《大学物理实验》教学大纲.docx

大学物理实验教学大纲学 分：3.0 00学 时：54 适用专业：化工系、材料系、机械系、环境系、计算机系、信息系（除应用物理专业）等本科专业 教 材：物理实验 江兴方、谢建生、唐丽编 科学出版社 2005先修课程：高等数学（微积分） 开课系部：信息科学系撰 写 人：江兴方 审 定 人：陈宪锋 批准人：石澄贤一、课程的性质与目的（一）课程性质科学理论来源于科学实验，并受到科学实验的检验。在近代科学技术和工程技术的发展史上，所有重大的科技突破，都是经过科学实验取得的，因此作为培养德智体全面发展的高等工程技术人才的高等工科院校，不仅要使学生具有深广的基础理论和知识，而且要有从事现代化科学实验的较强的能力，以适应在教育面向现代化、面向世界、面向未来的要求。物理实验是高等工科院校学生进行科学实验基本训练的一门独立的必修课程，是一系列科学训练的重要基础。按照基础实验、基本实验、综合性实验、设计性实验循序渐进的原则，通过本课程的教学，对学生进行物理实验知识、物理实验方法、物理实验技能等方面的基础训练，使学生了解进行科学实验的过程与方法，具有独立进行普通物理实验全过程的能力，并逐步具备运用物理知识和物理方法进行科学实验的初步能力。（二）课程目的1通过基本物理实验的方法与技术、常用物理量及常及仪器使用的训练，提高物理实验技能。使学生了解掌握一些常用物理量的测量方法，熟悉和掌握常用仪器的基本原理、性能和使用方法，了解和掌握研究各种不同的物理现象的基本实验方法。2培养与提高学生的科学实验能力，使学生在获得知识和运用知识的能力方面都得训练与提高。其中包括：阅读实验教材、理解实验原理、查阅资料的能力（包括借助物理实验网站、仪器说明书等）了解物理实验仪器外观，了解正确使用的方法，在实验中正确进行测量；正确记录实验数据、按不确定度的方法处理实验数据（有的实验可以在多媒体软件中进行数据处理）；学会正确表述实验结果；分析说明实验结论；书写完整的实验报告的；在实验中仔细观察实验现象，思考分析判断实验结果；与此同时学生根据课题要求自行进行一些设计性、综合性的实验。3培养与提高学生的科学实验素养，使学生在实事求是的科学态度与严肃认真的工作作风方面得到培养和提高。其中包括：对待科学实事求是的素养；严肃认真、遵守操作规程的素养；不怕困难、主动研究的素养；相互协作、共同探索的素养。4物理实验开设选修实验，目的在于在物理实验室或者学习物理实验的气氛下开展创新性的探索实验活动，培养学生的创新性能力。二、实验的基本要求教学1要使学生明确科学实验的重要性。物理实验是进行科学实验的基本训练，要讲一点科学实验与物理实验的发展史，进行辨证唯物主义世界观和方法论的教育。2要对学生进行良好实验习惯的培养，保护国家财产与安全知识的教育。3通过系统讲授与个别实验的训练，掌握实验不确定度理论知识、掌握有效数字的基本概念和运算法则。在实验中初步学会分析各类不确定度产生可能的原因、消除或减少的方法，或进行科学估计的方法。了解应用多媒体实验数据处理系统进行数据处理，学会正确编制实验记录表格（列表法）和正确绘制实验曲线。4通过物理实验基本训练要求达到：（1）掌握预习教材、操作实践、实验报告等一系列实验程序。（2）掌握常用物理仪器的调整和操作中的基本技术，如零位校准；水平、铅直调整；电路接线；光路调整；视差消除等。（3）学习物理实验中的基本实验方法，如比较法；零示（平衡、补偿）法；放大法；换测法；模拟法等。（4）掌握常用物理量的测量、常用仪器的使用和常用数据处理方法，如长度（角度，含微小长度、角度及其变化）、质量、时间、温度、电流强度、电压、电阻、磁感应强度、电动势、波长、频率、曲率半径、光栅常量等物理量的测量；游标尺、螺旋测微器、天平（包括数字天平）、秒表、温度计、直流电流表、直流电压表、滑线变阻器、电阻箱、检流计、直流稳压电源、惠斯顿电桥、电位差计、多用表、示波器、低频信号发生器、数字毫秒计、声速测量仪等仪器的使用方法。学会科学记录实验数据，用逐差法、作图法等处理实验数据，运用有效数字方法计算并表述实验结果。在各项仪器基本测量过程中，要十分注意提高学生的实验素养，培养学生自已获得知识、主动进行实验的能力。（5）通过常用的一些物理实验技术和训练，逐步掌握较复杂仪器的结构和用法，扩大仪器综合运用能力。如非电量电测、电磁量的动态显示、光学测量等。在自学基础上，培养学生独立进行实验，并加强实验过程的分析和实验结果的讨论。