《物理實驗》課程教學大綱

《物理實驗》教學大綱課程名稱：物理實驗英文名稱：PhysicsExperiment課程編號：F802093031學分：1總學時/課內(nèi)實踐學時：32課程性質(zhì)：必修課程開課單位：數(shù)理科學與工程學院物理實驗教學中心基層教學組織適應對象：理工科非物理本科專業(yè)課程簡介物理實驗是高等理工院校對學生進行科學實驗基本訓練的一門獨立的必修基礎課程，是本科學生接受系統(tǒng)實驗方法和實驗技能訓練的開端，是工科類專業(yè)對學生進行科學實驗訓練的重要基礎。物理實驗課覆蓋面廣，具有豐富的實驗思想、方法、手段，同時能提供綜合性很強的基本訓練，是培養(yǎng)學生實驗能力、提高科學素質(zhì)的重要基礎。它在培養(yǎng)學生嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、理論聯(lián)系實際和適應科技發(fā)展的綜合應用能力等方面具有其他實踐類課程不可替代的作用。本課程包括普通物理實驗（力學、熱學、電磁學、光學實驗）和近代物理實驗，按照循序漸進的原則，通過物理實驗教學，掌握物理實驗知識、方法和技能，使學生了解科學實驗的主要過程與基本方法，為以后的專業(yè)課學習和工作奠定良好的實驗基礎。課程教學中圍繞教學內(nèi)容和專業(yè)特點，挖掘“思政元素”，并將其有機融入到實驗預習、實驗操作、數(shù)據(jù)處理等各個教學環(huán)節(jié)，激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當，培養(yǎng)學生嚴謹認真的科學態(tài)度、團隊合作的科學意識和求真務實的科學精神。課程目標1.強化科學倫理教育，激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當，提高學生的科學素養(yǎng)，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際和實事求是的科學作風，嚴肅認真的工作態(tài)度，主動研究的探索精神和遵守紀律，團結(jié)協(xié)作、愛護公共財產(chǎn)的優(yōu)良品德。2.通過對實驗現(xiàn)象的觀察、分析和對物理量的測量，學習和掌握物理實驗知識、方法和技能，加深對物理原理的理解，熟悉常用實驗儀器的操作。3.培養(yǎng)學生的基本科學實驗技能，提高學生的科學實驗基本素質(zhì)，使學生初步掌握實驗科學的思想和方法。培養(yǎng)學生的科學思維和創(chuàng)新意識，使學生掌握實驗研究的基本方法，提高學生的分析能力和創(chuàng)新能力。三、課程目標與畢業(yè)要求對應關(guān)系本課程的課程目標對計算機科學與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)要求指標點的支撐情況如表1所示：表1課程目標與畢業(yè)要求對應關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標4.工程技術(shù)研究能力：能夠基于數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)原理并采用科學方法對大數(shù)據(jù)應用領(lǐng)域的復雜工程問題進行研究，包括設計實驗、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。4-3能夠?qū)Σ杉降膶嶒灁?shù)據(jù)進行整理、分析和解釋，并能通過信息綜合、算法設計得出有效結(jié)論。1,2,3課程教學安排課程為實踐課，主要學習基本物理量的測量、基本實驗儀器的使用、基本實驗技能和基本實驗誤差與不確定度及數(shù)據(jù)處理的理論與方法等，可涉及力、熱、電、光、近代物理等各部分內(nèi)容。此類實驗為適應各專業(yè)的普及性實驗。教學過程中主要涉及：（1）基礎性實驗項目。對學生進行“三基”訓練，提高學生的實驗素質(zhì)；（2）綜合性實驗項目。訓練學生綜合運用力、熱、電、聲、光、近代物理知識和綜合運用光、機、電、計算機等實驗方法，培養(yǎng)學生的全面實驗技能和綜合運用能力；（3）設計性實驗項目。由學生自選題目或根據(jù)給定的實驗題目、要求和實驗條件，自己設計方案、自選儀器并基本獨立完成的實驗，使學生了解科學實驗的全過程、逐步掌握科學思想和科學方法，提高獨立實驗的能力和運用所學知識解決給定問題的能力，培養(yǎng)學生自主探索精神。課程共有56項教學內(nèi)容，本階段學生可根據(jù)具體情況選擇緒論+10個實驗項目的教學內(nèi)容，共計32學時的實驗內(nèi)容。表2：課程教學安排表序號教學內(nèi)容思政元素課堂教學學時實驗教學學時學時小計1緒論課科學探索精神2022長度、時間和質(zhì)量測量儀器的使用文化自信，愛國精神0333量熱器和溫度計的測量原理及使用科學精神、民族自信心0334常用電學儀器的使用堅持不懈的意志品質(zhì)和科學探索精神0335常用光源及光學預備知識科學探索精神0336線性電阻和、非線性電阻的伏安特性愛國熱情、科學精神0337電表的改裝與校正團隊合作意識，吃苦耐勞的品質(zhì)0338萬用電表的使用科學探索精神0339測定冰的溶解熱愛國情懷03310扭擺法測定物體轉(zhuǎn)動慣量科學態(tài)度和團隊精神03311落球法測液體的粘滯系數(shù)創(chuàng)新精神和科學態(tài)度03312均勻弦振動實驗民族自豪感和科學素養(yǎng)03313示波器的使用辯證唯物主義世界觀03314惠斯登電橋測中值電阻科學精神和嚴謹態(tài)度03315電位差計的原理和使用科學探索精神03316光的等厚干涉—牛頓環(huán)工匠精神03317分光計調(diào)整及光柵衍射科學態(tài)度和工匠精神。