《近代物理實驗》課程教學大綱

《近代物理實驗》教學大綱課程名稱：近代物理實驗英文名稱：MordenPhysicsExperiments課程編號：F047093581學分：2總學時/課內實踐學時：64/64課程性質：必修課程開課單位：數(shù)理科學與工程學院應用物理系基層教學組織適應對象：應用物理學專業(yè)課程簡介《近代物理實驗》課程是應用物理學專業(yè)學生的專業(yè)基礎課。通過實驗使學生進一步加深對近代物理學中一些基本原理和理論的理解，并通過實驗加以驗證相關理論或現(xiàn)象，進而掌握近代物理主要的基本實驗方法與技術以及現(xiàn)代高新技術，進一步提升分析問題、研究問題和解決問題的能力，從實驗技術型向實驗研究型方向轉變，為應用物理學專業(yè)后續(xù)課程的學習打下堅實實踐基礎。ThecourseofModernPhysicsExperimentsisafundamentalcourseforstudentsmajoringinappliedphysics.Throughexperiments,studentscanfurtherdeepentheirunderstandingofsomebasicprinciplesandtheoriesinmodernphysics,andverifyrelevanttheoriesorphenomenathroughexperiments.Thiswillenablethemtomasterthemainbasicexperimentalmethodsandtechnologiesinmodernphysics,aswellasmodernhigh-tech,andfurtherenhancetheirabilitytoanalyze,research,andsolveproblems.Theywillshiftfromexperimentaltechnologyorientedtoexperimentalresearchoriented,layingasolidpracticalfoundationforthesubsequentcoursesofappliedphysics.課程目標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.使學生理解并掌握如何用實驗方法和技術研究物理現(xiàn)象和規(guī)律，了解物理實驗在物理學發(fā)展史上的作用，使學生掌握學生在實驗過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的方法。3.學習近代物理某些主要領域中的一些基本實驗方法和技術，使學生掌握掌握有關的儀器的性能和使用。通過實驗著重培養(yǎng)學生閱讀參考資料、選擇測量方法和儀器、觀察現(xiàn)象、獨立操作、正確測量、處理實驗數(shù)據(jù)以及分析和總結實驗結果等方面的能力。4.通過實驗加深對近代物理的基本現(xiàn)象和規(guī)律的理解。5.鞏固和加強有關實驗數(shù)據(jù)處理及誤差分析方面的訓練。6.培養(yǎng)學生實事求是、踏實細致、嚴肅認真的科學態(tài)度和克服困難的堅韌不拔的工作作風，使學生具備及科學的、良好的實驗素質和習慣，為后續(xù)課程的學習和將來發(fā)展打下良好的實踐基礎。1.Strengthenscientificethicseducation,focusontrainingscientificthinkingmethodsandcultivatingscientificspirit,improvestudents'abilitytoanalyzeandsolveproblems,andstimulatetheirpatriotismandmissiontoservethecountrythroughscienceandtechnology.2.Enablestudentstounderstandandmasterhowtouseexperimentalmethodsandtechniquestostudyphysicalphenomenaandlaws,understandtheroleofphysicalexperimentsinthehistoryofphysicsdevelopment,andmasterthemethodsforstudentstodiscover,analyze,andsolveproblemsduringtheexperimentalprocess.3.Learnsomebasicexperimentalmethodsandtechniquesinsomemajorfieldsofmodernphysics