《物理实验》课程教学大纲

《物理实验》教学大纲课程名称：物理实验英文名称：PhysicsExperiment课程编号：F802093031学分：1总学时/课内实践学时：32课程性质：必修课程开课单位：数理科学与工程学院物理实验教学中心基层教学组织适应对象：理工科非物理本科专业课程简介物理实验是高等理工院校对学生进行科学实验基本训练的一门独立的必修基础课程，是本科学生接受系统实验方法和实验技能训练的开端，是工科类专业对学生进行科学实验训练的重要基础。物理实验课覆盖面广，具有丰富的实验思想、方法、手段，同时能提供综合性很强的基本训练，是培养学生实验能力、提高科学素质的重要基础。它在培养学生严谨的治学态度、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力等方面具有其他实践类课程不可替代的作用。本课程包括普通物理实验（力学、热学、电磁学、光学实验）和近代物理实验，按照循序渐进的原则，通过物理实验教学，掌握物理实验知识、方法和技能，使学生了解科学实验的主要过程与基本方法，为以后的专业课学习和工作奠定良好的实验基础。课程教学中围绕教学内容和专业特点，挖掘“思政元素”，并将其有机融入到实验预习、实验操作、数据处理等各个教学环节，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当，培养学生严谨认真的科学态度、团队合作的科学意识和求真务实的科学精神。课程目标1.强化科学伦理教育，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当，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，严肃认真的工作态度，主动研究的探索精神和遵守纪律，团结协作、爱护公共财产的优良品德。2.通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习和掌握物理实验知识、方法和技能，加深对物理原理的理解，熟悉常用实验仪器的操作。3.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。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。三、课程目标与毕业要求对应关系本课程的课程目标对计算机科学与技术专业毕业要求指标点的支撑情况如表1所示：表1课程目标与毕业要求对应关系毕业要求指标点课程目标4.工程技术研究能力：能够基于数据科学与大数据技术原理并采用科学方法对大数据应用领域的复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。4-3能够对采集到的实验数据进行整理、分析和解释，并能通过信息综合、算法设计得出有效结论。1,2,3课程教学安排课程为实践课，主要学习基本物理量的测量、基本实验仪器的使用、基本实验技能和基本实验误差与不确定度及数据处理的理论与方法等，可涉及力、热、电、光、近代物理等各部分内容。此类实验为适应各专业的普及性实验。教学过程中主要涉及：（1）基础性实验项目。对学生进行“三基”训练，提高学生的实验素质；（2）综合性实验项目。训练学生综合运用力、热、电、声、光、近代物理知识和综合运用光、机、电、计算机等实验方法，培养学生的全面实验技能和综合运用能力；（3）设计性实验项目。由学生自选题目或根据给定的实验题目、要求和实验条件，自己设计方案、自选仪器并基本独立完成的实验，使学生了解科学实验的全过程、逐步掌握科学思想和科学方法，提高独立实验的能力和运用所学知识解决给定问题的能力，培养学生自主探索精神。课程共有56项教学内容，本阶段学生可根据具体情况选择绪论+10个实验项目的教学内容，共计32学时的实验内容。表2：课程教学安排表序号教学内容思政元素课堂教学学时实验教学学时学时小计1绪论课科学探索精神2022长度、时间和质量测量仪器的使用文化自信，爱国精神0333量热器和温度计的测量原理及使用科学精神、民族自信心0334常用电学仪器的使用坚持不懈的意志品质和科学探索精神0335常用光源及光学预备知识科学探索精神0336线性电阻和、非线性电阻的伏安特性爱国热情、科学精神0337电表的改装与校正团队合作意识，吃苦耐劳的品质0338万用电表的使用科学探索精神0339测定冰的溶解热爱国情怀03310扭摆法测定物体转动惯量科学态度和团队精神03311落球法测液体的粘滞系数创新精神和科学态度03312均匀弦振动实验民族自豪感和科学素养03313示波器的使用辩证唯物主义世界观03314惠斯登电桥测中值电阻科学精神和严谨态度03315电位差计的原理和使用科学探索精神03316光的等厚干涉—牛顿环工匠精神03317分光计调整及光栅衍射科学态度和工匠精神。