03318用分光計測量三棱鏡的折射率激發(fā)學生對精密光學儀器的興趣03319靜態(tài)楊氏模量團隊合作精神03320薄透鏡焦距的測定學習興趣和科學探索精神03321模擬靜電場踏實認真的學習態(tài)度，團隊精神03322介質(zhì)折射率的測定科學實驗精神，激發(fā)愛國情懷03323聲速的測量培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W實驗素養(yǎng)03324照相技術(shù)勇于探索精神03325PN結(jié)正向壓降與溫度關(guān)系的研究學以致用的能力03326靈敏電流計的研究科學探索、科學創(chuàng)造精神03327鐵磁性材料居里溫度測量嚴謹?shù)目茖W態(tài)度03328沖擊電流計測螺旋管磁場科學研究方法03329霍爾效應法測磁場敢于質(zhì)疑權(quán)威的勇氣03330鐵磁性材料磁滯回線測量科學探索精神03331電熱法測固體的線脹系數(shù)培養(yǎng)協(xié)作意識03332導熱系數(shù)的測定愛國熱情03333邁克爾遜干涉儀的調(diào)整和使用嚴謹?shù)目茖W態(tài)度03334熱敏電阻的電阻-溫度特性測量學以致用不斷創(chuàng)新的科學精神03335動態(tài)楊氏模量發(fā)散思維03336光電效應測普朗克常數(shù)對科學的學習興趣03337全息照相技術(shù)科學探索精神03338夫蘭克—赫茲實驗激發(fā)學習興趣03339密立根油滴實驗創(chuàng)新精神03340單縫衍射的相對光強分布激發(fā)愛國情懷03341光的偏振現(xiàn)象的實驗研究科研創(chuàng)新精神03342硅光電池特性研究增強民族自豪感03343計算機在溫度檢測系統(tǒng)中的應用注重實踐03344光纖傳感器系列實驗愛國主義精神03345整流、濾波和穩(wěn)壓電路實驗研究創(chuàng)新精神、科學探索精神02246變阻器在電路中的使用和研究勇于創(chuàng)新，大膽質(zhì)疑02247電位差計校準電表和測定電阻實事求是，理論聯(lián)系實際02248頭發(fā)細絲直徑測定的實驗研究工匠精神、科學探索精神02249顯微鏡和望遠鏡的組裝體會科技對社會發(fā)展的影響02250單縫衍射測波長踏實勤奮的工作態(tài)度02251簡易歐姆表的設計和組裝科學探索精神02252用單擺測定重力加速度科學實驗精神02253電橋法測電流表內(nèi)阻培養(yǎng)愛國主義情懷02254衍射法金屬細絲直徑的測量科學實驗精神02255全息光柵的制作積極探索精神02256大學物理虛擬仿真實驗主動學習、積極探索的科學精神02223032教學安排緒論課教學要求：理解測量的基本術(shù)語、誤差的分類與計算方法；掌握在各種運算中有效數(shù)字位數(shù)的取舍原則；掌握直接測量與間接測量不確定度的計算方法；掌握列表法、作圖法、逐差法與最小二乘法來處理實驗數(shù)據(jù)；能夠獨立完成實驗預習、進行實驗和撰寫實驗報告。教學內(nèi)容：物理實驗課的性質(zhì)、任務、程序、要求；實驗數(shù)據(jù)處理理論基礎；物理實驗課的注意事項。重點難點：有效數(shù)字的讀取與運算；直接測量、間接測量的數(shù)據(jù)處理方法；不確定度的傳遞與計算方法；最小二乘法的原理和推導。思政元素：講授密立根油滴實驗、光電效應實驗、吳健雄實驗證明“弱相互作用中宇稱不守恒”等的科學背景和意義，激發(fā)學生的科學探索精神和學習實驗課的興趣。長度、時間和質(zhì)量測量儀器的使用教學要求：理解常用長度、時間和質(zhì)量測量儀器的讀數(shù)原理；掌握游標卡尺、千分尺、機械秒表和物理天平的讀數(shù)方法；明確儀器的使用注意事項。教學內(nèi)容：游標卡尺、千分尺、機械秒表和物理天平的構(gòu)造、讀數(shù)原理、使用方法和注意事項。重點難點：游標卡尺、千分尺、機械秒表和物理天平的使用方法。思政元素：講授東漢青銅卡尺和新莽銅卡尺的構(gòu)造原理，培養(yǎng)學生的文化自信和愛國精神。量熱器和溫度計的測量原理及使用教學要求：了解熱學基本理論知識；掌握常見熱學物理量的測量方法；掌握常用溫度計的測溫原理和；使用注意事項。教學內(nèi)容：量熱器、水銀溫度計、熱電偶溫度計的構(gòu)造、測溫原理、使用方法和注意事項。重點難點：量熱器、水銀溫度計、熱電偶溫度計的使用方法。思政元素：講授我國魏晉南北朝時期開始出現(xiàn)的“照子”-是窯工用于判別窯火溫度高低的泥土胚胎，到宋元時期利用成熟的“照子技術(shù)”測溫；伽利略受“熱脹冷縮”現(xiàn)象的啟發(fā)，以及醫(yī)療上利用體溫診斷病人的需求，發(fā)明了最早的溫度計——泡狀玻璃管溫度計。培養(yǎng)學生的民族科學自信，以及善于觀察、思考和學以致用的良好品質(zhì)和科學精神。常用電學儀器的使用教學要求：了解電磁學基本理論知識和常用實驗方法；掌握常用電磁學儀器的基本性能、使用方法；了解常用儀器的原理和使用注意事項。教學內(nèi)容：常用電源、電表、電阻器的種類、性能、結(jié)構(gòu)、工作原理和使用方法；電學相關(guān)實驗的操作規(guī)程；常見電器儀表面板上的標記符號。重點難點：常用電源、電表、電阻器的工作原理和使用方法。