《医学物理学》第7版教学大纲.docx
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《医学物理学》第7版教学大纲
《医学物理学》（第7版）教学大纲
（供临床医学、预防医学、影像学、法医学、护理学、药学等专业使用）
华中科技大学物理学院编
二O一O年二月
前言
《医学物理学》是国家教育部规定的高等医学院校临床医学、预防医学等专业的一门必修基础课，是为这些专业的学生提供较系统的物理学知识，使他们在中学物理学教育基础上，进一步学习医学专业所必需的物理学的基本概念、基本规律、基本方法，为后继课程的学习以及将来从事专业工作打下一个良好的基础。
我校《医学物理学》教材选用人民卫生出版社出版普通高等教育“十一五”国家级规划教材《医学物理学》第7版（胡新珉主编）。
依据学校的教学计划，本课程共96学时，其中理论课68学时，实验课28学时。
因此制定本“教学大纲”。
因为教材是按72~108学时编写。
所以，“教学大纲”既参照卫生部1982年“高等医学院校《医用物理学》教学大纲（试用本）”和医药类大学物理课程教学的基本要求，也结合当前教育改革倡导素质教育，针对临床医学、预防医学、影像学、法医学、护理学、药学等专业的特点编写。
“大纲”内容分为掌握、熟悉、了解和自学。
自学内容课堂上教师原则上不讲授，属自学内容，结业考试中一般不作要求。
第一章
力学的基本定律（自学）
第二章物体的弹性（自学）
一、学习要求
本章要求熟悉描述物体弹性的基本概念，对人体骨骼和肌肉组织的力学特性要有一定的了解。
二、讲授内容和要求等级
章节
次序
内容
等级
第一节
线应变与正应力
一
线应变
熟悉
二
正应力
熟悉
三
正应力与线应变的关系
熟悉
四
弯曲
自学
第二节
切应变与切应力
一
切应变
熟悉
二
切应力
熟悉
三
切应力与切应变的关系
熟悉
四
扭转
自学
第三节
体应变与体应力
一
体应变
熟悉
二
体应力
熟悉
三
体应力与体应变的关系
熟悉
第四节
生物材料的黏弹性
自学
三、授课学时：
2学时。
四、练习：
第27~28页，2-6、2-9。
第三章流体的运动
一、学习要求
本章要求掌握理想流体作稳定流动时的基本规律，即连续性方程和伯努利方程以及它们的应用；熟悉实际流体的流动规律和泊肃叶定律；了解斯托克司定律和血液在循环系统中的流动规律。
二、讲授内容和要求等级
章节
次序
内容
等级
第一节
理想流体的稳定流动
一
理想流体
熟悉
二
稳定流动
熟悉
三
连续性方程
掌握
第二节
伯努利方程
一
伯努利方程
掌握
二
伯努利方程的应用
掌握
第三节
黏性流体的流动
一
层流和湍流
熟悉
二
牛顿黏滞定律
熟悉
三
雷诺数
了解
第四节
黏性流体的运动规律
一
黏性流体的伯努利方程
了解
二
泊肃叶定律
熟悉
三
斯托克司定律
了解
第五节
血液在循环系统中的流动
一
血液的组成及特性
自学
二
心脏做功
了解
三
血流速度分布
自学
四
血流过程中的血压分布
自学
三、授课学时：
4学时。
四、练习：
第42~43页，3-4、3-5、3-6、3-7、3-9、3-10、3-11、3-13。
第四章振动
一、学习要求
本章要求熟悉简谐振动及其特征量的物理本质，熟悉简谐振动合成，了解振动分析、阻尼振动和受迫振动。
二、讲授内容和要求等级
章节
次序
内容
等级
第一节
简谐运动
一
简谐运动方程
掌握
二
简谐运动的特征量
