《普通物理實(shí)驗(yàn)2》課程教學(xué)大綱

《普通物理實(shí)驗(yàn)2》教學(xué)大綱課程名稱：普通物理實(shí)驗(yàn)(2) 課程編號(hào)：F047093571英文名稱：GeneralPhysicsExperiment(2)學(xué)分：2學(xué)分總學(xué)時(shí)/課內(nèi)實(shí)踐學(xué)時(shí)：64/64課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課適應(yīng)對(duì)象：光電信息科學(xué)與工程專業(yè)一、課程簡(jiǎn)介（中英文，一般200-300字左右）普通物理實(shí)驗(yàn)課是對(duì)對(duì)物理專業(yè)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)課程，是學(xué)生接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能的開(kāi)端。課程內(nèi)容涉及力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)等相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，覆蓋面廣，為學(xué)生提供豐富的實(shí)驗(yàn)思想、方法、手段，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、提高科學(xué)素質(zhì)的重要基礎(chǔ)。普通物理實(shí)驗(yàn)課在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、活躍的創(chuàng)新意識(shí)、理論聯(lián)系實(shí)際和適應(yīng)科技發(fā)展的綜合應(yīng)用能力等方面具有其他實(shí)踐類課程不可替代的作用。二、課程目標(biāo)（中英文，一般150字左右）1.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(dòng)的探索精神，以及遵紀(jì)守法，團(tuán)結(jié)協(xié)作，愛(ài)護(hù)公共財(cái)產(chǎn)的優(yōu)良品德，使學(xué)生樹(shù)立科學(xué)的唯物主義世界觀、方法論和認(rèn)識(shí)論。2．通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀測(cè)、分析和物理量的測(cè)量，學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)和技能，學(xué)習(xí)運(yùn)用理論指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，分析和解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，并從實(shí)際應(yīng)用中加深對(duì)理論知識(shí)的理解。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)背景，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想等調(diào)查研究掌握最新的科技前沿動(dòng)態(tài)，了解物理學(xué)知識(shí)在推動(dòng)自然科學(xué)及工程技術(shù)領(lǐng)域的運(yùn)用。3．正確使用儀器及輔助設(shè)備、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、撰寫(xiě)合格的實(shí)驗(yàn)報(bào)告；能夠融合實(shí)驗(yàn)原理、設(shè)計(jì)思想、實(shí)驗(yàn)方法及相關(guān)的理論知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、判斷、歸納與綜合。掌握通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行物理現(xiàn)象和物理規(guī)律研究的基本方法，具有初步的分析與研究的能力。能夠在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題，通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作或自主思考學(xué)習(xí)解決問(wèn)題的科學(xué)方法，逐步提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能解決實(shí)際問(wèn)題的能力。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系本課程的課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)用物理專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐情況如表1所示：表1課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)畢業(yè)要求1：1.1具有科學(xué)的世界觀，較系統(tǒng)和完整地掌握物理學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能以及所需的數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、電工電子學(xué)等方面的基礎(chǔ)知識(shí)。對(duì)物理學(xué)相關(guān)專業(yè)方向前沿、發(fā)展動(dòng)態(tài)、應(yīng)用前景有所了解；理解物理實(shí)驗(yàn)基本原理和方法，掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)操作技能；理解常見(jiàn)物理現(xiàn)象和物理量的測(cè)量方法，培養(yǎng)量測(cè)意識(shí)和數(shù)據(jù)處理能力。畢業(yè)要求2：2.1具備獲取自學(xué)能力、獲取和加工處理信息的能力，具有一定的批判性思維能力；掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分析方法，培養(yǎng)科學(xué)思維和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新意識(shí)；培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，提高實(shí)驗(yàn)室安全和管理水平。畢業(yè)要求3：3.1具有科學(xué)思維方法、科學(xué)精神、創(chuàng)新意識(shí)，具有一定的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用意識(shí)及工程技術(shù)素養(yǎng)；激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的興趣和熱愛(ài)，為后續(xù)物理學(xué)科的學(xué)習(xí)和研究打下堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。四、課程教學(xué)安排課程共有15項(xiàng)教學(xué)內(nèi)容，具體安排如下。表2：課程教學(xué)安排表序號(hào)教學(xué)內(nèi)容思政元素課堂教學(xué)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)小計(jì)1緒論職業(yè)教育、愛(ài)國(guó)教育882聲速的測(cè)量科學(xué)精神培養(yǎng)0443薄透鏡焦距的測(cè)量科學(xué)精神培養(yǎng)0444硅光電池特性實(shí)驗(yàn)科學(xué)精神培養(yǎng)0445光學(xué)實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí)科學(xué)精神培養(yǎng)0446用光柵衍射測(cè)量光波波長(zhǎng)科學(xué)精神培養(yǎng)0447用光分光計(jì)測(cè)量三棱鏡的折射率科學(xué)精神培養(yǎng)0448邁克爾遜干涉儀的調(diào)整和使用科學(xué)精神培養(yǎng)0449劈尖干涉科學(xué)精神培養(yǎng)04410用牛頓環(huán)測(cè)透鏡曲率半徑科學(xué)精神培養(yǎng)04411望遠(yuǎn)鏡與顯微鏡的組裝科學(xué)精神培養(yǎng)04412液體折射率的測(cè)定科學(xué)精神培養(yǎng)04413光的偏振科學(xué)精神培養(yǎng)04414單縫衍射測(cè)波長(zhǎng)科學(xué)精神培養(yǎng)04415邁克爾遜干涉儀測(cè)量空氣折射率科學(xué)精神培養(yǎng)044合計(jì)85664教學(xué)安排1.緒論教學(xué)要求：掌握數(shù)據(jù)處理的典型方法，掌握數(shù)據(jù)處理的基本要求，作圖的基本要求，不確定的評(píng)定。教學(xué)內(nèi)容：誤差的定義、分類和評(píng)價(jià)方法，系統(tǒng)誤差的來(lái)源和消除方法，直接測(cè)量和間接測(cè)量不確定度的簡(jiǎn)化計(jì)算。重點(diǎn)難點(diǎn)：不確定度的計(jì)算思政元素：講授南方科技大學(xué)的物理學(xué)家薛其坤在科學(xué)實(shí)驗(yàn)上精益求精、追求極致的精神，最終首次從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了量子反常霍爾效應(yīng)的案例，借助此案例培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神，激發(fā)學(xué)生愛(ài)國(guó)情懷。2.聲速的測(cè)量教學(xué)要求：了解壓電換能器的功能，駐波及振動(dòng)合成理論，掌握聲速測(cè)量的方法。教學(xué)內(nèi)容：示波器的使用，用駐波法、相位法、時(shí)差法測(cè)量聲波在空氣中的傳播速度。重點(diǎn)難點(diǎn)：駐波法、相位法、時(shí)差法3.薄透鏡焦距的測(cè)量教學(xué)要求：了解透鏡成像規(guī)律，光路調(diào)整和焦距測(cè)量的方法。