思政元素：講授多才多藝的中學教師——喬治·西蒙·歐姆利用電流的磁效應設計了一個電流扭秤，面對世人諷刺和詆毀，通過反復實驗建立歐姆定律的故事，啟發(fā)學生博學多問、逆境中堅持不懈的意志品質(zhì)和科學探索精神。常用光源及光學預備知識教學要求：了解實驗室常用的光源有單色光源：掌握鈉光燈、汞燈和氦氖激光器，復色光源白熾燈的調(diào)節(jié)使用方法。明確光學實驗的注意事項。教學內(nèi)容：實驗室常用光源的種類，光學預備知識和光學實驗注意事項。重點難點：清除視差的調(diào)節(jié)；共軸等高調(diào)節(jié)。思政元素：通過講述人類對光本性的認知過程，使學生理解在追求真理的道路上應具備科學探索精神。線性電阻和非線性電阻的伏安特性教學要求：掌握一些電學實驗的基本常識，并學會常用電學儀表的正確使用；學會測金屬膜電阻和晶體二極管的伏安特性曲線；掌握用做圖法表示實驗結(jié)果；了解晶體二極管的單向?qū)щ娦?。教學內(nèi)容：測定線性電阻的伏安特性曲線；二極管正向伏安特性曲線的研究重點難點：伏安法測電阻的基本原理；二極管的單向?qū)щ娦?。思政元素：通過講述二極管的單向?qū)щ娦约捌湓陔娐泛凸こ虒嵺`中的應用，以及我國在半導體集成電路方面的優(yōu)勢和不足，激發(fā)學生的愛國精神和勇攀高峰的科學探索精神。電表的改裝與校正教學要求：掌握將微安表改裝成較大量限的電流表與電壓表；掌握用替代法測表頭內(nèi)阻的原理和方法；學會校準電流表與電壓表的方法。教學內(nèi)容：表頭內(nèi)阻的測定；擴程電阻的計算；改裝電表的基本線路；電表的校正。重點難點：擴程電阻的計算；電表的校正。思政元素：通過講述電表的改裝與校正，引入紅軍在困難時期自力更生、艱苦奮斗，增加學生團隊協(xié)作精神。萬用電表的使用教學要求：了解萬用電表的基本結(jié)構(gòu)及電路原理；掌握用萬用電表檢查電路故障的方法；學會用萬用電表測量交直流電壓、電流和電阻；熟悉用萬用電表檢測二極管和電解電容的極性與好壞的方法。教學內(nèi)容：指針式萬用電表的使用；數(shù)字萬用表的使用；萬用電表檢查電路；用萬用電表的歐姆檔檢查電學元件。重點難點：用萬用表檢查電路故障；用萬用表測電阻板上的電阻。思政元素：通過講述用萬用表檢查電路故障，引入紅軍在長征路上召開遵義會議的必要性和迫切性，使學生理解在追求真理的道路上應具備科學探索精神。測定冰的溶解熱教學要求：了解熱學實驗的基本問題——熱量和計溫；學會混合法測定冰的溶解熱；掌握圖解“面積等效補償法”進行系統(tǒng)熱量散失修正的方法。教學內(nèi)容：溶解熱計算根據(jù)熱平衡原理；面積等效補償法進行散熱修正；冰的制備和溶解熱的測定；重點難點：混合法測定冰的溶解熱；散熱的修正方法。思政元素：通過冰的冷熱狀態(tài)講述引入紅軍爬雪山的事跡，激發(fā)學生愛國情懷。扭擺法測定物體轉(zhuǎn)動慣量教學要求：理解用實驗法推導物體轉(zhuǎn)動慣量的公式；會用扭擺測定幾種不同的形狀規(guī)則物體的轉(zhuǎn)動慣量和彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù)；掌握驗證轉(zhuǎn)動慣量平行軸定理的方法。教學內(nèi)容：運用牛頓運動定律和胡克定律推導物體轉(zhuǎn)動慣量公式；測定扭擺的扭轉(zhuǎn)常數(shù)；測定塑料圓柱體、金屬圓筒、塑料球與金屬細桿的轉(zhuǎn)動慣量，并與理論值比較求百分誤差；驗證轉(zhuǎn)動慣量平行軸定理的公式和方法。重點難點：物體轉(zhuǎn)動慣量的理論值和實驗計算方法；扭擺的使用方法及操作過程；驗證轉(zhuǎn)動慣量平行軸定理的方法。思政元素：由平動物體的慣性大小入手，提出問題讓學生推測轉(zhuǎn)動物體慣量與什么因素有關(guān)。培養(yǎng)學生善于發(fā)現(xiàn)問題和創(chuàng)新精神，從而提高學生的科學素養(yǎng)。滲透實驗是檢驗真理的標準的辯證唯物主義觀點，培養(yǎng)學生嚴謹認真、實事求是的科學態(tài)度、團隊協(xié)作的精神。落球法則液體的粘滯系數(shù)教學要求：觀察液體的內(nèi)摩擦現(xiàn)象，能夠利用多管落球法測定液體的粘滯系數(shù)；理解用外延擴展法獲得理想條件的方法；學會用作圖外推法確定間接測量；掌握讀數(shù)顯微鏡、停表等基本測量儀器的使用。教學內(nèi)容：粘滯力的基本概念；測量蓖麻油粘滯系數(shù)的測定方法；斯托克斯公式的修正；外延擴展法獲得理想條件的方法和用作圖外推法確定間接測量。重點難點：粘滯系數(shù)的測定方法中的近似原理；作圖外推來確定的方法；運用斯托克斯公式修正方法求最佳值。思政元素：在本實驗中可以和學生一起探討其他測量液體粘滯系數(shù)的方法，如毛細管法、轉(zhuǎn)筒法等，引導他們考慮不同液體、溫度等因素以進行液體粘滯系數(shù)的測量，進一步在原基礎實驗中做出創(chuàng)新性的改進，從而培養(yǎng)學生勇攀高峰、敢為人先的創(chuàng)新精神和追求真理、嚴謹治學的求實精神。均勻弦振動實驗教學要求：了解均勻弦振動的傳播規(guī)律，觀察行波與反射波互相干涉形成的駐波；能夠測量弦上橫波的傳播速度；掌握通過駐波測量，求出弦線線密度的方法。教學內(nèi)容：運用簡諧振動原理推導合成波過程；駐波的共振條件和駐波的特點；振動頻率、弦線張力和弦線線密度、弦線上波傳播速度之間的關(guān)系；本實驗中的操作過程和注意事項。