掌握
三
简谐运动的矢量图法
熟悉
四
简谐运动的能量
熟悉
第二节
阻尼振动、受迫振动与共振
一
阻尼振动
了解
二
受迫振动
了解
三
共振
了解
第三节
简谐运动的合成
一
两个同方向、同频率简谐运动的合成
熟悉
二
同方向、不同频率简谐运动的合成
了解
三
谐振分析
了解
四
两个同频率、互相垂直的简谐运动的合成
熟悉
三、授课学时：
4学时。
四、练习：
第53~54页，4-4、4-7、4-8、4-9、4-10。
第五章波动
一、学习要求
本章要求掌握波动方程的物理意义及波的强度概念；熟悉波的产生与传播；熟悉声压、声阻抗、声强、声强级、响度级等物理概念及其有关计算，为噪声的防护打下一定理论基础；熟悉多普勒效应的物理本质；了解超声波的特性及其在医学中的应用。
二、讲授内容和要求等级
章节
次序
内容
等级
第一节
机械波
一
机械波的产生
熟悉
二
波面和波线
熟悉
三
波速、波长、波的周期和频率
掌握
第二节
简谐波
一
波函数
掌握
二
波动方程
了解
第三节
波的能量
一
波的能量和强度
掌握
二
波的衰减
了解
第四节
波的干涉
一
惠更斯原理
了解
二
波的叠加原理
熟悉
三
波的干涉
熟悉
四
调幅波
自学
五
驻波
了解
第五节
声波
一
声压和声强
熟悉
二
听觉域
熟悉
三
声强级与响度级
掌握
第六节
多普勒效应
一
多普勒效应
熟悉
二
冲击波
了解
第七节
超声波及其医学应用
自学
三、授课学时：
4学时。
四、练习：
第72-73页，5-4、5-5、5-6、5-7、5-10、5-11、5-12。
第六章相对论基础
一、学习要求
本章要求熟悉狭义相对论的基本原理、研究方法，通过与绝对时空观的比较，建立狭义相对论的时空观，了解广义相对论的基本观点。
二、讲授内容和要求等级
章节
次序
内容
等级
第一节
伽利略变换
一
经典力学的绝对时空和相对性原理
熟悉
二
伽利略变换
熟悉
第二节
洛伦兹变换
一
迈克尔孙-莫雷实验
了解
二
狭义相对论的基本假设
熟悉
三
洛伦兹变换
掌握
第三节
狭义相对论的时空观
一
时间膨胀
掌握
二
洛伦兹收缩
掌握
三
同时性的相对性
掌握
四
因果律和信号速度
了解
五
光多普勒效应
了解
第四节
相对性动力学
一
动量和质量
熟悉
二
力和动能
熟悉
三
质能关系
熟悉
四
能量和动量的关系
熟悉
第五节
广义相对论简介
自学
三、授课学时：
6学时。
四、练习：
第86~87页，6-2、6-3、6-4、6-7、6-12、6-13、6-14、6-16、6-19。
第七章分子动理论
一、学习要求
本章要求在巩固理想气体的状态方程和理想气体分子微观模型基础上，掌握其压强公式、能量公式和弯曲液面的附加压强公式的推导及其应用；熟悉液体表面张力、表面能的概念及它们与表面张力系数的关系，熟悉能量均分定理和玻尔兹曼能量分布律，润湿、不润湿和毛细现象；了解气体栓塞、表面活性物质和表面吸附。
二、讲授内容和要求等级
章节
次序
内容
等级
第一节
物质的微观结构
熟悉
第二节
理想气体分子运动论
一
理想气体状态方程
熟悉
二
理想气体微观模型
熟悉
三
理想气体的压强公式
掌握
四
理想气体的能量公式
掌握
五
理想气体定律的推导
熟悉
第三节
气体分子速率分布律和能量分布律
一
麦克斯韦速率分布定律
了解
二
平均自由程和平均碰撞频率
了解
三
玻尔兹曼能量分布定律
熟悉
第四节
输运过程
自学
第五节
