关于本科生量子力学教学的一些体会_田光善

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1、第30卷第3期大学物理Vol．30No．32011年3月COLLEGEPHYSICSMar．2011殻櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍殻櫍櫍殻两岸三地物理教育研讨会论文选载櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍殻关于本科生量子力学教学的一些体会田光善(北京大学物理学院，北京100871)摘要:简要介绍几年来我给北京大学物理学院三年级本科生讲授“量子力学A”课程的一些经验和体会．为了使学生们能够较为容易地理解量子力学的基本概念和原则，我尝试着从科学史的角度进行讲述，取得了较好的效果．同时，恰当地打一些比喻，对于学生们深刻领会某些相对来说抽象的概念也有很大帮助

2、．关键词:量子力学教学;量子力学发展史;比喻教学方法中图分类号:O431．1文献标识码:A文章编号:1000-0712(2011)03-0052-07众所周知，量子力学在当今的物理学研究中扮这一条路的决心．这些学生一般会早一些来修“量子演着基础与支柱的作用．因此，这一课程的讲授是当力学(A)”这门课程．对于这些学生，激发他们对于今本科生物理教学的一个极为重要的组成部分．我物理学的兴趣已经不是问题，重要的问题反倒是如本人是自2003年秋季学期开始为北京大学物理学何使他们尽快地了解物理学研究工作的实际情况．院三年级的本科生讲授“量子力学(A)”课程的．迄

3、打一个较为形象的比喻．当我们参观一座宏伟今为止，已讲授过4次(同时为外校学生讲授过3的建筑，比如梵蒂冈的圣彼得大教堂时，导游会将注次)．课程所覆盖的内容大致为:量子力学的诞生;一意力放在给我们讲解教堂的宏伟结构，久远的历史维势场中的粒子运动;力学量的算符表示与表象变以及令人印象深刻的壁画上面，而绝口不提当年的换;力学量随时间的演化与对称性;中心力场中粒子建造过程，更不用说给我们看建造时的图纸了．因为运动的一般性质;带电粒子在电磁场中的薛定谔方我们不是建筑师．但是，若这群游客中有一位建筑师程;自旋自由度的引入;定态微扰论;量子跃迁和散的话，那么他会对许

4、多的建筑细节更为感兴趣．他可射理论初步;力学量本征值的代数解法等．能会问，在当年没有起重机的条件下是如何将巨大自然，同任何负责任的教员一样，我会在讲课过的穹顶安装上去的．他也可能对于当年搭建脚手架程中不断地总结经验．也曾经在几个场合谈过自己的材料很感兴趣．实际上，当年的建设者们可能用的的一些感受和体会，引起了一些同事们的注意．在这是非常“土”的办法．比如先用土将建好的教堂主体里谈一些并不成熟的想法．有错误之处，还请大家批埋起来，将穹顶沿着土坡推上去并安装好后，再将土评指正．一点点运走．而搭脚手架的材料可能也就是竹子一首先，我想讲一下与教学对象有关的问

5、题．根据类的东西．这些事情是不大好意思提的，但是对于一我讲授“力学”课程时所作的观察，对于刚刚入学的个建筑师来说却是他的兴趣所在．大学一年级本科生来说，今后应该从事物理学研究，回到量子力学课程的教学上．如本文开始时所或是选择其他职业，并不是一件完全确定的事情．换强调的，这门课程对于任何一位将物理学研究作为句话说，他们还要等等看．因此，如何在教学中，通过自己职业的学生来说都是至关重要的．就如同任何教师的言传身教，引起学生们对于物理学研究的真一家好的建筑师事务所希望自己的接班人是一些经正热爱，是大学一年级本科教学工作的重点．而到了常下到工地，不怕弄脏自己

6、手脚的实干家一样，我们三年级，学生们的兴趣已经有了较大的分化．一些学也希望从我们的课堂里走出来的是一些脚踏实地，生甚至已经肯定从事物理学的研究不是自己今后所尊重实验事实，不迷信已经建立起来的理论，敢于创要走的人生之路．但也有一些学生则坚定了自己走新而又不惧怕做耗时的实验或是冗长的理论计算的收稿日期:2010－10－31;作者简介:田光善(1956—)，男，北京大学物理学院教授．第3期田光善:关于本科生量子力学教学的一些体会53年轻人．换句话说，在给这些学生讲授量子力学时，间的跳迁会导致频率由普朗克－爱因斯坦量子化条应该像培养未来的建筑师那样，尽可能地

7、重构当年件决定的电磁波的发射或吸收．然而，仅仅根据这两先哲们是如何利用一些基于物理直观，比较“土”的条假设，还不能将原子的离散能级确定下来．为此，办法首先得到较为粗糙的结果，并经过不断地讨论玻尔又引入了所谓对应原理．他认为当某个定态的再将之进一步深化的过程．出于此目的，并考虑到量量于数n非常大时，这个状态所对应的物理量应该子力学的基本概念与经典物理相去甚远，对于初学接近经典物理给出的数值．这门课程的本科生会造成相当大的理解上的困难，现在让我们回顾一下，玻尔是如何从这些假设故在教学中我们尝试着从科学史的角度加以讲述．出发推导氢原子的能级的．首先，我们知

8、道，电子在也就是说，尽可能还原量子力学早期的发展过程，让库仑势2学生自己去体会量子力学的一些基本概念是如何建