重點難點：駐波形成機制，波腹和波節(jié)位置滿足的條件；固定均勻弦振動的傳播規(guī)律；線密度和波傳播速度的計算；調(diào)節(jié)穩(wěn)定明顯駐波的方法。思政元素：列舉我國高鐵通過改變驅(qū)動頻率避免有害共振的前沿技術(shù)，培養(yǎng)學生愛國熱情和民族自豪感；通過共振的危害和利用的具體事例，根據(jù)實際需要給出有效防止或利用共振的舉措，進一步來培養(yǎng)學生辯證的科學素養(yǎng)。示波器的使用教學要求：理解示波器的波形顯示原理；掌握示波器和函數(shù)信號發(fā)生器的調(diào)節(jié)和使用方法；能夠利用示波器觀察李薩如圖形，測量未知信號頻率。教學內(nèi)容：示波器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理；示波器的波形顯示原理和觸發(fā)同步的概念；李薩如圖形的原理和調(diào)節(jié)方法。重點難點：示波器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及使用方法；示波器的波形顯示原理；示波器各主要旋鈕的作用和調(diào)節(jié)方法；示波器測電壓、時間間隔、頻率、相位差及利用李薩如圖形測量信號頻率。思政元素：通過講解李薩如圖形和頻率之間的關(guān)系，引導學生注重細心觀察，發(fā)現(xiàn)事物規(guī)律，重視事物之間聯(lián)系和發(fā)展的辯證唯物主義思想?；菟沟请姌驕y中值電阻教學要求：掌握電橋的比較法測量原理；掌握調(diào)節(jié)電橋平衡的方法，能夠利用惠斯登電橋測量電阻；了解電橋的靈敏度及提高靈敏度的途徑。教學內(nèi)容：用惠斯登電橋測量電阻的原理和方法；電橋線路連接的方法，交換法減小誤差；利用自組電橋和箱式電橋測電阻。重點難點：調(diào)節(jié)電橋平衡的方法及提高靈敏度的途徑。思政元素：通過電橋的組裝和連接，以及介紹交換法消除系統(tǒng)誤差的思想，培養(yǎng)學生勤于思考、善于創(chuàng)新的科學精神和嚴謹認真的科學態(tài)度。電位差計的原理和使用教學要求：掌握電位差計的工作原理、結(jié)構(gòu)、特點和操作方法；掌握用箱式電位差計測量電動勢或電壓的基本方法。教學內(nèi)容：利用線式電位差計測量干電池的電動勢；利用UJ31型電位差計測電池的端電壓。重點難點：連續(xù)可調(diào)的標準電動勢E0的獲取，以及其與未知電動勢進行比較的方法。思政元素：介紹電位差計測量電動勢的設計思想，培養(yǎng)學生探索的科學精神和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。光的等厚干涉—牛頓環(huán)教學要求：理解牛頓環(huán)和劈尖干涉條紋的成因和等厚干涉的含義；掌握干涉法測透鏡的曲率半徑和金屬細絲的微小直徑(或厚度)的方法；進一步掌握讀數(shù)顯微鏡的使用方法，熟練運用逐差法處理實驗數(shù)據(jù)。教學內(nèi)容：用牛頓環(huán)測量平凸透鏡的曲率半徑重點難點：讀數(shù)顯微鏡調(diào)節(jié)和使用思政元素：介紹等厚干涉在高精度光學表面加工中檢驗光潔度和平直度的應用，培養(yǎng)學以致用的發(fā)散思維和精益求精的工匠精神。分光計調(diào)整及光柵衍射教學要求：了解分光計的構(gòu)造原理，學習分光計的調(diào)節(jié)方法；能夠測定汞燈在可見光范圍內(nèi)的幾條光譜線的波長；掌握消除分度盤偏心差的讀數(shù)方法及過零讀數(shù)的處理方法。教學內(nèi)容：分光計的調(diào)節(jié)方法；測定汞光燈光譜線的波長。重點難點：分光計的調(diào)節(jié)和使用；分度盤的讀數(shù)和過零讀數(shù)的處理方法。思政元素：介紹分光計測量讀數(shù)的設計思想，培養(yǎng)學生精益求精的科學態(tài)度和工匠精神。用分光計測定三棱鏡的折射率教學要求：掌握分光計的正確使用方法；學會用最小偏向角法測三棱鏡的折射率。教學內(nèi)容：分光計的調(diào)節(jié)和使用；利用分光計測定三棱鏡的折射率。重點難點：分光計的調(diào)節(jié)和使用；最小偏向角的觀察和讀取。思政元素：演示復色白入射光的色散現(xiàn)象，介紹不同顏色出射光有不同出射方向現(xiàn)象的機理，激發(fā)學生對精密光學儀器以及光學現(xiàn)象的興趣。靜態(tài)楊氏模量教學要求：理解光杠桿的工作原理和使用方法；學會用儀器測量金屬絲楊氏模量。教學內(nèi)容：光杠桿的使用，測量金屬絲楊氏模量的方法重點難點：光杠桿的原理與調(diào)節(jié)。思政元素：在講解楊氏模量的概念和應用時。舉例說明，如何根據(jù)楊氏模量的大小，對機械加工材料進行選擇，如防彈衣的材料選擇，激發(fā)學生的學習興趣。通過兩位學生密切配合，一人增減砝碼的一人進行同步讀數(shù)完成實驗的過程，培養(yǎng)學生團隊合作精神和嚴謹認真的科學態(tài)度。薄透鏡焦距的測定教學要求：理解薄透鏡成像的原理和規(guī)律；掌握測量薄透鏡焦距的幾種方法，掌握基本光路的分析和調(diào)節(jié)技術(shù)。教學內(nèi)容：薄透鏡成像的原理和規(guī)律；利用自準法、物距像距法和共軛法測量薄透鏡的焦距。重點難點：測量薄透鏡焦距的幾種方法節(jié)思政元素：簡述光學成像的應用，如望遠鏡、手機、照相機等對透鏡成像的應用，激發(fā)學生對光學的興趣和科學探索精神。模擬靜電場教學要求：熟悉用模擬法測繪靜電場分布的原理和方法；能夠描繪靜電場等位線和電力線，加強對電場分布的理解。