《物理实验》课程简介与教学大纲

《物理实验》课程简介课程编号：08044801课程名称：物理实验/PhysicalExperiment学分:3学时：48（实验：48）适用专业：工科各专业建议修读学期：2,3开课单位：数理科学与工程学院数理实验中心先修课程：高等数学、大学物理考核方式与成绩评定标准：学生实验课成绩由平时成绩和考试成绩两部分构成，平时成绩占50%，考试成绩占50%。任课教师对学生的每一次实验，都应根据学生的预习、操作、实验记录、数据处理、实验现象解释、分析与讨论、思考题等情况，在学生的实验报告上给出本次实验的成绩并作为评定本门课程的成绩的依据。考试以实验操作考试和笔试考试为主，采用百分制评分。教材与主要参考书目：教材：孙文斌，大学物理实验，北京邮电大学出版社，2011年；参考书目：1.丁慎训，张连芳．物理实验教程（第二版）．北京：清华大学出版社，2002年；2.姚列明等，结构化大学物理实验（第二版）.北京：高等教育出版社，2012年；3.郑林，许济金，邱祖强.大学物理实验.北京：高等教育出版社，2015年.内容概述：物理实验课程是必修的一门重要基础实验课。它对培养大学生严谨的科学态度和工作作风、锻炼提高实验技能、加深对物理理论的理解都起着十分重要的作用。《物理实验》课程的目的是通过实验课的预习、仪器使用、实验操作、现象观察、数据记录及处理和实验结果分析等环节，使学生掌握实验的基本知识和基本方法，培养学生初步的实验能力、良好的实验习惯、严谨的科学态度，提高学生科学实验的基本素质和创新精神，为今后工程应用打好基础。《物理实验》教学大纲课程编号：0804801课程名称：物理实验/PhysicalExperiment学分：3学时：48建议修读学期：第2或第3学期先修课程：高等数学、大学物理一、课程性质、目的与任务物理实验课程是必修的一门重要基础实验课。它对培养大学生严谨的科学态度和工作作风、锻炼提高实验技能、加深对物理理论的理解都起着十分重要的作用。《物理实验》课程的目的是通过实验课的预习、仪器使用、实验操作、现象观察、数据记录及处理和实验结果分析等环节，使学生掌握实验的基本知识和基本方法，培养学生初步的实验能力、良好的实验习惯、严谨的科学态度，提高学生科学实验的基本素质和创新精神，为今后工程应用打好基础。二、支撑的毕业要求毕业要求2.问题分析：指标点2.2:具备分析复杂工程问题和创新的能力。毕业要求4.研究：指标点4.2：能够对复杂工程问题的试验性研究进行分析解释数据，最终得出合理有效的结论。三、教学目标与基本要求本课程是我校学生进行科学实验基本训练的一门独立的必修基础课，是学生进入高校后接受系统科学实验训练的开端。本课程的基本任务和基本要求是：1.物理实验知识、物理实验方法和实验技能的基本训练。包括：①掌握预习、自学、实验过程和撰写实验报告等基本实验程序。②了解常用实验仪器的性能，并掌握其调整和操作方法。③熟悉实验中基本的实验方法，并掌握对常用物理量的一般测量。④掌握实验数据的正确测读以及实验数据处理的基本知识。2.培养和提高学生的科学实验能力。包括：①培养学生自己查找阅读教材、资料，并正确理解实验原理和方法，提高学生的自学能力。②培养学生借助教材和仪器说明书正确使用常用物理实验仪器进行测试，提高学生的操作能力。③引导和启发学生重视观察实验中发生的物理现象，正确应用物理理论知识对物理现象进行分析，作出判断，提高学生观察和思考的能力。④培养学生对实验中发生的故障进行分析、判断和自行排除故障的能力。⑤培养学生对实验结果进行误差分析的能力。⑥通过一定数量的综合性实验学习，培养学生多方面、多学科知识配合与运用能力。⑦培养学生实验设计的思想，通过一定数量的实验，学生拟定实验方案并独立完成实验，提高学生独立、创新的能力。⑧在教学中有一定的教学环节使学生了解和掌握计算机在科学实验中的应用。3.培养和提高学生的科学实验素养，包括：①在教学中，课程要为学生了解和学习新科技、实验新方法创造条件。在课程中，要有一定的计划、时间，采用多种形式实行开放式教学，为学生创造自由学习、研究的时间和环境。②在物理实验教学过程中教育学生自觉培养实事求是的态度；严肃认真的工作作风；主动探索的勤奋精神和遵守纪律、爱护公共财物的优秀品质。