大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)大綱

1、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)大綱物理學(xué)在人的科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)中具有重要的地位，實(shí)驗(yàn)為物理學(xué)的基礎(chǔ)，它反映了理工科實(shí)驗(yàn)的共性和普遍性問(wèn)題,在人才科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)中起著不可替代的重要作用.20世紀(jì)中葉以來(lái)，以計(jì)算機(jī)信息科學(xué)技術(shù)、生命科學(xué)、空間科學(xué)、材料科學(xué)等為代表的新的科學(xué)技術(shù)革命，極大地加速了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和各學(xué)科之間的相互交叉和滲透，新的綜合化趨勢(shì)已成為科學(xué)發(fā)展的主流。因此，物理實(shí)驗(yàn)課程體系，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法、手段必須由封閉型向開(kāi)放型轉(zhuǎn)變。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)作為大學(xué)生在進(jìn)校后的第一門(mén)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，不僅應(yīng)讓學(xué)生受到嚴(yán)格的、系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、方法和技巧，更主要的是要培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維能力和

2、創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，特別是與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展相適應(yīng)的綜合能力，適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，科技進(jìn)步的創(chuàng)新能力。一 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程體系、內(nèi)容和教學(xué)模式1. 素質(zhì)教育為目標(biāo)，建立物理實(shí)驗(yàn)課程新體系：打破了傳統(tǒng)的力、熱、電、光、近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的封閉體系。建立以基本實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、研究性實(shí)驗(yàn)等組成的新的實(shí)驗(yàn)課程體系，形成從低到高、從基礎(chǔ)到前沿、從接授知識(shí)到培養(yǎng)綜合能力，逐級(jí)提高的四級(jí)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課程新體系。每一級(jí)物理實(shí)驗(yàn)大致用一個(gè)學(xué)期的時(shí)間完成，不同的級(jí)標(biāo)志著不同實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)思維水平。使學(xué)生從較高起點(diǎn)進(jìn)入大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，一個(gè)臺(tái)階、一個(gè)臺(tái)階地走向科學(xué)的高峰。2.

3、 注重物理實(shí)驗(yàn)的時(shí)代性與先進(jìn)性，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容：物理實(shí)驗(yàn)必須與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)接軌，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與熱情，也才能使現(xiàn)代科技進(jìn)步的成果滲透到傳統(tǒng)的經(jīng)典課程內(nèi)容之中，例如將計(jì)算機(jī)技術(shù)、光纖技術(shù)、磁共振技術(shù)、核物理技術(shù)、X射線技術(shù)、電子顯微技術(shù)、光譜技術(shù)、真空技術(shù)、傳感器技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)及科研成果融用于學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)之中。3. 營(yíng)造培養(yǎng)創(chuàng)新人才的多元化教學(xué)模式和環(huán)境）u 大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)和教學(xué)模式a) 大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)及其教學(xué)模式的目標(biāo)和特點(diǎn)：大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)把實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)內(nèi)容（包括理論教學(xué)）、教師指導(dǎo)和學(xué)習(xí)者的思考、操作有機(jī)融合為一體，形成一部可操作的活的教科書(shū)，為物理實(shí)驗(yàn)改革提供了有力工具

4、，同時(shí)克服了實(shí)驗(yàn)教學(xué)長(zhǎng)期受到課堂、課時(shí)限制的困擾，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容在時(shí)間和空間上得到延伸；b) 實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的結(jié)合：將實(shí)驗(yàn)的原理、思想、方法和應(yīng)用與仿真軟件的虛擬實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)環(huán)境相結(jié)合，將理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)的融為一體。學(xué)生可以在學(xué)習(xí)物理概念、思想、方法的基礎(chǔ)上，有目的的去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，完成實(shí)驗(yàn)；又能通過(guò)實(shí)驗(yàn)深化對(duì)物理概念、思想的理解。利用仿真實(shí)驗(yàn)，在同一個(gè)界面上實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)驗(yàn)的互動(dòng)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和能力。c) 實(shí)現(xiàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的二段、三段式等的教學(xué)模式：對(duì)一些難度高、復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在通常的課時(shí)內(nèi)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備原理、使用方法、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原理、實(shí)驗(yàn)方法難以消化，對(duì)實(shí)驗(yàn)中所遇到的