03318用分光计测量三棱镜的折射率激发学生对精密光学仪器的兴趣03319静态杨氏模量团队合作精神03320薄透镜焦距的测定学习兴趣和科学探索精神03321模拟静电场踏实认真的学习态度，团队精神03322介质折射率的测定科学实验精神，激发爱国情怀03323声速的测量培养严谨的科学实验素养03324照相技术勇于探索精神03325PN结正向压降与温度关系的研究学以致用的能力03326灵敏电流计的研究科学探索、科学创造精神03327铁磁性材料居里温度测量严谨的科学态度03328冲击电流计测螺旋管磁场科学研究方法03329霍尔效应法测磁场敢于质疑权威的勇气03330铁磁性材料磁滞回线测量科学探索精神03331电热法测固体的线胀系数培养协作意识03332导热系数的测定爱国热情03333迈克尔逊干涉仪的调整和使用严谨的科学态度03334热敏电阻的电阻-温度特性测量学以致用不断创新的科学精神03335动态杨氏模量发散思维03336光电效应测普朗克常数对科学的学习兴趣03337全息照相技术科学探索精神03338夫兰克—赫兹实验激发学习兴趣03339密立根油滴实验创新精神03340单缝衍射的相对光强分布激发爱国情怀03341光的偏振现象的实验研究科研创新精神03342硅光电池特性研究增强民族自豪感03343计算机在温度检测系统中的应用注重实践03344光纤传感器系列实验爱国主义精神03345整流、滤波和稳压电路实验研究创新精神、科学探索精神02246变阻器在电路中的使用和研究勇于创新，大胆质疑02247电位差计校准电表和测定电阻实事求是，理论联系实际02248头发细丝直径测定的实验研究工匠精神、科学探索精神02249显微镜和望远镜的组装体会科技对社会发展的影响02250单缝衍射测波长踏实勤奋的工作态度02251简易欧姆表的设计和组装科学探索精神02252用单摆测定重力加速度科学实验精神02253电桥法测电流表内阻培养爱国主义情怀02254衍射法金属细丝直径的测量科学实验精神02255全息光栅的制作积极探索精神02256大学物理虚拟仿真实验主动学习、积极探索的科学精神02223032教学安排绪论课教学要求：理解测量的基本术语、误差的分类与计算方法；掌握在各种运算中有效数字位数的取舍原则；掌握直接测量与间接测量不确定度的计算方法；掌握列表法、作图法、逐差法与最小二乘法来处理实验数据；能够独立完成实验预习、进行实验和撰写实验报告。教学内容：物理实验课的性质、任务、程序、要求；实验数据处理理论基础；物理实验课的注意事项。重点难点：有效数字的读取与运算；直接测量、间接测量的数据处理方法；不确定度的传递与计算方法；最小二乘法的原理和推导。思政元素：讲授密立根油滴实验、光电效应实验、吴健雄实验证明“弱相互作用中宇称不守恒”等的科学背景和意义，激发学生的科学探索精神和学习实验课的兴趣。长度、时间和质量测量仪器的使用教学要求：理解常用长度、时间和质量测量仪器的读数原理；掌握游标卡尺、千分尺、机械秒表和物理天平的读数方法；明确仪器的使用注意事项。教学内容：游标卡尺、千分尺、机械秒表和物理天平的构造、读数原理、使用方法和注意事项。重点难点：游标卡尺、千分尺、机械秒表和物理天平的使用方法。思政元素：讲授东汉青铜卡尺和新莽铜卡尺的构造原理，培养学生的文化自信和爱国精神。量热器和温度计的测量原理及使用教学要求：了解热学基本理论知识；掌握常见热学物理量的测量方法；掌握常用温度计的测温原理和；使用注意事项。教学内容：量热器、水银温度计、热电偶温度计的构造、测温原理、使用方法和注意事项。重点难点：量热器、水银温度计、热电偶温度计的使用方法。思政元素：讲授我国魏晋南北朝时期开始出现的“照子”-是窑工用于判别窑火温度高低的泥土胚胎，到宋元时期利用成熟的“照子技术”测温；伽利略受“热胀冷缩”现象的启发，以及医疗上利用体温诊断病人的需求，发明了最早的温度计——泡状玻璃管温度计。培养学生的民族科学自信，以及善于观察、思考和学以致用的良好品质和科学精神。常用电学仪器的使用教学要求：了解电磁学基本理论知识和常用实验方法；掌握常用电磁学仪器的基本性能、使用方法；了解常用仪器的原理和使用注意事项。