大学物理实验课程教学大纲(三本)

大学物理实验大学物理实验课程实验教学大纲课程实验教学大纲 （城市学院）（城市学院） 课程名称：大学物理实验 英文名称：Experiment Course of Physics 课程类别：Z860 课程类型：基础课，理科必修 实验学时：160 学时（理论 4 学时，实验 156 学时。分两个学年完成） ；学分：8 适用对象：物理专业 先修课程：无 一、实验目的一、实验目的 （一）本课程的地位、目的、作用和任务 物理学是研究物质运动一般规律及物质基本结构的科学，是自然科学的基础。它的发展不仅推动了整 个自然科学，而且对人类的物质观、时空观、宇宙观乃至人类文化都产生了深刻的影响。物理学的研究必 须以客观事实为基础，必须依靠观察和实验。物理实验在物理学的发展过程中起着重要的和直接的作用。 实验可以发现新事实，实验结果可以为物理规律的建立提供依据。 归根结底物理学是一门实验科学，无论物理概念的建立还是物理规律的发现都必须以严格的科学实验 为基础，并通过今后的科学实验来证实。实验物理与理论物理相辅相成。规律、公式是否正确必须经受实 践检验。只有经受住实验的检验，由实验所证实，才会得到公认。物理学又是当代技术发展最主要的源泉。 物理实验的方法、思想、仪器和技术已经被普遍地应用在各个自然科学领域和技术部门以及其他学科领域。 本课程是高校各理工科专业开设的一门基础实验课，它与普通物理理论课程既有紧密的联系，又互相 独立。它不同于一般的探索性的科学实验研究，每个实验题目都经过精心设计、安排，实验结果也比较有 定论。它不仅可以加深大家对理论的理解，更重要的是可使同学获得基本的实验知识，在实验方法和实验 技能诸方面得到较为系统、严格的训练，是大学生进行自主学习、创新训练及科学研究的第一步，同时在 培养科学工作者的良好素质及科学世界观方面，物理实验课程也起着潜移默化的作用。 本课程的主要目的和任务： 1.通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，使学生进一步掌握物理实验的“基本知识，基本 方法和基本技能” （即“三基”能力） ；并能运用物理学原理和物理实验方法来研究物理现象和规律，加深 对物理学原理的理解。 2.培养与提高学生从事科学实验的素质。其中包括：理论联系实际和实事求是的科学作风；严肃认真 的工作态度；不怕困难，主动进取的探索精神；遵守操作规程，爱护公共财物的优良品德；以及在实验过 程中相互协作，共同探索的团队合作精神。 3.培养学生进行综合实验、应用实验和设计实验的能力，以及自主学习和科学研究的能力，提高学生 的创新素质。特别鼓励教师和学生进行“自主创新”实验的探索与实践。 在教师的指导下，了解和掌握科学实验的主要过程和方法，通过亲自动手动脑，训练和培养独立工作 的能力，提高科学素质，为后续课程学习以及进行课题设计、科学研究打下基础 二、主要设备仪器配置二、主要设备仪器配置 1、基本测量实验设备仪器：每项实验 32 套 2、基础性、提高性实验设备仪器：每项实验 16 套 3、综合性、应用性实验设备仪器：每项实验 16 套 4、研究性、创新性实验设备仪器：每项实验 8-16 套 2 三、实验内容提要三、实验内容提要 实验项目（具体如下）实验项目（具体如下） “大学物理实验 A” （一年级下半年春季学期） “大学物理实验 B” （二年级上半年秋季学期） “大学物理实验 C” （二年级下半年春季学期） 实验项目 1实验项目 2 绪论 1 绪论 2（理论考试） 实验 1: 力学基本测量 实验 10: 电学基本测量 实验 22 薄透镜焦距的测定 整班上课 实验 36:单摆测重力加速度实验 4:用三线摆测物体的转动惯量 实验 6: 弦振动的研究实验 9:用落球法测液体的粘滞系数 实验 7: 光杠杆镜尺法测铜丝的杨氏弹性模量实验 8:用拉脱法测液体的表面张力系数 实验 11:用直流单臂电桥测电阻实验 