四、实验项目的设置与内容提要序号实验项目名称内容提要实验学时实验类型每组人数实验要求1绪论测量误差和数据处理3必做2基本测量-长度、密度长度密度测定3验证性1必做3三线摆测量转动惯量三线摆测定物理转动惯量和验证平行轴定理3验证性1必做4静力拉伸法测金属杨氏模量拉伸法测量金属丝的杨氏模量，光杠杆放大法测量长度的微小变化3设计性1必做5补偿法测电阻及干电池电动势补偿法基本原理，利用补偿法测量电动势和电阻3验证性1必做6惠斯通电桥测电阻单臂电桥测电阻的原理和方法3验证性1必做7电表改装及校准表头的结构和共走原理，电表改装的原理和方法，电表校准方法3验证性1必做8示波器的使用示波器的构造和原理，示波器测量电压信号和频率特性3验证性1必做9牛顿环及劈尖等厚干涉实验等候干涉法测量平凸透镜的曲率半径和工件的微小厚度3验证性1必做10迈克尔逊干涉仪的调节与使用迈克尔逊干涉仪的结构原理和调整方法，测量单色光波长3验证性1必做11分光计调整与三棱镜顶角测量分光计的结构和作用，调节原理和方法，测量三棱镜的顶角3验证性1必做12稳压电源设计稳压电路工作原理和各元件在电路中的作用，直流稳压电源的安装、调整和测试方法3设计性1任选13双臂电桥测量金属电阻温度系数双臂电桥测量低值电阻的原理和方法，测量金属的电阻温度系数3研究性1任选14驻波共振法测量超声波速度驻波共振法测量超声波在空气中和液体中传播速度的原理和方法3研究性1任选15霍尔效应测磁场霍尔效应产生的机理，霍尔效应发测量磁场的原理和方法3综合性1任选16空气比热容比的测量振动法测定空气比热容比的原理和方法3综合性1任选17空气折射率的测量空气折射率和压强的关系，利用迈克尔逊试验仪测定空气折射率的方法3综合性1任选18弗兰克－赫兹实验F-H试验的设计思想和方法，测定氩原子的第一激发电位3综合性1任选19声光效应（超声光栅）超声驻波形成液体光栅的原理，李勇超声光栅测量液体中的超声波速度3综合性1任选20光电效应光电效应和光的量子性的理解。验证爱因斯坦光电效应方程的实验方法，测定普朗克常数3综合性1任选21演示实验演示各种物理实验现象3演示性1必做22密里根油滴实验掌握蜜立根油滴实验的设计思想实验方法和实验技巧，测定电子电量值，验证物理带电的不连续性3综合性1任选23综合传感器实验了解传感器的结构、功能和工作原理，掌握部分测量方法和技术3综合性1任选注：“实验类型”：指演示性、验证性、设计性、综合性、研究性等类型实验；“实验要求”：必做、任选；五、实验报告基本要求实验报告一般由预习、实验记录、解释与讨论、数据处理、思考题和实验体会五部分组成。实验预习：实验前用实验报告本仔细写好预习报告，内容为：实验名称、目的、原理、实验步骤流程图或方框图、主要仪器、注意事项等。预习报告不合要求者本次实验无成绩。实验记录：实验时仔细观察，及时记录。记录内容为：时间、操作、实验现象或实验结果。实验记录直接写在预习报告之后，实验结束时交老师签字后方可离开实验室。实验报告：在实验记录后面，对实验现象和结果作出一定的解释、总结和讨论，对有关数据进行处理并完成思考题后作为实验报告上交（预习报告、实验记录及实验报告用同一练习本顺序完成）六、教学方法与教学手段近年来，本实验中心微观图象摄像显示设备及高亮度投影设备。教学人员自制有适合本课程教学内容的教学软件、电子课件。此外，进行工科实验物理开放式教学，是面对不同的学习需求的一种新的育人方式，它能够让学生根据自己的能力、专业特点、个性兴趣以及时间，自主地选择不同的实验内容和实验时段。我们在编制课程教学计划时，安排三分之一的内容由学生自由选择；同时还实现了本课程各环节的网络化管理。（课程网站：）由于本课程有较好的现代化教学手段的基础，加之近年来又不断地补充新的教学手段，尤其是建立了物理实验的校园网络化管理,构成了物理实验教学形式的立体化,使本课程的教学呈现出多姿多彩的生动局面，极大地提高了教学的效果，让学生在感知和认知上获得最大收益的同时，扩大了学生的视野，满足了学生对物理实验的不同需求，激发了学生的学习兴趣。七、考核方式与成绩评定标准学生实验课成绩由平时成绩和考试成绩两部分构成，平时成绩占50%，考试成绩占50%。任课教师对学生的每一次实验，都应根据学生的预习、操作、实验记录、数据处理、实验现象解释、分析与讨论、思考题等情况，在学生的实验报告上给出本次实验的成绩并作为评定本门课程的成绩的依据。考试以实验操作考试和笔试考试为主，采用百分制评分。八、实验指导书与主要参考书目教材：孙文斌，大学物理实验，北京邮电大学出版社，2011年；参考书目：1.丁慎训，张连芳．物理实验教程（第二版）．北京：清华大学出版社，2002年；2.姚列明等，结构化大学物理实验（第二