教学内容：常用电源、电表、电阻器的种类、性能、结构、工作原理和使用方法；电学相关实验的操作规程；常见电器仪表面板上的标记符号。重点难点：常用电源、电表、电阻器的工作原理和使用方法。思政元素：讲授多才多艺的中学教师——乔治·西蒙·欧姆利用电流的磁效应设计了一个电流扭秤，面对世人讽刺和诋毁，通过反复实验建立欧姆定律的故事，启发学生博学多问、逆境中坚持不懈的意志品质和科学探索精神。常用光源及光学预备知识教学要求：了解实验室常用的光源有单色光源：掌握钠光灯、汞灯和氦氖激光器，复色光源白炽灯的调节使用方法。明确光学实验的注意事项。教学内容：实验室常用光源的种类，光学预备知识和光学实验注意事项。重点难点：清除视差的调节；共轴等高调节。思政元素：通过讲述人类对光本性的认知过程，使学生理解在追求真理的道路上应具备科学探索精神。线性电阻和非线性电阻的伏安特性教学要求：掌握一些电学实验的基本常识，并学会常用电学仪表的正确使用；学会测金属膜电阻和晶体二极管的伏安特性曲线；掌握用做图法表示实验结果；了解晶体二极管的单向导电性。教学内容：测定线性电阻的伏安特性曲线；二极管正向伏安特性曲线的研究重点难点：伏安法测电阻的基本原理；二极管的单向导电性。思政元素：通过讲述二极管的单向导电性及其在电路和工程实践中的应用，以及我国在半导体集成电路方面的优势和不足，激发学生的爱国精神和勇攀高峰的科学探索精神。电表的改装与校正教学要求：掌握将微安表改装成较大量限的电流表与电压表；掌握用替代法测表头内阻的原理和方法；学会校准电流表与电压表的方法。教学内容：表头内阻的测定；扩程电阻的计算；改装电表的基本线路；电表的校正。重点难点：扩程电阻的计算；电表的校正。思政元素：通过讲述电表的改装与校正，引入红军在困难时期自力更生、艰苦奋斗，增加学生团队协作精神。万用电表的使用教学要求：了解万用电表的基本结构及电路原理；掌握用万用电表检查电路故障的方法；学会用万用电表测量交直流电压、电流和电阻；熟悉用万用电表检测二极管和电解电容的极性与好坏的方法。教学内容：指针式万用电表的使用；数字万用表的使用；万用电表检查电路；用万用电表的欧姆档检查电学元件。重点难点：用万用表检查电路故障；用万用表测电阻板上的电阻。思政元素：通过讲述用万用表检查电路故障，引入红军在长征路上召开遵义会议的必要性和迫切性，使学生理解在追求真理的道路上应具备科学探索精神。测定冰的溶解热教学要求：了解热学实验的基本问题——热量和计温；学会混合法测定冰的溶解热；掌握图解“面积等效补偿法”进行系统热量散失修正的方法。教学内容：溶解热计算根据热平衡原理；面积等效补偿法进行散热修正；冰的制备和溶解热的测定；重点难点：混合法测定冰的溶解热；散热的修正方法。思政元素：通过冰的冷热状态讲述引入红军爬雪山的事迹，激发学生爱国情怀。扭摆法测定物体转动惯量教学要求：理解用实验法推导物体转动惯量的公式；会用扭摆测定几种不同的形状规则物体的转动惯量和弹簧的扭转常数；掌握验证转动惯量平行轴定理的方法。教学内容：运用牛顿运动定律和胡克定律推导物体转动惯量公式；测定扭摆的扭转常数；测定塑料圆柱体、金属圆筒、塑料球与金属细杆的转动惯量，并与理论值比较求百分误差；验证转动惯量平行轴定理的公式和方法。重点难点：物体转动惯量的理论值和实验计算方法；扭摆的使用方法及操作过程；验证转动惯量平行轴定理的方法。思政元素：由平动物体的惯性大小入手，提出问题让学生推测转动物体惯量与什么因素有关。培养学生善于发现问题和创新精神，从而提高学生的科学素养。渗透实验是检验真理的标准的辩证唯物主义观点，培养学生严谨认真、实事求是的科学态度、团队协作的精神。落球法则液体的粘滞系数教学要求：观察液体的内摩擦现象，能够利用多管落球法测定液体的粘滞系数；理解用外延扩展法获得理想条件的方法；学会用作图外推法确定间接测量；掌握读数显微镜、停表等基本测量仪器的使用。教学内容：粘滞力的基本概念；测量蓖麻油粘滞系数的测定方法；斯托克斯公式的修正；外延扩展法获得理想条件的方法和用作图外推法确定间接测量。重点难点：粘滞系数的测定方法中的近似原理；作图外推来确定的方法；运用斯托克斯公式修正方法求最佳值。思政元素：在本实验中可以和学生一起探讨其他测量液体粘滞系数的方法，如毛细管法、转筒法等，引导他们考虑不同液体、温度等因素以进行液体粘滞系数的测量，进一步在原基础实验中做出创新性的改进，从而培养学生勇攀高峰、敢为人先的创新精神和追求真理、严谨治学的求实精神。