《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（1）》教學(xué)大綱

《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（1）》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：13111012課程性質(zhì)：通識(shí)教育必修課學(xué)分：1學(xué)分學(xué)時(shí)：16學(xué)時(shí)（實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)）先修課程：高等數(shù)學(xué)后續(xù)課程：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)、大學(xué)物理適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化開(kāi)課單位：理學(xué)部一、課程說(shuō)明《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（1）》是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的一門(mén)通識(shí)教育必修課程。物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，物理實(shí)驗(yàn)的思想、方法、技術(shù)和儀器已經(jīng)被普遍地應(yīng)用于自然科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。本課程是在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步講授物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)和方法。學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，能夠提高實(shí)驗(yàn)操作技能，加深對(duì)物理原理的理解，增強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際、分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。二、課程目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握測(cè)量誤差和不確定度的概念，掌握實(shí)驗(yàn)相關(guān)背景知識(shí)和實(shí)驗(yàn)基本原理，掌握實(shí)驗(yàn)過(guò)程及基本注意事項(xiàng)，會(huì)進(jìn)行正確的數(shù)據(jù)處理與分析，具備初步的科學(xué)精神和創(chuàng)新意識(shí)。課程目標(biāo)2：形成預(yù)習(xí)和提前了解儀器使用規(guī)程的習(xí)慣，掌握基本物理實(shí)驗(yàn)儀器的基本性能，能夠完成實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，具備基本動(dòng)手能力、較強(qiáng)的綜合應(yīng)用能力及一定的綜合創(chuàng)新能力。課程目標(biāo)3：了解一些我國(guó)物理類科研和教學(xué)儀器的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，具備愛(ài)國(guó)情操，具有較強(qiáng)民族認(rèn)同感和愛(ài)國(guó)意識(shí)。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（1）》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見(jiàn)表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度4.研究4.1能夠在對(duì)機(jī)械工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題研究的基礎(chǔ)上，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，掌握?shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的基本原理及方法。課程目標(biāo)1：掌握測(cè)量誤差和不確定度的概念，掌握實(shí)驗(yàn)相關(guān)背景知識(shí)和實(shí)驗(yàn)基本原理，掌握實(shí)驗(yàn)過(guò)程及基本注意事項(xiàng)，會(huì)進(jìn)行正確的數(shù)據(jù)處理與分析，具備初步的科學(xué)精神和創(chuàng)新意識(shí)。課程目標(biāo)2：形成預(yù)習(xí)和提前了解儀器使用規(guī)程的習(xí)慣，掌握基本物理實(shí)驗(yàn)儀器的基本性能，能夠完成實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，具備基本動(dòng)手能力、綜合創(chuàng)新能力及較強(qiáng)的綜合應(yīng)用能力。課程目標(biāo)3：了解一些我國(guó)物理類科研和教學(xué)儀器的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，具備愛(ài)國(guó)情操，具有較強(qiáng)民族認(rèn)同感和愛(ài)國(guó)意識(shí)。H注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配見(jiàn)表2。表2實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.誤差分析（理論）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：誤差分析相關(guān)知識(shí)。實(shí)驗(yàn)要求：掌握誤差和不確定度的概念，會(huì)進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算；掌握有效數(shù)字概念；掌握數(shù)據(jù)處理的幾種基本方法。21、32.長(zhǎng)度的測(cè)量實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：學(xué)習(xí)使用千分尺和游標(biāo)卡尺。實(shí)驗(yàn)要求：用游標(biāo)卡尺測(cè)量圓柱體內(nèi)外直徑和高，計(jì)算其體積；用千分尺測(cè)量小球直徑。21、2、33.