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《物理实验》课程教学大纲(实验课程类)

课程名称:物理实验
英文名称:Physics Experiments
课程编号:10031021    10031022
面向专业:一年级下、二年级上理工类本科生
学时学分:64学时  2学分(物理专业  70学时    2.5学分)
本大纲主撰人:孔祥翔

一、课程作用和具体目标

         物理实验是大学生进入大学学习阶段的第一门实践性课程。物理实验课程的教学对大学生科学实验基本素质的建立和创新意识的培养等起着科学引导和奠定基石的作用。物理实验课程的教学目标在于对学生进行基本知识、基本方法和基本技能的训练,同时培养学生的综合应用能力和创新意识。

二、 实验课程内容、学时分配与组织

序号 实验项目名称 内 容 提 要 实验类型 学时分配 每组人数 备注
1 利用气垫导轨研究物体的运动 1.学习选择合理的实验方案和数据处理方法验证物理定律
2.验证牛顿第二定律
3.(小课题)研究物体的碰撞
基本型 4 1 必做
2 模拟示波器的原理及应使用 1.了解示波器的工作原理
2.用示波器观察信号和测量
3.观察两个相互垂直的谐振动的合成
4.(小课题)用示波器观察研究两个相互平行的谐振动的合成
基本型 4 1 必做
3 分光计的调整及三棱镜折射率的测定 1.分光计的调节和使用
2.棱镜材料折射率的测定
3.(小课题)研究出射光偏向角与入射光角度的关系
提高型
(设计性)
4 1 必做
4 密立根油滴法测定电子电荷 1.调整仪器,观察、分析、选择合适的油滴作为测量对象
2.对所选油滴跟踪测量,测定电子电荷
3.(小课题)改变带电粒子的电荷量测定e
4.(小课题)在大量数据基础上,作图法验证电荷的不连续性
提高型
(综合性)
4 1 必做
5 受迫振动的研究 1.了解影响物体受迫振动的因素
2.测量物体受迫振动时振幅和相位的变化
3.计算阻尼系数
4.(小课题)选择不同的阻尼参数分析阻尼对受迫振动的影响
基本型 4 1 必做
6 迈克尔逊干涉仪的调节与使用 1.学习迈克尔逊干涉仪的结构原理,掌握其调节方法 
2.调试观察光的非定域、定域、等倾和等厚干涉现象,加强对光的干涉规律的认识
3.利用非定域干涉条纹测量氦氖激光波长
4.(小课题)利用迈克耳孙干涉仪白光干涉,测量透明薄片的折射率或厚度.
提高型
(设计性)
4 1 必做
7 光电效应和普朗克常数的测定 1.研究爱因斯坦方程,并由此用零电流法求出普朗克常数
2.保持光电管与汞灯距离和入射光波长不变,更换不同光阑,通过测量绘制光电管的伏安特性曲线
3.(小课题)研究光电管的伏安特性曲线
提高型
(综合性)
4 1 选做
8 霍尔效应的研究及应用 1.测定半导体材料的霍尔系数
2.判别样品材料的导电类型
3.利用霍尔效应测量磁场
4.(小课题)研究实现均匀磁场的方法
提高型
(应用性)
4 1 选做
9 偏振光的研究 1.熟悉偏振器件及其应用,研究产生和检验偏振光的原理和方法
2.观察鉴别光的偏振,研究马吕斯定律
3.研究光弹现象及溶液的旋光现象。
课题型 4 1 选做
10 弹簧振子周期公式的研究 1.练习如何建立实验公式,研究弹簧振子的周期公式
2.体会曲线改直在数据处理中的应用
3.(小课题)研究弹簧质量对振动周期的影响
提高型
(设计性)
4 1 选做
11 物体密度的测定 1.用比重瓶法测定液体的密度
2.(小课题)测铝铆钉的密度,研究质量对结果不确定度的影响。根据实验测量精度设计优化的测量方案
基本型 4 1 选做
12 静态拉伸法测弹性模量 1.调整弹性模量仪和光杠杆镜尺组,学习非接触式的微小长度的放大测量方法
2.用逐差法处理数据,计算金属的弹性模量E及不确定度
3.分析实验误差因素,体会仪器配置原则
基本型 4 1 选做
13 动力学法测定材料的弹性模量 1.用动态悬挂法测定金属材料的杨氏模量
2.外延法求棒节点处共振频率,并计算其弹性模量
3.试用李萨如图形来判定试样的共振频率
4.(小课题)利用温控加热系统,研究试样的共振频率和弹性模量与温度间的变化规律
提高型
(应用性)
4 1 选做
14 金属电子逸出功的测定 1.了解光测高温计的原理,学习使用
2.用里查孙直线法测定钨的逸出功
3.(小课题)利用理想二极管的伏安特性测电子比荷
提高型
(综合性)
4 1 选做
15 金属电阻温度系数的测定 1.学习凯尔文双臂电桥和热电偶温度计的原理和使用方法
2.实验测量金属电子温度系数
基本型 4 1 选做
16 电磁聚焦与电子比荷的测定 1.观察电子射线的电聚焦和磁聚焦现象
2.电子比荷的测定
3.(小课题) 汤姆孙法测定
基本型 4 1 选做
17 补偿法和电位差计 1.研究箱式电位差计校准电表
3.研究补偿法改装电表
课题型 4 1 选做
18 灵敏电流计 1.灵敏电流计线圈运动状态的观察及临界
电阻的测定
2.灵敏电流计内阻和电流常数的测定
3.测定灵敏电流计的K和Rg,了解分流器的作用
4.(小课题)用灵敏电流计作为惠斯通电桥的指零仪器,测量电压表的内阻
基本型 4 1 选做
19 数字存储示波器的使用 1.了解数字示波器的工作原理,熟悉基本操作,观测波形
2.整流及滤波波形的测量
3.相位差的测量
4.二极管的正向伏安特性测量
5.(小课题)瞬态信号的测量与分析
提高型
(应用性)
4 1 选做
20 用分光计进行光谱定性分析 1.用分光计进行光谱定性分析
2.(小课题)光栅光谱和光栅常数的测定
提高型
(应用性)
4 1 选做
21 用迈克尔逊干涉仪进行光场的时间相干性研究 1.观察白光干涉现象,研究光源的时间相干性,估测白光光源的相干长度和谱线宽度
2.研究光拍现象,测量钠黄光两条谱线之间的波长差
课题型 4 1 选做
22 流体粘滞系数的测定 1.学习用斯托克斯公式测定液体粘滞系数的原理,掌握适用条件
2.用落球法测定液体的粘滞系数
基本型 4 1 选做
23 声速的测量 1.学习测量超声波在媒质中的传播速度的方法
2.用共振干涉法、相位比较法和时差法测量声速
提高型
(综合性)
4 1 选做
24 碰撞打靶 1.研究分析物体单摆过程、碰撞过程、平抛过程中的能量损失
2.研究过程中能量损失的来源及合理的减小能量损失的方案
课题型 4 1 选做
25 光电池特性研究 1.了解光电池的结构、原理及应用 2.测量光电池的负载特性和光电特性并进行分析研究 提高型
(应用性)
4 1 选做
26 掠射法测量固体和液体折射率 1.研究掠射法测量固体和液体折射率的原理、方法及应用
2.研究阿贝折射仪的结构及使用方法,用阿贝折射仪研究不同温度、不同浓度液体的折射率
课题型 4 1 选做
27 白光全息 1.了解白光全息的基本原理
2.拍摄白光全息图并对实验加以分析
提高型
(应用性)
4 1 选做
28 弗兰克-赫兹实验 1.测定汞原子的第一激发电位,验证原子内部量子化能级的存在
2.分析灯丝电压、拒斥电压等因素对 F-H实验曲线的影响
提高型
(综合性)
4 1 选做