均匀弦振动实验教学要求：了解均匀弦振动的传播规律，观察行波与反射波互相干涉形成的驻波；能够测量弦上横波的传播速度；掌握通过驻波测量，求出弦线线密度的方法。教学内容：运用简谐振动原理推导合成波过程；驻波的共振条件和驻波的特点；振动频率、弦线张力和弦线线密度、弦线上波传播速度之间的关系；本实验中的操作过程和注意事项。重点难点：驻波形成机制，波腹和波节位置满足的条件；固定均匀弦振动的传播规律；线密度和波传播速度的计算；调节稳定明显驻波的方法。思政元素：列举我国高铁通过改变驱动频率避免有害共振的前沿技术，培养学生爱国热情和民族自豪感；通过共振的危害和利用的具体事例，根据实际需要给出有效防止或利用共振的举措，进一步来培养学生辩证的科学素养。示波器的使用教学要求：理解示波器的波形显示原理；掌握示波器和函数信号发生器的调节和使用方法；能够利用示波器观察李萨如图形，测量未知信号频率。教学内容：示波器的基本结构和工作原理；示波器的波形显示原理和触发同步的概念；李萨如图形的原理和调节方法。重点难点：示波器的基本结构、工作原理及使用方法；示波器的波形显示原理；示波器各主要旋钮的作用和调节方法；示波器测电压、时间间隔、频率、相位差及利用李萨如图形测量信号频率。思政元素：通过讲解李萨如图形和频率之间的关系，引导学生注重细心观察，发现事物规律，重视事物之间联系和发展的辩证唯物主义思想。惠斯登电桥测中值电阻教学要求：掌握电桥的比较法测量原理；掌握调节电桥平衡的方法，能够利用惠斯登电桥测量电阻；了解电桥的灵敏度及提高灵敏度的途径。教学内容：用惠斯登电桥测量电阻的原理和方法；电桥线路连接的方法，交换法减小误差；利用自组电桥和箱式电桥测电阻。重点难点：调节电桥平衡的方法及提高灵敏度的途径。思政元素：通过电桥的组装和连接，以及介绍交换法消除系统误差的思想，培养学生勤于思考、善于创新的科学精神和严谨认真的科学态度。电位差计的原理和使用教学要求：掌握电位差计的工作原理、结构、特点和操作方法；掌握用箱式电位差计测量电动势或电压的基本方法。教学内容：利用线式电位差计测量干电池的电动势；利用UJ31型电位差计测电池的端电压。重点难点：连续可调的标准电动势E0的获取，以及其与未知电动势进行比较的方法。思政元素：介绍电位差计测量电动势的设计思想，培养学生探索的科学精神和严谨的科学态度。光的等厚干涉—牛顿环教学要求：理解牛顿环和劈尖干涉条纹的成因和等厚干涉的含义；掌握干涉法测透镜的曲率半径和金属细丝的微小直径(或厚度)的方法；进一步掌握读数显微镜的使用方法，熟练运用逐差法处理实验数据。教学内容：用牛顿环测量平凸透镜的曲率半径重点难点：读数显微镜调节和使用思政元素：介绍等厚干涉在高精度光学表面加工中检验光洁度和平直度的应用，培养学以致用的发散思维和精益求精的工匠精神。分光计调整及光栅衍射教学要求：了解分光计的构造原理，学习分光计的调节方法；能够测定汞灯在可见光范围内的几条光谱线的波长；掌握消除分度盘偏心差的读数方法及过零读数的处理方法。教学内容：分光计的调节方法；测定汞光灯光谱线的波长。重点难点：分光计的调节和使用；分度盘的读数和过零读数的处理方法。思政元素：介绍分光计测量读数的设计思想，培养学生精益求精的科学态度和工匠精神。用分光计测定三棱镜的折射率教学要求：掌握分光计的正确使用方法；学会用最小偏向角法测三棱镜的折射率。教学内容：分光计的调节和使用；利用分光计测定三棱镜的折射率。重点难点：分光计的调节和使用；最小偏向角的观察和读取。思政元素：演示复色白入射光的色散现象，介绍不同颜色出射光有不同出射方向现象的机理，激发学生对精密光学仪器以及光学现象的兴趣。静态杨氏模量教学要求：理解光杠杆的工作原理和使用方法；学会用仪器测量金属丝杨氏模量。教学内容：光杠杆的使用，测量金属丝杨氏模量的方法重点难点：光杠杆的原理与调节。思政元素：在讲解杨氏模量的概念和应用时。举例说明，如何根据杨氏模量的大小，对机械加工材料进行选择，如防弹衣的材料选择，激发学生的学习兴趣。通过两位学生密切配合，一人增减砝码的一人进行同步读数完成实验的过程，培养学生团队合作精神和严谨认真的科学态度。薄透镜焦距的测定教学要求：理解薄透镜成像的原理和规律；掌握测量薄透镜焦距的几种方法，掌握基本光路的分析和调节技术。教学内容：薄透镜成像的原理和规律；利用自准法、物距像距法和共轭法测量薄透镜的焦距。重点难点：测量薄透镜焦距的几种方法节思政元素：简述光学成像的应用，如望远镜、手机、照相机等对透镜成像的应用，激发学生对光学的兴趣和科学探索精神。