《大學(xué)物理綜合實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)大綱

《大學(xué)物理綜合實(shí)驗(yàn)》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱大學(xué)物理綜合實(shí)驗(yàn)ComprehensiveExperimentofCollegePhysics課程編碼SCC720331020開課院部理學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)公選課教學(xué)團(tuán)隊(duì)學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時(shí)48講授0實(shí)驗(yàn)48上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)0適用專業(yè)（公選課組）授課語言中文先修課程物理演示實(shí)驗(yàn)課程簡介（任選）《大學(xué)物理綜合實(shí)驗(yàn)》是一門面向全校理工科學(xué)生開設(shè)的選修課程，注重物理實(shí)驗(yàn)方法、測量方法與測試處理技術(shù)等方面的系統(tǒng)綜合訓(xùn)練。通過課程學(xué)習(xí)，強(qiáng)化學(xué)生對物理理論、物理原理、物理規(guī)律的探索與應(yīng)用，加強(qiáng)科學(xué)思維與科學(xué)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練。培養(yǎng)學(xué)生領(lǐng)悟?qū)嶒?yàn)的設(shè)計(jì)思想，掌握現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)與測試技術(shù)，提高實(shí)驗(yàn)綜合分析、判斷能力。在過程學(xué)習(xí)中使學(xué)生受到科學(xué)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，培養(yǎng)良好的科學(xué)精神、科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ痪哂袑Υ茖W(xué)實(shí)驗(yàn)一絲不茍的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，勇于探索和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。通過課題訓(xùn)練等形式，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識解決實(shí)際問題，學(xué)習(xí)從事科研活動的基本程序和方法等。本課程要求學(xué)生已經(jīng)修完大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，具備物理實(shí)驗(yàn)的基本知識和一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，?-4人為組，選修3-5個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。通過較系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練使學(xué)生初步具有運(yùn)用物理理論、知識、原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)開發(fā)的能力，培養(yǎng)具有較強(qiáng)的知識更新能力和較廣泛的科學(xué)研究適應(yīng)能力，在知識、能力、素質(zhì)等方面協(xié)調(diào)發(fā)展。該課程將為學(xué)生今后專業(yè)學(xué)習(xí)、研究和工作等奠定良好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。"ComprehensiveExperimentofcollegephysics"isanelectivecourseforallscienceandengineeringstudents,focusingonsystematicandcomprehensivetraininginphysicsexperimentMethods,Measurementmethodsandtestprocessingtechniques.Throughcourselearning,strengthenstudents'explorationandapplicationofphysicaltheory,physicalprinciplesandphysicallaws,andstrengthenthetrainingofscientificthinkingandscientificexperiments.Trainstudentstounderstandthedesignideaoftheexperiment,masterthemodernphysicsexperimenttechnologyandtestingtechnology,andimprovethecomprehensiveanalysisandjudgmentabilityoftheexperiment.Intheprocessoflearning,studentswillbetrainedinscientificexperimentsandcultivategoodscientificspirit,scientificliteracy,scientificmethodsandexperimentalability.Havearigorousattitudetowardsscientificexperimentsandascientificstyleofseekingtruthfromfacts,couragetoexploreandteamspirit.Throughsubjecttrainingandotherforms,studentsaretrainedtousetheknowledgetheyhavelearnedtosolvepracticalproblemsandlearnthebasicproceduresandmethodsforscientificresearchactivities.Thiscourserequiresstudentstohavecompletedcollegephysicsexperiments,havebasicknowledgeofphysicsexperimentsandcertainexperimentalabilities,andtake3-5experimentalitemsforevery2-4people.Throughmoresystematicexperimentaltraining,studentsinitiallyhavetheabilitytousephysicaltheories,knowledgeandprinciplestodesignexperimentalschemesanddevelopexperimentaltechniques,cultivateastrongabilitytoupdateknowledgeandadapttoextensivescientificresearch,andcoordinatedevelopmentinknowledge,abilityandquality.Thiscoursewilllayagoodexperimentalfoundationforstudents'futureprofessionalstudy,researchandwork.負(fù)責(zé)人二、課程目標(biāo)序號代號課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：加強(qiáng)學(xué)生對物理理論、物理原理、物理規(guī)律的探索與應(yīng)用，掌握現(xiàn)代物理測試方法、測試技術(shù)及應(yīng)用，掌握計(jì)算機(jī)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。是2M2目標(biāo)2：培養(yǎng)學(xué)生領(lǐng)悟?qū)嶒?yàn)的設(shè)計(jì)思想，提高實(shí)驗(yàn)技術(shù)與測試技術(shù)，提高綜合分析、判斷能力，能運(yùn)用所學(xué)的知識解決實(shí)際問題，學(xué)習(xí)從事科研活動的基本程序和方法等方面的知識。是3M3目標(biāo)3：使學(xué)生受到科學(xué)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，培養(yǎng)良好的科學(xué)精神、科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，具有對待科學(xué)實(shí)驗(yàn)一絲不茍的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度和實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，為今后的學(xué)習(xí)、研究和工作奠定良好的基礎(chǔ)。是4M4目標(biāo)4：提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，積極主動的探索精神，遵守紀(jì)律，團(tuán)結(jié)協(xié)作，愛護(hù)公共財(cái)產(chǎn)的優(yōu)良品德。是三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1第一篇物性測量實(shí)驗(yàn)1變溫粘滯系數(shù)的測量:觀測小球在液體中的運(yùn)動規(guī)律，理解液體粘度特性；用落球法測量不同溫度下蓖麻油的粘度；練習(xí)用停表記時(shí)，用螺旋測微器測直徑。實(shí)驗(yàn)2固體材料楊氏模量和泊松比的測量:理解壓電效應(yīng)及超聲波的產(chǎn)生原理；了解超聲波在介質(zhì)中的傳播規(guī)律；測量超聲在不同介質(zhì)中傳播的聲速；測量固體介質(zhì)的泊松比和楊氏模量。