计算物理  021M2024H

学期:2017—2018学年(春)第二学期 | 课程属性:一级学科普及课 | 任课教师:周善贵,郭璐,周昕
授课时间: 星期三, 第1、2、3节
授课地点: 教1-115
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
授课时间: 星期三, 第1、2、3节
授课地点: 教1-115
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
课程编号: 021M2024H 课时: 40 学分: 2.0
课程属性: 一级学科普及课 主讲教师:周善贵,郭璐,周昕
英文名称: Computational Physics

教学目的、要求

教学目的、要求:使物理类研究生通过该课程的学习,熟练掌握计算物理中常用的数值计算方法,并对第一性计算、分子模拟、有限元计算和粒子物理模拟的理论、方法及相关数据处理及分析方法有比较全面的了解,初步具备选择合适的算法或软件解决实际理论物理问题的能力。本课程的目的在于通过理论与实践相结合的训练方法,使学生在完成学习后即能采用适合的数值方法和工具,开展对物理、化学、材料等不同体系的理论研究工作。  

预修课程

1)四大力学;2)Linux/Unix 操作系统环境及命令;3)C/C++ 或FORTRAN编程语言;4)数值计算基本知识。

教 材

Tao Pang, “An Introduction to Computational Physics”

主要内容

Computational Physics


讲授内容: 
1-2   学时:课程及基础知识简介(包括Linux环境、C语言、并行计算、量子力学、统计物理等)
3-4   学时:本征方程的求解
5-6   学时:电子结构方法(*)
7-8   学时:电子关联方法(*)
9-10  学时:密度泛函方法(*)
11-12 学时:插值和外推
13-14 学时:数值积分方法(包括MC)
15-16 学时:方程求根
17-18 学时:优化算法
19-20 学时:常微分方程的积分
21-22 学时:分子模拟中的MC方法(*)
23-25 学时:分子模拟中的MD方法(*)
26-27 学时:快速傅立叶变换(*)
28-29 学时:偏微分方程
30-31 学时:数据的统计分析(*)
32-33 学时:数据建模
34-36 学时:有限元方法(包括Lattice Boltzmann)(*)
37-38 学时:粒子物理中的数值方法(*)
39-40 学时:期末考试

注:打星号者为教学的重点与难点。

其中王延颋教授1-10学时,周昕教授11-25学时,郭璐教授26-40学时。

教学手段与方法:采用多媒体教学与黑板书写结合的方式。概念陈述的文字及图片和动画展示用投影仪放映,公式推导用板书。

考核方式:期末闭卷考试一次,占总分的40%,平时作业占40%,考勤占20%。

参考文献

(1)	W. H. Press, S. A. Teukolsky, W. T. Vetterling, B. P. Flannery, “Numerical Recipes in C”
(2)	马文淦,《计算物理学》