教學內(nèi)容：模擬靜電場的理論原理；按照要求進行操作，對同軸電纜的靜電場進行模擬測量。重點難點：靜電場等位線和電力線的描繪；用模擬法測繪靜電場分布的原理和方法。思政元素：通過學生配合完成靜電場描繪的操作過程，培養(yǎng)學生團隊合作精神和踏實認真的學習態(tài)度。介質(zhì)折射率的測定教學要求：掌握分光計的調(diào)節(jié)方法；觀察色散現(xiàn)象，學習測量三棱鏡頂角和最小偏向角的方法。測定三棱鏡對各色光的折射率。重點難點：分光計的調(diào)節(jié)；三棱鏡的最小偏向角的計算。思政元素：講述德國物理學家夫瑯和費改進分光系統(tǒng)、定量地研究衍射光柵，用它測量光的波長的科研經(jīng)歷，培養(yǎng)學生科學實驗精神，激發(fā)學生愛國情懷。教學內(nèi)容：知識學習：了解JJY—2型分光儀的構(gòu)造原理；學習三棱鏡的折射原理、最小偏向角及折射率的計算方法。實驗操作：調(diào)節(jié)分光計；安置三棱鏡；反射法測三棱鏡頂角；測量最小偏向角；測定三棱鏡的色散曲線，求出色散經(jīng)驗公式。聲速的測量教學要求：了解壓電陶瓷換能器的功能，加深對駐波及振動合成等理論知識的理解；學會用駐波共振法和相位比較法測量空氣中的聲速；進一步熟悉信號發(fā)生器合示波器的使用方法，掌握逐差法處理實驗數(shù)據(jù)。重點難點：超聲波聲速測量的原理；駐波與聲壓的強弱關(guān)系。思政元素：結(jié)合生活中蝙蝠、飛機發(fā)出的超聲波，引導學生得出正確測量聲速的方法，培養(yǎng)學生的科學實驗精神和嚴謹?shù)目茖W實驗素養(yǎng)。教學內(nèi)容：知識學習：聲波與聲速的關(guān)系；超聲波的產(chǎn)生與接收原理；駐波與聲壓概念的理解。實驗操作：用駐波法（共振干涉法）測超聲波的聲速；用行波法（相位比較法）測超聲波的聲速。照相技術(shù)教學要求：了解相機的構(gòu)造；了解相機的成像原理；了解相機的使用方法。重點難點：相機的成像原理。思政元素：講述法國畫家達蓋爾在1839年，以自己發(fā)明的底片和顯影技術(shù)，結(jié)合哈謝爾夫發(fā)明的定影技術(shù)和維丘德發(fā)明的印相紙，制成了世界上第一臺照相機的故事，鼓勵學生要有勇于探索的精神。教學內(nèi)容：知識學習：相機的構(gòu)造；相機的成像原理。實驗操作：組裝鏡頭、取景器、快門和光圈、輸片計數(shù)器。PN結(jié)正向壓降與溫度關(guān)系的研究教學要求：了解PN結(jié)正向壓降隨溫度變化的基本關(guān)系式；在恒流供電條件下，測繪PN結(jié)正向壓降隨溫度變化關(guān)系曲線，并由此確定其靈敏度和被測PN結(jié)材料的禁帶寬度；學會用PN結(jié)測溫的方法。重點難點：理解PN結(jié)正向壓降與工作電流和溫度關(guān)系的數(shù)學表達式；計算被測PN結(jié)正向壓降隨溫度變化的靈敏度。思政元素：緊密聯(lián)系生活，講述PN結(jié)在集成電路溫度傳感器中的工作原理，體現(xiàn)自然科學是從實踐中獲取自然規(guī)律，然后應用規(guī)律制造儀器，再運用到生活中去。教學內(nèi)容：知識學習：根據(jù)半導體物理知識，了解PN結(jié)正向壓降隨溫度變化的基本關(guān)系式。實驗操作：測繪PN結(jié)正向壓降隨溫度變化關(guān)系曲線，并由此確定其靈敏度和被測PN結(jié)材料的禁帶寬度；用PN結(jié)測溫。靈敏電流計的研究教學要求：了解靈敏電流計的基本結(jié)構(gòu)和工作原理；觀察電流計光標的運動，學會控制其運動狀態(tài)的方法；掌握二次分壓法獲得微小電壓，測定外臨界電阻、內(nèi)阻和電流計常數(shù)的實驗方法。重點難點：靈敏電流計的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。思政元素：通過講述安培發(fā)明電流表的故事，啟發(fā)學生要用于進行科學探索，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造精神。教學內(nèi)容：知識學習：光點式靈敏電流計的基本結(jié)構(gòu)和工作原理；靈敏電流計線圈的三種運動狀態(tài)。實驗操作：觀察阻尼運動；測外臨界電阻R外臨；用等偏法測電流計內(nèi)阻Rg及電流計常數(shù)Ki。鐵磁材料居里溫度測量教學要求：初步了解鐵磁物質(zhì)由鐵磁性轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判缘奈⒂^機理；掌握JLD－II型居里溫度測試儀測定居里溫度的原理和方法；能夠測定鐵磁樣品的居里溫度。重點難點：樣品的磁化強度在溫度達到居里點時發(fā)生突變的微觀機理。思政元素：測量樣品的居里點時，一定要讓爐溫從低溫開始升高，即每次要讓加熱爐降溫后再放入樣品，這樣可避免由于樣品和溫度傳感器響應時間的不同而引起的居里點每次測量值的不同，培養(yǎng)學生認真嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。教學內(nèi)容：知識學習：磁介質(zhì)的分類；鐵磁質(zhì)的磁性來源及居里溫度。實驗操作：測量原理；通過測定磁滯回線消失時的溫度測定居里溫度；測量感應電動勢隨溫度變化的關(guān)系。沖擊電流計測螺旋管磁場教學要求：了解用沖擊電流計測量磁場的基本原理；學會使用沖擊電流計；通過用螺線管軸線上磁場的測量結(jié)果和理論計算值比較，加深理解圓形電流磁場的理論。重點難點：用沖擊電流計測量磁場的基本原理。