山大医学物理学教学大纲

1、医学物理学教学大纲一、课程简介医用物理学是物理学的重要分支，是物理学与医学相结合所形成的交叉学科。医学物理学是医学类各专业的重要专业基础课，由理论课和实验课两部分组成。其内容是根据医学专业的特点选定的。理论课在内容上，既要有物理学系统的基础理论，又要与医学有机的结合。因此，本课程包含了力学基本定律、物体的弹性、流体的运动及液体的表面现象、振动、波动、声学、电学、磁学、直流电、光学、激光、x射线、原子核和放射性、量子力学基础等物理知识。还包含以上物理知识在医学中的应用。如肌肉、骨骼的力学性质、血液的流动、呼吸系统气体的流动、听觉的物理过程及听力测试、人体导电性、心电、脑电、电生理有关知识、以及激

2、光、x射线、原子核和放射性在医学中的应用等，将物理学知识、思想、技术、方法与医学有机的融于一体。每章都给出了相当数量的思考题、习题，帮助学生理解和掌握各章的知识。实验课共开设与医学联系紧密的实验。包括误差理论、仪器介绍、验证性实验、设计性实验、医学物理和综合性实验。适用于高等医药院校及综合大学五年制和长学制学生，也可供医药院校其他专业、生命科学有关专业的师生和研究者作参考书二、课程性质、目的和任务医学物理学是医学类各专业的一门重要必修基础课，它对医学专业学生的知识结构、能力培养有着及其重要的作用。其目的是使医学生比较系统地掌握现代医学所需要的物理学基础理论、基本知识、基本理论、基本技能；掌握必

3、要的影像物理学、生物物理学基本知识和基本技能；掌握一些基本实验技能，培养严谨求实的工作作风、科学研究和探索的能力，培养与提高学生的科学实验素养；为后续医学专业基础课和专业课打下扎实的物理学理论基础和实验技能，为学生将来从事医学研究和实践打下必要的基础。在为学生较系统地打好必要的物理基础的同时，培养学生现代的科学的自然观、宇宙观和辩证唯物主义世界观，培养学生的探索、创新精神，培养学生的科学思维能力。本课程的教学任务一个学期完成。理论课主要介绍：静力学的基本概念、刚体的转动、物体的弹性、流体的运动、液体的表面现象、机械振动、波动和声、静电场、稳恒电流、电磁现象、波动光学、量子力学基础、射线、原子核

4、和放射性等基础理论和基本知识。 三、教学基本要求通过理论课教学，使学生掌握力学的基本理论知识。其中包含有：力学基本定律、物体的弹性、流体的运动、振动、波动。掌握电学的基本理论知识，液体的表面现象。掌握电学的基本理论知识。包含：静电场、直流电、磁场、电磁感应。掌握光学的基本理论知识，主要是波动光学的内容。掌握激光、x射线、原子核和放射性、量子力学基础等物理知识。的基本性质。了解包含以上物理知识在医学中的应用如肌肉、骨骼的力学性质、血液的流动、呼吸系统气体的流动、听觉的物理过程及听力测试、人体导电性、心电、脑电、电生理有关知识、以及激光、x射线、原子核和放射性在医学中的应用等，将物理学知识、思想、

5、技术、方法与医学有机的融于一体。通过实验课教学，使学生掌握物理实验测量误差的基本知识，具有正确处理实验数据的基本能力。了解医用物理学实验常用仪器的主要用途，掌握常用仪器的使用方法，能够调节常用实验装置，并基本掌握常用的操作技术。掌握物理实验中常用的实验和测量方法。掌握进行常用物理量的一般测量，长度、质量、时间、热量、温度、电流强度、电压、电阻、磁感应强度、折射率、能量、物性参数等的测量。掌握常用仪器的性能，并学会使用方法和基本操作技能，长度测量仪器、计时仪器、测温仪器、变阻器、电表、交、直流电桥、示波器、激光器、光纤和传感器，低频信号发生器、分光计、光谱仪等。以加强基本操作规范化训练，培养学生

6、综合实验技能和创新能力。 四、教学内容及要求绪论【目的要求】 了解物理学的发展和研究内容、物理学与医学的关系、物理学的地位和任务，掌握物理学的学习方法。【内容】 物理学的发展和研究内容、物理学与医学的关系、物理学的地位和任务，物理学的学习方法。第一章 力学基本规律【目的要求】1掌握：转动定律和角动量守恒定律。应力和应变、弹性模量，相关计算，2熟悉：功能原理、机械能守恒定律、动量守恒定律。3了解：骨骼和肌肉的力学性质，人体受力分析在医学上的意义。【内容】质点的运动，牛顿运动定律，功和势能，能量守恒定律，动量守恒定律。刚体的平动和转动 ，刚体的转动动能，转动惯量，力矩，转动定律，角动量，角动量守恒