教學(xué)內(nèi)容：光學(xué)元件共軸等高調(diào)節(jié)技術(shù)，測(cè)量薄透鏡焦距的基本方法，透鏡成像規(guī)律。重點(diǎn)難點(diǎn)：測(cè)量薄透鏡焦距的基本方法4.硅光電池特性實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求：了解PN結(jié)的形成原理及其工作機(jī)理，掌握硅光電池的工作原理及其工作特性，了解LED發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電流與輸出光功率的關(guān)系。教學(xué)內(nèi)容：硅光電池零偏和負(fù)偏時(shí)光電流與輸入光信號(hào)的關(guān)系，硅光電池輸出電壓與輸入光強(qiáng)度變化的關(guān)系，硅光電池伏安特性，硅光電池的頻率響應(yīng)。重點(diǎn)難點(diǎn)：PN結(jié)單向?qū)щ娫?.光學(xué)實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí)教學(xué)要求：掌握光學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)。教學(xué)內(nèi)容：光學(xué)常用基本儀器介紹及注意事項(xiàng)，光學(xué)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程。重點(diǎn)難點(diǎn)：各種儀表的使用方法，光學(xué)安全操作知識(shí)。6.用光柵衍射測(cè)量光波波長(zhǎng)教學(xué)要求：了解分光計(jì)構(gòu)造的基本原理，學(xué)習(xí)分光計(jì)的調(diào)整方法，掌握汞燈在可見(jiàn)光范圍內(nèi)幾條光譜線波長(zhǎng)的測(cè)量方法。教學(xué)內(nèi)容：分光計(jì)的調(diào)整方法，用光柵測(cè)定汞燈光譜線的波長(zhǎng)。重點(diǎn)難點(diǎn)：分光計(jì)的調(diào)節(jié)，測(cè)量汞燈譜線的衍射角。7.用光分光計(jì)測(cè)量三棱鏡的折射率教學(xué)要求：進(jìn)一步掌握分光計(jì)的調(diào)節(jié)方法，掌握測(cè)量三棱鏡頂角和最小偏向角的方法，測(cè)定三棱鏡對(duì)各色光的折射率。教學(xué)內(nèi)容：分光計(jì)的調(diào)節(jié)，最小偏向角的測(cè)量，三棱鏡折射率的計(jì)算。重點(diǎn)難點(diǎn)：最小偏向角的測(cè)量8.邁克爾遜干涉儀的調(diào)整和使用教學(xué)要求：了解邁克爾遜干涉儀的構(gòu)造原理，掌握儀器的調(diào)節(jié)方法，熟悉非定域干涉，等傾干涉、等厚干涉的特點(diǎn)及形成調(diào)節(jié)，掌握光波波長(zhǎng)的測(cè)定方法。教學(xué)內(nèi)容：邁克爾干涉儀的調(diào)整，觀察非定域干涉條紋的變化及測(cè)定光波波長(zhǎng)，觀察面光源的定域干涉。重點(diǎn)難點(diǎn)：邁克爾干涉儀的調(diào)整9.劈尖干涉教學(xué)要求：熟悉讀數(shù)顯微鏡的使用方法，觀察和研究等厚干涉現(xiàn)象及其特點(diǎn)，掌握干涉法測(cè)量微小直徑或厚度的方法。教學(xué)內(nèi)容：讀數(shù)顯微鏡的使用方法，用劈尖干涉測(cè)微小厚度或細(xì)絲的直徑。重點(diǎn)難點(diǎn)：用劈尖干涉測(cè)微小厚度或細(xì)絲直徑的方法10.用牛頓環(huán)測(cè)透鏡曲率半徑教學(xué)要求：進(jìn)一步熟悉讀數(shù)顯微鏡的使用方法，練習(xí)用干涉法測(cè)量透鏡的曲率半徑。教學(xué)內(nèi)容：讀數(shù)顯微鏡的調(diào)節(jié)，根據(jù)牛頓環(huán)測(cè)透鏡的曲率半徑。重點(diǎn)難點(diǎn)：牛頓環(huán)測(cè)透鏡的曲率半徑的方法11.望遠(yuǎn)鏡與顯微鏡的組裝教學(xué)要求：了解望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡的構(gòu)造及其原理，設(shè)計(jì)并組裝可以望遠(yuǎn)和顯微的光學(xué)系統(tǒng)，分別測(cè)出放大倍數(shù)。教學(xué)內(nèi)容：簡(jiǎn)易望遠(yuǎn)鏡和顯微系統(tǒng)的設(shè)計(jì)組裝及其放大倍數(shù)的測(cè)定。重點(diǎn)難點(diǎn)：望遠(yuǎn)鏡和顯微系統(tǒng)的設(shè)計(jì)組裝12.液體折射率的測(cè)定教學(xué)要求：理解用折射極限法測(cè)液體折射率的原理何方法。教學(xué)內(nèi)容：液體折射極限法的原理，消除角度測(cè)量誤差的方法。重點(diǎn)難點(diǎn)：液體折射率的測(cè)定13.光的偏振教學(xué)要求：理解光的偏振現(xiàn)象，掌握產(chǎn)生和檢驗(yàn)偏振光的原理和方法，理解馬呂斯定律。教學(xué)內(nèi)容：光的偏振的定義，偏振光的獲取方法，檢驗(yàn)偏振光的方法，馬呂斯定律。重點(diǎn)難點(diǎn)：偏振光的產(chǎn)生和檢驗(yàn)方法。14.