實(shí)驗(yàn)3超聲光柵測量技術(shù):了解超聲波光柵產(chǎn)生的原理；了解聲波對光信號的調(diào)制；測定超聲在非電解質(zhì)溶液中的聲速；測量汞燈紫光、綠光、黃光波長。實(shí)驗(yàn)4閃光法測定不良導(dǎo)體的熱導(dǎo)率:測定不良導(dǎo)體熱導(dǎo)率；學(xué)習(xí)一種測定材料熱物性參數(shù)的方法；了解熱物性參數(shù)測量中的基本問題。實(shí)驗(yàn)5動態(tài)法測定良導(dǎo)體熱導(dǎo)率:學(xué)會一種測量熱導(dǎo)率的方法；了解動態(tài)法的特點(diǎn)；認(rèn)識熱波，加強(qiáng)對波動理論的理解。實(shí)驗(yàn)6四探針法測電阻:了解(微)小電阻測量的原理；了解四探針微電阻測量的特點(diǎn)，掌握(微)小電阻測量方法；學(xué)習(xí)幾種典型材料的電阻率數(shù)量級；學(xué)習(xí)試樣的尺寸對測量結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)7液體電導(dǎo)率測定儀:了解互感式液體電導(dǎo)率傳感器工作原理；測量室溫下飽和食鹽水溶液的電導(dǎo)率；測量食鹽水溶液電導(dǎo)率與溫度的變化。實(shí)驗(yàn)8聲光效應(yīng):學(xué)習(xí)聲光效應(yīng)的原理；學(xué)習(xí)Raman-Nath衍射和Bragg衍射的實(shí)驗(yàn)條件和特點(diǎn)；測量聲光衍射器件的衍射效率和帶寬；測量光偏轉(zhuǎn)和光調(diào)制曲線。實(shí)驗(yàn)9線膨脹系數(shù)測試實(shí)驗(yàn):了解邁克爾遜干涉儀的基本原理；采用干涉法測量試件的線膨脹系數(shù)；學(xué)習(xí)千分表的工作原理及使用方法；通過學(xué)習(xí)、比較邁克爾遜干涉儀法和千分表法2種測量方法，來加深學(xué)生對微小量測量方法的了解和認(rèn)識。實(shí)驗(yàn)10鐵磁性材料居里溫度的測定:初步了解鐵磁物質(zhì)有鐵磁性轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判缘奈⒂^機(jī)理；學(xué)習(xí)一種測量居里溫度的原理與方法。M1,M2,M3,M412講授、輔導(dǎo)0實(shí)驗(yàn)報(bào)告2第二篇傳感技術(shù)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)11用CCD測量微小直徑:學(xué)習(xí)和掌握線陣CCD器件的實(shí)時(shí)在線、非接觸高精度測量方法；學(xué)習(xí)和掌握測量系統(tǒng)參數(shù)的標(biāo)定方法；分析在不同測量方法下，環(huán)境因素對測量精度的影響。實(shí)驗(yàn)12莫爾效應(yīng)及光柵傳感實(shí)驗(yàn)儀:理解莫爾現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)理；了解光柵傳感器的結(jié)構(gòu)；觀察直線光柵、徑向圓光柵、切向圓光柵的莫爾條紋并驗(yàn)證其特性；用直線光柵測量線位移；用圓光柵測量角位移。實(shí)驗(yàn)13地磁場水平分量的測量:學(xué)習(xí)測量地磁場水平分量的方法；學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)誤差的方法。實(shí)驗(yàn)14熱輻射與紅外掃描成像:研究物體的輻射面、輻射體溫度對物體輻射能力大小的影響，并分析原因；測量改變測試點(diǎn)與輻射體距離時(shí)，物體輻射強(qiáng)度P和距離S以及距離的平方S2的關(guān)系，并描繪P-S2曲線；依據(jù)維恩位移定律，測繪物體輻射能量與波長的關(guān)系圖；測量不同物體的防輻射能力，你能夠從中得到哪些啟發(fā)；了解紅外成像原理，根據(jù)熱輻射原理測量發(fā)熱物體的形貌。實(shí)驗(yàn)15雙光柵微弱振動研究實(shí)驗(yàn):了解利用光的多普勒頻移形成光拍的原理并用于測量光拍的拍頻；學(xué)會使用精確測量微小振動位移的一種方法；應(yīng)用雙光柵微弱振動測量儀測量音叉振動的微振幅。實(shí)驗(yàn)16單光子計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn):學(xué)習(xí)微弱光的檢測技術(shù)，了解實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)成原理；學(xué)習(xí)光子計(jì)數(shù)的基本原理、基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)和弱光檢測中的一些主要問題；了解微弱光的概率分布規(guī)律。實(shí)驗(yàn)17熱效率實(shí)驗(yàn):學(xué)習(xí)循環(huán)過程，弄清熱機(jī)和熱泵的工作原理及其效率；了解半導(dǎo)體熱電器件的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，學(xué)會測量熱電轉(zhuǎn)換效率。