思政元素：通過數(shù)據(jù)處理中Bx測-x和Bx理-x圖線擬合，比較吻合情況，分析產(chǎn)生誤差原因。掌握科學研究方法-比較法的運用。教學內(nèi)容：知識學習：用沖擊電流計測量磁場的基本原理；對沖擊電流計標定。實驗操作：測量沖擊常數(shù)(標定沖擊電流計);測量磁場?；魻栃y磁場教學要求：了解用霍爾效應測磁場的工作原理；學會用霍爾效應測磁場的基本方法。重點難點：用霍爾效應測磁場的工作原理。思政元素：霍爾效應的發(fā)現(xiàn)過程(霍爾經(jīng)歷兩次失敗，沒有灰心喪氣，主動與導師討論)認真總結(jié)實驗失敗原因，最終在檢流計上觀察到偏轉(zhuǎn)。）在科學領(lǐng)域要有所成就要具備敢于質(zhì)疑權(quán)威的勇氣和實事求是、堅持不懈地作風。教學內(nèi)容：知識學習：霍爾效應測磁場；實驗中的附加效應及消除辦法；霍爾效應實驗儀簡介。實驗操作：磁場一定，驗證霍爾電壓與工作電流的變化關(guān)系；工作電流一定，驗證霍爾電壓與勵磁電流的變化關(guān)系；勵磁電流和工作電流一定，測定磁極間磁感應強度隨橫向位置的變化關(guān)系曲線。鐵磁性材料磁滯回線測量教學要求：了解鐵磁材料的磁特性知識，安培環(huán)路定律在磁場測量中的應用；掌握待測磁性樣品的退磁方法，測量樣品的起始磁化曲線；掌握磁鍛煉方法，測量待測材料的磁滯回線。教學內(nèi)容：鐵磁材料的磁滯現(xiàn)象；待測磁性樣品的退磁方法；測量待測材料的磁滯回線。重點難點：待測磁性樣品的退磁方法；材料的磁滯回線的測量。思政元素：講述鐵磁材料在光電器件、新能源利用等方面的前沿進展，激發(fā)學生的學習興趣和科學探索精神。電熱法測固體的線脹系數(shù)教學要求：學習測定金屬桿的線膨脹系數(shù)的方法；進一步熟悉用光杠桿測定微小伸長量的原理和方法。重點難點：光杠桿測量原理。思政元素：通過介紹工程中應用固體熱脹冷縮的特性，如利用老式鋼軌的鋪設，鋼軌之間必須有縫隙，培養(yǎng)學生的工匠精神；通過溫度和刻度的配合讀取，培養(yǎng)學生間團隊合作和科學探索精神。教學內(nèi)容：知識學習：固體的線膨脹系數(shù)；光杠桿測量法。實驗操作：測量銅管長度L0，記錄室溫t0，將銅桿慢慢放入線脹儀，將溫度計小心放入銅管上端中心的小孔中；將光杠桿放在線脹儀上，使其單足放在待測銅管上端，雙足放在儀器平臺槽內(nèi)，使小平鏡平面、望遠鏡面和標尺均垂直于水平面；調(diào)望遠鏡目鏡，然后用三點—線法調(diào)望遠鏡與光杠桿小平鏡等高，然后從望遠鏡中觀察，調(diào)望遠鏡物鏡焦距，使望遠鏡中直尺的像清晰，記錄標尺讀數(shù)n0（在0刻度附近）；將調(diào)壓電位器旋至零端，接通電源，調(diào)節(jié)電位器旋鈕，使指示燈發(fā)出微弱光亮；觀察望遠鏡中標尺讀數(shù)隨溫度變化；切斷電源，記錄降溫過程中上述各溫度對應的標尺讀數(shù)值，并求同一溫度標尺讀數(shù)的平均值；測量標尺到鏡面距離D，光杠桿垂線長度b。導熱系數(shù)的測定教學要求：學會根據(jù)物體的散熱速率用作圖法求傳熱速率；能夠利用穩(wěn)態(tài)平板法測量不良導體的導熱系數(shù)。重點難點：實驗中不良導體上下表面溫度的測量方法；穩(wěn)態(tài)平板法原理及物體導熱系數(shù)的理論推導方法；待測物體的傳熱速率計算。教學內(nèi)容：運用熱力學知識進行導熱系數(shù)公式推導；熱電偶原理，用電勢差反應溫差；實驗過程中穩(wěn)態(tài)的確定和下銅盤散熱速率的測量；用作圖法求傳熱速率，用穩(wěn)態(tài)平板法測量不良導體的導熱系數(shù)。思政元素：講解物質(zhì)的三種相態(tài)氣、固、液的導熱機理。舉例說明導熱系數(shù)在生活中的應用，如相比于實心磚，空心磚的保溫性能更好。通過改善物體的保溫性能，可以研發(fā)出不同的保溫材料。隨著我國科學技術(shù)的不斷發(fā)展，目前為止我國沿用的是GB92的標準，其規(guī)定導熱系數(shù)小于0.12的材料才是保溫材料，這高于了導熱系數(shù)小于0.14(W/m*K)的材料才是保溫材料的國際標準（GB84），這足以證明我國在傳熱技術(shù)領(lǐng)域不斷快速發(fā)展。通過這些延伸內(nèi)容，提高學生理論聯(lián)系實際，學以致用的能力。了解我國本領(lǐng)域的科技水平可激發(fā)愛國主義情懷，樹立奮發(fā)向上為國家多做貢獻的精神。邁克耳遜干涉儀的調(diào)整和使用教學要求：了解邁克爾遜干涉儀的構(gòu)造原理，學習儀器的調(diào)節(jié)方法；觀察非定域干涉，掌握等傾干涉、等厚干涉條紋特點和形成條件；測定光波波長。重點難點：邁克爾遜干涉儀的構(gòu)造原理及儀器的調(diào)節(jié)方法。思政元素：測量前一定要調(diào)整零點，調(diào)整零點后若又轉(zhuǎn)動粗調(diào)手輪必須再重新調(diào)整，培養(yǎng)學生認真嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。教學內(nèi)容：知識學習：邁克爾遜干涉儀的光路；單色點光源的非定域干涉；單色面光源產(chǎn)生的定域干涉。實驗操作：邁克爾遜干涉儀的調(diào)整；觀察非定域干涉條紋變化，并測光波波長；觀察面光源的定域干涉。熱敏電阻的電阻-溫度特性測量教學要求：掌握NTC熱敏電阻器的阻值與溫度的關(guān)系特性；學會通過數(shù)據(jù)處理來求得經(jīng)驗公式的方法。