,sothatstudentscanmastertheperformanceanduseofrelevantinstruments.Throughexperiments,emphasisisplacedoncultivatingstudents'abilitiesinreadingreferencematerials,selectingmeasurementmethodsandinstruments,observingphenomena,independentoperation,correctmeasurement,processingexperimentaldata,andanalyzingandsummarizingexperimentalresults.4.Deepentheunderstandingofthebasicphenomenaandlawsofmodernphysicsthroughexperiments.5.Consolidateandstrengthentraininginexperimentaldataprocessinganderroranalysis.6.Cultivateascientificattitudeofseekingtruthfromfacts,beingdown-to-earth,meticulous,andserious,aswellasaresilientworkstyletoovercomedifficulties,sothatstudentshavescientificandgoodexperimentalqualitiesandhabits,layingasolidpracticalfoundationforsubsequentcourselearningandfuturedevelopment.三、課程目標與畢業(yè)要求對應關系表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(shù)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；1、4、5、6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；2-③具有綜合應用知識、解決問題的基本能力、實驗和工程實踐能力、計算機及信息技術應用能力；2-④熟悉科學研究的基本規(guī)律，具備基本的科學研究、實驗能力，能夠利用本專業(yè)學習的知識分析和解決本專業(yè)領域生產實踐中的基本問題；2、3、4、5、6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)；3-②具備通過自我學習在本專業(yè)相關交叉學科工作的科學技術素質；3-③具有良好的社會價值觀，能夠獨立處理生活、學習和以后工作中的各種問題；3-④具有較好的人文藝術修養(yǎng)和社會科學技術基礎，具備必要的社會責任感；3-⑤德智體美勞全面發(fā)展，善于與人溝通，具有團隊合作精神。1、6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近代物理實驗基礎知識激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當4042光電效應普朗克常數(shù)的測定科學思維方法0443夫蘭克—赫茲實驗科學精神培養(yǎng)0444密立根油滴實驗科學精神培養(yǎng)0445LED顯示應用綜合試驗——LED電壓驅動實驗科學精神培養(yǎng)0446LED顯示應用綜合試驗——LED電流驅動實驗科學精神培養(yǎng)0447光電耦合開關實驗——對射式光開關實驗（非調制）科學精神培養(yǎng)0448光電耦合開關實驗——反射式光開關實驗（非調制）科學精神培養(yǎng)0449光電倍增綜合實驗——光電倍增管陰極光電特性測試科學精神培養(yǎng)04410光電倍增綜合實驗——光電倍增管陰極伏安特性測試科學精神培養(yǎng)04411光敏電阻特性測試實驗——光敏電阻的伏安特性測試實驗科學精神培養(yǎng)04412光敏電阻特性測試實驗——光敏電阻的光電特性測試實驗科學精神培養(yǎng)04413硅光電池特性測試實驗——硅光電池光電特性測試實驗科學精神培養(yǎng)04414硅光電池特性測試實驗——硅光電池伏安特性測試實驗科學精神培養(yǎng)04415硅光電池特性測試實驗——硅光電池開路電壓測試實驗科學精神培養(yǎng)04416硅光電池特性測試實驗——硅光電池短路電流測試實驗科學精神培養(yǎng)044合計46064教學安排近代物理實驗基礎知識教學要求：了解近代物理實驗的實驗項目、實驗注意事項、實驗室安全守則；掌握實驗項目的基本原理、實驗基本流程、數(shù)據(jù)記錄和處理的基本方法教學內容：近代物理實驗的實驗項目；實驗注意事項，實驗室安全守則；實驗項目的基本原理、實驗基本流程、數(shù)據(jù)記錄和處理的基本方法。