弦上駐波實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：在弦線上生成駐波并進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)要求：觀察在弦上形成的駐波，并用實(shí)驗(yàn)確定弦線振動(dòng)時(shí)駐波波長(zhǎng)與張力的關(guān)系；在弦線張力不變時(shí)，用實(shí)驗(yàn)確定弦線振動(dòng)時(shí)駐波波長(zhǎng)與振動(dòng)頻率的關(guān)系；學(xué)習(xí)對(duì)數(shù)作圖或最小二乘法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。22、34.物體密度的測(cè)定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：使用物理天平測(cè)量不同物體質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)要求：用靜力稱衡法測(cè)量不規(guī)則物體的密度；用比重瓶測(cè)量未知液體的密度。21、2、35.彎曲法測(cè)量橫梁的楊氏模量實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：用彎曲法測(cè)量橫梁的楊氏模量。實(shí)驗(yàn)要求：熟悉霍爾位置傳感器的特性；彎曲法測(cè)量黃銅的楊氏模量；測(cè)黃銅楊氏模量的同時(shí)，對(duì)霍爾位置傳感器定標(biāo)；用霍爾位置傳感器測(cè)量可鍛鑄鐵的楊氏模量。22、36.受迫振動(dòng)與共振實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：研究音叉的受迫振動(dòng)與共振現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)要求：研究音叉振動(dòng)系統(tǒng)在周期外力作用下振幅與強(qiáng)迫力頻率的關(guān)系；音叉雙臂振動(dòng)與對(duì)稱雙臂質(zhì)量關(guān)系的測(cè)量；測(cè)量一對(duì)附在音叉上的物塊的未知質(zhì)量；在音叉增加阻尼力情況下，測(cè)量音叉共振頻率及銳度。22、37.金屬線脹系數(shù)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：測(cè)量不同金屬的線脹系數(shù)。實(shí)驗(yàn)要求：測(cè)量鐵、銅、鋁棒的線脹系數(shù)；測(cè)量其它固體物質(zhì)的線膨脹系數(shù)；學(xué)習(xí)用作圖法求物理量，并分析實(shí)驗(yàn)誤差；學(xué)會(huì)使用千分表和掌握溫度控制儀的操作方法。22、38.冰的熔解熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：測(cè)量冰的溶解熱。實(shí)驗(yàn)要求：了解熱學(xué)實(shí)驗(yàn)中的基本問(wèn)題—量熱和測(cè)溫；用混合量熱法測(cè)定冰的溶解熱；了解粗略修正散熱的方法；學(xué)習(xí)合理地選擇系統(tǒng)參量和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)安排。22、3合計(jì)16五、教學(xué)方法及手段本課程教學(xué)著重講授用科學(xué)的手段來(lái)完成理論的驗(yàn)證；組織實(shí)驗(yàn)、處理數(shù)據(jù)和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；介紹常用設(shè)備和儀器的原理、構(gòu)造和使用維護(hù)方法等。采用教師講授和學(xué)生動(dòng)手操作的方法；在實(shí)驗(yàn)前學(xué)生應(yīng)學(xué)習(xí)和掌握與本實(shí)驗(yàn)有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容、認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)；在實(shí)驗(yàn)中要嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律，按操作規(guī)程使用儀器；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，按規(guī)定對(duì)儀器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)；每完成一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，要認(rèn)真完成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告。六、課程資源1.推薦教材：自編講義。2.參考書(shū)：（1）樊代和.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)數(shù)字化教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2020.（2）甄志強(qiáng),陳慶東.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)[M].北京:人民郵電出版社,2021.（3）劉扭參.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2021.（4）董國(guó)波,唐芳.基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2021.3.期刊：（1）吳曉.關(guān)于測(cè)定楊氏模量的梁彎曲法試驗(yàn)的討論[J].工程與試驗(yàn),2020,60(03):1-2.（2）李志剛,張利巍,陳凌云等.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有效數(shù)字問(wèn)題淺析[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),2020,33(06):105-107.（3）車宇.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中有關(guān)密度測(cè)量的改進(jìn)[J].科技風(fēng),2020(17):298.（4）廖瑋.物理學(xué)思維的藝術(shù)[J].物理,2021,50(10):703-709.