（6）要对学生进行“科学实验方法”全过程地教育，要培养学生能初步按实验课题的要求和内容，查阅资料和说明书，并根据实验方案的选择原则，进行实验程序的一般性设计的测试。在训练过程中，要给学生以充分思考的余地，着重培养学生运用知识的能力。以上要求，特别是不确定度分析、曲线的绘制与使用、实验方法与测量方法、实验过程、结果的分析和讨论、科学实验全过程的了解，要分阶段归纳，有计划地培养。实验要求包括实验理论与操作训练两方面，在实施时应以后者为主。三、本课程开设的实验项目及学时安排绪论课（2学时）物理实验的作用与地位，实验的基本程序，测量、误差与不确定度，有效数字，随机误差的统计处理，系统误差的判断和处理，实验结果的不确定度表示。实验课（48学时）序号实验项目名称学时实验类型实验要求本项目所需主要仪器设备是否开放备注01固体密度的测定3验证选修天平（物理天平、数字天平）、游标卡尺、螺旋测微器、待测件是02欧姆定律的应用1.5验证选修稳压电源、滑线变阻器、电流表、电压表、电阻箱等是03用光电控制计时法测重力加速度1.5验证选修重力加速度测试仪、计时计数计频仪等是04用三线扭摆法测定物体的转动惯量1.5验证选修三线扭摆、电子秒表、铝环、铁环等是05用转动惯量仪研究刚体的转动3验证必修刚体转动惯性仪、秒表等否06金属杨氏弹性模量的测量3验证必修杨氏模量实验仪、光杠杆、望远镜否07静电场的描绘3验证必修静电场描绘仪（柱极状、聚焦场）、稳压电源等否08用补偿法测电池的电动势3验证必修稳压电源、线式电位差计、标准电池、标准电阻是09示波器的使用3验证选修示波器、低频信号发生器是二选一10声速的测量3验证选修示波器、低频信号发生器、声速测定仪是11多用表的使用1.5验证选修500型多用表、电阻箱、待测件等是12线性电阻和非线性电阻的伏安特性曲线1.5验证选修稳压电源、滑线变阻器、电流表、电压表、待测电阻等是13惠斯通电桥及其应用1.5验证必修惠斯通电桥、热敏电阻等否14等厚干涉牛顿环2验证必修钠光源、读数显微镜、牛顿环否15偏振光的研究1验证选修光源、起偏器、检偏器、光具座等是16用霍尔元件测量磁场3综合必修霍尔电压测量仪、箱式电位差计、稳压电源、标准电池、光标检流计等否17电表的改装及校正3设计必修电表改装装置、毫安表、伏特表、电阻箱等是18分光计的调整2综合必修汞灯、分光计否19用最小偏向角法测量三棱镜折射率2综合必修汞灯、分光计、三棱镜、平面镜等否20光栅常数的测定2综合必修汞灯、分光计、光栅等否21用光电效应测定普朗克常数3综合必修汞光源、光电管及暗盒、微电流测量仪、滤色片等否22迈克耳逊干涉仪3综合必修He-Ne激光器、迈克耳孙干涉仪否23密立根油滴实验3综合必修密立根油滴实验仪、秒表、计算机数据处理否24数码相机照相实验3设计选修数码相机、CCD（黑白、彩色）、计算机及其驱动程序是25用单摆测重力加速度3设计选修单摆仪、数字秒表、数字毫秒计、光电门是26用焦利氏秤测弹簧有效质量3设计选修焦利氏秤及附件是27测定金属铜棒的线胀系数3设计选修待测金属铜棒等是28良导体的导热系数的测定3设计选修导热系数测定仪、数字电压表等是29用半偏法测电流计内阻3设计选修待测电流计，稳压电源等是30音叉共振观测3设计选修音叉、电动线圈等是31用惠斯通电桥给热敏电阻定标3设计选修惠斯通电桥、热敏电阻等是32热电偶定标3设计选修数字电压表、标准电池、铜康铜热电偶是说明：1实验类型有：演示；验证；综合；设计2实验要求有：必修；选修；其他考试（4学时）四、实验成绩的考核与评定办法上学期成绩由各次实验成绩与笔试成绩综合评定：其中各次实验成绩占70%，笔试占30%。下学期成绩由各次实验成绩与创新论文与设计性实验成绩综合评定：其中各次实验成绩占80%，创新论文与设计性实验成绩占20%。五、有关说明本大纲是根据工科物理课程指导委员会扩大会议完成审订的高等工业学校物理实验课程教学基本要求，并根据我院物理实验室的条件与申请江苏省示范中心实验室要求改写成的。设计性实验及研究创新型实验，力争每年增加1-2个。大纲内容经物理教研室集体讨论后生效。六、参考书目1 陆廷济、胡德敬、 陈铭南， 物理实验教程M，上海： 同济大学出版社， 20002 吴泳华、霍剑青、熊永红，大学物理实验（第一册）M，北京：高等教育出版社，20013 谢行恕、康士秀、霍剑青，大学物理实验（第二册