选课类别:计划内与自由选修 | 教学类型:理论课 |
课程类别:本科计划内课程 | 开课单位:地球和空间科学学院 |
课程层次:专业核心 | 学分:2.0 |
《磁流体力学》是空间物理专业的核心课程,覆盖诸多空间物理数理基础,要求学生掌握磁流体理论及其物理模型。主要内容包括基础方程、磁流体静力学、波动和不稳定性等。教学以英文讲义为主,顺序贴近《胡文瑞, 宇宙磁流体力学》。尽管数理推导较为简单,课程强调对物理概念的深刻理解。汪院长的授课逻辑清晰,有助于理清复杂的物理模型和现象。
讲义是课程主要参考资料,此外推荐阅读《Kulikovskii和Lyuimov的磁流体力学》等经典教材。课程安排包括定期讨论课,有助于加深对课程内容的理解。课堂压力适中,不涉及太复杂的推导,因此能较好地听懂物理模型。
汪老师对缺勤与作业提交较为严格,作业通常每章一收。本学期共收四次,每次需4-6小时完成。作业题量相对较多,需全面掌握章节内容才可完成。
课程考试开卷,分为期中和期末各一次,期末包括不定项选择题与大题。考察内容与重点章节和知识点相符,主要考核概念掌握程度。评分为出勤20%、作业30%、期末50%,作业扣分严格但最终总评高于预期。
汪院长的授课水平高,径把握课程关键内容,既不偏重理论推导,也不转向过于工程化的计算。汪老师的人非常友善、乐于沟通,课堂体验与课程收获良好。对于未来可能涉及磁流体力学的内容,建议认真学习,多次研读讲义以加深理解。
《磁流体力学》是空间物理专业三春必修专业课,而且尤为吊诡的是,它是科大唯一一门本科MHD课程(核院物院等体专业的MHD都是放在《等离子体物理导论》课程学的,内容也没有空物磁流体力学课程深),因此这门课无法以任何方式被高级/同级替代,而空物专业的人数决定了它每年只会开一个班,所以对空物同学而言完全是没得选的。在20级课改之前该课程有3学分,而20级课改改为了2学分,因此从20级(2023春)开始,这门课就不再有期中考试了,课程内容也有所简化。以下内容均按照2023春季学期的情况评课。
评分方式与给分:20%出勤+30%作业+50%期末卷面分。说是不调分的,但个人感觉自己的总评比给分公式得到的要高(没出卷面分,属于估算)。下为汪老师提供的往年卷面分:
以下为汪老师班往年卷面优秀率与不及格率:
注:2021年的磁流体力学课程是刘睿老师带的,而不是汪老师。不过在肉眼可见的范围内以后基本上是汪老师带磁流体力学课程。
汪老师对学生的平时要求较为严苛,不接受缺勤与作业迟交,请假需要导师/班主任签名的请假条,点名较为频繁。作业是老师每节课会留几道题,每章讲完一收,有的章内容比较少就并在下一章收。本学期共收了四次作业,题量和@苏杭之学长说的差不多,共20道题左右,不过题目难度较高。由于MHD是一门高度体系化的学科,每章的作业也是基本上要把一章内容全过一遍才能做出来,因此每次作业可能要花4-6h才能比较有质量地完成。
教学内容:汪老师自编了一套纯英文讲义,讲义内容的组织顺序比较接近胡文瑞, 宇宙磁流体力学, 科学出版社, 1987. (#),如果感觉英文看不懂可以去图书馆借来这本书对照着看。另一本参考书:库里柯夫斯基和留比莫夫著,徐复、胡文瑞等译,磁流体力学,上海科学技术出版社,1966. (&),这本的内容也是该有的都有,不过内容顺序和讲义不一样。老师在上课时有课件,不过课件内容基本上是把讲义中的重要公式截图一遍,参考价值不大(除了第七章有一页介绍激波进化性条件的出射入射波模差,讲义上讲的不如课件清楚)。
考试与复习:此课程考试为开卷考试,2023春为50分不定项选择题(多选一项扣一分)+50分大题,考点与老师考前所划定的考点(红线为重点章节,红字为重点知识点)差不多。压轴题是计算有粘的Hall电流表达式,有一道算有粘磁声波的色散关系,一道算水平磁场线下的大气标高、一道螺旋箍缩,其它题目印象不深了。特别复杂的公式肯定不会考,作为开卷考试主要考察的是概念掌握的熟练程度。如果概念不熟练,结果会是大题做的特别慢,不定项选择丢一堆分。