模拟静电场教学要求：熟悉用模拟法测绘静电场分布的原理和方法；能够描绘静电场等位线和电力线，加强对电场分布的理解。教学内容：模拟静电场的理论原理；按照要求进行操作，对同轴电缆的静电场进行模拟测量。重点难点：静电场等位线和电力线的描绘；用模拟法测绘静电场分布的原理和方法。思政元素：通过学生配合完成静电场描绘的操作过程，培养学生团队合作精神和踏实认真的学习态度。介质折射率的测定教学要求：掌握分光计的调节方法；观察色散现象，学习测量三棱镜顶角和最小偏向角的方法。测定三棱镜对各色光的折射率。重点难点：分光计的调节；三棱镜的最小偏向角的计算。思政元素：讲述德国物理学家夫琅和费改进分光系统、定量地研究衍射光栅，用它测量光的波长的科研经历，培养学生科学实验精神，激发学生爱国情怀。教学内容：知识学习：了解JJY—2型分光仪的构造原理；学习三棱镜的折射原理、最小偏向角及折射率的计算方法。实验操作：调节分光计；安置三棱镜；反射法测三棱镜顶角；测量最小偏向角；测定三棱镜的色散曲线，求出色散经验公式。声速的测量教学要求：了解压电陶瓷换能器的功能，加深对驻波及振动合成等理论知识的理解；学会用驻波共振法和相位比较法测量空气中的声速；进一步熟悉信号发生器合示波器的使用方法，掌握逐差法处理实验数据。重点难点：超声波声速测量的原理；驻波与声压的强弱关系。思政元素：结合生活中蝙蝠、飞机发出的超声波，引导学生得出正确测量声速的方法，培养学生的科学实验精神和严谨的科学实验素养。教学内容：知识学习：声波与声速的关系；超声波的产生与接收原理；驻波与声压概念的理解。实验操作：用驻波法（共振干涉法）测超声波的声速；用行波法（相位比较法）测超声波的声速。照相技术教学要求：了解相机的构造；了解相机的成像原理；了解相机的使用方法。重点难点：相机的成像原理。思政元素：讲述法国画家达盖尔在1839年，以自己发明的底片和显影技术，结合哈谢尔夫发明的定影技术和维丘德发明的印相纸，制成了世界上第一台照相机的故事，鼓励学生要有勇于探索的精神。教学内容：知识学习：相机的构造；相机的成像原理。实验操作：组装镜头、取景器、快门和光圈、输片计数器。PN结正向压降与温度关系的研究教学要求：了解PN结正向压降随温度变化的基本关系式；在恒流供电条件下，测绘PN结正向压降随温度变化关系曲线，并由此确定其灵敏度和被测PN结材料的禁带宽度；学会用PN结测温的方法。重点难点：理解PN结正向压降与工作电流和温度关系的数学表达式；计算被测PN结正向压降随温度变化的灵敏度。思政元素：紧密联系生活，讲述PN结在集成电路温度传感器中的工作原理，体现自然科学是从实践中获取自然规律，然后应用规律制造仪器，再运用到生活中去。教学内容：知识学习：根据半导体物理知识，了解PN结正向压降随温度变化的基本关系式。实验操作：测绘PN结正向压降随温度变化关系曲线，并由此确定其灵敏度和被测PN结材料的禁带宽度；用PN结测温。灵敏电流计的研究教学要求：了解灵敏电流计的基本结构和工作原理；观察电流计光标的运动，学会控制其运动状态的方法；掌握二次分压法获得微小电压，测定外临界电阻、内阻和电流计常数的实验方法。重点难点：灵敏电流计的基本结构和工作原理。思政元素：通过讲述安培发明电流表的故事，启发学生要用于进行科学探索，培养学生的创造精神。教学内容：知识学习：光点式灵敏电流计的基本结构和工作原理；灵敏电流计线圈的三种运动状态。实验操作：观察阻尼运动；测外临界电阻R外临；用等偏法测电流计内阻Rg及电流计常数Ki。铁磁材料居里温度测量教学要求：初步了解铁磁物质由铁磁性转变为顺磁性的微观机理；掌握JLD－II型居里温度测试仪测定居里温度的原理和方法；能够测定铁磁样品的居里温度。重点难点：样品的磁化强度在温度达到居里点时发生突变的微观机理。思政元素：测量样品的居里点时，一定要让炉温从低温开始升高，即每次要让加热炉降温后再放入样品，这样可避免由于样品和温度传感器响应时间的不同而引起的居里点每次测量值的不同，培养学生认真严谨的科学态度。教学内容：知识学习：磁介质的分类；铁磁质的磁性来源及居里温度。实验操作：测量原理；通过测定磁滞回线消失时的温度测定居里温度；测量感应电动势随温度变化的关系。冲击电流计测螺旋管磁场教学要求：了解用冲击电流计测量磁场的基本原理；学会使用冲击电流计；通过用螺线管轴线上磁场的测量结果和理论计算值比较，加深理解圆形电流磁场的理论。重点难点：用冲击电流计测量磁场的基本原理。思政元素：通过数据处理中Bx测-x和Bx理-x图线拟合，比较吻合情况，分析产生误差原因。