7、定律，旋进。物体的弹性，应力，应变，弹性和塑性，弹性模量。人体受力分析及在医学上的意义。第三章 流体的运动【目的要求】 1掌握：理想流体的模型及相关概念。理想流体的连续性方程和伯努利方程及应用。牛顿黏性定律和泊肃叶定律。2熟悉：黏性流体伯努利方程，层流、湍流与雷诺数的关系。斯托克斯定律。3了解：血液流动特性。血流速度、血压和心脏做功。【内容】 理想流体、稳定流动、流线、流管等概念 。理想流体的连续性方程，伯努利方程及应用、计算。实际流体的运动流阻、外周阻力、层流、湍流等概念。雷诺数及计算。泊肃叶定律。顿黏性定律。斯托克斯定律。血液流速计、血液流量计原理。血液的流动。 肺部气体的流动。第四章 液

8、体的表面现象【目的要求】 掌握：液体的表面张力、表面能的概念并会相关计算。弯曲液面附加压强的产生机理，会相关计算。接触角的概念。毛细现象 ，会相关计算。气体栓塞现象。熟悉：表面活性物质。表面吸附。了解：表面活性物质在肺部呼吸时的作用及医学中的应用。【内容】 液体的表面张力。表面能。弯曲液面的附加压强。接触角。毛细现象 。气体栓塞现象。表面活性物质。表面吸附。在医学中的应用。第五章 机械振动【目的要求】1.掌握：简谐振动的基本规律，简谐振动的图示法，描述简谐振动的物理量和相关计算，简谐振动的运动方程。2.熟悉：简谐振动的合成求法，会相关计算。3.了解：阻尼振动、受迫振动、共振的特点，振动的分解、

9、拍的产生，振动在医学中的应用。【内容】简谐振动的基本规律。简谐振动的特征量。简谐振动的运动方程。简谐振动的矢量表示法。同方向、同频率简谐振动的合成。拍。阻尼振动。受迫振动和共振。同方向、不同频率简谐振动的合成。两同频率、相互垂直简谐振动的合成。振动的分解。振动谱。医学应用。 第六章 波动和声【目的要求】1.掌握：波动的基本规律，平面简谐波波动方程的物理意义，声强级的概念和多普勒效应的物理意义和计算方法。2.熟悉：简谐振动的合成求法，惠更斯原理及波的叠加原理，波的干涉及驻波形成的规律，能量密度、能流密度和声强等基本概念。3.了解：超声波、次声波的基本特性及其医药应用。【内容】机械波的产生。波动的

10、特征量。平面简谐波动方程及物理意义。惠更斯原理。波的叠加原理。波的干涉。声强级的概念及计算。多普勒效应及应用。波的能量。波的强度 。波的衰减。驻波。声波的性质 。人耳的听觉区域 。响度级。听力测试与助听。超声波的产生。超声波的特性和作用。超声波在医学上的应用。 第七章 静 电 场【目的要求】 1.掌握: 场强、电势的基本性质及其叠加原理，掌握高斯定理、静电场的环路定理及其应用，会相关计算，电场强度与电势的关系，会相关计算。2.熟悉：静电场中电介质的一些基本性质，电容、电容器及电场能量的计算。3了解：电偶层，人体内的电现象。【内容】 电场的基本性质。电场强度、电势的概念，场强的叠加原理及计算，电

11、偶极子的电场电通量的概念及计算。高斯定理及应用。静电场力做功。电偶极子的电场。静电场的环路定理。电场强度与电势的关系。电介质的极化。电介质中的静电场。电位移 有电介质时的高斯定理。电容、电容器。电场的能量。电偶层。人体内的电现象。 第八章 直 流 电 路【目的要求】1掌握：电流密度、电动势的概念；一段含源电路的欧姆定律，并能应用进行相关计算。掌握基尔霍夫第一定律，基尔霍夫第二定律，并能应用进行相关计算。掌握电容器的充放电规律和特点。2熟悉：温差电现象、接触电势差、电子逸出功的基本概念。3了解：神经电缆的电信号传输过程和分析模型。【内容】 电流密度、电动势的概念及计算。欧姆定律的微分形式。一段含

12、源电路的欧姆定律，基尔霍夫第一定律，基尔霍夫第二定律，及以上三定律的应用。电容器的充电过程，电容器的放电过程，时间常数的概念及计算。电泳。神经纤维的电缆方程（神经细胞、神经纤维、电缆方程）。第九章 电磁现象【目的要求】 1掌握：磁感应强度、磁通量、磁矩的概念及电流的磁感应强度计算，磁场对运动电荷、载流导线、载流线圈的作用及计算。2熟悉：磁感应线、质谱仪和霍耳效应的原理，磁介质的基本性质，电磁感应定律，动感电动势；涡旋电场，3. 了解：涡旋电场，磁场的生物效应。【内容】 磁感应强度。毕奥-沙伐尔定律。安培环路定律。磁场对运动电荷的作用。磁场对载流导线、载流线圈的作用。磁矩，磁介质、顺磁质、抗磁质