實(shí)驗(yàn)18傳感器系列實(shí)驗(yàn):了解不同傳感器的工作原理、使用方法與條件；運(yùn)用傳感器對物理量的測量；熟悉差動放大電路、電壓放大器、電荷放大器、渦流變換器、電橋等的正確使用。實(shí)驗(yàn)19超聲定位與形貌綜合實(shí)驗(yàn)儀:了解脈沖回波型聲成像的原理；掌握脈沖回波型聲成像實(shí)驗(yàn)儀的使用方法；觀察脈沖回波波形；、利用脈沖回波測量水中聲速；應(yīng)用脈沖回波法對目標(biāo)物體進(jìn)行定位。實(shí)驗(yàn)20可見光弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)儀:學(xué)習(xí)使用示波器法測量氖原子的激發(fā)電位；證明原子分立能級的存在；研究燈絲電壓、控制柵極電壓、拒斥電壓對測量結(jié)果的影響，優(yōu)化其參數(shù)；觀測氖原子的發(fā)射光譜。實(shí)驗(yàn)21數(shù)字電表原理及萬用表設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):學(xué)習(xí)數(shù)字電表的基本原理及常用雙積分模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片外圍參數(shù)的選取原則、電表的校準(zhǔn)原則以及測量誤差的來源等相關(guān)知識；了解萬用表的特性、組成和工作原理；掌握分壓、分流電路的原理以及設(shè)計(jì)對電壓、電流和電阻的多量程測量；掌握交流電壓、三極管和二極管相關(guān)參數(shù)的測量；通過數(shù)字電表原理的學(xué)習(xí)，能夠在實(shí)際操作應(yīng)用中靈活應(yīng)用數(shù)字電表。M1,M2,M3,M412講授、輔導(dǎo)0實(shí)驗(yàn)報(bào)告3第三篇光學(xué)綜合試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)22平臺式邁克爾遜干涉儀:對光學(xué)平臺的認(rèn)識和了解；熟練對邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)光路的搭建；設(shè)計(jì)一個(gè)利用平臺式邁克爾遜干涉儀測量實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)23音頻信號模擬光纖傳輸技術(shù)實(shí)驗(yàn):學(xué)習(xí)半導(dǎo)體電光/光電器件的基本性能及主要特性的測試方法；了解音頻信號光纖傳輸系統(tǒng)及音頻信號光纖傳輸系統(tǒng)的調(diào)試技術(shù)；學(xué)習(xí)分析集成運(yùn)放電路的基本方法。實(shí)驗(yàn)24物理光學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)儀:了解光的干射、衍射和偏振實(shí)驗(yàn)基本原理；學(xué)會光路的調(diào)節(jié)方法；掌握兩相干光的光強(qiáng)對干涉條紋對比度的影響；了解偏振光及其干涉；空間光調(diào)制器的運(yùn)用；通過手動測量和自動測量的比較來理解光的特性；學(xué)習(xí)應(yīng)用程序的使用。M1,M2,M3,M412講授、輔導(dǎo)討論0實(shí)驗(yàn)報(bào)告4第四篇現(xiàn)代物理測量技術(shù)實(shí)驗(yàn)25XRD衍射實(shí)驗(yàn):學(xué)習(xí)了解X射線衍射儀的結(jié)構(gòu)和工作原理；掌握X射線衍射物相定性分析的方法和步驟；給定實(shí)驗(yàn)樣品，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，做出正確分析鑒定結(jié)果。實(shí)驗(yàn)26無機(jī)材料的介電常數(shù)及磁導(dǎo)率的測定:掌握無機(jī)材料介電常數(shù)及磁導(dǎo)率的測試原理及測試方法；學(xué)會使用Agilent4991A射頻阻抗分析儀的各種功能及操作方法；分析影響介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的的因素。實(shí)驗(yàn)27光譜分析技術(shù):通過對標(biāo)準(zhǔn)晶體樣品的分析，掌握分光光度分析方法；通過對分光光度分析得到的數(shù)據(jù)的處理，學(xué)會利用分光光度分析方法分析晶體樣品的光學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)28振動拉曼光譜實(shí)驗(yàn):了解拉曼散射的基本原理；了解拉曼光譜測量的基本器件；搭建拉曼光譜測量光路；測量并分析四氯化碳CCL4分子和乙醇溶液的拉曼光譜；學(xué)習(xí)拉曼光譜用于塑料制品的成分鑒別。