一、《大学物理实验》课程教学大纲
(一)、课程基本信息
1.课程代码:110071001
2.课程名称:大学物理实验
3.学时/学分:54/3.5
4.学时分配:讲课6学时(绪论、总结各3学时)/实验48学时
5.开课系:公共教育系
6.面向专业:工科各专业
7.先修课程:大学物理
(二)、实验教学的目的、任务和要求
目的:物理实验课是高等理工科院校对学生进行科学实验基本训练的必修基础课程,是本科生接受系统实验方法和实验技能训练的开端。
物理实验课覆盖面广,具有丰富的实验思想、方法、手段,同时能提供综合性很强的基本实验技能训练,是培养学生科学实验能力、提高科学素质的重要基础。它在培养学生严谨的治学态度、活跃的创新意识、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力等方面具有其他实践类课程不可替代的作用。
任务:培养学生的基本科学实验技能,提高学生的科学实验基本素质,使学生初步掌握实验科学的思想和方法。培养学生的科学思维和创新意识,使学生掌握实验研究的基本方法,提高学生的分析能力和创新能力。
提高学生的科学素养,培养学生理论联系实际和实事求是的科学作风,认真严谨的科学态度,积极主动的探索精神,遵守纪律,团结协作,爱护公共财产的优良品德。
要求:大学物理实验包括力学、电磁学、光学、热学和近代物理实验,具体的教学内容基本要求如下:
1.掌握测量误差的基本知识,具有正确处理实验数据的基本能力。
2.掌握基本物理量的测量方法。
例如:长度、质量、时间、温度、湿度、压强、电流、电压、电阻、磁感强度、折射率、电子电荷、普朗克常量等常用物理量及物性参数的测量,注意加强数字化测量技术和计算机技术在物理实验教学中的应用。
3.了解常用的物理实验方法,并逐步学会使用。例如:比较法、转换法、放大法、补偿法、平衡法和干涉、衍射法等。
4.掌握实验室常用仪器的性能,并能够正确使用。
例如:长度测量仪器、计时仪器、测温仪器、变阻器、电表、直流电桥、传感器件、示波器、低频信号发生器、分光仪、电源和光源等常用仪器。
5.掌握常用的实验操作技术。
例如:零位调整、水平/铅直调整、光路的共轴调整、消视差调整、逐次逼近调整、根据给定的电路图正确接线、简单的电路故障检查与排除等。
6.适当介绍物理实验史料和物理实验在现代科学技术中的应用知识。
(三)、实验项目内容及学时分配:
序号 |
实验项目 |
学时 |
实验内容 |
实验类型 |
1 |
杨氏模量的测定 |
3 |
利用光杠杆放大法测量长度的微小变化量,并学会用逐差法处理数据。 |
基础实验 |
2 |
伏安特性的研究 |
3 |
学习电学实验的接线规律和基本电学仪器的正确使用方法,测量非线性电阻的伏安特性并作出曲线。 |
基础实验 |
3 |
电表改装和校准 |
3 |
将毫安表改装为伏特表和安培表,描绘校准曲线,并对被改装表确定准确度等级。 |
设计性 实验 |
4 |
惠斯通电桥测电阻 |
3 |
掌握惠斯通电桥原理和正确调节方法,利用线式电桥和箱式电桥测电阻,并学会用交换测量法消除系统误差。 |
基础实验 |
5 |
电位差计测量电阻及电流 |
3 |
理解学生型电位差计的基本结构,学会电路参数估算、电位差计的定标和测量方法,利用补偿法和比较法原理测定电阻及电流。 |
基础实验 |
6 |
霍尔效应测磁感强度 |
3 |
学习霍尔元件的原理及其测量磁场的基本方法,并用异号测量法消除不等位电压产生的系统误差。 |
基础实验 |
7 |
凸透镜焦距的测定 |
3 |
学习凸透镜成像原理及光线传播规律,正确使用光学仪器,利用物距像距法、自准直法、位移法测定凸透镜的焦距。 |
基础实验 |
8 |
分光计调节及三棱镜顶角的测定 |
3 |
学习分光计的调节及角游标的读数方法,使用反射法和自准直法测定三棱镜顶角。 |
基础实验 |
9 |
光栅常数的测定 |
3 |
