《物理實驗上》教學(xué)大綱

1、物理實驗上課程教學(xué)大綱（總學(xué)時數(shù)：27，學(xué)分?jǐn)?shù)：1.5）一、課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)：（一）性質(zhì)：本課程是對理工科大學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實驗基本訓(xùn)練所獨立設(shè)置的一門必修基礎(chǔ)課程。（二）目的：本課程是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后進(jìn)行系統(tǒng)的實驗技能的訓(xùn)練和實驗方法的訓(xùn)練的開端。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅能了解到科學(xué)實驗的主要過程與基本方法；還能激發(fā)學(xué)生的想象力、創(chuàng)造力，培養(yǎng)和提高學(xué)生獨立開展科學(xué)研究工作的素質(zhì)和能力。（三）任務(wù)：本課程主要支撐培養(yǎng)方案中畢業(yè)要求中的要求1、2、4和12，具體見下表：畢業(yè)要求課程支撐依據(jù)要求1. 工程知識：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決復(fù)雜工程問題。通過實驗學(xué)習(xí)和掌握力、熱

2、、聲、光、電基本現(xiàn)象產(chǎn)生機(jī)理。在處理復(fù)雜工程問題時能對相關(guān)物理現(xiàn)象定出評估方向。在處理復(fù)雜工程問題時能對相關(guān)物理現(xiàn)象作出評估方式和渠道。要求2. 問題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。通過基本物理實驗，理解模型、框架等概念，提高學(xué)生對處理問題的主次判斷能力。通過經(jīng)典實驗方法的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在處理復(fù)雜問題時能分層次、分項目進(jìn)行分析處理的能力。通過重點實驗思路的學(xué)習(xí)和掌握，在研究分析復(fù)雜工程問題時不僅能著眼于細(xì)節(jié)，更強(qiáng)調(diào)具備問題的整體把控能力。要求4.研究：能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對復(fù)雜工程問題進(jìn)行研究，包括設(shè)計實驗、

3、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。在實驗過程中，注重培養(yǎng)學(xué)生的理論推導(dǎo)和邏輯思維能力；為研究復(fù)雜工程問題打下堅實的基礎(chǔ)。物理實驗課程與大學(xué)生物理創(chuàng)新訓(xùn)練計劃相結(jié)合，將物理理論知識與實際應(yīng)用相結(jié)合，初步讓學(xué)生接受科學(xué)研究的相關(guān)訓(xùn)練。對從事科學(xué)研究提升興趣，提高對復(fù)雜工程問題進(jìn)行研究的能力。要求12.終生學(xué)習(xí)：具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識，有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。物理實驗課程作為一門自然科學(xué)，其內(nèi)容關(guān)乎生活的方方面面。隨著科技的進(jìn)步，新興的科技產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，這些都可以尋找到相關(guān)理論支撐。所以，通過本課程的學(xué)習(xí)能提升不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的興趣與能力。二、課程基本內(nèi)容和要求（一

4、）課程基本要求1通過課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能了解物理實驗的地位、作用和任務(wù)。 2課程的學(xué)習(xí)能幫助學(xué)生形成良好的實驗習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生求實的作風(fēng)。 3通過物理實驗基本訓(xùn)練，學(xué)生能做到： （1）了解實驗的基本程序，自行按程序完成實驗的各項要求。 （2）了解常用儀器儀表的性能，掌握常用實驗儀器的操作技術(shù) 。（3）了解物理實驗的基本實驗方法及測量方法。（4）通過近代物理實驗、綜合性實驗及設(shè)計性實驗的實踐訓(xùn)練，學(xué)生能加深對物理概念的理解，掌握實驗技術(shù)的綜合應(yīng)用，提高學(xué)生綜合實驗?zāi)芰霸O(shè)計創(chuàng)新能力。（二）課程基本內(nèi)容1. 緒論；測量與誤差；物理實驗基本方法和基本技術(shù)知識要點：物理實驗課的地位和作用；物理實驗基本要求

5、和基本程序；不確定度概念；有效數(shù)字運(yùn)算規(guī)則；實驗數(shù)據(jù)處理基本方法；基本測量方法介紹；基本實驗儀器介紹。重點難點：物理實驗基本要求和基本程序；不確定度概念；有效數(shù)字運(yùn)算規(guī)則；實驗數(shù)據(jù)處理基本方法。教學(xué)方法：教師結(jié)合多媒體進(jìn)行課堂講授，通過實例，講解一個實驗的基本要求和基本程序；通過講授和練習(xí)，學(xué)生能掌握有效數(shù)字的運(yùn)算規(guī)則，掌握數(shù)據(jù)處理的基本；通過自學(xué)，學(xué)生能了解基本測量方法及常用實驗儀器。2. 實驗一 物體密度的測定知識及操作要點：游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、電子天平的使用方法；正確記錄實驗數(shù)據(jù)、掌握有效數(shù)字的運(yùn)算方法；求均質(zhì)圓柱體的密度；不確定度的計算，會用不確定度表示實驗測量結(jié)果。重點難點：正確記