單縫衍射測(cè)波長(zhǎng)教學(xué)要求：理解單峰衍射現(xiàn)象，掌握單峰衍射相對(duì)光強(qiáng)分布的測(cè)量方法。教學(xué)內(nèi)容：?jiǎn)畏逖苌洮F(xiàn)象的實(shí)現(xiàn)，單峰衍射圖像相對(duì)光強(qiáng)分布的測(cè)量。重點(diǎn)難點(diǎn)：?jiǎn)畏逖苌鋱D像相對(duì)光強(qiáng)分布的測(cè)量15.邁克爾遜干涉儀測(cè)量空氣折射率教學(xué)要求：理解邁克爾干涉儀的構(gòu)造和原理，理解邁克爾干涉儀測(cè)量空氣折射率的方法。教學(xué)內(nèi)容：邁克爾干涉儀的原理，邁克爾干涉儀的調(diào)節(jié)，空氣折射率的測(cè)量。重點(diǎn)難點(diǎn)：空氣折射率的測(cè)量五、課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及要求表3：課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及要求序號(hào)教學(xué)類型教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求1實(shí)驗(yàn)示波器的使用，用駐波法、相位法、時(shí)差法測(cè)量聲波在空氣中的傳播速度。了解壓電換能器的功能，駐波及振動(dòng)合成理論，掌握聲速測(cè)量的方法。2實(shí)驗(yàn)光學(xué)元件共軸等高調(diào)節(jié)技術(shù)，測(cè)量薄透鏡焦距的基本方法，透鏡成像規(guī)律。了解透鏡成像規(guī)律，光路調(diào)整和焦距測(cè)量的方法。3實(shí)驗(yàn)硅光電池零偏和負(fù)偏時(shí)光電流與輸入光信號(hào)的關(guān)系，硅光電池輸出電壓與輸入光強(qiáng)度變化的關(guān)系，硅光電池伏安特性，硅光電池的頻率響應(yīng)。了解PN結(jié)的形成原理及其工作機(jī)理，掌握硅光電池的工作原理及其工作特性，了解LED發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電流與輸出光功率的關(guān)系。4實(shí)驗(yàn)分光計(jì)的調(diào)整方法，用光柵測(cè)定汞燈光譜線的波長(zhǎng)。了解分光計(jì)構(gòu)造的基本原理，學(xué)習(xí)分光計(jì)的調(diào)整方法，掌握汞燈在可見(jiàn)光范圍內(nèi)幾條光譜線波長(zhǎng)的測(cè)量方法。5實(shí)驗(yàn)分光計(jì)的調(diào)節(jié)，最小偏向角的測(cè)量，三棱鏡折射率的計(jì)算。進(jìn)一步掌握分光計(jì)的調(diào)節(jié)方法，掌握測(cè)量三棱鏡頂角和最小偏向角的方法，測(cè)定三棱鏡對(duì)各色光的折射率。6實(shí)驗(yàn)邁克爾干涉儀的調(diào)整，觀察非定域干涉條紋的變化及測(cè)定光波波長(zhǎng)，觀察面光源的定域干涉。了解邁克爾遜干涉儀的構(gòu)造原理，掌握儀器的調(diào)節(jié)方法，熟悉非定域干涉，等傾干涉、等厚干涉的特點(diǎn)及形成調(diào)節(jié)，掌握光波波長(zhǎng)的測(cè)定方法。7實(shí)驗(yàn)讀數(shù)顯微鏡的使用方法，用劈尖干涉測(cè)微小厚度或細(xì)絲的直徑。掌握讀數(shù)顯微鏡的使用方法，理解等厚干涉現(xiàn)象及其特點(diǎn)，掌握干涉法測(cè)量微小直徑或厚度的方法。8實(shí)驗(yàn)讀數(shù)顯微鏡的調(diào)節(jié)，根據(jù)牛頓環(huán)測(cè)透鏡的曲率半徑。進(jìn)一步掌握讀數(shù)顯微鏡的使用方法，掌握用干涉法測(cè)量透鏡的曲率半徑的方法。9實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)易望遠(yuǎn)鏡和顯微系統(tǒng)的設(shè)計(jì)組裝及其放大倍數(shù)的測(cè)定。了解望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡的構(gòu)造及其原理，理解望遠(yuǎn)和顯微的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，掌握放大倍數(shù)的測(cè)定方法。10實(shí)驗(yàn)液體折射極限法的原理，消除角度測(cè)量誤差的方法。理解用折射極限法測(cè)液體折射率的原理何方法。11實(shí)驗(yàn)光的偏振的定義，偏振光的獲取方法，檢驗(yàn)偏振光的方法，馬呂斯定律。理解光的偏振現(xiàn)象，掌握產(chǎn)生和檢驗(yàn)偏振光的原理和方法，理解馬呂斯定律。12實(shí)驗(yàn)單峰衍射現(xiàn)象的實(shí)現(xiàn)，單峰衍射圖像相對(duì)光強(qiáng)分布的測(cè)量。理解單峰衍射現(xiàn)象，掌握單峰衍射相對(duì)光強(qiáng)分布的測(cè)量方法。13實(shí)驗(yàn)邁克爾干涉儀的原理，邁克爾干涉儀的調(diào)節(jié)，空氣折射率的測(cè)量。理解邁克爾干涉儀的構(gòu)造和原理，理解邁克爾干涉儀測(cè)量空氣折射率的方法。六、課程考核與評(píng)價(jià)表4：成績(jī)?cè)u(píng)定方式表考核環(huán)節(jié)分值考