掌握科学研究方法-比较法的运用。教学内容：知识学习：用冲击电流计测量磁场的基本原理；对冲击电流计标定。实验操作：测量冲击常数(标定冲击电流计);测量磁场。霍尔效应法测磁场教学要求：了解用霍尔效应测磁场的工作原理；学会用霍尔效应测磁场的基本方法。重点难点：用霍尔效应测磁场的工作原理。思政元素：霍尔效应的发现过程(霍尔经历两次失败，没有灰心丧气，主动与导师讨论)认真总结实验失败原因，最终在检流计上观察到偏转。）在科学领域要有所成就要具备敢于质疑权威的勇气和实事求是、坚持不懈地作风。教学内容：知识学习：霍尔效应测磁场；实验中的附加效应及消除办法；霍尔效应实验仪简介。实验操作：磁场一定，验证霍尔电压与工作电流的变化关系；工作电流一定，验证霍尔电压与励磁电流的变化关系；励磁电流和工作电流一定，测定磁极间磁感应强度随横向位置的变化关系曲线。铁磁性材料磁滞回线测量教学要求：了解铁磁材料的磁特性知识，安培环路定律在磁场测量中的应用；掌握待测磁性样品的退磁方法，测量样品的起始磁化曲线；掌握磁锻炼方法，测量待测材料的磁滞回线。教学内容：铁磁材料的磁滞现象；待测磁性样品的退磁方法；测量待测材料的磁滞回线。重点难点：待测磁性样品的退磁方法；材料的磁滞回线的测量。思政元素：讲述铁磁材料在光电器件、新能源利用等方面的前沿进展，激发学生的学习兴趣和科学探索精神。电热法测固体的线胀系数教学要求：学习测定金属杆的线膨胀系数的方法；进一步熟悉用光杠杆测定微小伸长量的原理和方法。重点难点：光杠杆测量原理。思政元素：通过介绍工程中应用固体热胀冷缩的特性，如利用老式钢轨的铺设，钢轨之间必须有缝隙，培养学生的工匠精神；通过温度和刻度的配合读取，培养学生间团队合作和科学探索精神。教学内容：知识学习：固体的线膨胀系数；光杠杆测量法。实验操作：测量铜管长度L0，记录室温t0，将铜杆慢慢放入线胀仪，将温度计小心放入铜管上端中心的小孔中；将光杠杆放在线胀仪上，使其单足放在待测铜管上端，双足放在仪器平台槽内，使小平镜平面、望远镜面和标尺均垂直于水平面；调望远镜目镜，然后用三点—线法调望远镜与光杠杆小平镜等高，然后从望远镜中观察，调望远镜物镜焦距，使望远镜中直尺的像清晰，记录标尺读数n0（在0刻度附近）；将调压电位器旋至零端，接通电源，调节电位器旋钮，使指示灯发出微弱光亮；观察望远镜中标尺读数随温度变化；切断电源，记录降温过程中上述各温度对应的标尺读数值，并求同一温度标尺读数的平均值；测量标尺到镜面距离D，光杠杆垂线长度b。导热系数的测定教学要求：学会根据物体的散热速率用作图法求传热速率；能够利用稳态平板法测量不良导体的导热系数。重点难点：实验中不良导体上下表面温度的测量方法；稳态平板法原理及物体导热系数的理论推导方法；待测物体的传热速率计算。教学内容：运用热力学知识进行导热系数公式推导；热电偶原理，用电势差反应温差；实验过程中稳态的确定和下铜盘散热速率的测量；用作图法求传热速率，用稳态平板法测量不良导体的导热系数。思政元素：讲解物质的三种相态气、固、液的导热机理。举例说明导热系数在生活中的应用，如相比于实心砖，空心砖的保温性能更好。通过改善物体的保温性能，可以研发出不同的保温材料。随着我国科学技术的不断发展，目前为止我国沿用的是GB92的标准，其规定导热系数小于0.12的材料才是保温材料，这高于了导热系数小于0.14(W/m*K)的材料才是保温材料的国际标准（GB84），这足以证明我国在传热技术领域不断快速发展。通过这些延伸内容，提高学生理论联系实际，学以致用的能力。了解我国本领域的科技水平可激发爱国主义情怀，树立奋发向上为国家多做贡献的精神。迈克耳逊干涉仪的调整和使用教学要求：了解迈克尔逊干涉仪的构造原理，学习仪器的调节方法；观察非定域干涉，掌握等倾干涉、等厚干涉条纹特点和形成条件；测定光波波长。重点难点：迈克尔逊干涉仪的构造原理及仪器的调节方法。思政元素：测量前一定要调整零点，调整零点后若又转动粗调手轮必须再重新调整，培养学生认真严谨的科学态度。教学内容：知识学习：迈克尔逊干涉仪的光路；单色点光源的非定域干涉；单色面光源产生的定域干涉。实验操作：迈克尔逊干涉仪的调整；观察非定域干涉条纹变化，并测光波波长；观察面光源的定域干涉。热敏电阻的电阻-温度特性测量教学要求：掌握NTC热敏电阻器的阻值与温度的关系特性；学会通过数据处理来求得经验公式的方法。重点难点：难点是惠斯通电桥电路的连接和热敏电阻的温度系数思政元素：通过介绍基于热敏电阻的测温和控温元器件在生产和生活中的大量应用，启发学生学以致用、不断创新的科学精神。