《基础物理实验1》课程教学大纲

《基础物理实验1》教学大纲一、课程基本信息课程名称基础物理实验（2-1）BasicPhysicsExperiments(2-1)课程编码SCC710212100开课院部理学院课程团队基础物理实验教学团队学分1.0课内学时24讲授4实验20上机0实践0课外学时0适用专业本研一体化班（人工智能类）授课语言中文先修课程大学物理（2-1）、大学物理（2-2）课程简介（必修）基础物理实验是为理科实验班/本研一体各专业学生设置的一门必修课程，是学生进入大学后系统接受科学实验能力培养的开端，是学生进行科学实验方法和实验技能训练的重要基础。物理实验是一门实验科学，是科学实验的先驱，体现了大多数科学实验的共性，在实验思想、实验方法以及实验手段等方面是各类科学实验的基础。普通物理实验是一门基础实验课程，按照循序渐进的原则，在物理实验知识、实验方法和实验技能等方面对学生进行严格、规范和系统科学的基础训练，是科学实验训练的重要基础。使学生了解科学实验的思想、基本方法与主要过程，受到从事科学实验的系统训练，培养科学精神、创新能力，提高科学实验素质，为后续课程和今后从事科学研究奠定良好的实验基础。通过本课程的学习，培养与提高理科专业学生基本的科学实验技能和从事科学实验的基本素质，使学生初步掌握物理实验科学的思想和方法。培养学生的科学思维、创新意识和创新精神，使学生掌握实验研究的基本方法，提高学生的独立实验能力、分析与研究能力、理论联系实际能力和实验创新能力，为实现精英教育打下良好的实验基础。Basicphysicsexperimentisacompulsorycourseforstudentsofallmajorsinthescienceexperimentalclass/ThisResearchInstitute.Itisthebeginningforstudentstosystematicallyacceptthecultivationofscientificexperimentabilityafterenteringtheuniversity,itisanimportantfoundationforstudentstocarryoutscientificexperimentalmethodsandexperimentalskillstraining.Physicalexperimentisanexperimentalscienceandapioneerofscientificexperiments.Itembodiesthecommonnessofmostscientificexperimentsandisthefoundationofallkindsofscientificexperimentsintermsofexperimentalideas,experimentalmethodsandexperimentalmeans.GeneralPhysicsExperimentisabasicexperimentcourse.Accordingtotheprincipleofgradualandorderlyprogress,studentsaregivenstrict,standardizedandsystematicbasictraininginphysicsexperimentknowledge,experimentalmethodsandexperimentalskills,itisanimportantfoundationforscientificexperimentaltraining.Toenablestudentstounderstandtheideas,basicmethodsandmainprocessesofscientificexperiments,toreceivesystematictraininginscientificexperiments,tocultivatescientificspiritandinnovationability,andtoimprovethequalityofscientificexperiments,itwilllayagoodexperimentalfoundationforthefollow-upcoursesandfuturescientificresearch.Throughthestudyofthiscourse,cultivateandimprovethebasicscientificexperimentskillsandbasicqualityofsciencemajors,sothatstudentscaninitiallymastertheideasandmethodsofphysicsexperimentscience.Cultivatestudents'scientificthinking,innovativeconsciousnessandinnovativespirit,enablestudentstomasterthebasicmethodsofexperimentalresearch,improvestudents'independentexperimentalability,analysisandresearchability,theabilitytocombinetheorywithpracticeandtheabilitytoinnovateexperimentswilllayagoodexperimentalfoundationfortherealizationofeliteeducation.负责人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：培养学生的基本科学实验技能，提高学生的科学实验基本素质，使学生初步掌握实验科学的思想和方法。是2M2目标2：培养学生的科学思维和创新意识，使学生掌握实验研究的基本方法，提高学生的分析能力和创新能力。