實(shí)驗(yàn)29拉曼光譜檢測實(shí)驗(yàn)儀:熟悉激光拉曼光譜儀的基本結(jié)構(gòu)和原理；掌握拉曼散射的產(chǎn)生機(jī)理；通過測定四氯化碳的拉曼光譜，熟悉拉曼光譜的實(shí)驗(yàn)方法，了解拉曼光譜與分子振動-轉(zhuǎn)動能級的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)30原子力顯微鏡:了解原子力顯微鏡的工作原理；掌握用原子力顯微鏡進(jìn)行表面觀測的方法。實(shí)驗(yàn)31臺式掃描電鏡:掌握掃描電子顯微鏡的基本結(jié)構(gòu)、原理和操作方法；掌握電鏡樣品的制備方法，對樣品表面形貌進(jìn)行觀察。實(shí)驗(yàn)32鎖相放大器原理實(shí)驗(yàn):了解鎖相放大器的原理及典型框圖，連接成鎖相放大器；熟悉鎖相放大器的使用方法.M1,M2,M3,M412講授、輔導(dǎo)、討論0實(shí)驗(yàn)報(bào)告四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評占比1平時(shí)課堂表現(xiàn)1.課堂紀(jì)律2.課堂表現(xiàn)3.考核學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組協(xié)作10%2實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)1.預(yù)習(xí)報(bào)告格式規(guī)范、內(nèi)容完整；2.文獻(xiàn)查閱質(zhì)量3.預(yù)習(xí)效果30%3實(shí)驗(yàn)操作1.考察實(shí)驗(yàn)各方面的正確性2.完成時(shí)間3.是否完成選做實(shí)驗(yàn)4.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、圖標(biāo)的正確性和規(guī)范性、2.根據(jù)模型建立情況和實(shí)驗(yàn)方案的準(zhǔn)確性評分。20%4研究論文1.論文上交時(shí)間2.研究論文內(nèi)容及格式,內(nèi)容是否完備，格式是否合規(guī)等3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理規(guī)范性4.創(chuàng)新性：包括實(shí)驗(yàn)步驟優(yōu)化、實(shí)驗(yàn)儀器改裝、數(shù)據(jù)處理科學(xué)、實(shí)驗(yàn)方法綜合（用其他方法，或多種方法聯(lián)合測量本實(shí)驗(yàn)參量）等5.實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用:本實(shí)驗(yàn)技術(shù)在生活生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用設(shè)想或設(shè)計(jì)。40%五、評分細(xì)則序號課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時(shí)課堂表現(xiàn)10%A-遵守課堂紀(jì)律，無遲到早退，無無故外出，不攜帶食品飲料，不大聲喧嘩，與老師同學(xué)積極認(rèn)真互動，良好溝通，相互協(xié)作；B-遵守課堂紀(jì)律，不大聲喧嘩，與老師同學(xué)積極認(rèn)真互動；C-遵守課堂紀(jì)律，不大聲喧嘩；D-態(tài)度不認(rèn)真。2M4研究論文40%A-論文按時(shí)上交，論文內(nèi)容完備，格式合規(guī)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理規(guī)范，提出實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案，提出實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用案例；B-論文按時(shí)上交，論文內(nèi)容完備，格式合規(guī)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理規(guī)范；C-論文未按時(shí)上交，論文內(nèi)容不完備，格式不合規(guī)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理不規(guī)范；D-未提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。3M2實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)30%A-預(yù)習(xí)報(bào)告內(nèi)容完備，格式合規(guī)，查閱10篇以上中外文文獻(xiàn)，文獻(xiàn)閱讀有詳細(xì)備注，提出疑惑，提出創(chuàng)新點(diǎn)，課前或課堂與老師積極交流探討，積極回答老師提問；B-預(yù)習(xí)報(bào)告內(nèi)容完備，格式合規(guī)，查閱10篇以上中文文獻(xiàn)，提出疑惑，課前或課堂與老師積極交流探討；C-預(yù)習(xí)報(bào)告內(nèi)容完備，格式基本合規(guī)，查閱了中外文文獻(xiàn)；D-沒寫預(yù)習(xí)報(bào)告，或預(yù)習(xí)報(bào)告