1、大学物理实验课程教学大纲一、课程总述课程名称 大学物理实验 课程代码 17001、17011课程性质 必修 先修课程总学时数 48 周学时数开课院系 电子学院 任课教师 张骏里、胡光辉编 写 人 张骏里 编写时间 2006 年 9 月使用教材 大学物理试验教程第一版 主编肖井华等 北京邮电大学出版社 2005.08教学参考资料1、 沈元华、陆申龙，基础物理实验，2004，高等教育出版社。2、 杨俊才、何焰蓝、 ，大学物理实验，2004，机械工业出版社。3、 吴泳华、霍剑青、熊永红等，2001，大学物理实验，北京，高等教育出版社。课程教学目的大学物理实验是一门独立设置的公共基础课，是工科学生接受
2、科学实验能力培养的开端，它要求学生通过本课程的学习，了解“从事科学实验的主要过程及基本方法” ，而得到“从事科学实验的基本训练” 。1.培养与提高学生科学实验的能力：自学能力、动手实践能力、思维判断能力、表达书写能力、简单设计能力以及数据分析能力。2.培养与提高学生从事科学实验的素质。3.通过对实验现象的观测，使学生进一步掌握大学物理实验的基本知识，基本方法和基本技能，加深对物理原理的理解课程教学要求1.自行完成实验预习，独立进行实验，撰写规范的实验报告。2.掌握常用实验装置的调整与基本的操作技术。例如：零位校准；水平及铅直调整；光路的同轴等高调整；视差的消除；逐次逼近调节；正确连接电路等。3
3、.熟悉物理实验中基本的实验方法，例如：比较法、转换测量法、模拟法、补偿法和干涉法等。4.能够进行常用物理量的一般测量。例如：长度、质量、时间、力、温度、电流强度、电压、电阻、磁感应强度、折射率等。5.了解常用仪器的性能，并学会使用方法。例如：测长仪器、计时仪器、测温仪器、直流电桥、电位差计、通用示波器、信号发生器、分光计等。6.掌握测量误差的基本知识，具有正确处理实验数据的能力。其中包括下列内容：测量误差的基本概念；直接测量结果的误差表示；间接测量的误差计算；处理实验数据的一些重要方法，例如列表法、作图法和最小二乘法等。 本课程的重点和难点本课程着重培养学生的科学实验的基本技能，通过三四轮实验
4、，使学生逐步掌握测量误差的估算，正确进行数据的处理，在实验过程中培养学生的实验思维。使学生从中体会实验方法与抽象理论计算的不同之处，并为专业实验的进行做好准备。课程考试1.考核内容：考核内容包括理论考核和实践考核二部分内容。2.评分标准：理论考核按试卷不同题目设定不同的评分标准，实践考核按不同的考核内容评分。3.考核方法(包括补考形式)：理论考核采取闭卷考核的方式，实践考核采取随机抽取试题的方式考核。补考形式与之相同。4.成绩构成要素及各要素所占比重总成绩由三部分组成：平时成绩、期末实际操作考试成绩和期末理论考试成绩。【分数计算公式：总分=平时分（最大分 100 分）*0.6+操作分（最大分
5、100分）*0.2+实验理论考试（最大分 100 分）*0.2】（1） 、平时表现占总成绩的 60%平时成绩主要是对日常出勤情况、课堂表现、课堂实际操作、实验报告的考核。其中：日常出勤情况、课堂表现占 30%课堂实际操作占 30%实验报告占 40%（2） 、期末实际操作考试成绩占总成绩的 20%（3） 、期末理论考试成绩占总成绩的 20%5.组织形式：理论考试由学院统一安排考场及监考人员。实验操作考试由任课教师安排时间及监考人员并上报教务科。6.考核时间：理论考试由电子学院统一安排。实验操作考试时间由任课教师安排。7.考核地点：理论考核由电子学院统一安排，实验操作考试在实验室进行。二、教学时数
