应用物理学专业实验课程实验教学大纲.doc

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1、应用物理学专业实验课程实验教学大纲课程名称：大学物理实验英文名称：University Physics Experiment实验学时：160学时（分四个学期完成，每学期40学时）适应专业：应用物理专业一、 实验目的：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

2、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。本课程是高校物理类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

3、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。

4、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8-16套；4研究性、创新性实验设备仪器：每项实验8-16套。三、 实验内容提要总学时为160学时，其中：1. 普通物理实验A：40学时(春

5、季学期)，学分：22. 普通物理实验B：40学时(秋季学期），学分：23. 普通物理实验C：40学时（春季学期），学分：24. 近代物理实验： 40学时（秋季学期），学分：2实验项目（具体如下）第一章 绪论第二章 误差与数据处理基础知识第三章 测量方法与仪器调整原则和技术第四章 力学与热学实验 实验1 力学基本测量长度、质量和物体密度的测定 实验2 用自由落体仪测定重力加速度 实验3 用三线摆测物体的转动惯量 *实验4 扭摆法测物体的转动惯量 实验5 气垫导轨上滑块的碰撞动量守恒定律的验证 实验6 气垫导轨上滑块的简谐振动 实验7 弦振动的研究实验8 光杠杆镜尺法测铜丝的杨氏弹性模量微小长度变

6、化的测量实验9 用拉脱法测液体的表面张力系数微小力的测量实验10 用落球法测液体的粘滞系数实验11 空气比热容比的测定*实验12 稳态法测量不良导体导热系数第五章 电磁学实验 实验13 电学基本测量测绘线性电阻和非线性电阻的伏安特性曲线 *实验14 黑盒子实验实验15 用直流单臂电桥测电阻 实验16 用双臂电桥测小电阻 实验17 用电位差计测量电动势和校正伏特计 *实验18 灵敏电流计基本特性研究 实验19 用模拟法测绘静电场 实验20 示波器的使用 *实验21 用示波器观测二极管伏安特性曲线 实验22 用霍尔元件测量磁场 *实验23 用感应法测量磁场*实验24 霍尔效应法测螺线管磁场*实验2

7、5 电磁感应法测磁场*实验26 铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线的测绘*实验27 电容器的充放电 *实验28 用冲击电流计测电容和高阻第六章 光学实验 实验29 光学基本实验（一）薄透镜焦距的测定实验30 光学基本实验（二）组装显微镜、望远镜、幻灯机及放大倍数测量实验31 分光仪的调节和使用 实验32 用分光仪测定三棱镜顶角实验33 用分光仪测定绿光最小偏向角和折射率实验34 光的干涉实验（一）薄膜干涉（牛顿环）*实验35 光的干涉实验（二）劈尖干涉实验36 光的干涉实验（三）双棱镜干涉实验实验37 光的衍射实验（一）光栅常数测定及特性研究实验38 光的衍射实验（二）光波波长的测量实验39 光的衍

8、射实验（三）单缝衍射的光强分布 实验40 光偏振及其应用第七章 近代物理与信息处理综合性、应用性实验 实验41 迈克尔逊干涉仪的调节与使用 实验42 微波干涉和布拉格衍射 实验43 密立根油滴法测定电子电荷 实验44 夫兰克赫兹实验 *实验45 氢原子光谱 实验46 全息照相*实验47 光信息的调制与解调实验*实验48 盖革弥勒计数器和核蜕变的统计规律实验49 用超声光栅测定液体中的声速实验50 声学实验（一）声速测量*实验51 声学实验（二）建筑声学技术的应用实验52 光电效应和普朗克常量的测量设计性实验（节选）第八章 力学实验 8.0 设计性、研究性实验概述 实验53 设计用单摆测重力加速

9、度实验54 设计测定轻质固体密度实验55 设计测定液体密度 实验56 设计用光杠杆测定金属的线胀系数 实验57 设计用焦利秤测弹簧的有效质量 实验58 设计测定偏心轮绕定轴的转动惯量 第九章 热学实验 实验64 设计测定气体比热容比第十章 电磁学实验实验67 设计用伏安法测电阻(采用电压补偿测量) 实验71 设计用电位差计测电阻实验70 变阻器制流特性和分压特性应用设计 实验74 电表改装和校准第十一章 光学实验 实验83 设计用分光计测定液体折射率 实验84 阿贝折射仪的原理和应用设计 实验85 用平行光法测透镜焦距第十二章 传感器技术应用与设计实验 实验87 压力传感器特性及应用设计 实验

10、88 电阻应变式传感器的特性及应用设计 实验90 温度传感器的特性及应用设计 实验91 光电传感器的特性及应用设计实验93 霍尔开关器件的特性及应用设计第十三章 近代物理与信息处理实验 第十四章 计算机在物理实际问题中的应用探索说明：*-为自由选修实验，除设计实验之外，其余实验为轮换开设实验。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。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

11、告。预习报告要求：（1）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。（2）画好原始数据表格，单独用一张实验报告纸。 （3）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。（1）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。（2）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。（3）提倡研究问题，注意安全操作。3.实验报告（40 %）（1）实验报告（用河北工业大学实验报告纸）。（2）报告内容：实验题目、目的要求、仪器设备、实验

12、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。（3）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、 实验项目及学时分配普通物理实验A序号项目名称实验学时分配内容提要实验要求实验类型设备台套数每组人数备注1绪论与实验理论6绪论：第一章第二章 第三章听课、完成作业实验理论与误差分析35多媒体教室，在1周内完成2力学基本测量3长度、质量、密度测量熟悉实验课的上课模式，学习基本知识和基本的仪器操作基本测量321人/组基本测量实验室，每周完成1个实验，分3周完