液体的表面现象
一
表面张力和表面能
熟悉
二
弯曲液面的附加压强
掌握
三
毛细现象和气体栓塞
熟悉
四
表面活性物质与表面吸附
了解
三、授课学时：
4学时。
四、练习：
第105~106页，7-1、7-2、7-4、7-6、7-8、7-10、7-11、7-12。
第八章热力学基础（自学）
第九章静电场
一、学习要求
学习本章后要求掌握电场、电场强度、高斯定理的物理意义和应用，静电场力做功和电势的关系；熟悉电场叠加原理、电场强度和电势的关系和电偶极子电场的电势；了解心肌细胞的电偶极矩、心电图及其导联。
二、讲授内容和要求等级
章节
次序
内容
等级
第一节
电场强度
一
电场强度的概念
熟悉
二
电场强度的计算
掌握
第二节
高斯定理
一
电场线和电通量
熟悉
二
高斯定理
掌握
三
高斯定律应用举例
掌握
第三节
电势
一
静电场的环路定理
熟悉
二
电势
掌握
三
电势叠加原理
熟悉
四
场强与电势的关系
熟悉
第四节
电偶极子电偶层
一
电偶极子的电场
熟悉
二
电偶层
了解
第五节
静电场中的电介质
自学
第六节
心电知识
一
心电场
了解
二
心电图
了解
三
心电图导联
了解
三、授课学时：
6学时。
四、练习：
第144~146页，9-1、9-2、9-3、9-6、9-7、9-9、9-10、9-11。
第十章直流电
一、学习要求
本章要求掌握稳恒电流的特性和电流密度，会熟练分析复杂电路，利用含源电路的欧姆定律和基尔霍夫定律对复杂电路进行计算；熟悉生物膜电位及其应用。
二、讲授内容和要求等级
章节
次序
内容
等级
第一节
电流密度
一
电流强度和电流密度
掌握
二
金属与电解质的导电性
熟悉
三
欧姆定律的微分形式
熟悉
第二节
基尔霍夫定律
一
基尔霍夫第一定律
掌握
二
基尔霍夫第二定律
掌握
第三节
电容器的充电和放电
了解
第四节
生物膜电位
一
能斯特方程
熟悉
二
静息电位
了解
三
动作电位
了解
第五节
电泳
了解
三、授课学时：
4学时。
四、练习：
第159~160页，10-1、10-2、10-3、10-5、10-6、10-7。
第十一章稳恒磁场
一、学习要求
掌握磁场中的高斯定理、毕奥-萨伐尔定律、安培环路定理；理解磁感应强度、霍尔效应；熟悉磁场对电流的作用；了解生物医学电磁传感器、超导现象、磁场的生物效应、生物电阻抗。
二、讲授内容和要求等级
章节
次序
内容
等级
第一节
一
二
磁场磁感应强度
磁感应强度
磁通量磁场中的高斯定理
熟悉
掌握
第二节
一
二
电流的磁场
毕奥-萨伐尔定律
毕奥-萨伐尔定律的应用
掌握
熟悉
第三节
安培环路定律
掌握
第四节
一
二
三
四
五
六
磁场对电流的作用
磁场对运动电荷的作用
磁场对载流导线的作用
载流线圈所受磁力矩
霍尔效应
质谱仪和回旋加速器
电磁泵和电磁流量计
熟悉
了解
了解
掌握
了解
自学
七
磁流体发电
自学
第五节
磁介质
自学
第六节
磁场的生物效应
自学
三、授课学时：
4学时。
四、练习：
第179~180页，11-2、11-3、11-5、11-6、11-7。
第十二章电磁感应和电磁波
一、学习要求
掌握电磁感应定律及其应用；了解动生电动势、感生电动势、自感和互感、电磁波、电磁场对生物体的作用。
二、讲授内容和要求等级
章节
次序
内容
等级
第一节
一
二
三
电磁感应定律
电磁感应定律
动生电动势
感生电动势有旋电场
掌握
熟悉
熟悉
第二节
自感和互感
