# 《大学物理》 《大学物理》课程的作用，一方面在于为学生较系统地打好必要的物理基础，另一方面，使学生初步学习了科学的思想方法和研究问题的方法。这些都起着开阔思路、激发探求和创新精神、增强适应能力、提高人才素质的重要作用。学好本课程，不仅对学生在校的学习十分重要，而且学生毕业后的工作和进—步学习新理论、新技术，不断更新知识，都将发生深远的影响。由于本课程是在低年级开设的，因而它在使学生树立正确的学习态度，掌握科学的学习方法，培养独立获取知识的能力，以尽快适应大学阶段的学习规律等方面也起着重要的作用，此外，学习物理知识、物理思想和物理学的研究方法，有助于培养学生建立辩证唯物主义世界观。 通过本课程的教学，应使学生对物理学所研究的各种运动形式以及它们之间联系，有比较全面和系统的认识；对本课程中的基本理论、基本知识和基本技能能够正确地理解，并具有初步应用的能力。在本课程的各个教学环节中，应注意对学生进行严肃的科学态度，严格的科学作风和科学思维方法的培养和训练，应重视对学生能力的培养，尤其是利用计算机信息技术和软件完成小课题研究。 在整个教学过程中，应注意有计划地、循序渐进地培养学生独立阅读与本课程水平相当的教材和参考书的能力，并要求学生达到理解其主要内容和写出条理较清楚的笔记、小结和心得体会。 通过众多的理想模型的建立和应用，培养学生能根据问题的性质和需要，抓住主要因素，略去次要因素，对所研究的复杂问题进行合理简化处理的能力。 在大学物理学习的全过程中注意培养学生抽象思维的能力和理论联系实际的能力。 培养应用物理的理论、观点和方法以及高等数学工具分析研究实际问题，计算或估算一般难度的物理问题，并能根据量纲、数量级以及与已知典型结论比较等方法判断结果的合理性。 [TOC] ## 1. 课程评价 平时成绩30%，期中考试20%，期末考试50% ## 2. 课程实践一：红外测温枪 ### 2.1 红外测温仪原理  如图所示，红外测温仪所接收到的总能量为  整理得  其中To 是人体的实际温度，T 是红外测温系统测量得到的温度，Tu 是测量时背景的环境温度，Ta 是测量时背景的大气温度，τ是大气透射率， 是人体发射率。 ### 2.2 实验过程 我们使用MATLAB来仿真红外接受仪对人体体温测量的确率，将人体体温限制在32.5°C到42.5°C之间，人体发射率取0.98（来自网络）。 分别仿真实验结果与大气温度和大气透射率的关系（为了便于运算，忽略了环境温度的影响） ### 2.3 实验结果     ### 2.3 误差分析 大气温度与大气透射率一起影响着红外测温仪的测量误差，大气温度与体温差距越大，大气透射率越低，误差越大。 红外测温仪的测量温度会介于大气温度和人体体表温度之间，可设计相关模块来减少误差。 在本次仿真中测得的误差均小于6%，经查阅资料，在红外测温仪实际设计中还引入了超声波测距模块等来减少大气温度，透射率和环境温度带来的误差，所以日常使用的准确度还是完全可以接受的。 ## 3. 课程实践二：从EPR佯谬到量子通信 进一步地为了更深刻地理解BB84协议，我们利用 python 写了一份简单的代码模拟了通信的过程。 通过使用QKD协议, 通信双方可以在不安全的信道上安全地生成和共享密钥, 而无需预先共享任何秘密信息。在理想情况下, QKD可以提供信息论意义上的安全性。然而, 在实际应用中, QKD系统可能受到设备和信道的不完美性、攻击者的攻击等因素的影响, 因此需要不断地优化和改进。 本项目中，我们利用python代码模拟了BB84协议的密钥分发过程，并模拟了了在不同噪声环境下 Alice与 Bob 的测量结果，结果发现比较两者的测量能敏锐地探测出信道的干扰率，也即在有第三者窃听的信道上Alice 与 Bob 能够通过比较两者的测量结果很容易地发现窃听者的存在，充分体现了 BB84协议密钥分发过程的安全性。下面的图片展示了测量时得到的错误率与信道噪声的关系，并且将不同噪声条件下 Alice 和 Bob的测量结果进行了可视化。