13、成3电学基本测量3电阻、二极管伏安特性测量321人/组4光学基本测量3凸凹透镜焦距测量321人/组5用落球法测液体的粘滞系数3平衡法测粘滞系数提交预习报告，完成现场操作测量、提交实验报告、回答思考题等基础性实验161人/组6弦振动的研究3驻波法及张力与波长的关系基础性实验161人/组7用三线摆测物体的转动惯量3理论值与实验值的对比验证、光电计时器的使用基础性实验161人/组8光杠杆镜尺法测铜丝的杨氏弹性模量3微小长度的测量综合性实验161人/组9测液体的表面张力系数3拉脱法 焦里称综合性实验161人/组10气垫导轨上滑块的碰撞3动量守恒定律的验证基础性实验161人/组11气垫导轨上滑块的简谐振

14、动3周期与质量的关系基础性实验161人/组12设计用单摆测重力加速度3时间、长度测量的实验设计设计实验，完成现场操作测量、提交实验报告设计性实验161人/组13设计测定气体比热容比3设计测定空气比热容比设计实验，完成现场操作测量、提交实验报告设计性实验82人/组合计 42学时 普通物理实验B序号项目名称实验学时分配内容提要实验要求实验类型设备台套数每组人数备注1交流谐振3交流电的测量提交预习报告，完成现场操作测量、提交实验报告、回答思考题等基础性实验161人/组2交流电桥3基础性实验82人/组3用霍尔元件测量磁场3霍尔效应及应用基础性实验161人/组4用霍尔传感器测量转速3霍尔效应及应用研究性

15、实验82人/组5用直流单臂电桥测电阻3中值电阻的直接测量基础性实验161人/组6用双臂电桥测小电阻3微小电阻的测量基础性实验161人/组7用电位差计测量电动势3补偿法与电位差计基础性实验161人/组8用模拟法测绘静电场3恒流场模拟静电场基础性实验161人/组9示波器的使用3示波器的调节基础性实验161人/组10温度传感器特性研究与应用3温度传感器研究性实验82人/组11压力传感器特性研究与应用3压力传感器研究性实验82人/组12声速的测量3不同介质声速综合性实验82人/组13光电、霍尔传感器设计实验3设计实验，完成现场操作测量、提交实验报告创新性实验2人/组14设计用伏安法测电阻3采用电压补偿

16、测量设计实验，完成现场操作测量、提交实验报告设计性实验161人/组合计 42学时 普通物理实验C序号项目名称实验学时分配内容提要实验要求实验类型设备台套数每组人数备注1分光仪的调节和使用3测定三棱镜顶角提交预习报告，完成现场操作测量、提交实验报告、回答思考题等基础性实验321人/组2光的衍射实验（一）3光栅常数及光波波长的测量基础性实验321人/组3用分光计测定棱镜的折射率3折射率及色散曲线基础性实验321人/组4光的干涉实验（一）3薄膜干涉（牛顿环）基础性实验161人/组5光的干涉实验（三）3双棱镜干涉实验基础性实验161人/组6迈克尔逊干涉仪的调节与使用3迈式干涉原理及波长测量近代物理实验

17、82人/组7超声光栅3测定液体中的声速综合性实验82人/组8光的偏振3马吕斯定律基础性实验82人/组9自组装幻灯机和望远镜3基础性实验82人/组10光的衍射实验（三）3单缝衍射的光强分布基础性实验82人/组11光信息的调制与解调实验3空间假彩色编码近代物理实验82人/组12计算机物理应用实验3数据采集与处理综合性实验82人/组13设计用迈克尔逊干涉仪测定空气折射率3设计实验，完成现场操作测量、提交实验报告设计性实验82人/组14设计用分光计测定液体折射率3设计性实验161人/组合计 42学时 近代物理实验序号项目名称实验学时分配内容提要实验要求实验类型设备台套数每组人数备注1微波干涉和布拉格衍

18、射3波长测量及布拉格衍射提交预习报告，完成现场操作测量、提交实验报告、回答思考题等近代物理实验82人/组2密立根油滴实验3测定电子电荷近代物理实验82人/组3夫兰克赫兹实验3测量原子的第一激发电位近代物理实验82人/组4全息照相3全息相的记录与再现近代物理实验82人/组5光纤传输实验13光纤传输实验近代物理实验82人/组6光纤传输实验23光纤传输实验近代物理实验82人/组7非线性电路混沌3倍周期分岔与混沌近代物理实验82人/组8超导磁浮力3超导磁浮力近代物理实验82人/组9液晶电光效应3液晶电光效应近代物理实验82人/组10光电效应3光电效应近代物理实验82人/组11自主创新实验单元3结合四个

19、学期所学，在教师的指导下，自定题目完成一个设计性、综合性、研究性实验课题或小制作。与毕业设计相仿。有开题、结题和最后的答辩。形成一篇小论文或制作实物。自主创新实验2-3人/组123133143合计 42学时 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

20、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 %

21、）（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

22、：第一个层次基础性实验。包括大学物理实验理论、“力热声电光”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

23、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、书面等方式回答。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

24、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%。3、评分等级：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。4、对于进行“自主创新”实验探索与实践的报告或小论文等成绩，给予一定的鼓励。九、 采用的实验指导书1大学物理实验（普通高等教育 “十一五” 国家级规划教材），2011年8月第1次印刷（第四版），科学出版社，主编 张志东 魏怀鹏 展永。2大学物理实验指导，2010年9月第1次印刷（第2版），天津大学出版社，主编 张旭。3张志东等，近代物理综合应用与设计，天津，天津大学出版社，2005年10月4. 张志东等，近代物理开发研究与创新，天津，天津大学出版社，2007年3月十、 制定者：物理实验中心 审定者： 批准者：