一
互感现象
熟悉
二
自感现象
熟悉
第三节
磁场的能量
了解
第四节
麦克斯韦方程组
了解
第五节
电磁振荡和电磁波
了解
三、授课学时：
4学时。
四、练习：
第195~197页，12-1、12-2、12-3、12-4、12-7、12-11。
第十三章波动光学
一、学习要求
通过学习光的干涉、衍射、偏振现象，认识光的波动性本质，确立“光是一种波”——这一基本思想；要求掌握并能熟练运用光的双缝干涉、单缝衍射、圆孔衍射、光栅衍射的基本原理和计算公式；理解光程、光程差等概念，熟悉薄膜干涉、牛顿环；熟悉光的偏振性，自然光和偏振光，起偏和检偏，能熟练运用Malus定律；了解双折射、二相色性、溶液的旋光性等现象。
二、讲授内容和要求等级
章节
次序
内容
等级
第一节
光的干涉
一
光的相干性
熟悉
二
光程光程差
熟悉
三
四
杨氏双缝实验
洛埃镜实验
掌握
熟悉
五
六
薄膜干涉
等厚干涉
熟悉
熟悉
第二节
光的衍射
一
单缝衍射
掌握
二
圆孔衍射
熟悉
三
光栅衍射
掌握
第三节
光的偏振
一
自然光和偏振光
熟悉
二
马吕斯定律
掌握
三
四
布儒斯特定律
光的双折射
熟悉
了解
五
二相色性和偏振片
了解
第四节
偏振光的应用
自学
第五节
液晶的光学性质
自学
三、授课学时：
6学时。
四、练习：
第218~219页，13-4、13-7、13-8、13-9、13-10、13-15、13-16、13-18。
第十四章几何光学
一、学习要求
要求掌握近轴光线在单球面、简单共轴球面系统（如透镜、薄透镜组）上的折射行为，物、像间的共轭关系及其计算方法；熟悉透镜的像差及其矫正方法、共轴球面系统的三对基点的物理意义和柱面透镜；熟悉放大镜、纤镜、显微镜的原理，角放大率的计算方法，分辨本领的物理意义和实际意义；了解医学上常用的几种显微镜；熟悉眼睛的光学模型、眼睛的调节及屈光不正，掌握利用简约眼模型计算近视、远视的矫正方法，了解散光及其矫正。
二、讲授内容和要求等级
章节
次序
内容
等级
第一节
球面折射
一
单球面折射
掌握
二
共轴球面系统
掌握
第二节
透镜
一
薄透镜公式
掌握
二
薄透镜的组合
熟悉
三
四
五
厚透镜
柱面透镜
透镜的像差
熟悉
了解
熟悉
第三节
一
眼睛
眼的光学结构
熟悉
二
眼的调节
了解
三
四
眼的分辩本领和视力
眼的屈光不正及其矫正
熟悉
掌握
第四节
几种医用光学仪器
一
放大镜
熟悉
二
光学显微镜
熟悉
三
纤镜
熟悉
四
特殊显微镜
自学
三、授课学时：
6学时。
四、练习：
第239-240页，14-1、14-2、14-3、14-4、14-5、14-6、14-8、14-9、14-10、14-11。
第十五章量子力学基础
一、学习要求
通过本章的学习，要求了解十九世纪中后期至二十世纪初期的物理学；了解黑体辐射实验、光电效应实验、氢原子光谱实验、卢瑟福α粒子的散射实验，以及这些实验的科学意义和在科学史上的地位；了解现代物理学的基础之一——量子力学的建立过程；掌握能量量子化、光量子化（光子）、光的波粒二像性、物质的波粒二像性；熟悉物质波的统计意义，了解微观世界中物质遵循测不准关系的物理意义；熟悉薛定谔方程及其在一维无限深势阱和势垒问题中的应用、隧道效应；熟悉电子的自旋假设的意义；了解原子结构的量子力学描述。
二、讲授内容和要求等级
章节
次序
内容
等级
第一节
黑体辐射
一
黑体辐射
掌握
二
普朗克能量量子假设
掌握