是3M3目标3：提高学生的科学素养，培养学生理论联系实际和实事求是的科学作风，认真严谨的科学态度，积极主动的探索精神，遵守纪律，团结协作，爱护公共财产的优良品德。是三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节11.1实验基础理论基础物理实验包括力学、热学、电磁学、光学实验和近代物理实验，具体的教学内容与基本要求如下：1.掌握测量误差的基本知识，具有正确处理实验数据的基本能力。（1）测量误差与不确定度的基本概念，能逐步学会用不确定度对直接测量和间接测量的结果进行评估。（2）处理实验数据的一些常用方法，包括列表法、作图法、最小二乘法、计算机通用软件处理实验数据的基本方法。2.掌握基本物理量的测量方法。例如：长度、质量、时间、热量、温度、湿度、压强、压力、电流、电压、电阻、磁感应强度、光强度、折射率、电子电荷、普朗克常量等常用物理量及物性参数的测量，介绍数字化测量技术和计算技术在物理实验教学中的应用。3.了解常用的物理实验方法，并逐步学会使用。例如：比较法、转换法、放大法、模拟法、补偿法、平衡法和干涉、衍射法，以及在近代科学研究和工程技术中的广泛应用的其他方法。4.掌握实验室常用仪器的性能，并能够正确使用。例如：长度测量仪器、计时仪器、测温仪器、变阻器、电表、交／直流电桥、通用示波器、低频信号发生器、分光仪、光谱仪、常用电源和光源等常用仪器。了解并逐步掌握当代科学研究与工程技术中广泛应用的现代物理技术，例如：激光技术、传感器技术、微弱信号检测技术、光电子技术、结构分析波谱技术等。5.掌握常用的实验操作技术。例如：零位调整、水平／铅直调整、光路的共轴调整、消视差调整、逐次逼近调整、根据给定的电路图正确接线、简单的电路故障检查与排除，以及在近代科学研究与工程技术中广泛应用的仪器的正确调节。6.简要介绍物理实验史料和物理实验在现代科学技术中的应用知识。M1,M24讲授4作业与网络答题22.1直流电桥及其使用单、双臂电桥测低值电阻的原理与方法；直流电桥的操作规范。M1,M2,M33讲授3实验报告32.2热敏电阻数字温度计的设计与制作热敏电阻的温度特性，掌握替代法和非平衡电桥法测量热敏电阻温度特性的基本原理和实现方法。M1,M2,M33讲授3实验报告42.3刚体转动惯量的测量熟悉扭摆的构造和调整使用方法，掌握扭摆法测量转动惯量的基本原理，理解“对称法”证明平行定理的实验思想和实验方法。M1,M2,M33讲授3实验报告52.4空气比热容比的测量了解和学习绝热膨胀法测定空气绝热指数的基本原理和实现方法；学会观察和分析热力学系统的状态和过程特征，掌握实现等值过程的方法；了解半导体气体压力传感器的工作原理和测量压强的实现方法。M1,M2,M33讲授3实验报告62.5电热法测量油品的比热容了解电流量热器的功能和设计思想，理解热功当量和焦耳定律；掌握电热法测量液体比热容的基本原理和实现方法；了解热学实验中产生系统误差的主要因素，掌握减小或消除线性系统误差的对称测量法。M1,M2,M33讲授3实验报告72.6液体表面张力系数的测量学习用界面张力仪测量微小力的原理和方法；测定不同液体的表面张力。M1,M2,M33讲授3实验报告82.7落球法测量油品的黏滞系数观察小球在液体中的运动现象，理解液体的粘滞特性；学习利用落球法和斯托克斯公式测量液体的粘滞系数，掌握‘外推法’数据处理方法。M1,M2,M33讲授3实验报告92.8电学元件的伏安特性研究掌握探索物理规律、建立经验公式的基本实验思想和方法，学会测绘未知物理量之间的关系曲线；理解电流表内接法和外接法引入的系统误差，并能正确选用测量电路；掌握测量线性和非线性电学元件伏安特性的方法。M1,M2,M33讲授3实验报告102.9数字存储示波器的原理与使用了解模拟示波器的基本原理、主要组成部分和功能；学习示波器和信号发生器的调整和使用方法；学会用示波器观察电信号的波形和测量电信号的电压、频率等。M1,M2,M33讲授3实验报告112.10霍尔效应及磁场分布的测量掌握霍尔效应法测量磁场的基本原理和方法；测量载流圆线圈和亥姆霍兹线圈轴线上及轴线平面上的的磁感应强度，分析磁感应强度的分布规律，验证磁场的叠加原理。M1,M2,M33讲授3实验报告122.11分光计的调整与应用了解分光计的基本结构和工作原理，掌握其调整和使用方法；学会用分光计测量角度，掌握对称测量法消除偏心差的基本原理；观察光栅衍射现象，了解光栅衍射的基本原理和主要特征；掌握用光栅衍射测量光栅常数的方法。M1,M2,M33讲授3实验报告132.12模拟法测绘静电场理解模拟实验方法的基本概念和思想方法；掌握用模拟法测绘静电场的基本原理和实现方法；了解电场线的特点以及电场线与等势线的关系，学会根据等势线描绘电场线。M1,M2,M33讲授3实验报告142.13光的等厚干涉的研究及应用理解光的等厚干涉原理，观察牛顿环和劈尖的干涉现象及干涉图样的特点和规律；掌握利用牛顿环干涉测量光学元件的曲率半径的基本原理和实现方法；利用劈尖干涉法测量微小厚度。M1,M2,M33讲授3实验报告152.14液体的旋光特性研究了解旋光现象的基本概念及其物理本质，掌握利用旋光现象测量旋光率的原理和方法；了解旋光仪的结构，学会用旋光仪进行物质旋光特性的判断，测定旋光溶液的浓度。M1,M2,M33讲授3实验报告162.15稳态法测量不良导体的导热系数了解稳态法的测量思想，掌握测定不良导体导热系数的方法；了解温差热电偶的特性。M1,M2,M33讲授3实验报告172.16热效率实验了解半导体热电效应原理和应用；测量热泵的实际效率和卡诺效率。M1,M2,M33讲授3实验报告182.17RC串联电路的暂态过程研究研究RC电路的充放电过程，体会计算机数据采集技术用于物理实验的优点；学习RC串联电路暂态过程中电压、电流的变化规律；测量RC电路的时间常数和半衰期，并根据已知的电阻值计算未知电容的容量。M1,M2,M33讲授3实验报告192.18静态拉伸法测量金属材料杨氏模量学习拉伸法测量金属材料杨氏模量的实验原理与基本方法；掌握光杠杆原理与应用；测定金属丝的杨氏模量参数；掌握最小二乘法实验数据处理方法；加深对固体材料应力基本知识的理解，培养理论联系实际、分析与研究的能力。