复习上,建议花2天时间把课程讲义过一遍,对于要求掌握的章节(6.4.3/4、第8章应该不要求掌握),力求搞懂每一个公式的物理意义;大段文字不要一扫而过而是要读进去。基本上过一遍讲义就够了。我整理了《磁流体力学讲义公式含义表》,写明了汪讲义中每个公式的公式号与该公式的物理意义,可用于考场快速查询。个人推荐,如果希望使用该表,可在过讲义时对照该表,以加深熟悉。
课程收获:磁流体力学是整个空间物理专业的数理基础,大多数领域的科研都绕不开MHD,可以说是空物本科数理课程中最重要的几门之一。就这门课而言,汪老师在授课时抓住了空物科研所用的MHD的重点,既没有过于物理和强调理论推导,也没有把这门课变成过于工科、强调计算的磁流体线学,而是牢牢抓住了MHD/空间物理的重要物理现象及其背后的模型。MHD这门学科总是不得不遭遇冗长复杂的公式与头疼的学习体验,但是汪老师在其中能挑出相对而言最舒适的学习路径,展示了相当的授课水平。
不过给分问题是上天无路下地无门了(悲)
总的来说是空间物理除开四大力学之外为数不多的硬课。
去年刘睿老师的课程当时状态有些问题,是一个字没听过,所以就仅仅从汪院长的课程出发,谈一谈。
课程概况
今年和去年规格不同,总体课程按照老师给的英文课程讲义教授。
依次探讨了磁流体中的基础方程、特殊近似下的磁流体推导、磁流体静力学、不可压缩等离子体流动、波动、激波和不稳定性。基本逻辑思路是按照 基础方程给出 —— 特殊情况近似 —— 推广 来教授的,理解上并不困难。
要想学好这门课,不可缺少地需要把等离子体物理学好,这两门课程的关联过于紧密。笔者的等离子体物理学的很差,于是在本门课程中遇到了很多问题。
课堂内容
事实上本门课涉及的数理推导并不困难,虽然严格来说都是在解偏微分方程,但是却并没有在这方面为难同学,笔者体感这门课程最重要的还是在于对于磁流体力学整体物理模型的把握和掌控。
汪院长的物理模型非常好,课堂听课可以基本满足这门课的基本理解需求。并且由于课堂上很多时候不涉及极其复杂的推导,听课的压力也并不大。
除开基础的课堂教学,汪院长会安排两到三次讨论课,每次约一课时,会提前两天给出思考题,作为讨论内容。
作业情况
本学期作业多于刘睿老师教课期间,但基本等于讲义最后的assignment加上几道思考题。总计约20到30道题。
考试情况
本门课程进行了两次测验,期中测验是九道不定项选择加一道计算题,按照老师说法是算入作业分。期末测试也是不定项选择加多道问答题和计算题,占比50%。考试全开卷,可以携带任意纸质材料进入。虽然如此,仍然不推荐携带太大量的书籍,反而浪费时间,笔者今年带了三本书加上作业入场,实际也就用到讲义和笔记内容。
不知道是不是因为老师今年第一年回归加上期中情况并不良好,最终期末考试内容非常简单,基本都是书上内容,如果有听过课或者预先认真读过书,应该在答题的时候不会有太大问题。
给分情况
按照老师说法是20出勤加30作业加50期末,作业并不默认拿满,写错题目会有所扣分。老师说是不调分,但是感觉好像也有点调了(不清楚期末有没有写错题,感觉激波算的有点问题)。笔者作业大约扣了4到6分总分,期中大约80出头,最后总评91,但是期末成绩没有公布,加上笔者对于同班同学情况并不了解,于是需要更多补充信息。
课程杂项
由于笔者前面两个学期太摆了,很多前置课程没有学好,加之这学期上到一半把腿摔断了,又休息了半个月,因此在课程讲义之外,笔者也有所学习其他补充书籍,提供在这里以供参考。
老师官方是提供了几本参考书,但是基本都比较老,我选取了kulikovskii的参考书略读,但是实在太老了。
新的参考书我选择了2016年出版的Galtier的磁流体力学参考,整体思路差别比较大,也会有一些课堂上没涉及的行星发电机等内容。这本书的英文原版有需要的话可以加我qq(2124937449),同时这本书有知乎博主在知乎翻译成中文,翻译的很不错,也可以阅读。
在课堂上遇到问题可以及时和汪院长交流,汪院长人很nice,解决了很多我遇到的问题。加上前文所述我摔断腿缺课,期末考试复习时候遇到了一些对应问题,去他办公室询问他他也会给同学讲解。
总结
作为一门必修课,这门课没法说推不推荐,但是从笔者角度来说,上课的体验还是很不错的。
教师主页: 暂无