13、、铁磁质。磁介质磁化微观过程。磁介质中的磁场。霍耳效应。电磁感应定律。动感电动势。涡旋电场。磁场的生物效应。第十章 光的波动性【目的要求】1. 掌握：相干光、光程、光程差、偏振、半波损失等概念。杨氏双缝干涉、夫朗和费单缝衍射、光栅衍射的基本原理和公式。马吕斯定律，布儒斯特定律，朗伯-比尔定律。2. 熟悉：光的双折射、物质的旋光性、薄膜干涉、劈尖干涉，迈克尔干涉仪的原理及公式 3. 了解：牛顿坏，圆孔衍射，圆二色性，光的散射，药物的旋光性。【内容】 光的相干性。光程，光程差。杨氏双缝干涉。劳埃镜。薄膜干涉。等厚干涉。夫朗和费单缝衍射。圆孔衍射。光栅衍射。马吕斯定律。布儒斯特定律。朗伯-比尔定律。

14、光的双折射。物质的旋光性。自然光和偏振光。起偏、检偏。药物的旋光性。第十一章 光的粒子性【目的要求】 1掌握：普朗克量子假设以及它与经典理论的区别，光电效应的基本规律，爱因斯坦的光子理论。光的波粒二象性。激光产生的机理。2熟悉：自发辐射、受激辐射，受激吸收，亚稳态，粒子数反转分布的几个基本概念，基尔霍夫辐射定律，绝对黑体的辐射定律，康普顿效应的实验规律。3. 了解：光电效应的应用。激光的生物效应 ，激光在医学中的应用。【内容】 黑体辐射。光电效应 。康普顿效应。普朗克量子假设。爱因斯坦的光子理论。光的波粒二象性。自发辐射、受激辐射，受激吸收，亚稳态，粒子数反转分布，激光的产生。光学谐振腔，激光

15、的特点，激光的生物效应 ，激光在医学中的应用。第十二章 X射线【目的要求】 1掌握：管电流、管电压、吸收系数的概念。短波极限的概念及计算，半价层的概念及计算。X射线的强度 ，X射线的硬度。2熟悉：连续X射线谱，标识X射线谱产生机理和规律。3. 了解：X射线的医学应用。【内容】 X射线的基本性质。X射线的发生装置。X射线的产生。管电流、管电压、X射线的强度 。X射线的硬度。X射线谱：连续X射线谱，标识X射线谱。物质对X射线的吸收。半价层。医学应用： X射线摄影（常规 数字），X-CT，治疗（放射治疗 电离 生物效应）。第十三章原子核和放射性【目的要求】1掌握：原子核的基本性质，原子核的质量亏损与

16、结合能，相关计算。原子核的衰变类型和衰变规律，相关计算。半衰期、平均寿命、有效半衰期的概念。放射性活度的概念，相关计算。2熟悉：原子核的自旋与磁矩。放射线与物质的相互作用。辐射剂量。3了解：人工核反应，放射线的剂量以及放射性核素在医药方面的应用。对放射线的辐射防护。【内容】原子核的组成。原子核的大小与密度 。原子核的性质。质量亏损和结合能。原子核的稳定性。核的衰变规律。半衰期与平均寿命。有效半衰期。放射性活度。统计涨落现象。衰变和内转变。衰变 。衰变。光子与物质的相互作用。带电粒子与物质的相互作用。中子与物质的相互作用。辐射剂量：照射量、吸收剂量、剂量当量。辐射防护。放射性核素在医学上的应用：

17、探测、治疗、示踪。说明：本大纲理论课部分下面画线的为重点内容，要求学生牢固掌握，其他为熟悉及了解的内容。五、使用教材和教学参考书使用教材：“十一五”国家级规划教材 医用物理学，武宏 主编，科学出版社，2008.2 参考教材：1. 医学物理学 黄耀熊 主编 高等教育出版社，2003.9 2. 医用物理学， 胡新珉主编 北京：人民卫生出版，20063. 影像物理学 主编 张泽宝 人民卫生出版社，2003.84物理学， 武宏主编， 人民卫生出版社，20011.75. 物理学， 刘克哲 张承锯 主编 高等教育出版社，6 力学基础， 漆安慎 杜婵英主编 高等教育出版社， 7 电磁学， 梁灿彬 秦光戎 梁竹健 主编 高等教育出版社，8. 光学教程，主编 姚启钧 高等教育出版社9原子物理学， 主编 褚圣麟 高等教育出版社 六、考核方式本课程采用闭卷考试，期末学校统一安排时间进行考试，占总成绩的80% ；平时成绩占20% 。七、习题课习题课是消化和掌握所学理论知识不可缺少的重要环节。挑选各章节典型习题进行讲解。重视解题过程中的分析方法和技巧，培养学生独立思考和创新意识，提高分析问题和解决问题的能力。八