12: 双臂电桥 综合考试（笔试+操作） 实验项目 1实验项目 2 实验 16 用模拟法测绘静电场实验 17 示波器的使用 实验 18 用霍尔元件测量磁场实验 18 霍尔元件应用设计 实验 46 用伏安法测电阻（设计）实验 13:用电位差计测量电动势和校正伏特计 实验 4.3 交流电桥实验 4.2 交流电路的谐振现象 实验 3 声速的测定实验 3 不同介质的声速的测定研究 实验 39:气垫导轨上滑块的运动-时间,速度和加速度的 测量 自行设计实验:用气垫导轨验证牛顿第二定律 综合考试（笔试+操作） 实验项目 1实验项目 2 实验 23 分光计的调节和使用实验 26 光栅衍射 实验 28 迈克尔逊干涉仪的调节和使用实验 24 薄膜干涉 牛顿环 实验 29 微波干涉和布拉格衍射实验 30 密立根油滴测电荷 实验 25 单缝衍射的光强分布实验 33 全息照相 实验 36 压力传感器特性及应用设计实验 54 温度传感器特性及应用设计 自主创新设计自主创新设计 综合考试（笔试+操作） 3 近代物理实验 （三年级上半年秋季学期） 四、实验教学方法四、实验教学方法 1、理论与实验相结合；采用实验开放教学方法；启发式、诱导式、讨论式等，传统教学与现代教学 方式相结合。 2、教师指导为辅（理论与实验讲解及仪器设备介绍） ，学生自主实验为主，特别鼓励教师和学生进行 “自主创新”实验的探索与实践。 3、开放实验教学：绪论及实验理论教学按计划排课进行，具体实验以“开放实验教学” 、 “网上选课” 、 “不分班级界限” 、周一至周五及其晚上全天祥学生开放实验室，学生根据网上自选的实验项目、实验时 间，准时到实验室签到、进行实验。 具体实验教学环节： 1.实验预习（20 %） 看懂教材、明确目的、写出预习报告。预习报告要求： 写实验目的、主要原理、公式（包括式中各 量意义） 、线路图或光路图及关键步骤。 画好原始数据表格，单独用一张实验报告纸。 课上教师要检查预习情况，记录预习分。 2.实验操作（40 %） 阅读资料、调整仪器、观察现象、获取数据、仪器还原。 重视实验能力、作风培养。珍惜独立操作的机会，完成基本内容，争取做提高内容。教师在评分上 予以鼓励。 强调记录数据时不得用铅笔，只有数据正确、仪器还原、教师签字后该次实验才有效。 提倡研究问题，注意安全操作。 3.实验报告（40 %） 实验报告（用河北工业大学实验报告纸） 。 报告内容：实验题目、目的要求、仪器设备、实验原理、实验内容及步骤、原始数据、正式数据及 数据处理、结果表示、分析讨论、回答思考题、实验体会等。或者提交小论文等。 交报告的时间、地点：一周内交给课代表然后下次上课前统一交给任课教师。逾期未交报告，酌减 报告分，一个月不交，按无报告处理。 五、学时分配五、学时分配 总学时为 160 学时，其中 1.大学物理实验 A：40 学时(绪论 3 学时，实验 36 学时，春季学期)，学分：2 实验项目 1实验项目 2 实验 31 弗兰克赫兹实验 35 超声光栅测液体中的声速 光电效应光偏振 光学平台设计实验 1光学平台设计实验 2 实验 14 用极限法测固、液体的折射率（备选）实验 15 光的干涉现象的观测(双棱镜)（备选） 自主创新：计算机物理应用技术 1自主创新：计算机物理应用技术 2 自主创新 1自主创新 2 自主创新 3自主创新 4 氢原子光谱 1（自主创新了解内容）氢原子光谱 2（自主创新了解内容） 液晶电光（自主创新了解内容）塞曼效应（自主创新了解内容） 4 2.大学物理实验 B： 40 学时(理论+实验 40 学时，秋季学期） ，学分：2 3.大学物理实验 C：40 学时（理论+实验 40 学时，秋季学期） ，学分：2 4.近代物理实验： 40 学时（理论+实验 40 学时，秋季学期） ，学分：2 六、实验教学要求六、实验教学要求 （一）教学基本要求 1.比较系统的学习力学、热学、声学、电磁学、光学、近代物理实验，并进行综合性、应用性和设计 性方面的实验训练。 