《大学物理实验（1）》教学大纲

《大学物理实验（1）》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：13111012课程性质：通识教育必修课学分：1学分学时：16学时（实验16学时）先修课程：高等数学后续课程：大学物理实验、大学物理适用专业：机械设计制造及其自动化开课单位：理学部一、课程说明《大学物理实验（1）》是机械设计制造及其自动化专业的一门通识教育必修课程。物理学是以实验为基础的科学，物理实验的思想、方法、技术和仪器已经被普遍地应用于自然科学的各个领域。本课程是在中学物理实验的基础上，进一步讲授物理实验知识和方法。学生通过本课程的学习，能够提高实验操作技能，加深对物理原理的理解，增强理论联系实际、分析和解决实际问题的能力，养成实事求是的科学态度。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：掌握测量误差和不确定度的概念，掌握实验相关背景知识和实验基本原理，掌握实验过程及基本注意事项，会进行正确的数据处理与分析，具备初步的科学精神和创新意识。课程目标2：形成预习和提前了解仪器使用规程的习惯，掌握基本物理实验仪器的基本性能，能够完成实验操作过程，具备基本动手能力、较强的综合应用能力及一定的综合创新能力。课程目标3：了解一些我国物理类科研和教学仪器的发展历史和现状，具备爱国情操，具有较强民族认同感和爱国意识。三、课程目标与毕业要求《大学物理实验（1）》课程教学目标对机械设计制造及其自动化专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度4.研究4.1能够在对机械工程领域复杂工程问题研究的基础上，明确实验目的，掌握实验方案设计的基本原理及方法。课程目标1：掌握测量误差和不确定度的概念，掌握实验相关背景知识和实验基本原理，掌握实验过程及基本注意事项，会进行正确的数据处理与分析，具备初步的科学精神和创新意识。课程目标2：形成预习和提前了解仪器使用规程的习惯，掌握基本物理实验仪器的基本性能，能够完成实验操作过程，具备基本动手能力、综合创新能力及较强的综合应用能力。课程目标3：了解一些我国物理类科研和教学仪器的发展历史和现状，具备爱国情操，具有较强民族认同感和爱国意识。H注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。教学内容、基本要求与学时分配实验项目、实验内容与学时分配见表2。表2实验项目、实验内容与学时分配实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标1.误差分析（理论）实验内容：误差分析相关知识。实验要求：掌握误差和不确定度的概念，会进行相应计算；掌握有效数字概念；掌握数据处理的几种基本方法。21、32.长度的测量实验内容：学习使用千分尺和游标卡尺。实验要求：用游标卡尺测量圆柱体内外直径和高，计算其体积；用千分尺测量小球直径。21、2、33.弦上驻波实验实验内容：在弦线上生成驻波并进行研究。实验要求：观察在弦上形成的驻波，并用实验确定弦线振动时驻波波长与张力的关系；在弦线张力不变时，用实验确定弦线振动时驻波波长与振动频率的关系；学习对数作图或最小二乘法进行数据处理。22、34.物体密度的测定实验内容：使用物理天平测量不同物体质量。实验要求：用静力称衡法测量不规则物体的密度；用比重瓶测量未知液体的密度。21、2、35.弯曲法测量横梁的杨氏模量实验内容：用弯曲法测量横梁的杨氏模量。实验要求：熟悉霍尔位置传感器的特性；弯曲法测量黄铜的杨氏模量；测黄铜杨氏模量的同时，对霍尔位置传感器定标；用霍尔位置传感器测量可锻铸铁的杨氏模量。22、36.受迫振动与共振实验实验内容：研究音叉的受迫振动与共振现象。实验要求：研究音叉振动系统在周期外力作用下振幅与强迫力频率的关系；音叉双臂振动与对称双臂质量关系的测量；测量一对附在音叉上的物块的未知质量；在音叉增加阻尼力情况下，测量音叉共振频率及锐度。22、37.金属线胀系数的测量实验内容：测量不同金属的线胀系数。实验要求：测量铁、铜、铝棒的线胀系数；测量其它固体物质的线膨胀系数；学习用作图法求物理量，并分析实验误差；学会使用千分表和掌握温度控制仪的操作方法。22、38.冰的熔解热测定实验内容：测量冰的溶解热。实验要求：了解热学实验中的基本问题—量热和测温；用混合量热法测定冰的溶解热；了解粗略修正散热的方法；学习合理地选择系统参量和进行实验安排。22、3合计16五、教学方法及手段本课程教学着重讲授用科学的手段来完成理论的验证；组织实验、处理数据和分析实验现象；介绍常用设备和仪器的原理、构造和使用维护方法等。