5、現(xiàn)象也很難通過(guò)短時(shí)間分析建立起認(rèn)識(shí)，因此復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)不能容許學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，反復(fù)調(diào)整后，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。我們采用仿真實(shí)驗(yàn)與實(shí)際實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的二段教學(xué)模式，解決上述問(wèn)題，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和水平。u 利用現(xiàn)代教育技術(shù)開(kāi)設(shè)“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)程教學(xué)”通過(guò)開(kāi)設(shè)遠(yuǎn)程網(wǎng)上物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生利用校園網(wǎng)或Internet網(wǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，使教學(xué)內(nèi)容在時(shí)間和空間上得到延伸，學(xué)生能夠充分的學(xué)習(xí)和掌握實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。開(kāi)設(shè)網(wǎng)上虛擬物理實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以根據(jù)自己的時(shí)間，在任何地點(diǎn)自主的進(jìn)行學(xué)習(xí)，開(kāi)拓學(xué)生的眼界，滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和給學(xué)生提供了自學(xué)物理實(shí)

6、驗(yàn)的環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的自學(xué)能力。u 開(kāi)設(shè)開(kāi)放服務(wù)實(shí)驗(yàn)室在每一級(jí)物理實(shí)驗(yàn)中，開(kāi)設(shè)開(kāi)放服務(wù)實(shí)驗(yàn)室，它不僅時(shí)間上對(duì)學(xué)生開(kāi)放，而且在內(nèi)容上也開(kāi)放，是一種個(gè)性教學(xué)模式，滿足學(xué)生求知、探索和創(chuàng)新的欲望，側(cè)重創(chuàng)新精神與能力培養(yǎng)，在開(kāi)放服務(wù)實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生可利用實(shí)驗(yàn)室提供的設(shè)備，自己設(shè)立題目，教師只是指導(dǎo)和審核學(xué)生提出的實(shí)驗(yàn)方案與題目，允許失敗，最后以小論文的形式在Seminar課中上臺(tái)發(fā)表，討論和總結(jié)成功和失敗的原因，自己的創(chuàng)新點(diǎn)。二 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教材及與教材配套的教學(xué)軟件：1) 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 第一冊(cè) 吳泳華、霍劍青 熊永紅 主編 高等教育出版社 200162) 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 第二冊(cè) 謝行恕、康士秀、霍劍

7、青 主編 高等教育出版社 200163) 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 第三冊(cè) 李志超、軒植華、霍劍青 主編 高等教育出版社 2001124) 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 第四冊(cè) 霍劍青、吳泳華、劉鴻圖 主編 高等教育出版社 200215) “大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn) for Windows”(一)王曉蒲、霍劍青主編 高等教育出版社 1998.6.6) “大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn) for Windows”（二）王曉蒲、霍劍青主編 高等教育出版社 1998.12.7) “大學(xué)物理虛擬實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)” 王曉蒲、霍劍青主編 高等教育出版社 2001 .12.三 物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)和實(shí)驗(yàn)題目：一級(jí)物理實(shí)驗(yàn)（基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)）：主要為基本物理量的測(cè)量

8、、基本實(shí)驗(yàn)儀器的使用、基本實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練和基本測(cè)量方法與誤差分析等，涉及到力、熱、電、光、近代和物理各個(gè)學(xué)科，是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的入門(mén)實(shí)驗(yàn)，也是適合于各專業(yè)的普及性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)題目如下：用示波器測(cè)量時(shí)間用天平測(cè)量質(zhì)量直流電表和直流測(cè)量電路用熱敏電阻測(cè)量溫度半導(dǎo)體溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與制作直線運(yùn)動(dòng)中速度的測(cè)量碰撞過(guò)程中守恒定律的研究單擺的設(shè)計(jì)與研究表面張力系數(shù)的測(cè)定液體粘度的測(cè)定鋼絲楊氏模量的測(cè)量切變模量的測(cè)量固體比熱容的測(cè)量直流電的測(cè)量交流電及整流濾波電路測(cè)量螺線管的磁場(chǎng)透鏡參數(shù)的測(cè)量分光計(jì)的調(diào)節(jié)與使用用密立根油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)電子電荷光電效應(yīng)法測(cè)普朗克常量干涉法測(cè)微小量二級(jí)物理實(shí)驗(yàn)（綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)）：以綜合性

9、、設(shè)計(jì)性為主的實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)方法和技能系統(tǒng)研究力、熱、電、光學(xué)物理量的測(cè)量，并且逐步引進(jìn)綜合現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)和方法,培養(yǎng)學(xué)生綜合思維和綜合應(yīng)用知識(shí)和技術(shù)的能力。在實(shí)驗(yàn)方法上，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。由以前教師排好實(shí)驗(yàn)、準(zhǔn)備好儀器、學(xué)生來(lái)做實(shí)驗(yàn)的狀態(tài)，過(guò)渡到學(xué)生在教師指導(dǎo)下，自己設(shè)計(jì)方案來(lái)完成實(shí)驗(yàn)，從而培養(yǎng)學(xué)生的綜合思維和創(chuàng)造能力。學(xué)生通過(guò)做設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，從成功與失敗中受到訓(xùn)練，更有利學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，尤其是提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決的能力。實(shí)驗(yàn)題目如下：用凱特?cái)[測(cè)量重力加速度聲速的測(cè)量熱導(dǎo)系數(shù)的測(cè)量檢流計(jì)的特性雙臂電橋測(cè)低電阻用直流電位差計(jì)精確測(cè)量電壓弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)交流諧振電路交流電