重點難點：難點是惠斯通電橋電路的連接和熱敏電阻的溫度系數(shù)思政元素：通過介紹基于熱敏電阻的測溫和控溫元器件在生產(chǎn)和生活中的大量應用，啟發(fā)學生學以致用、不斷創(chuàng)新的科學精神。教學內(nèi)容：學習電路的設計思想和連接方法，測量NTC熱敏電阻器的電阻與溫度關(guān)系特性，計算熱敏電阻材料常數(shù)B，計算NTC熱敏電阻在溫度θ=50.0℃時的電阻溫度系數(shù)．動態(tài)楊氏模量教學要求：理解動態(tài)法測楊氏模量的基本原理；掌握動態(tài)法測量楊氏模量的基本方法，學會測量楊氏模量。重點難點：學會使用示波器觀察、判斷樣品共振的方法；培養(yǎng)綜合運用知識和使用常用儀器的能力思政元素：由拉伸法和動態(tài)法測楊氏模量的區(qū)別，引導學生發(fā)散思維，對理論知識的實際應用，激發(fā)學生對科學的探索精神，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。教學內(nèi)容：了解壓電陶瓷換能器的功能；熟悉信號源和示波器的使用方法。光電效應測普朗克常數(shù)教學要求：了解光電效應實驗的原理，加深對光的量子性的理解。重點難點：通過愛因斯坦光電效應方程，充分理解光電效應的實驗原理，加深對光的量子性的理解，思政元素：通過愛因斯坦、密立根等科學家事跡的介紹，激發(fā)學生對科學的學習興趣。教學內(nèi)容：通過用不同波長的光照射光電管的截止電壓，計算普朗克常數(shù)；測量光電管的伏安特性曲線；測量飽和光電流和入射光強的關(guān)系。全息照相技術(shù)教學要求：了解全息照相的基本原理；學習靜物照相拍攝方法；了解再現(xiàn)物象全息的性質(zhì)和方法。重點難點：全息照相的基本原理；實驗中光路的調(diào)節(jié)。思政元素：通過全息照相的實際應用，引導學生思考信息存儲的不同方式，激發(fā)學生的學習興趣和科學探索精神。教學內(nèi)容：全息照相與普通照相的區(qū)別；全息相片的獲得；全息照片的再現(xiàn)。夫蘭克-赫茲實驗教學要求：掌握氬原子第一激發(fā)電位的測量方法；理解原子能級的存在及如何躍遷。重點難點：加深波爾原子理論的理解；求氬原子第一激發(fā)電位。思政元素：通過夫蘭克與赫茲兩位科學家的事跡介紹，激發(fā)學生對科學的學習興趣。教學內(nèi)容：波爾原子理論；原子的躍遷；激發(fā)電勢和能極差；F-H管中被加速電子和氬原子能量的規(guī)律性。密立根油滴實驗教學要求：理解密立根實驗的設計思路和實驗技巧；掌握測量電子電荷量的方法。重點難點：掌握用靜態(tài)平衡法測量帶電油滴電量及測定電子電荷的方法思政元素：通過對實驗儀器的調(diào)節(jié)，熟悉實驗的設計思路，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，通過油滴的選擇、控制、測量，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。教學內(nèi)容：學習控制和選擇油滴的方法；用靜態(tài)平衡法測定油滴帶電量及計算電子電荷。單縫衍射的相對光強分布教學要求：觀察單縫衍射現(xiàn)象，了解其特點；掌握測量單縫衍射相對光強分布的方法；應用單縫衍射的規(guī)律計算單縫縫寬。重點難點：測量單縫衍射圖像的相對光強分布規(guī)律計算縫寬。思政元素：講述菲涅爾衍射和夫瑯禾費單縫衍射的經(jīng)歷，培養(yǎng)學生科學嚴謹?shù)膶嶒灳?，激發(fā)學生愛國情懷。教學內(nèi)容：觀察單縫衍射現(xiàn)象，激光束通過單縫在標有毫米方格坐標紙的屏上的衍射圖像。調(diào)節(jié)縫寬，使呈現(xiàn)出清晰的衍射圖像，比較各級亮條紋的寬度以及它們的亮度分布情況；測量單縫衍射圖像的相對光強分布，對比和分析測得的兩條相對光強分布曲線，歸納單縫衍射圖像的分布規(guī)律和特點。光的偏振現(xiàn)象的實驗研究教學要求：觀察光的偏振現(xiàn)象，加深對光的本性的認識；掌握產(chǎn)生和檢驗偏振光的原理和方法；驗證馬呂斯定律。重點難點：掌握產(chǎn)生和檢驗偏振光的原理和方法。思政元素：講述關(guān)于偏振的應用，如相機的鏡頭，汽車前玻璃防強光等。啟發(fā)學生把專業(yè)理論知識應用到服務社會作為自己的動力和目標。培養(yǎng)學生科研創(chuàng)新精神。教學內(nèi)容：用一光強度穩(wěn)定的白熾燈作光源，使其通過分光計的平行光管得到—束平行光。以硅光電池代替光屏接收P1或P2出射的光束。因光電池的電動勢與光強成正比，通過與光電池串聯(lián)的光點檢流計的偏轉(zhuǎn)可定量得出P1或P2轉(zhuǎn)動時光強的變化規(guī)律，要求每轉(zhuǎn)過10°記錄一次相應的光電流值。.硅光電池特性研究教學要求：掌握PN結(jié)形成原理及其工作機理；掌握硅光電池的工作原理及特性；了解LED發(fā)光二極管的工作原理。重點難點：實驗原理的理解，例如PN結(jié)的形成及單向?qū)щ娦?；硅光電池的工作原理及特性。思政元素：以教學內(nèi)容為載體，播放我國自主研發(fā)電池的相關(guān)視頻，培養(yǎng)學生民族自豪感和獨立探索的科研精神。教學內(nèi)容：硅光電池零偏和負偏時，輸出電壓與入射光強度關(guān)系測定；硅光電池接恒定負載時，輸出電壓與入射光強度關(guān)系測定；硅光電池負載特性測定；硅光電池頻率響應的測定。計算機在溫度檢測系統(tǒng)中的應用教學要求：利用計算機、數(shù)據(jù)采集卡等組成計算機測控系統(tǒng)，結(jié)合相應的控制規(guī)律實現(xiàn)對被控對象的溫度控制。