《普通物理實驗1》課程教學大綱

《普通物理實驗1》教學大綱課程名稱：普通物理實驗（1）英文名稱：GeneralPhysicsExperiment課程編號：F047093561學分：2總學時/課內實踐學時：64學時課程性質：必修課程開課單位：數理科學與工程學院適應對象：應用物理學課程簡介《普通物理實驗（1）》是一門物理學專業(yè)的實驗課程。該課程旨在通過實驗讓學生更深入地理解和掌握物理學基本概念和定律，培養(yǎng)學生的實驗技能和科學思維能力。在該課程中，學生將學習如何進行各種物理實驗，如運動學實驗、力學實驗、電學實驗、光學實驗等，通過實驗測量和分析數據，探索和驗證物理學理論。學生將使用各種實驗儀器和設備，如電子萬用表、示波器、光譜儀等，學習實驗技巧和方法，并學會撰寫實驗報告。該課程還注重培養(yǎng)學生的團隊合作能力和溝通能力，學生需要與同學合作完成實驗，并向教師展示實驗結果和分析。通過學習《普通物理實驗》，學生將深入理解物理學的基本概念和理論，掌握實驗方法和技能，提高科學思維能力和解決問題的能力，為未來的學習和職業(yè)發(fā)展打下堅實的基礎?！禛eneralPhysicsExperiment（1）》isanexperimentalcourseinthephysicsmajorofuniversities.Thecourseaimstodeepenstudents'understandingandmasteryofbasicphysicsconceptsandlawsthroughexperiments,cultivatetheirexperimentalskillsandscientificthinkingabilities.Inthiscourse,studentswilllearnhowtoconductvariousphysicsexperiments,suchaskinematicsexperiments,mechanicsexperiments,electricityexperiments,opticsexperiments,etc.Theywillexploreandverifyphysicstheoriesthroughexperimentalmeasurementsanddataanalysis.Studentswillusevariousexperimentalinstrumentsandequipment,suchasmultimeters,oscilloscopes,spectrometers,etc.,tolearnexperimentaltechniquesandmethods,andtowriteexperimentalreports.Thecoursealsoemphasizesthecultivationofstudents'teamworkandcommunicationskills.Studentsneedtocooperatewithclassmatestocompleteexperimentsandpresentexperimentalresultsandanalysestotheteacher.Throughlearning《GeneralPhysicsExperiment（1）》,studentswilldeepentheirunderstandingofbasicphysicsconceptsandtheories,masterexperimentalmethodsandskills,improvetheirscientificthinkingandproblem-solvingabilities,andlayasolidfoundationforfuturelearningandcareerdevelopment.課程目標《普通物理實驗》的課程目標是通過實驗，讓學生掌握基本物理實驗技能和方法，培養(yǎng)科學探究精神和實驗操作能力。具體包括以下幾個方面：1.強化科學倫理教育，注重科學思維方法訓練和科學精神培養(yǎng)，提高學生分析問題和解決問題的的能力，激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當。2.理解物理實驗基本原理和方法，掌握實驗設計和實驗操作技能。3.了解常見物理現象和物理量的測量方法，培養(yǎng)量測意識和數據處理能力。4.掌握實驗數據處理和結果分析方法，培養(yǎng)科學思維和實驗創(chuàng)新意識。5.培養(yǎng)實驗安全意識和團隊協(xié)作精神，提高實驗室安全和管理水平。6.激發(fā)學生對物理學科的興趣和熱愛，為后續(xù)物理學科的學習和研究打下堅實的實驗基礎。