复习分光计的调节和读数方法,观察光栅衍射光谱,测定光栅常数和单色光的波长。 |
综合实验 |
10 |
十一线电位差计测电动势 |
3 |
学习十一线电位差计的结构并掌握其使用调节方法,利用十一线电位差计测量未知电动势及其内阻。 |
综合实验 |
11 |
空气中声速的测定 |
3 |
利用波的叠加原理,使用示波器的相关功能测量波长,进而求得声速。 |
综合实验 |
12 |
双棱镜干涉测波长 |
3 |
调节光路,利用双棱镜获得相干光并测量光波波长。 |
综合实验 |
13 |
AD590特性测量及应用研究 |
3 |
测量AD590电流型集成温度传感器在某恒定温度时的伏安特性曲线及其输出电流与温度的关系,并使用最小二乘法对数据进行拟合处理。 |
综合实验 |
14 |
电子电量的测定 |
3 |
学习密立根油滴实验的设计思想及实验技巧,利用平衡测量法和动态测量法测定电子电量,验证电荷的不连续性。 |
近代实验 |
15 |
光电效应测定普朗克常量 |
3 |
了解光的量子特性,正确判断并测量不同频率光对应的截止电压,验证爱因斯坦方程,并由此求出普朗克常量。 |
近代实验 |
16 |
热敏电阻温度系数的测定 |
3 |
用给定仪器器件组成电桥电路,测量室温下的热敏电阻阻值,并在给热敏电阻加热升温过程中,测量不同温度条件下的热敏电阻阻值。 |
设计性 实验 |
(四)、对学生能力培养的要求
1. 独立实验的能力——能够通过阅读实验教材、查询有关资料和独立思考,掌握实验原理及方法,做好实验前的准备;正确使用仪器及辅助设备、独立完成实验内容、撰写合格的实验报告;培养学生独立实验的能力,逐步形成自主实验的基本能力。
2. 分析与研究的能力——能够融合实验原理、设计思想、实验方法及相关的理论知识对实验结果进行分析、判断、归纳与综合。掌握通过实验对物理现象和物理规律进行研究的基本方法,具有初步的分析与研究的能力。
3. 理论联系实际的能力——能够在实验中发现问题、分析问题并学习解决问题的科学方法,逐步提高学生综合运用所学知识和技能解决实际问题的能力。
4.创新能力——能够完成符合规范要求的设计性、综合性内容的实验,进行初步的具有研究性或创意性内容的实验,激发学生的学习主动性,逐步培养学生的创新能力。
(五)、主要教材
1.李治中等.《工科大学物理实验》.第二版.北京:高等教育出版社,2015年
2.李恩普等.《大学物理实验》.国防工业出版社,2004年
(六)、考核方式
对大学物理实验中的每个实验进行独立考核,考核内容包含三部分:预习、实验操作和实验报告。学期成绩以学期所有实验的总成绩为依据划分等级,等级分为:优秀、良好、及格和不及格四个等级。学期成绩不及格者需在下一学年中重修。
(七)、主要使用仪器设备说明
见教材及仪器说明书
二、教材与讲义
序号 |
名称 |
作者 |
出版社 |
出版时间 |
书号 |
1 |
大学物理实验讲义 |
樊英杰、李治中 |
西北工业大学出版社 |
2006.6 |
|
2 |
大学物理实验讲义(下) |
樊英杰、李治中 |
西北工业大学出版社 |
2011.6.6 |
|
3 |
大学物理实验(上) |
樊英杰、李治中 |
西北工业大学出版社 |
2007.3 |
ISBN 978-7-5612-2183-9 |
4 |
大学物理实验(下) |
樊英杰、李治中 |
西北工业大学出版社 |
2007.3 |
ISBN 978-7-5612-2183-9 |
5 |
工科大学物理实验(第2版) |
李治中 |
高等教育出版社 |
2015.3 |
ISBN 978-7-04-042109-5- |
6 |
电子技术实践教程 |
樊英杰、许海根 |
西北工业大学出版社 |
|
ISBN 978-7-5612-2108-2 |
7 |
大学物理实验报告册 |
物理教研室 |
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