三、 教学管理模式与注意事项

教学管理模式:
1.必做实验与选做实验相结合, 6~8个项目必做,16~20个项目开放选做。 选做实验网上选课,在可选时间内自由选择实验内容和实验时间。
2.实验内容按基本内容、选做内容和小课题分层次编排,因材施教,使优秀学生脱颖而出。
3.课堂教学中利用计算机TA预习和现场实时辅导、教师课堂现场注重深层次指导。
4.认真批改学生实验报告,将学生的错误之处在报告上明确地标识出来,有针对性地为学生写明批语。对报告中出现的普遍现象要在课堂上进行讲解,个别情况与学生单独交流和讨论。
5.教学督导组负责对整个教学过程进行监督指导,实验教学网络评教系统实时评教。

四、设备与器材配置

每组配备:
        1.实验桌一张   2.实验仪器一套  3. 微机计算机TA,四组合用一台。

网络教学管理平台:
        1.教学资源平台:网络多媒体辅导系统、预习思考题、参考书目、大学物理网络课程等;
        2.教学管理平台:开放实验网络选课系统、实验成绩管理系统、实验教学网络评教系统、网上办公系统、仪器管理系统等。

五、考核与成绩评定

1.学生实验总评成绩按优、良、中、及格、不及格五级分制评分,第一学期总评成绩由实验基础理论考试和平时成绩综合评定,第二学期总评成绩由平时成绩和课程小论文综合评定。
2.平时成绩:从学生预习情况、操作情况、实验报告完成情况、实验态度等方面综合评定成绩。注重对学生实验过程的考察,不能仅凭实验报告给出成绩。占总评成绩约70%---80%。
3.实验基础理论考试:着重强化学生在进入实验室开始实验前应该掌握的实验基础理论,涵盖学生实验规范、不确定度及误差理论、实验数据处理方法、物理实验常用基本仪器原理及使用方法等方面。
        考试时间:第一学期学生进入实验室开始实验前
        考试形式:闭卷笔试
        考试成绩:占第一学期总评成绩约30% 。
        课程小论文:论文内容原则上为本学期所做实验的研究性内容或课程总结报告。若学生需要做其它内容的研究,必须有指导老师辅导,了解关注研究过程。
        课程小论文占第二学期总评成绩约20%。

六、教材与参考资料

教材:
              钱锋、潘人培主编.大学物理实验.北京:高等教育出版社,2005.11
              东南大学物理实验中心. 物理实验网络课程.南京:江苏电子音像出版社,2002
              东南大学物理实验中心. 实验教学开放管理系统. 南京:江苏电子音像出版社,2002
参考资料:
              潘人培、董宝昌主编. 物理实验教学参考书.北京:高等教育出版社,1992
              霍剑青、吴泳华等主编.大学物理实验.北京:高等教育出版社,2001
              朱鹤年主编.基础物理实验教程.北京:高等教育出版社,2003

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