Thecourseobjectiveof"GeneralPhysicsExperiment"istoenablestudentstomasterbasicphysicsexperimentalskillsandmethods,andtocultivatetheirscientificexplorationspiritandexperimentaloperationabilitythroughexperiments.Specifically,thecourseaimstoachievethefollowingobjectives:1.Strengthenscienceethicseducation,focusontrainingscientificthinkingmethodsandcultivatingscientificspirit,improvestudents'abilitytoanalyzeandsolveproblems,andinspirestudents'patriotismandsenseofmissioninservingtheircountrythroughscienceandtechnology.2.Tounderstandthebasicprinciplesandmethodsofphysicsexperiments,andtomasterexperimentaldesignandoperationskills.3.Tounderstandthemeasurementmethodsofcommonphysicalphenomenaandphysicalquantities,andtocultivatemeasurementawarenessanddataprocessingability.4.Tomastertheexperimentaldataprocessingandresultanalysismethods,andtocultivatescientificthinkingandexperimentalinnovationawareness.5.Tocultivatesafetyawarenessandteamworkspiritinexperiments,andtoimprovetheleveloflaboratorysafetyandmanagement.6.Tostimulatestudents'interestandpassionforthedisciplineofphysics,andtolayasolidexperimentalfoundationforfuturestudyandresearchinphysics.三、課程目標與畢業(yè)要求對應關系本課程的課程目標對計算機科學與技術專業(yè)畢業(yè)要求指標點的支撐情況如表1所示：表1課程目標與畢業(yè)要求對應關系畢業(yè)要求指標點課程目標畢業(yè)要求1：1.1具有科學的世界觀，較系統(tǒng)和完整地掌握物理學的基本理論、基本知識和基本技能以及所需的數學、計算機、電工電子學等方面的基礎知識。對物理學相關專業(yè)方向前沿、發(fā)展動態(tài)、應用前景有所了解；理解物理實驗基本原理和方法，掌握實驗設計和實驗操作技能；理解常見物理現象和物理量的測量方法，培養(yǎng)量測意識和數據處理能力。畢業(yè)要求2：2.1具備獲取自學能力、獲取和加工處理信息的能力，具有一定的批判性思維能力；掌握實驗數據處理和結果分析方法，培養(yǎng)科學思維和實驗創(chuàng)新意識；培養(yǎng)實驗安全意識和團隊協(xié)作精神，提高實驗室安全和管理水平。畢業(yè)要求3：3.1具有科學思維方法、科學精神、創(chuàng)新意識，具有一定的技術創(chuàng)新和應用意識及工程技術素養(yǎng)；激發(fā)學生對物理學科的興趣和熱愛，為后續(xù)物理學科的學習和研究打下堅實的實驗基礎。課程教學安排課程共有16項教學內容，具體安排如下。表2：課程教學安排表序號教學內容思政元素課堂教學學時實驗/實踐教學學時學時小計1緒論科學倫理、科學思維、獨立思考442實驗1．物體密度的測量同上443實驗2.剛體轉動實驗同上444實驗3.拉伸法測定鋼絲的楊氏彈性模量同上445實驗4.均勻弦振動同上446實驗5.電熱法測固體的線脹系數同上447實驗6.不良導體的導熱系數同上448實驗7.惠斯通電橋實驗同上449實驗8.靜電場的模擬同上4410實驗9.示波器的使用同上4411實驗10.霍耳效應測磁場同上4412實驗11.分光計的調節(jié)與使用同上4413實驗12.用牛頓環(huán)測量透鏡的曲率半徑同上4414實驗13.單縫衍射實驗同上4415實驗14.用最小偏向角法測定棱鏡的折射率同上4416實驗15.利用劈尖測定細絲的直徑同上44合計46064教學安排1.緒論教學要求：學習并鞏固誤差、不確定度及有效數字的基本概念。重點難點：誤差處理