采用教师讲授和学生动手操作的方法；在实验前学生应学习和掌握与本实验有关的教学内容、认真阅读实验指导书；在实验中要严格遵守实验纪律，按操作规程使用仪器；实验结束后，按规定对仪器进行维护保养；每完成一项实验，要认真完成一份实验报告。六、课程资源1.推荐教材：自编讲义。2.参考书：（1）樊代和.大学物理实验数字化教程[M].北京:机械工业出版社,2020.（2）甄志强,陈庆东.大学物理实验[M].北京:人民邮电出版社,2021.（3）刘扭参.大学物理实验教程[M].北京:机械工业出版社,2021.（4）董国波,唐芳.基础物理实验[M].北京:机械工业出版社,2021.3.期刊：（1）吴晓.关于测定杨氏模量的梁弯曲法试验的讨论[J].工程与试验,2020,60(03):1-2.（2）李志刚,张利巍,陈凌云等.大学物理实验教学中有效数字问题浅析[J].大学物理实验,2020,33(06):105-107.（3）车宇.大学物理实验中有关密度测量的改进[J].科技风,2020(17):298.（4）廖玮.物理学思维的艺术[J].物理,2021,50(10):703-709.（5）EricBrewe,VashtiSawtelle.Modellinginstructionforuniversityphysics:examiningthetheoryinpractice[J].EuropeanJournalofPhysics,2018,39(5):1-33.4.网络资源：（1）张秀民.大学物理实验[Z/OL].北京:中国大学MOOC,2022[2022]./course/XZIT-1465503169?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_（2）王旗,张多,高茜,赵国俭.大学物理实验[Z/OL].北京:中国大学MOOC,2022[2022]./course/NEU-1450341173?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_（3）黄丽,刘伟龙,张盛,王莹.大学物理实验I[Z/OL].北京:中国大学MOOC,2022[2022]./course/HIT-1464062167?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_七、课程考核对课程目标的支撑本课程成绩由多个实验报告成绩的平均分评定。每份实验报告成绩由过程性考核成绩构成，分为实验预习、操作过程、结果分析三个阶段，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核实验预习20（1）根据课堂出勤情况和实验预习情况进行考核。（2）在报告模板中，将分数段分为四级，依据完成程度不同在不同阶段打勾，批报告时给定总分。√√√776操作过程40（1）对每位学生的课堂表现、实验操作情况、小组协作情况进行评定。（2）对每位学生的实验操作结果和数据记录情况进行评定。（3）根据评定结果，在操作成绩栏对应的四等级处打勾，批报告时给定总分。√√√151015结果分析40（1）对每位学生的数据处理情况进行评定，包括数据表格整理、公式、图表、计算过程等。（2）对每位学生的结果表示和分析，及问题回答情况进行评定。（3）根据评定结果，在操作成绩栏对应的四等级处打勾，并给定报告总分。√√√151510合计：100分373231八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以实验预习、操作过程、结果分析等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：大学物理实验最终总成绩由7个实验成绩的平均分评定。单次实验成绩主要由实验预习成绩、操作过程成绩和结果分析成绩来评定，其比例为实验预习成绩占实验成绩的20%，操作过程成绩占实验成绩的40%，结果分析成绩占实验成绩的40%。单次实验成绩低于50分者，该份实验报告成绩不计入期末总评中，即该份报告成绩等同于0分。抄袭别人实验报告，证据确凿的，该份实验报告成绩记为0分。到期末成绩汇总时，未按规定及时上交的实验报告，该报告成绩记为0分。无故旷课，需按规定补做实验，该次实验报告记60分。无故旷课3次及以上或者缺失报告3份及以上，本学期期末总成绩为“缺考”。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100≥x≥