6、分配序号 实验项目名称实验时数每组人数实验类型实验要求实验属性 内容提要0 实验理论教学 6 集中上课 理论 必做 基础 1、 掌握测量和误差基本理论。2、 学会数据处理的方法。1 长度和密度的测量 2 1-2 验证 必做 基础 1、 掌握基本长度测量工具的使用。2、 熟悉物理天平使用方法。2牛顿第二定律的验证与简谐振动的研究3 1-2 综合 必做 基础1 熟悉气垫导轨的构造，掌握其正确的调整和使用方法。 熟悉用光电计时系统测量短暂时间的方法。2 学会测运动物体的速度和加速度。3 验证牛顿第二定律3 导热系数的测定 2 1-2 设计 选做 基础1 掌握低真空系统的基本操作方法。2 掌握用热线法
7、测定气体导热系数的基本原理和正确方法。3 学习应用“线性回归”和“外推法”对实验数据进行处理。4 液体粘滞系数的测定 2 1-2 验证 选做 基础1. 了解泊肃叶公式的应用2. 用毛细管粘度计（奥氏特瓦尔德粘度计）测定液体的粘滞系数3. 了解比较法的好处5 示波器的使用与超声声速的测定 3 1-2 综合 必做 基础1. 了解示波器的主要结构和显示波形的基本原理。2. 掌握示波器和信号发生器的使用方法。3. 通过用示波器观察李萨如图形,学会一种测量正弦振动频率的方法。6薄透镜焦距的测量与简单光学器件的组装3 1-2 设计 必做 基础1. 熟练掌握测量薄透镜焦距的几种方法（自准法，物距象距法，共轭
8、法，测量凹透镜的组合法） 。2. 掌握分析简单光路和调节光学系统成共轴的方法。3. 加深对薄透镜成像规律的理解。7 用拉伸法测金属丝的杨氏模量 3 1-2 综合 必做 基础1. 学习用静态拉伸法测定金属丝杨氏弹性模量的方法。2. 学习使用光杠杆测微小长度变化，学会使用望远镜。3. 学会使用逐差法处理数据。序号 实验项目名称实验时数每组人数实验类型实验要求实验属性 内容提要8 电位差计测电动势 3 1-2 设计 必做 基础1、 掌握电位差计的工作原理和基本线路。2、 掌握电位差计的使用并学习校验检流计。3、 学习用电位差计测量水的沸点温度。9 光电效应及普郎克常数的测量 1.5 1-2 验证 选
9、做 基础1、 了解光电效应及其规律，理解爱因斯坦光电方程的物理意义。2、 用减速电位法测量光电子的初动能，计算普朗克常数。10 密里根油滴实验 2 1-2 综合 选做 基础1、 测量基本电荷的电量，加深对电荷“量子性”的理解。2、 通过本实验进一步训练实验者严谨求实的实验态度和工作作风。11 用惠斯顿电桥测电阻 1.5 1-2 设计 必做 基础1、 掌握惠斯通电桥基本原理,了解一般桥式电桥特点。2、 学会使用滑线电桥、箱式电桥。3、 了解电桥灵敏度概念,学习对测量电路系统误差的简单校正。4、 要求学生熟练掌握用两种电桥测电阻的方法。5、 要求学生懂得如何调节滑线变阻器达到限流保护检流计的作用。
10、6、 要求学生学会测量电桥的灵敏度,并分析如何提高电桥的灵敏度。12 伏安法测固定电阻和非线性电阻 1.5 1-2 设计 必做 基础1、 测绘电学元件的伏安特性曲线，学习用图线表示实验结果。2、 了解半导体二极管，小灯泡等非线性元件的导电特性。3、 练习根据实验目的来自拟实验方法，自主完成实验。13 铁磁性材料的磁化曲线和磁滞回线 1.5 1-2 设计 选做 基础 4 了解用示波器法测磁滞回线的原理5 学习用示波器法测绘磁滞回线序号 实验项目名称实验时数每组人数实验类型实验要求实验属性 内容提要14 分光计的使用以及用光栅测波长 3 1-2 综合 必做 基础1、 了解分光计的原理和构造，学会调