教学内容：学习电路的设计思想和连接方法，测量NTC热敏电阻器的电阻与温度关系特性，计算热敏电阻材料常数B，计算NTC热敏电阻在温度θ=50.0℃时的电阻温度系数．动态杨氏模量教学要求：理解动态法测杨氏模量的基本原理；掌握动态法测量杨氏模量的基本方法，学会测量杨氏模量。重点难点：学会使用示波器观察、判断样品共振的方法；培养综合运用知识和使用常用仪器的能力思政元素：由拉伸法和动态法测杨氏模量的区别，引导学生发散思维，对理论知识的实际应用，激发学生对科学的探索精神，培养学生的创新精神。教学内容：了解压电陶瓷换能器的功能；熟悉信号源和示波器的使用方法。光电效应测普朗克常数教学要求：了解光电效应实验的原理，加深对光的量子性的理解。重点难点：通过爱因斯坦光电效应方程，充分理解光电效应的实验原理，加深对光的量子性的理解，思政元素：通过爱因斯坦、密立根等科学家事迹的介绍，激发学生对科学的学习兴趣。教学内容：通过用不同波长的光照射光电管的截止电压，计算普朗克常数；测量光电管的伏安特性曲线；测量饱和光电流和入射光强的关系。全息照相技术教学要求：了解全息照相的基本原理；学习静物照相拍摄方法；了解再现物象全息的性质和方法。重点难点：全息照相的基本原理；实验中光路的调节。思政元素：通过全息照相的实际应用，引导学生思考信息存储的不同方式，激发学生的学习兴趣和科学探索精神。教学内容：全息照相与普通照相的区别；全息相片的获得；全息照片的再现。夫兰克-赫兹实验教学要求：掌握氩原子第一激发电位的测量方法；理解原子能级的存在及如何跃迁。重点难点：加深波尔原子理论的理解；求氩原子第一激发电位。思政元素：通过夫兰克与赫兹两位科学家的事迹介绍，激发学生对科学的学习兴趣。教学内容：波尔原子理论；原子的跃迁；激发电势和能极差；F-H管中被加速电子和氩原子能量的规律性。密立根油滴实验教学要求：理解密立根实验的设计思路和实验技巧；掌握测量电子电荷量的方法。重点难点：掌握用静态平衡法测量带电油滴电量及测定电子电荷的方法思政元素：通过对实验仪器的调节，熟悉实验的设计思路，培养学生的创新精神，通过油滴的选择、控制、测量，培养学生严谨的科学态度。教学内容：学习控制和选择油滴的方法；用静态平衡法测定油滴带电量及计算电子电荷。单缝衍射的相对光强分布教学要求：观察单缝衍射现象，了解其特点；掌握测量单缝衍射相对光强分布的方法；应用单缝衍射的规律计算单缝缝宽。重点难点：测量单缝衍射图像的相对光强分布规律计算缝宽。思政元素：讲述菲涅尔衍射和夫琅禾费单缝衍射的经历，培养学生科学严谨的实验精神，激发学生爱国情怀。教学内容：观察单缝衍射现象，激光束通过单缝在标有毫米方格坐标纸的屏上的衍射图像。调节缝宽，使呈现出清晰的衍射图像，比较各级亮条纹的宽度以及它们的亮度分布情况；测量单缝衍射图像的相对光强分布，对比和分析测得的两条相对光强分布曲线，归纳单缝衍射图像的分布规律和特点。光的偏振现象的实验研究教学要求：观察光的偏振现象，加深对光的本性的认识；掌握产生和检验偏振光的原理和方法；验证马吕斯定律。重点难点：掌握产生和检验偏振光的原理和方法。思政元素：讲述关于偏振的应用，如相机的镜头，汽车前玻璃防强光等。启发学生把专业理论知识应用到服务社会作为自己的动力和目标。培养学生科研创新精神。教学内容：用一光强度稳定的白炽灯作光源，使其通过分光计的平行光管得到—束平行光。以硅光电池代替光屏接收P1或P2出射的光束。因光电池的电动势与光强成正比，通过与光电池串联的光点检流计的偏转可定量得出P1或P2转动时光强的变化规律，要求每转过10°记录一次相应的光电流值。.硅光电池特性研究教学要求：掌握PN结形成原理及其工作机理；掌握硅光电池的工作原理及特性；了解LED发光二极管的工作原理。重点难点：实验原理的理解，例如PN结的形成及单向导电性；硅光电池的工作原理及特性。思政元素：以教学内容为载体，播放我国自主研发电池的相关视频，培养学生民族自豪感和独立探索的科研精神。教学内容：硅光电池零偏和负偏时，输出电压与入射光强度关系测定；硅光电池接恒定负载时，输出电压与入射光强度关系测定；硅光电池负载特性测定；硅光电池频率响应的测定。计算机在温度检测系统中的应用教学要求：利用计算机、数据采集卡等组成计算机测控系统，结合相应的控制规律实现对被控对象的温度控制。重点难点：掌握对被控对象的测试和控制方法以及数据的处理，分析能力。思政元素：启发学生从实践中来，到实践中去的科学哲理。