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云南师大物理与电子信息学院物理学 专业 课程教学大纲【课程名称】 物理实验研究与设计（Physics Experiment Design and Research） 【课程编码】 09T114070 【课程类别】 学科选修课 【课 时】 33 【学 分】 2 【课程性质、目标和要求】 课程性质： 物理实验研究与设计是物理教育类专业进行系统实验方法和实验技能训练的一门重要基础课。它在物理教学研究中具有重要的地位和作用。加强物理实验设计训练与实验教学方法研究，有助于物理实验教学水平的提高，对促进物理实验课程体系的改革也有重要意义。 教学目标：通过本课程的学习，让学生掌握物理实验设计与研究的基本思想和方法，受到系统的实验方法和实验技能训练，培养其创造性思维能力，分析问题和解决问题的能力，开发其智力和实验动手能力。 教学要求：1、 掌握物理实验误差及统计分布的概念、作用、意义和处理方法。2、 掌握物理实验中常见的数据处理方法。3、 掌握常用的物理实验方法。4、 通过对物理典型实验的分析和研究，掌握其思想和方法。5、 掌握物理实验设计的基本知识和基本方法。 【教学时间安排】本课程计2学分，33学时, 学时分配如下：章次课程内容课时备注（教学形式）1物理实验误差与统计分布6讲授2物理实验中常用的数据处理方法6讲授3物理实验方法分析6讲授4物理典型实验分析与研究6讲授5物理实验设计6讲授3机动时间合 计33 【教学内容要点】第一章 物理实验误差与统计分布一、学习目的要求了解误差的分类、来源、分析和处理方法，掌握几种常用的统计分布，掌握测量误差与实验结果的处理方法。二、主要教学内容1、实验误差及概率统计性质 2、误差的分类 3、几种常用的统计分布4、测量误差与实验结果的处理方法6、 误差计算公式的总结及数据处理方法的示例 三、课外作业选题 1、证明：两个随机变量相互独立时，其协方差为零。2、证明： （1） （2）3、对圆的直径作近似测量，设其值为均匀分布在区间a,b内，求圆面积的分布密度函数。 第二章 物理实验中常用的数据处理方法一、学习目的要求了解物理实验方法与数据处理的相关知识，掌握物理实验中常用的数据处理方法。二、主要教学内容1、物理实验方法与数据处理 2、用作图法处理数据 3、用一元线性回归处理数据4、用多元线性回归处理数据5、用回归法寻求经验公式示例6、用内插外推法和平均法处理数据 三、课外作业选题1、已知气体的状态方程为，用直角坐标纸作图，求，并说明这是什么气体。测得质量M为110g的气体的压强与体积V的相应数据如下：P(atm)4.005.006.007.008.009.00V(L)25.319.816.514.512.411.2气体常数2,气体温度T=470C2、求出式并写出逐差的系数，的表达式。3、比较用作图法、逐差法，平均法、回归法进行直线拟合自举一例。第三章 物理实验方法分析一、学习目的要求学习物理实验中常用的长度测量方法，模拟实验方法，磁测量方法，量纲分析法，补偿法，以及普遍物理实验中常用的实验方法。二、主要教学内容1、物理实验中常用的长度测量方法 2、模拟实验方法 3、磁测量的常用方法4、量纲分析法5、补偿方法6、力学、热学实验方法分析7、电磁学实验方法的分析8、光学实验方法分析 三、课外作业选题 1、在模拟园轴柱形电容器静电场的实验中，如果电源电压增加一倍，等位线、电力线的形状是否变化？电场强度和电位分布是否变化？2、能否在导电纸上模拟电荷激发的电场及圆球形电荷激发的电场？3、用示波法测量电源，试画出相当于安培计的示波器连接线路，并分析相当于安培计外接的线路的接入误差和那些因素有关，如何减少接入误差？第四章 物理典型实验分析与研究一、学习目的要求对力学、热学、电磁学、光学典型实验进行分析和研究，掌握其思想和方法。二、主要教学内容1、力学实验分析与研究 2、热学实验分析研究 3、电磁学实验分析研究 4、光学实验分析研究 三、课外作业选题 1、使用游标卡尺时，怎样确定它的精度？2、用流体静力称衡法和比重瓶法测量固体和液体的密度，其优点是什么？所满足的条件是什么3、用混合量热法测定一个块状金属的比热容。根据给定的样品，选择混合方案及系统参量。4、在分光计上用光栅测一未知波长（已知光栅常数）（1） 测量公式及实验条件（2） 简述实验步骤（3） 给出实验数据及结果第五章 物理实验设计一、学习目的要求掌握物理实验设计中的基本常识，误差分配，学习力学、热学、电学、光学、近代物理实验的设计与研究，掌握其思想和方法。二、主要教学内容1、实验设计中的基本知识 2、实验设计中误差分配 3、力学、热学实验设计研究4、电学、光学实验设计研究5、近代物理实验设计研究 三、课外作业选题1、 测定盐水的密度（1） 用比重瓶法，要求相对误差（偶然误差）（2） 用比较法，要求相对误差（偶然误差）,蒸馏水的密度由实验室给出2、 利用刚体转动实验装置，安排一个实验，检验匀角加速度公式并测定，式中是角加速度，是时间，用0.01s的电子停表计时。3、 测出单色仪在钠黄光处色散的大小，要求：记下所用缝宽S1=?,S2=?原始数据及结果。【成绩考核方式】 1、成绩评定总则 以百分制计算总成绩，平时成绩占40%，期末考核占60%。总成绩满分100分，60分即可获得该课程学分（2学分）。 2、平时成绩评定计算主要包括三部分：讨论（20%）、作业（20%）、期中考查（40%）。重要参考因素：出勤率（10%）、课外学习（10%）。 3、期末考核评定 闭卷与开卷相结合（以闭卷笔试为主，也可采用开卷笔试或论文考查）。 【教材与参考书目】 指定教材：物理实验设计与研究，张雄、王黎智、马力、伊继东编，科学出版社。 参考书目：1、普通物理实验，第三版，杨述武等编，高等教育出版社，2000.5。 2、普通物理实验中的