重點難點：實驗項目的基本原理、實驗基本流程、數(shù)據(jù)記錄和處理的基本方法。光電效應測普朗克常數(shù)的測定教學要求：了解光電效應，理解光的量子性，掌握光電效應普朗克常數(shù)的測定方法。教學內容：理解光電效應的概念和解釋；驗證愛因斯坦光電效應方程，并由此求出普朗克常數(shù)。重點難點：光電效應方程的驗證，普朗克常數(shù)的求解，實驗數(shù)據(jù)的處理。密立根油滴實驗教學要求：了解密立根實驗的設計思路，理解實驗技巧，掌握宏觀力學模式解釋微觀粒子的量子特性的設計思想。教學內容：學習密立根實驗的設計思路和實驗技巧；測量電子的電量。重點難點：密立根油滴儀的使用，電子電量的測定。4.夫蘭克—赫茲實驗教學要求：了解夫蘭克－赫茲實驗的原理和方法，理解并掌握測定氬原子的第一激發(fā)電位方法教學內容：夫蘭克－赫茲實驗的原理和方法；測定氬原子的第一激發(fā)電位，驗證原子能級的存在。重點難點：夫蘭克－赫茲實驗的原理，測定氬原子的第一激發(fā)電位。5.LED電壓驅動實驗教學要求：了解LED電壓驅動現(xiàn)象，理解并掌握LED電壓驅動的原理教學內容：LED電壓驅動實驗；重點難點：LED電壓驅動的原理6.LED電流驅動實驗教學要求：了解LED電流驅動現(xiàn)象，理解并掌握LED電流驅動的原理。教學內容：LED電流驅動實驗；重點難點：LED電壓驅動的原理7.對射式光開關實驗（非調制）教學要求：了解光開關，理解并掌握對射式光開關的工作原理及其特性教學內容：光開關（對射式、非調制）的工作原理及其特性重點難點：光開關（對射式、非調制）的工作原理及其特性8.反射式光開關實驗（非調制）教學要求：了解光開關，理解并掌握反射式光開關的工作原理及其特性教學內容：光開關（反射式、非調制）的工作原理及其特性重點難點：光開關（反射式、非調制）的工作原理及其特性9.光電倍增管陰極光電特性測試實驗教學要求：了解光電倍增管的應用，理解并掌握光電倍增管陰極光電特性特性教學內容：光電倍增管陰極光電特性測試重點難點：光電倍增管的工作原理、光電特性、10.光電倍增管陰極伏安特性測試實驗教學要求：了解光電倍增管的應用，理解并掌握光電倍增管陰極伏安特性特性教學內容：光電倍增管陰極伏安特性測試重點難點：光電倍增管的工作原理、伏安特性、11.光敏電阻伏安特性測試實驗教學要求：了解光敏電阻的基本應用，理解并掌握光敏電阻的伏安特性教學內容：光敏電阻伏安特性測試重點難點：光敏電阻的基本原理、伏安特性、12.光敏電阻光電特性測試實驗教學要求：了解光敏電阻的基本應用，理解并掌握光敏電阻的光電特性教學內容：光敏電阻伏光電性測試重點難點：光敏電阻的基本原理、光電特性、硅光電池短路電流測試實驗教學要求：了解硅光電池的基本應用，理解并掌握硅光電池的短路電流特性教學內容：硅光電池短路電流測試重點難點：硅光電池的基本原理、短路電流特性、硅光電池開路電壓測試實驗教學要求：了解硅光電池的基本應用，理解并掌握硅光電池的開路電壓特性教學內容：硅光電池開路電壓測試重點難點：硅光電池的基本原理、開路電壓特性、硅光電池光電特性測試實驗教學要求：了解硅光電池的基本應用，理解并掌握硅光電池的短路電流特性教學內容：硅光電池光電特性測試重點難點：硅光電池的基本原理、光電特性、硅光電池伏安特性測試實驗教學要求：了解硅光電池的基本應用，理解并掌握硅光電池的伏安特性教學內容：硅光電池伏安特性測試重點難點：硅光電池的基本原理、伏安特性、課內實踐教學內容及要求表3：課內實踐教學內容及要求序號教學類型教學內容教學要求1實驗光電效應普朗克常數(shù)的測定了解光電效應，理解光的量子性，掌握光電效應普朗克常數(shù)的測定方法2實驗夫蘭克—赫茲實驗了解夫蘭克－赫茲實驗的原理和方法，理解并掌握測定氬原子的第一激發(fā)電位方法3實驗密立根油滴實驗了解密立根實驗的設計思路，理解實驗技巧，掌握宏觀力學模式解釋微觀粒子的量子特性的設計思想4實驗LED顯示應用綜合試驗——LED電壓驅動實驗了解LED電壓驅動現(xiàn)象，理解并掌握LED電壓驅動的原理5實驗LED顯示應用綜合試驗——LED電流驅動實驗了解LED電流驅動現(xiàn)象，理解并掌握LED電流驅動的原理6實驗光電耦合開關實驗——對射式光開關實驗（非調制）了解光開關，理解并掌握對射式光開關的工作原理及其特性7實驗光電耦合開關實驗——反射式光開關實驗（非調制）了解光開關，理解并掌握反射式光開關的工作原理及其特性8實驗光電倍增綜合實驗——光電倍增管陰極