培养学生科研创新精神。教学内容：温度测量；开关控制设定自动控制、手动控制模式；开关控制升、降温度。数字设定详细目标温度和阈值。控件显示当前温度。光纤传感器系列实验教学要求：了解光纤传感实验仪的基本构造和原理，掌握其正确使用方法。熟悉LED光源的I-P特性，掌握I-P特性曲线的测量方法。测量一种光纤的纤端光场分布，绘出纤端光场分布图。了解一对光纤（一个发射光、一个接收光）的反射接收特性曲线。重点难点：LED光源的I-P特性曲线的测量方法。思政元素：通过介绍光纤传感技术发展简史，了解华裔科学家光纤之父高锟在光纤通信和传感领域对全世界做出的极大贡献，激发学生的民族自豪感和爱国主义情怀。教学内容：知识学习：了解光纤传感器实验仪的结构及使用方法；学习LED光源的I-P特性、光纤纤端光场的分布函数、反射式光纤位移传感原理。实验操作：LED光源I-P特性曲线的测量；测定光纤纤端光场径向分布；测定光纤纤端光场轴向分布；反射式光纤位移传感器的特性曲线的测量。整流、滤波和稳压电路实验研究教学要求：掌握整流、滤波、稳压电路工作原理及各元件在电路中的作用；学习直流稳压电源的安装、调整和测试方法；熟悉和掌握线性集成稳压电路的工作原理；进一步熟悉掌握电子元件伏安特性的测试技巧；掌握二端式稳压二极管的使用方法。重点难点：整流滤波电路的设计安装；稳压二极管反向伏安特性测量思政元素：通过介绍整流、滤波电路在工业和生活中的应用，以及电动机和发电机的发明历史，培养学生勤学善思、不断探索、大胆创新、勇于实践的科学精神。教学内容：知识学习：整流滤波电路的种类和设计思路；稳压（二极管）、电容、低频功率信号源、电位器、九孔插线板等器件的用法。实验操作：测量稳压二极管反向伏安特性；设计一个半波整流电路并测量其整流滤波的性能。变阻器在电路中的使用和研究教学要求：研究滑线式变阻器的相关参数；学会根据对电路控制和调整的要求，正确选择滑线式变阻器的阻值、额定电流以及它在电路中的连接方法。重点难点：如何正确选择滑线式变阻器的阻值、额定电流以及它在电路中的连接方法。思政元素：通过探究变阻器在电路中的不同使用方法，培养同学们不断探索、大胆质疑、勇于创新的科学精神，增强同学们的合作探究能力。教学内容：知识学习：掌握滑线变阻器在电路中的不同接法和特点，学习制流电路和分压电路的选择。实验操作：设计一个用伏安法测量阻值为50欧负载的控制电路。电位差计校准电表和测定电阻教学要求：加深对补偿原理的理解和运用；掌握校准给定的毫安表，确定其等级并画出校准曲线的方法；学会用箱式电位差计间接测电阻。重点难点：校准给定的毫安表，确定其等级并画出校准曲线。思政元素：通过同学们自己设计校准电表的电路，培养同学们实事求是、理论联系实际的科学作风。教学内容：知识学习：学习补偿原理、电位差计的工作原理；了解箱式电位差计的使用方法。实验操作：校准量限为15mA的毫安表；用箱式电位差计测定电阻值。头发细丝直径测定的实验研究教学要求：理解劈尖干涉条纹的成因和等厚干涉的含义；学习用等厚干涉测量微小直径(或厚度)；进一步熟悉读数显微镜的使用方法。重点难点：利用读数显微镜和劈尖等测量细丝的直径。思政元素：通过介绍牛顿环在工业和军事检测中的应用，培养同学们精益求精、科学认真的工匠精神和科学态度。教学内容：知识学习：等厚干涉的原理；了解读数显微镜和劈尖的使用方法。实验操作：利用等厚干涉设计测量细丝直径的方法，测量并计算细丝的直径。显微镜和望远镜的组装教学要求：了解望远镜和显微镜的构造及其原理；能够设计并组装可以望远和显微的光学系统，分别测出其放大倍数。重点难点：设计并组装可以望远和显微的光学系统，分别测出其放大倍数。思政元素：通过讲述显微镜和望远镜的发展历程，关注人类探索宇宙的重大活动，体会科学技术对社会发展和人类生活的影响。教学内容：知识学习：望远镜和显微镜的结构原理。实验操作：设计组装一简易的可望远的光学系统，其放大率为20倍。设计测望远镜放大率的光路图，设计实验装置，拟订实验步骤，测量放大率，记下数值。设计组装一简易显微镜，测出其放大倍数。单缝衍射测波长教学要求：能够从CCD单缝衍射仪上观察夫琅禾费单缝衍射现象；学会测量单缝的缝宽、单丝的直径、光源的波长等。重点难点：学习测量光源的波长。思政元素：讲述光的波动理论发展历程，引导学生重视理论的指导作用和实践的检验作用。培养坚定自信，踏实勤奋的工作态度。教学内容：知识学习：了解CCD单缝衍射仪的结构及使用方法；学习夫琅禾费单缝衍射原理。实验操作：将激光器、组合光栅片和