6、錄實驗數(shù)據(jù)、掌握有效數(shù)字的運(yùn)算方法；不確定度的計算，會用不確定度表示實驗測量結(jié)果。教學(xué)方法：教師結(jié)合多媒體講授實驗基本原理，儀器的使用方法及注意事項，數(shù)據(jù)處理要求等；學(xué)生自主操作，教師輔導(dǎo)。3. 實驗二 剛體轉(zhuǎn)動慣量的實驗研究知識及操作要點：加深對轉(zhuǎn)動慣量的理解；會用三線擺測定圓盤、圓環(huán)轉(zhuǎn)動慣量；會計算實驗值、理論值和相對誤差，加深對數(shù)據(jù)處理、分析的理解。重點難點：用三線擺測定圓盤、圓環(huán)轉(zhuǎn)動慣量；會計算實驗值、理論值和相對誤差。教學(xué)方法：教師結(jié)合多媒體講授實驗基本原理，儀器的使用方法及注意事項，數(shù)據(jù)處理要求等；學(xué)生自主操作，教師輔導(dǎo)。4. 實驗三 用霍爾元件測螺線管的磁場知識及操作要點：了解產(chǎn)

7、生霍爾效應(yīng)的機(jī)制；學(xué)會用霍爾元件測量磁場的基本方法；測量螺線管軸線上的磁場，并與理論值進(jìn)行比較、分析。重點難點：測量螺線管軸線上的磁場，并與理論值進(jìn)行比較、分析。教學(xué)方法：教師結(jié)合多媒體講授實驗基本原理，儀器的使用方法及注意事項，數(shù)據(jù)處理要求等；學(xué)生自主操作，教師輔導(dǎo)。5. 實驗四 邁克爾遜干涉儀的調(diào)整和使用知識及操作要點：通過實驗理解等傾干涉、等厚干涉的形成條件；了解邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)、原理及調(diào)節(jié)方法；測單色激光的波長；會用逐差法處理實驗數(shù)據(jù)。重點難點：邁克爾遜干涉儀原理及調(diào)節(jié)方法；測單色激光的波長；會用逐差法處理實驗數(shù)據(jù)。教學(xué)方法：教師結(jié)合多媒體講授實驗基本原理，儀器的使用方法及注意事項

8、，數(shù)據(jù)處理要求等；學(xué)生自主操作，教師輔導(dǎo)。6. 實驗五 示波器的使用知識及操作要點：了解示波器的結(jié)構(gòu)、工作原理，掌握它的基本操作方法。重點難點：邁克爾遜干涉儀原理及調(diào)節(jié)方法；測單色激光的波長；會用逐差法處理實驗數(shù)據(jù)。教學(xué)方法：教師結(jié)合多媒體講授實驗基本原理，儀器的使用方法及注意事項，數(shù)據(jù)處理要求等；學(xué)生自主操作，教師輔導(dǎo)。7. 實驗六 電橋法測電阻知識及操作要點：自搭電橋，并測量給定電阻的阻值；用箱式惠斯登電橋測量給定電阻阻值；計算相對誤差，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。重點難點：自搭電橋，并測量給定電阻的阻值；用箱式惠斯登電橋測量給定電阻阻值；。教學(xué)方法：教師結(jié)合多媒體講授實驗基本原理，儀器的使用方法及注

9、意事項，數(shù)據(jù)處理要求等；學(xué)生自主操作，教師輔導(dǎo)。8. 實驗七 液體表面張力系數(shù)的測定知識及操作要點：會用拉脫法測定室溫下液體的表面張力系數(shù)；掌握用硅壓阻力敏傳感器測量的原理和方法；學(xué)會進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。重點難點：掌握用硅壓阻力敏傳感器測量的原理和方法。教學(xué)方法：教師結(jié)合多媒體講授實驗基本原理，儀器的使用方法及注意事項，數(shù)據(jù)處理要求等；學(xué)生自主操作，教師輔導(dǎo)。9. 實驗八 分光計的調(diào)整、棱鏡折射率的測定知識及操作要點：學(xué)會分光計的調(diào)節(jié)和使用；會用反射法可測量玻璃三棱鏡的頂角；會測量汞光譜中三條主要光線的最小偏向角，會計算光線的折射率。重點難點：會測量汞光譜中三條主要光線的最小偏向角，會計算光線的折射