2.学习掌握常用基本物理实验仪器的原理、性能和使用方法。 3.学习掌握一般物理实验的方法、实验技术，一般物理量的测量方法。 4.学习掌握实验数据及误差的处理方法（不确定度评定方法） ，能够正确表述结果并进行结果分析和 讨论。 5.通过实验学会观察、分析、研究物理现象和物理规律，加深对某些重要物理现象和规律的认识和理 解。 6.养成良好的实验习惯和严谨的科学作风，特别是严肃认真对待实验数据，杜绝弄虚作假，树立事实 求是的科学态度和道德。能根据实验要求写出规范的实验报告。 7、培养学生进行科学实验工作的综合能力，包括实际动手能力、分析判断能力、独立思考能力、革 新创造能力、归纳总结能力、口头表达能力等。 8、特别鼓励教师和学生进行“自主创新”实验教学的探索与实践。 （二）教学具体要求 1.提前预习、撰写实验预习报告（20 %） 2.根据实验目的和实验要求，现场按步骤完成实验内容操作和测量（40 %） 3.撰写并提交完整的实验报告，回答思考题，并进行结果分析、讨论（40 %） （三）物理实验教学新体系 在本课程教学中，要紧紧把握信息时代大学物理实验教学的建设与发展规律，坚持“工学并举” ，以 工为主、多学科协调发展的办学理念和特色，教学、科研并重，理论与实践相结合；坚持“创新发展”的 改革思路，鼓励教师大胆进行教学改革与创新；树立“以学生为本，知识传授、能力培养、素质提高协调 发展”的教学理念，以自主学习、综合实践、研究和创新能力培养为核心的实验教学新观念。 根据“多层次、模块化、组合式，且相互衔接”的原则，为强化自主学习实践、注重探索研究、创新 能力训练，构建科学的物理实验教学内容新体系。特别是，将实验教学内容分为四个层次，并把“开放性、 设计性”贯穿所有“四个层次”的始终。即： 第一个层次基础性实验。包括大学物理实验理论、 “力热声光电”等部分内容。 第二个层次提高性实验。注重“力热声光电”等部分的提高性内容，包括近代物理实验的部分内 容。 第三个层次综合应用性实验。突出“力热声光电”及近代物理实验等部分内容的综合性、应用性。 第四个层次研究性、创新型实验。以“力热声光电”及近代物理实验等部分内容为基础，设置研 究与创新课题，学生也可以通过实验学习自选题目，或选择在实践中感兴趣的题目进行研究与创新的探索 与训练。其中完成优秀的题目和学生可以直接参加大学生“自主学习与创新训练”实验竞赛活动。 在上述四个层次中，都选择一定的题目按“设计性”实验进行教学；同时四个层次中，进行一定时间 范围内的“开放式”选课与教学，体现以学生为本的教育思想，有效地扩大实验教学的信息量，拓展学生 的视野和知识面；同时，又留给大学生充分的想象空间，为大学生搭建了一个亲自动手进行自主学习、自 主实验、创新训练的平台。 七、思考题的设置七、思考题的设置 每项实验项目设置 3-5 个思考题，分别在实验预习阶段、现场操作阶段、撰写实验报告阶段，以口头、 5 书面等方式回答。 八、实验成绩考核标准及方法八、实验成绩考核标准及方法 1、以平时实验成绩为主，结合期末多元化的考核标准及方法。五记分制与百分制相结合，开卷与闭 卷相结合，理论与实际操作相结合，课题小论文、设计实验、自主学习实验、创新训练实验、总结报告等 多元化、多层次、多角度相结合，综合评价学生成绩。 2、平时教学效果及成绩采用“2-4-4”比分制的评价标准，即预习报告 20%、现场操作 40%、正式报 告 40%。 特别是，实验操作的成绩评价，要求按实验内容分解步骤，逐项打分。 3、评分标准：A-优=95 分；B-良=85 分；C-中=75 分；D-及格=65 分；E-不及格 50 分 ；A+、A- 、B+、B-、C+、C-、D+、D-相应的加 5 分或减 5 分；1 实验未做成绩降一档；3 次以上实验未做成绩为 不及格。 4、实验理论考试（卷面）与实验操作考试评分标准：根据考卷评分标准执行。 5、对于进行