10、橋通過(guò)霍爾效應(yīng)測(cè)量磁場(chǎng)邁克爾遜干涉儀棱鏡攝譜和光譜分析偏振光的研究低真空的獲得和測(cè)量傳感器系列實(shí)驗(yàn)(1)G-M計(jì)數(shù)管特性的研究物質(zhì)對(duì)射線的吸收三級(jí)物理實(shí)驗(yàn)（現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)）以綜合現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)代物理技術(shù)為主的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在本級(jí)物理實(shí)驗(yàn)中將學(xué)習(xí)現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)的思想,方法,技術(shù)和應(yīng)用。.本級(jí)物理實(shí)驗(yàn)涉及廣泛的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，例如，計(jì)算機(jī)技術(shù)、光纖技術(shù)、X射線技術(shù)、磁共振技術(shù)、核物理技術(shù)、傳感器技術(shù)、光譜技術(shù)、真空技術(shù)和低溫技術(shù)等。實(shí)驗(yàn)題目如下：全息光柵全息照相激光散斑單色儀的調(diào)整與使用付立葉光學(xué)實(shí)驗(yàn)(1) 橢偏儀驗(yàn)證相對(duì)論實(shí)驗(yàn)盧瑟福散射實(shí)驗(yàn)用閃爍晶體測(cè)量射線能譜核磁共振x射線實(shí)驗(yàn): 德拜照相

11、, 物相分析,勞厄照相電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)電子自旋共振實(shí)驗(yàn)鐵磁共振鈉原子光譜氫氘原子光譜(1)塞曼效應(yīng)實(shí)驗(yàn)(1)傳感器系列實(shí)驗(yàn)(2)高真空的獲得和測(cè)量低溫的獲得和測(cè)量穆斯堡爾譜四級(jí)物理實(shí)驗(yàn)（研究型實(shí)驗(yàn)）：以科學(xué)小實(shí)踐為主題，組織若干個(gè)圍繞基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)的課題，以科研方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和研究、開(kāi)發(fā)應(yīng)用能力。學(xué)生在教師指導(dǎo)下，在自行調(diào)研的基礎(chǔ)上選擇課題、寫(xiě)出調(diào)研報(bào)告、實(shí)驗(yàn)方案、完成課題和寫(xiě)出研究論文。本級(jí)物理實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生在前三級(jí)物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想、實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)，研究系列實(shí)驗(yàn)及其應(yīng)用。通過(guò)本級(jí)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生將學(xué)習(xí)科研的思維和方法，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維、理論與實(shí)際相結(jié)合的能力及

12、團(tuán)隊(duì)合作精神。實(shí)驗(yàn)題目如下：X射線系列實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用:X射線熒光X射線衍射德拜照相, 物相分析,勞厄照相常溫及變溫下的吸收和發(fā)射光譜實(shí)驗(yàn)電子顯微技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)射線成像實(shí)驗(yàn)的研究核物理實(shí)驗(yàn)與方法的研究：穆斯堡爾譜實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用測(cè)量高速運(yùn)動(dòng)的電子的動(dòng)量與能量間的關(guān)系符合法測(cè)量放射源活度掃描隧道顯微鏡實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用付立葉光學(xué)實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用脈沖激光器系列實(shí)驗(yàn)等離子體特性實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用薄膜制備技術(shù)及性能測(cè)試：蒸發(fā)法真空鍍膜薄膜測(cè)量光譜系列實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用: 氫氘光譜實(shí)驗(yàn)(2)塞曼效應(yīng)實(shí)驗(yàn)(2)拉曼光譜及應(yīng)用非線性光學(xué)系列實(shí)驗(yàn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)在每一級(jí)物理實(shí)驗(yàn)中，開(kāi)設(shè)開(kāi)放服務(wù)實(shí)驗(yàn)室，它不僅時(shí)間上對(duì)學(xué)生開(kāi)放，而且在內(nèi)容上也開(kāi)放，這是一種個(gè)性教學(xué)