10、率。教學(xué)方法：教師結(jié)合多媒體講授實驗基本原理，儀器的使用方法及注意事項，數(shù)據(jù)處理要求等；學(xué)生自主操作，教師輔導(dǎo)。10. 實驗九 交變磁場的測量亥姆霍茲線圈的使用知識及操作要點：理解電磁感應(yīng)法測量交變磁場的原理和方法；測量單線圈軸線上的磁場分布；測量亥姆霍茲線圈內(nèi)部的磁場分布。重點難點：測量單線圈軸線上的磁場分布；測量亥姆霍茲線圈內(nèi)部的磁場分布。教學(xué)方法：教師結(jié)合多媒體講授實驗基本原理，儀器的使用方法及注意事項，數(shù)據(jù)處理要求等；學(xué)生自主操作，教師輔導(dǎo)。11. 實驗十 整流、濾波電路知識及操作要點：了解儀器控制面板上各旋鈕及按鍵的功能，掌握數(shù)字存儲示波器的基本操作方法；掌握用數(shù)字存儲示波器測量電信

11、號的幅度、周期和頻率的方法；學(xué)會用光標(biāo)法測量整流、濾波電路輸出電壓的峰值、周期，計算出頻率、輸出電壓的平均值。重點難點：掌握用數(shù)字存儲示波器測量電信號的幅度、周期和頻率的方法；學(xué)會用光標(biāo)法測量整流、濾波電路輸出電壓的峰值、周期，計算出頻率、輸出電壓的平均值。教學(xué)方法：教師結(jié)合多媒體講授實驗基本原理，儀器的使用方法及注意事項，數(shù)據(jù)處理要求等；學(xué)生自主操作，教師輔導(dǎo)。三、學(xué)時分配表（總學(xué)時數(shù)：27，包括：緒論3學(xué)時，做8個實驗，每個實驗3學(xué)時）序號實驗項目名稱實驗學(xué)時實驗?zāi)康膶嶒炓髮嶒烆愋捅亻_選開演示驗證綜合設(shè)計其他1物體密度的測定3掌握測定規(guī)則物體密度的一種方法。理解實驗數(shù)據(jù)的處理方法，會用不

12、確定度表示實驗結(jié)果。2剛體轉(zhuǎn)動慣量的實驗研究3會用三線扭擺法測量圓盤、圓環(huán)的轉(zhuǎn)動慣量，會計算實驗值、理論值及相對誤差。3用霍爾元件測螺線管的磁場3會用霍爾元件測量螺線管磁場沿軸線的分布，并與理論值進(jìn)行比較。4邁克爾遜干涉儀的調(diào)整和使用3理解邁克爾遜干涉儀的原理，掌握邁克爾遜干涉儀調(diào)節(jié)方法，會用它測激光束的波長。5示波器的使用3了解示波器的結(jié)構(gòu)、工作原理，掌握它的基本操作方法。學(xué)會用示波器觀察、測量某些物理量。6電橋法測電阻3掌握惠斯登電橋的原理和使用方法。會用電橋測量電阻。7液體表面張力系數(shù)的測定3會用拉脫法測定室溫下液體的表面張力系數(shù)。掌握實驗數(shù)據(jù)處理方法。8分光計的調(diào)整、棱鏡折射率的測定3

13、學(xué)會分光計的調(diào)節(jié)和使用。了解測量三棱鏡頂角的方法。會測量最小偏向角，會計算三棱鏡的折射率。9交變磁場的測量亥姆霍茲線圈的使用3掌握電磁感應(yīng)法測量交變磁場的原理和方法。10整流、濾波電路3了解數(shù)字存儲示波器的基本操作方法，學(xué)會用光標(biāo)法測量整流、濾波電路輸出電壓的峰值、周期等。四、有關(guān)說明（一）先修課程先修課程要求先修課程提供的知識點高等數(shù)學(xué)一元函數(shù)微積分、常微分方程（二）教學(xué)建議1. 加強(qiáng)多媒體技術(shù)在教學(xué)中的運(yùn)用，積極利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提高學(xué)生預(yù)習(xí)的效率。2. 加強(qiáng)對學(xué)生實驗指導(dǎo)和管理，保證學(xué)生了解基本的實驗規(guī)范，掌握基本的實驗技能及實驗數(shù)據(jù)的方法。（三）考核方式本學(xué)期物理實驗課程成績=平時實驗的平均成績+自主實驗成績。每次平時實驗的成績由課前的預(yù)習(xí)、實驗課的操作、實驗報告的撰寫、課堂表現(xiàn)及考勤情況綜合評定；自主實驗成績根據(jù)參與情況最高5分，最低0分。（四）教學(xué)參考書1金雪塵、宋紅燕等： 大學(xué)物理實驗 上海交通大學(xué)出版社 2015。2李壽松： 物理實驗 高等教育出版社 2014。3李平： 大學(xué)物理實驗 高等教育出版社 2006。4張兆奎、繆連元、張立： 大學(xué)物理實驗（第三版） 高等教育出