重點難點：掌握對被控對象的測試和控制方法以及數(shù)據(jù)的處理，分析能力。思政元素：啟發(fā)學生從實踐中來，到實踐中去的科學哲理。培養(yǎng)學生科研創(chuàng)新精神。教學內(nèi)容：溫度測量；開關(guān)控制設定自動控制、手動控制模式；開關(guān)控制升、降溫度。數(shù)字設定詳細目標溫度和閾值?？丶@示當前溫度。光纖傳感器系列實驗教學要求：了解光纖傳感實驗儀的基本構(gòu)造和原理，掌握其正確使用方法。熟悉LED光源的I-P特性，掌握I-P特性曲線的測量方法。測量一種光纖的纖端光場分布，繪出纖端光場分布圖。了解一對光纖（一個發(fā)射光、一個接收光）的反射接收特性曲線。重點難點：LED光源的I-P特性曲線的測量方法。思政元素：通過介紹光纖傳感技術(shù)發(fā)展簡史，了解華裔科學家光纖之父高錕在光纖通信和傳感領(lǐng)域?qū)θ澜缱龀龅臉O大貢獻，激發(fā)學生的民族自豪感和愛國主義情懷。教學內(nèi)容：知識學習：了解光纖傳感器實驗儀的結(jié)構(gòu)及使用方法；學習LED光源的I-P特性、光纖纖端光場的分布函數(shù)、反射式光纖位移傳感原理。實驗操作：LED光源I-P特性曲線的測量；測定光纖纖端光場徑向分布；測定光纖纖端光場軸向分布；反射式光纖位移傳感器的特性曲線的測量。整流、濾波和穩(wěn)壓電路實驗研究教學要求：掌握整流、濾波、穩(wěn)壓電路工作原理及各元件在電路中的作用；學習直流穩(wěn)壓電源的安裝、調(diào)整和測試方法；熟悉和掌握線性集成穩(wěn)壓電路的工作原理；進一步熟悉掌握電子元件伏安特性的測試技巧；掌握二端式穩(wěn)壓二極管的使用方法。重點難點：整流濾波電路的設計安裝；穩(wěn)壓二極管反向伏安特性測量思政元素：通過介紹整流、濾波電路在工業(yè)和生活中的應用，以及電動機和發(fā)電機的發(fā)明歷史，培養(yǎng)學生勤學善思、不斷探索、大膽創(chuàng)新、勇于實踐的科學精神。教學內(nèi)容：知識學習：整流濾波電路的種類和設計思路；穩(wěn)壓（二極管）、電容、低頻功率信號源、電位器、九孔插線板等器件的用法。實驗操作：測量穩(wěn)壓二極管反向伏安特性；設計一個半波整流電路并測量其整流濾波的性能。變阻器在電路中的使用和研究教學要求：研究滑線式變阻器的相關(guān)參數(shù)；學會根據(jù)對電路控制和調(diào)整的要求，正確選擇滑線式變阻器的阻值、額定電流以及它在電路中的連接方法。重點難點：如何正確選擇滑線式變阻器的阻值、額定電流以及它在電路中的連接方法。思政元素：通過探究變阻器在電路中的不同使用方法，培養(yǎng)同學們不斷探索、大膽質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的科學精神，增強同學們的合作探究能力。教學內(nèi)容：知識學習：掌握滑線變阻器在電路中的不同接法和特點，學習制流電路和分壓電路的選擇。實驗操作：設計一個用伏安法測量阻值為50歐負載的控制電路。電位差計校準電表和測定電阻教學要求：加深對補償原理的理解和運用；掌握校準給定的毫安表，確定其等級并畫出校準曲線的方法；學會用箱式電位差計間接測電阻。重點難點：校準給定的毫安表，確定其等級并畫出校準曲線。思政元素：通過同學們自己設計校準電表的電路，培養(yǎng)同學們實事求是、理論聯(lián)系實際的科學作風。教學內(nèi)容：知識學習：學習補償原理、電位差計的工作原理；了解箱式電位差計的使用方法。實驗操作：校準量限為15mA的毫安表；用箱式電位差計測定電阻值。頭發(fā)細絲直徑測定的實驗研究教學要求：理解劈尖干涉條紋的成因和等厚干涉的含義；學習用等厚干涉測量微小直徑(或厚度)；進一步熟悉讀數(shù)顯微鏡的使用方法。重點難點：利用讀數(shù)顯微鏡和劈尖等測量細絲的直徑。思政元素：通過介紹牛頓環(huán)在工業(yè)和軍事檢測中的應用，培養(yǎng)同學們精益求精、科學認真的工匠精神和科學態(tài)度。教學內(nèi)容：知識學習：等厚干涉的原理；了解讀數(shù)顯微鏡和劈尖的使用方法。實驗操作：利用等厚干涉設計測量細絲直徑的方法，測量并計算細絲的直徑。顯微鏡和望遠鏡的組裝教學要求：了解望遠鏡和顯微鏡的構(gòu)造及其原理；能夠設計并組裝可以望遠和顯微的光學系統(tǒng)，分別測出其放大倍數(shù)。重點難點：設計并組裝可以望遠和顯微的光學系統(tǒng)，分別測出其放大倍數(shù)。思政元素：通過講述顯微鏡和望遠鏡的發(fā)展歷程，關(guān)注人類探索宇宙的重大活動，體會科學技術(shù)對社會發(fā)展和人類生活的影響。教學內(nèi)容：知識學習：望遠鏡和顯微鏡的結(jié)構(gòu)原理。實驗操作：設計組裝一簡易的可望遠的光學系統(tǒng)，其放大率為20倍。設計測望遠鏡放大率的光路圖，設計實驗裝置，擬訂實驗步驟，測量放大率，記下數(shù)值。設計組裝一簡易顯微鏡，測出其放大倍數(shù)。單縫衍射測波長教學要求：能夠從CCD單縫衍射儀上觀察夫瑯禾費單縫衍射現(xiàn)象；學會測量單縫的縫寬、單絲的直徑、光源的波長等。重點難點：學習測量光源的波長。思政元素：講述光的波動理論發(fā)展歷程，引導學生重視理論的指導作用和實踐的檢驗作用。培養(yǎng)堅定自信，踏實勤奮的工作態(tài)度。教學內(nèi)容：知識學習：了解CCD單縫衍射儀的結(jié)構(gòu)及使用方法；學習夫瑯禾費單縫衍射原理。實驗操作：將激光器、組合光柵片和