（5）EricBrewe,VashtiSawtelle.Modellinginstructionforuniversityphysics:examiningthetheoryinpractice[J].EuropeanJournalofPhysics,2018,39(5):1-33.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）張秀民.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)[Z/OL].北京:中國(guó)大學(xué)MOOC,2022[2022]./course/XZIT-1465503169?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_（2）王旗,張多,高茜,趙國(guó)儉.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)[Z/OL].北京:中國(guó)大學(xué)MOOC,2022[2022]./course/NEU-1450341173?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_（3）黃麗,劉偉龍,張盛,王瑩.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)I[Z/OL].北京:中國(guó)大學(xué)MOOC,2022[2022]./course/HIT-1464062167?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐本課程成績(jī)由多個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)的平均分評(píng)定。每份實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)由過(guò)程性考核成績(jī)構(gòu)成，分為實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、操作過(guò)程、結(jié)果分析三個(gè)階段，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見(jiàn)表3。表3課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過(guò)程性考核實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)20（1）根據(jù)課堂出勤情況和實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況進(jìn)行考核。（2）在報(bào)告模板中，將分?jǐn)?shù)段分為四級(jí)，依據(jù)完成程度不同在不同階段打勾，批報(bào)告時(shí)給定總分。√√√776操作過(guò)程40（1）對(duì)每位學(xué)生的課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)操作情況、小組協(xié)作情況進(jìn)行評(píng)定。（2）對(duì)每位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作結(jié)果和數(shù)據(jù)記錄情況進(jìn)行評(píng)定。（3）根據(jù)評(píng)定結(jié)果，在操作成績(jī)欄對(duì)應(yīng)的四等級(jí)處打勾，批報(bào)告時(shí)給定總分?！獭獭?51015結(jié)果分析40（1）對(duì)每位學(xué)生的數(shù)據(jù)處理情況進(jìn)行評(píng)定，包括數(shù)據(jù)表格整理、公式、圖表、計(jì)算過(guò)程等。（2）對(duì)每位學(xué)生的結(jié)果表示和分析，及問(wèn)題回答情況進(jìn)行評(píng)定。（3）根據(jù)評(píng)定結(jié)果，在操作成績(jī)欄對(duì)應(yīng)的四等級(jí)處打勾，并給定報(bào)告總分。√√√151510合計(jì)：100分373231八、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定1.考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、操作過(guò)程、結(jié)果分析等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)。考核基本要求：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)最終總成績(jī)由7個(gè)實(shí)驗(yàn)成績(jī)的平均分評(píng)定。單次實(shí)驗(yàn)成績(jī)主要由實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)成績(jī)、操作過(guò)程成績(jī)和結(jié)果分析成績(jī)來(lái)評(píng)定，其比例為實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)成績(jī)占實(shí)驗(yàn)成績(jī)的20%，操作過(guò)程成績(jī)占實(shí)驗(yàn)成績(jī)的40%，結(jié)果分析成績(jī)占實(shí)驗(yàn)成績(jī)的40%。單次實(shí)驗(yàn)成績(jī)低于50分者，該份實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)不計(jì)入期末總評(píng)中，即該份報(bào)告成績(jī)等同于0分。抄襲別人實(shí)驗(yàn)報(bào)告，證據(jù)確鑿的，該份實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)記為0分。到期末成績(jī)匯總時(shí)，未按規(guī)定及時(shí)上交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，該報(bào)告成績(jī)記為0分。無(wú)故曠課，需按規(guī)定補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)，該次實(shí)驗(yàn)報(bào)告記60分。無(wú)故曠課3次及以上或者缺失報(bào)告3份及以上，本學(xué)期期末總成績(jī)?yōu)椤叭笨肌薄?.過(guò)程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見(jiàn)表4。表4過(guò)程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100≥x≥