教學內容：列表法、作圖法、逐差法處理數據實驗1．物體密度的測量教學要求：學會使用物理天平重點難點：物理天平的使用

教學內容：進行數據處理及誤差處理實驗2.剛體轉動實驗教學要求：學會用實驗方法檢驗剛體轉動定理和平行軸定理，用作圖法處理數據，理解曲線改直方法，觀測剛體轉動的規(guī)律。重點難點：驗證平行軸定理

。教學內容：（1）按實驗要求調整儀器，物體位置不變，改變砝碼質量，測量砝碼下落時間；(2)作圖求出轉動慣量；(3)維持砝碼質量不變，改變物體位置，觀察轉動慣量隨物體質量分布而改變的情形，得出必要結論。實驗3.拉伸法測定鋼絲的楊氏彈性模量教學要求：掌握用光杠桿測微小長度的原理和方法，學習逐差法處理數據，加深對楊氏彈性模量定義的理解。重點難點：儀器的調整教學內容：（1）儀器調整；（2）給鋼絲加砝碼，測量相應的伸長；（3）用作圖法求鋼絲的楊氏彈性模量。實驗4.均勻弦振動教學要求：了解固定均勻弦振動的傳播規(guī)律，加深振動與波和干涉的概念；了解固定均勻弦振動的傳播形成駐波的波形，加深對駐波的認識；了解影響固定均勻弦振動固有頻率的因素，測量均勻弦線上橫波傳播速度及均勻弦線的線密度。重點難點：儀器的調整教學內容：（1）頻率f一定，測量兩種弦線的線密度ρ和弦線上橫波傳播速度；（2）張力T一定，測量弦線的線密度ρ和弦線上橫波傳播速度。實驗5.電熱法測固體的線脹系數教學要求：學習測定金屬桿的線脹系數的方法；進一步熟悉用用光杠桿測微小長度的原理和方法。重點難點：儀器的調整教學內容：（1）儀器調整；（2）測銅桿隨溫度的伸長；（3）用作圖法求銅桿的線脹系數。實驗6.不良導體的導熱系數教學要求：學會根據物體的散熱速率用作圖法求傳熱速率；學會用穩(wěn)態(tài)平板法測量不良導體的導熱系數。重點難點：儀器的調整教學內容：（1）用穩(wěn)態(tài)法測橡皮導熱系數；（2）作圖法處理數據。實驗7.惠斯通電橋實驗教學要求：了解惠斯通電橋的原理和特點，掌握電橋的聯(lián)線方法和調節(jié)電橋平衡的步驟。測量三個不同數量級的電阻。重點難點：儀器的調整教學內容：（1）用三個電阻箱和待測電阻自組裝一電橋，根據電阻的粗測阻值選擇適當的倍率，調節(jié)電橋平衡，精確測出待測電阻阻值;（2）用箱式電橋測量待測電阻阻值，測量箱式電橋的靈敏度。實驗8.靜電場的模擬教學要求：學會使用模擬法測量某些不易測量的物理量，加深對電場強度和電位概念的理解。重點難點：儀器的調整教學內容：（1）測量兩同心圓柱間的電位分布，研究靜電場的聚焦作用，畫出電場分布等位線圖;（2）將測量值與理論計算值進行比較，算出相對誤差。實驗9.示波器的使用教學要求：了解示波器的主要結構、原理和用途，學會使用示波器。重點難點：儀器的調整教學內容：（1）了解示波器的結構原理，熟悉示波器控制面板上各個旋鈕的功能和作用；（2）用示波器測量電壓，利用李薩如圖形校準信號發(fā)生器的頻率。實驗10.霍耳效應測磁場教學要求：了解用霍耳效應測磁場的工作原理；學會用霍耳效應測磁場的基本方法重點難點：儀器的調整教學內容：（1）磁場一定，驗證霍耳電壓與工作電流的變化關系；（2）工作電流一定，驗證霍耳電壓與勵磁電流的變化關系；（3）勵磁電流和工作電流一定，測定磁極間不同位置的磁感應強度。實驗11.分光計的調節(jié)與使用教學要求：了解分光計的結構和原理，初步掌握分光計的調節(jié)和使用方法，測定三棱鏡的頂角。重點難點：儀器的調整教學內容：（1）分光計介紹；（2）用平面鏡和二分之一調整法，調節(jié)分光計望遠鏡軸線與小平臺旋轉軸線垂直；（2）將三棱鏡放在測試平臺上，調整平臺使三棱鏡兩個主平面的法線與望遠鏡軸線平行，測量三棱鏡頂角。采用多次測量方法，計算測量的不確定度。實驗12.用牛頓環(huán)測量透鏡的曲率半徑教學要求：了解等厚干涉原理，學會用干涉方法測量透鏡的曲率半徑，學會使用測量顯微鏡。重點難點：儀器的調整教學內容：（1）調節(jié)測量顯微鏡、牛頓環(huán)與光源的相對位置，找到干涉環(huán)，測量各級干涉環(huán)的相對位置，計算各級干涉環(huán)的直徑，代入計算公式求出透鏡的曲率半徑；（2）要求用逐差法處理實驗數據，計算測量不確定度。實驗13.單縫衍射實驗教學要求：學會用衍射法測量微小尺寸，加深對光的衍射理論的理解，測量衍射條紋間距及縫寬。重點難點：儀器的調整教學內容：（1）觀察單縫衍射條紋；（2）讀出縫寬計算鈉光燈波長實驗14.用最小偏向角法測定棱鏡的折射率教學要求：觀察色散現象，掌握測量頂角和最小偏向角的方法；測定三棱鏡對各色光的折射率重點難點：儀器的調整教學內容：（1）調整分光計；（2）測量頂角；（3）測量最小偏向角，并求出棱鏡的折射率。實驗15.利用劈尖測定細絲的直徑教學要求：了解等厚干涉原理，學會用干涉方法測量細絲的直徑，學會使用測量顯微鏡。重點難點：儀器的調整教