第二节
光电效应
一
光电效应
熟悉
二
爱因斯坦的光子假设
掌握
第三节
康普顿效应
一
二
康普顿效应
光子理论对康普顿效应解释
熟悉
熟悉
第四节
氢原子光谱玻尔的氢原子理论
一
氢原子光谱
了解
二
玻尔的氢原子理论
了解
第五节
物质的波动性质
一
德布罗意假设
掌握
二
电子衍射
了解
三
不确定关系
熟悉
第六节
薛定谔方程
一
波函数及其统计解释
熟悉
二
薛定谔方程
熟悉
三
四
一维无限势阱
势垒隧道效应
熟悉
了解
第七节
一
二
量子力学的原子结构概念
四个量子数
多电子原子
了解
了解
第八节
原子光谱和分子光谱
一
原子光谱
自学
二
分子光谱
自学
三、授课学时：
6学时。
四、练习：
第267~268页，15-4、15-7、15-8、15-10、15-12、15-13、15-14、15-16、15-18。
第十六章X射线
一、学习要求
了解X射线机的基本组成部分；熟悉X射线强度和硬度的概念、X射线的基本性质、X射线的波性；掌握X射线谱、X射线产生的微观机制、短波极限公式及其应用；掌握物质对X射线的吸收机理和规律及应用。
二、讲授内容和要求等级
章节
次序
内容
等级
第一节
X射线的产生
一
X射线的产生装置
了解
二
X射线的强度和硬度
熟悉
第二节
X射线谱
一
连续X射线谱
熟悉
二
标识X射线谱
熟悉
第三节
X射线的基本性质
一
X射线的一般性质
熟悉
二
X射线的衍射
了解
第四节
一
二
物质对X射线的衰减规律
单色X射线的衰减规律
衰减系数与波长、原子系数的关系
掌握
熟悉
第五节
一
二
三
X射线的医学应用
治疗
诊断
X-CT
自学
自学
自学
三、授课学时：
4学时。
四、练习：
第283~284页，16-6、16-7、16-8、16-9、16-10。
第十七章原子核和放射性
一、学习要求
通过学习，必须掌握原子核的组成、大小、质量、密度、结合能、质量亏损等基本性质，了解核的稳定性；熟悉不稳定核素的放射性衰变类型，核衰变过程中遵循的质量能量转化守恒、核子数守恒、核电荷数守恒定律；掌握放射性核素系统的衰变规律和衰变活度，及其计算方法；了解放射性平衡、射线与物质的相互作用的几种形式；了解射线剂量的定义及射线的防护方法；了解放射性核素在医学上的应用和基本粒子概念及分类。
二、讲授内容和要求等级
章节
次序
内容
等级
第一节
原子核的基本性质
一
原子核的组成、质量和大小
掌握
二
原子核的自旋和磁矩
了解
三
原子核的结合能及质量亏损
掌握
四
原子核的宇称
了解
第二节
核衰变的类型
一
α衰变
熟悉
二
β衰变
熟悉
三
γ衰变和内转换
熟悉
第三节
原子核的衰变规律
一
衰变规律
掌握
二
半衰期
掌握
三
放射性活度
掌握
四
放射性平衡
了解
第四节
射线与物质的相互作用
一
带电粒子和物质的相互作用
了解
二
光子与物质的相互作用
了解
三
中子与物质的相互作用
了解
第五节
辐射剂量与防护及测量原理
了解
第六节
放射性核素在医学上的应用
自学
三、授课学时：
4学时。
四、练习：
第304~305页，17-1、17-4、17-6、17-8、17-10、17-11。
第十八章激光及其医学应用（激光医学选修课）
第十九章核磁共振（人体图像学选修课）
第二十章生物非线形动力学简介（信息学选修课）
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