11、节分光计。2、 测定三棱镜的顶角和折射率。3、 进一步熟悉分光计的调节和使用。4、 掌握利用衍射光栅测定光波波长和光栅常数的方法。5、 加深对光的衍射及光栅分光作用原理的理解。15 牛顿环测曲面半径和劈尖干涉 2 1-2 设计 必做 基础1、 了解牛顿环的构造，原理。2、 掌握利用牛顿环测量平凸透镜的曲率半径的方法。3、 了解读数显微镜的结构和原理，正确掌握它的使用方法。16 光学全息照相 3 1-2 设计 必做 基础1、 了解全息照相的基本原理及主要特点；2、 掌握全息照相的基本要求及拍摄技术17 用霍尔效应法和冲击法测磁场 3 1-2 设计 必做 基础 1. 了解产生霍尔效应的物理过程。2
12、. 了解用霍尔效应测磁场的原理。18 迈克尔逊干涉仪的调整和使用 2 1-2 设计 选做 基础1. 了解工作原理、掌握调节方法。2. 观察等倾干涉、等厚干涉、白光干涉和非定域干涉现象。3. 测量HeNe 激光的波长。4. 测量钠黄光双线的波长差。5. 了解迈克尔逊干涉仪及精密光学仪器的使用方法及注意事项。19 夫兰克赫兹实验 2 1-2 验证 选做 基础1. 通过测定氩原子的第一激发电位，证明原子能级的存在。2. 深刻理解电子在电场中的运动过程与激发电位的关系。3. 计算测量列的标准不确定度和算术平均值的不确定度。4. 将测量数据以一定的间隔分组，作出统计直方图，观测是否具有单峰性，有限性，对
13、称性等统计特征。序号 实验项目名称实验时数每组人数实验类型实验要求实验属性 内容提要20 物理仿真实验和虚拟实验 4 1-2 综合 选做 基础1. 通过仿真物理实验，学习和理解实验的物理思想和方法，加深对仪器结构等原理和理解。2. 实现培养动手能力，学习实验技能，深化物理知识的目的。3. 增强了学生对物理实验的兴趣，大大提高了物理实验教学水平。三、单元教学目的、教学重难点和内容设置1 本课程各章的重点难点本课程着重培养学生的科学实验的基本技能，通过三四轮实验，使学生逐步掌握测量误差的估算，正确进行数据的处理，在实验过程中培养学生的实验思维。使学生从中体会实验方法与抽象理论计算的不同之处，并为专
14、业实验的进行做好准备。2 本课程和其他课程的联系大学物理实验是一门独立的课程，相对于大学物理课的理论教学有其自身教学规律。目前，理论教学与实验教学同时开始，为了保持实验的独立性与完整性，对于原理超前于理论教学的实验教材中予以详细介绍，实验步骤也相对具体一些。以满足实验教学的顺利进行。3 本课程的基本要求及特点通过完成一定数量的力学热学电磁学以及光学实验，要求学生具有以下能力：1) 训练学生使用基本物理实验仪器和装置，并了解其测量原理，学会调节仪器，准确读取测量数据。2) 学会在实验中观察分析和研究物理现象和物理规律，逐步培养把理论与实验结合起来进一步深入认识物理实质的能力。3) 学会一些基本物理量的测量方法。4) 了解系统误差的产生原因以及发现误差或消除的方法5) 了解随机误差的统计性质，学会直接测量和间接测量的计算方法，正确表达实验结果学会用不确定度评价实验结果，会分析不确定度对实验结果的影响。6) 学会运用有效数字进行数据的记录与运算，掌握作图法，逐差法及最小二乘法等基本实验手段处理数据。学会运用估算，建立数量级的概念。7) 练习用计算机处理实验问题。
