社团活动。2020年9月,教育部在全国人大“关于举办高等院校科普开放日的建议”答复中指出,教育部支持鼓励科研机构及高校依托实验室资源申报科普基地,结合自身科研优势,加强科普能力建设,鼓励实验室制作多种形式的科普资源,面向中学生开展科普教育,提升中学生的科技素养。为了贯彻上述国家政策,复旦大学于2022年7月举办“复旦大学首届物理学线上科普课堂”活动。
物理学是研究一切物质最基本结构与运行法则的学科。自伽利略与牛顿时代起,物理学的发展不断更新着人类对于自然的底层认知,并从中衍生出无数新的学科分支,带动了整个科学与技术领域的迅猛发展。今天,物理学仍在拓展着我们的认知疆界,小至基本粒子,大至整个宇宙,从物质的诞生到时空的尽头,仍有无数的未知等待我们一一去探索。
本次线上科普活动包含六次讲座。我们将首先为同学们介绍物理学中一些最基本的研究方法与理念、以及贯穿于经典到现代物理学之中的重要原理,之后,我们将覆盖当前的一些前沿以及热点话题,包括自旋电子学、量子物理、及对近年诺贝尔物理学奖的介绍与解析。授课教师将以视频讲解和在线讨论的形式与学员互动,帮助有志于探索自然奥秘的优秀高中生了解物理学的学科基础与前沿发展。科普课堂中表现优秀的学生,还将会得到复旦大学暑期“步青计划”的邀请函作为神秘礼物。
课程安排
科普课堂分6次,每次讲解60分钟,讨论30分钟。
1.物理学中的微积分
授课教师:娄捷
牛顿不仅是经典物理学的奠基者,也是微积分的发明者之一。我们将从牛顿力学出发,引入微积分的思想,通过简单易懂的物理实际问题,为同学们抽丝剥茧的揭开微积分的神秘面纱。通过课程的学习,你会发现微积分非常容易理解,也很容易使用,它和你的物理知识环环相扣。在介绍完微积分的基本思想之后,我们会介绍微积分里最重要的三个函数形式:幂函数,三角函数和e指数函数。它们的奇妙微积分性质正适合描述我们在物理学中遇到的各种有趣问题。实际上,它们不仅局限于物理学,我还会给出许多和统计学,社会学相关的问题,也是由这几个基本函数和它们的微积分性质来描述的。这些生动的例子一定能让同学们更好地理解微积分的本质。最后,如果有时间,我们还将介绍更复杂的微积分规则,如传递规则,偏微分等等,给有兴趣深入学习的同学提出一些挑战。
2.物理学中的实验
授课教师:苏卫锋
物理学是一门实验的科学。理论的建立需要实验的验证,而新的实验现象则需要理论解释,进一步促进理论的发展。我们将结合一些具体的案例讲述物理实验的重要性,包括如何建立物理模型、如何进行实验设计,如何做实验记录以及对实验结果的判断等,带领同学初探实验物理的世界。
3.物理学中的作用量
授课教师:石磊
在物理学中,最小作用量原理(英语:the least action principle)曾被广泛运用于力学、光学、量子力学和相对论的研究中。在高中阶段的学习,通过理解最小作用量原理可以统一光学、力学等起初看来并不相干的领域。我们将和同学们一起,以制作交互式界面的方式来探究最小作用量原理。
4.自旋电子学
授课教师:殷立峰
自旋电子学是磁学和微电子学的交叉学科,它同时利用了电子的自旋和电荷两个自由度,是后摩尔时代的新型信息技术革命的突破点之一。我们将回顾自旋电子学的发展历史,向同学们展示如何逐步接近物理极限,探寻后摩尔时代的新型信息处理方案。
5. 量子科技:从基础到应用
授课教师:施郁
量子科技是目前科学技术的前沿,具有重大的科学意义和战略价值。量子科技的基础是量子物理学。我们将回顾量子物理学的历史,解释什么是“量子”,什么是量子科技,并重点阐述其之所以重要,让学生对量子科技建立起初步的印象和兴趣。
6. 解读2021年诺贝尔物理学奖:复杂系统与统计物理
授课教师:黄吉平
复杂系统在我们的日常生活中俯拾皆是:例如地球气候系统、鸟群、股票市场、人脑、交通流、等等,而统计物理为复杂系统的宏观现象与微观机制之间建立了一座坚实的桥梁。我们将通过对2021年诺贝尔物理学奖的解读,向同学们介绍复杂系统与统计物理这个热点研究方向。
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