13、模式，滿足學(xué)生求知、探索和創(chuàng)新的欲望，側(cè)重創(chuàng)新精神與能力培養(yǎng)，設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)等。在開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生可利用實(shí)驗(yàn)室提供的設(shè)備，自己設(shè)立題目，教師只是指導(dǎo)和審核學(xué)生提出的實(shí)驗(yàn)方案與題目，允許失敗，最后以小論文的形式發(fā)表和研討。實(shí)驗(yàn)題目如下：動(dòng)態(tài)法測(cè)量導(dǎo)體的熱導(dǎo)率膨脹系數(shù)的測(cè)量模擬電冰箱制冷參數(shù)的測(cè)量摩擦系數(shù)的測(cè)量示波器的調(diào)節(jié)和使用光速的測(cè)定電子電量與荷質(zhì)比測(cè)量弦振動(dòng)的研究讀數(shù)顯微鏡的原理和應(yīng)用模擬靜電場(chǎng)動(dòng)態(tài)楊氏模量的測(cè)量電子束測(cè)荷質(zhì)比閃光法測(cè)不良導(dǎo)體熱導(dǎo)率單擺設(shè)計(jì)磁控管法測(cè)荷質(zhì)比統(tǒng)計(jì)規(guī)律光纖幾何尺寸的測(cè)量三線擺溫差熱電偶的定標(biāo)和測(cè)溫透鏡參數(shù)的測(cè)量氣體比熱容比的測(cè)量氣墊導(dǎo)軌系列實(shí)驗(yàn)PN結(jié)測(cè)溫的原理磁滯回

14、線的測(cè)量衍射法測(cè)細(xì)絲直徑電子衍射實(shí)驗(yàn)萬(wàn)用表的設(shè)計(jì)和組裝相關(guān)器原理交流電路和整流濾波雙線擺液體粘度的測(cè)定磁天平攝影和暗室技術(shù)全息光柵技能訓(xùn)練（金工實(shí)踐）高溫超導(dǎo)鎖相放大器原理三維全息RLC暫態(tài)過(guò)程RLC穩(wěn)態(tài)過(guò)程弱電流放大及應(yīng)用光學(xué)黑盒子物理擺運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究霍爾效應(yīng)介電常數(shù)的測(cè)量分光計(jì)干涉條紋的CCD測(cè)量光纖通訊電子自旋共振變溫霍爾效應(yīng)萬(wàn)有引力的測(cè)量二維碰撞實(shí)驗(yàn)非線性電路混沌實(shí)驗(yàn)邁克爾遜干涉儀雙光柵測(cè)弱振動(dòng)幾何光學(xué)實(shí)驗(yàn)衍射、干涉、偏振現(xiàn)象的觀察導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量空氣阻力實(shí)驗(yàn)飛機(jī)機(jī)翼的空氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)輻射定律的研究實(shí)驗(yàn)螺線管磁場(chǎng)的測(cè)量直導(dǎo)體外的磁場(chǎng)分米波的輻射特性研究激光相干光系列實(shí)驗(yàn)（可做邁克爾遜干涉儀，

15、FP干涉儀，馬陳干涉儀，激光多普勒，傅立葉光學(xué)實(shí)驗(yàn)等）克爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)空氣和金屬中的聲速測(cè)量三軸回轉(zhuǎn)儀實(shí)驗(yàn)（陀螺儀實(shí)驗(yàn)）錐體上滾輪實(shí)驗(yàn)熱空氣發(fā)動(dòng)機(jī)偶極的輻射的方向特性數(shù)字示波器與通（斷）電自感測(cè)量康普頓散射實(shí)驗(yàn)光尋址液晶光閥的特性研究實(shí)驗(yàn)數(shù)碼成像的原理實(shí)驗(yàn)剪切干涉原理實(shí)驗(yàn)全息照相和衍射現(xiàn)象的觀察和研究光學(xué)設(shè)計(jì)原理和幾何象差X射線衍射實(shí)驗(yàn)激光散斑測(cè)量微小位移四 組織教學(xué)的方法：1. 滿足個(gè)性化教育的需要，建立了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)上選課系統(tǒng)，打破多年來(lái)一個(gè)年級(jí)學(xué)生一張課表的作法 ，實(shí)現(xiàn)全方位開(kāi)放的教學(xué)模式：在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和教學(xué)內(nèi)容逐漸豐富的基礎(chǔ)上，建立了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)上選課系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)。在三級(jí)、四級(jí)物理實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生根據(jù)興趣和需要，在老師的指導(dǎo)下，在網(wǎng)上選課，打破多年來(lái)一個(gè)年級(jí)學(xué)生一張課表的作法，作到一個(gè)學(xué)生一張課表，滿足個(gè)性化教育，激發(fā)了學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。2. 開(kāi)設(shè)物理實(shí)驗(yàn)課的同時(shí)，并行開(kāi)設(shè)“物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)系列講座”，提高物理實(shí)驗(yàn)課的層次和水平