M1,M2,M33讲授3实验报告202.19牛顿第二定律的验证了解气垫导轨的基本构造和功能，熟悉调整和使用方法；了解光电计时系统的基本工作原理和方法；掌握在气垫导轨上测定速度和加速度的方法；掌握直接计算法和作图法验证物理规律。M1,M2,M33讲授3实验报告212.20动量守恒定律的验证了解气垫导轨的基本构造和功能，熟悉调整和使用方法；了解光电计时系统的基本组成和原理及使用方法；理解验证动量守恒定律的基本原理和实现方法。M1,M2,M33讲授3实验报告四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1基础理论采用网络答题形式开展物理实验基础理论测试，测试知识点主要包括测量误差与不确定的计算、消除测量误差的基本方法、实验数据处理方法与原理等。20%2实验操作课堂教学中，对学生的仪器操作按照具体评分标准进行考核，主要涉及仪器的初始状态调整、仪器操作的正确性、实验内容测量的规范性以及测量数据的合理性。40%3实验报告按照实验报告评分标准对学生实验报告进行考核，主要评分点包括实验报告的完整性、实验数据处理方法的正确性、实验结果的正确性以及实验结果误差的分析和实验拓展思考题回答的正确性。40%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1基础理论30%[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]A-熟练掌握测量误差与不确定计算方法，熟练掌握实验测量原理与方法，熟练掌握实验数据的处理方法;B-基本掌握测量误差与不确定计算方法，熟练掌握实验测量原理与方法，基本掌握实验数据的处理方法;C-部分掌握测量误差与不确定计算方法，基本掌握实验测量原理与方法，部分掌握实验数据的处理方法;D-不掌握测量不确定计算方法，部分掌握实验测量原理与方法，部分掌握实验数据的处理2M1实验操作20%[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]A-仪器操作正确，数据测量规范，数据分布合理。B-仪器操作正确，数据分测量基本规范，数据分布基本合理。C-仪器操作基本正确，数据分测量基本规范，数据分布不合理。D-仪器操作不正确，数据分测量不规范，数据分布不合理3M1实验报告50%[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]A-按时提交实验报告，数据分析符合规范，结论无误。B-按时提交实验报告，数据分析基本规范，结论基本正确。C-按时提交实验报告，数据分析和结论存在问题。D-不按时提交实验报告，数据分析和结论均存在明显错误。4M2基础理论20%[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]A-熟练掌握测量误差与不确定计算方法，熟练掌握实验测量原理与方法，熟练掌握实验数据的处理方法;B-基本掌握测量误差与不确定计算方法，熟练掌握实验测量原理与方法，基本掌握实验数据的处理方法;C-部分掌握测量误差与不确定计算方法，基本掌握实验测量原理与方法，部分掌握实验数据的处理方法;D-不掌握测量不确定计算方法，部分掌握实验测量原理与方法，部分掌握实验数据的处理方法；5M2实验操作60%[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]A-仪器操作正确，数据测量规范，数据分布合理。B-仪器操作正确，数据分测量基本规范，数据分布基本合理。C-仪器操作基本正确，数据分测量基本规范，数据分布不合理。D-仪器操作不正确，数据分测量不规范，数据分布不合理6M2实验报告20%[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]A-按时提交实验报告，数据分析符合规范，结论无误。B-按时提交实验报告，数据分析基本规范，结论基本正确。C-按时提交实验报告，数据分析和结论存在问题。D-不按时提交实验报告，数据分析和结论均存在明显错误。7M3基础理论20%[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]A-熟练掌握测量误差与不确定计算方法，熟练掌握实验测量原理与方法，熟练掌握实验数据的处理方法;B-基本掌握测量误差与不确定计算方法，熟练掌握实验测量原理与方法，基本掌握实验数据的处理方法;C-部分掌握测量误差与不确定计算方法，基本掌握实验测量原理与方法，部分掌握实验数据的处理方法;D-不掌握测量不确定计算方法，部分掌握实验测量原理与方法，部分掌握实验数据的处理方法；8M3实验操作30%[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]A-仪器操作正确，数据测量规范，数据分布合理。B-仪器操作正确，数据分测量基本规范，数据分布基本合理。C-仪器操作基本正确，数据分测量基本规范，数据分布不合理。D-仪器操作不正确，数据分测量不规范，数据分布不合理9M3实验报告50%[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]A-按时提交实验报告，数据分析符合规范，结论无误。B-按时提交实验报告，数据分析基本规范，结论基本正确。C-按时提交实验报告，数据分析和结论存在问题。D-不按时提交实验报告，数据分析和结论均存在明显错误。评分等级说明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B,C]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B]=[80-100,0-79]六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书|大学物理实验,李书光,科学出版社,2018.01,