《普通物理實驗1》課程教學(xué)大綱

《普通物理實驗1》教學(xué)大綱課程名稱：普通物理實驗（1） 課程編號：F047093561英文名稱：GeneralPhysicsExperiment學(xué)分：2總學(xué)時/課內(nèi)實踐學(xué)時：64學(xué)時課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課程適應(yīng)對象：光電信息科學(xué)與工程專業(yè)一、課程簡介《普通物理實驗（1）》是一門大學(xué)物理學(xué)專業(yè)的實驗課程。該課程旨在通過實驗讓學(xué)生更深入地理解和掌握物理學(xué)基本概念和定律，培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能和科學(xué)思維能力。在該課程中，學(xué)生將學(xué)習(xí)如何進(jìn)行各種物理實驗，如運(yùn)動學(xué)實驗、力學(xué)實驗、電學(xué)實驗、光學(xué)實驗等，通過實驗測量和分析數(shù)據(jù)，探索和驗證物理學(xué)理論。學(xué)生將使用各種實驗儀器和設(shè)備，如電子萬用表、示波器、光譜儀等，學(xué)習(xí)實驗技巧和方法，并學(xué)會撰寫實驗報告。該課程還注重培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作能力和溝通能力，學(xué)生需要與同學(xué)合作完成實驗，并向教師展示實驗結(jié)果和分析。通過學(xué)習(xí)《普通物理實驗》，學(xué)生將深入理解物理學(xué)的基本概念和理論，掌握實驗方法和技能，提高科學(xué)思維能力和解決問題的能力，為未來的學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)?！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.二、課程目標(biāo)《普通物理實驗》的課程目標(biāo)是通過實驗，讓學(xué)生掌握基本物理實驗技能和方法，培養(yǎng)科學(xué)探究精神和實驗操作能力。具體包括以下幾個方面：1.強(qiáng)化科學(xué)倫理教育，注重科學(xué)思維方法訓(xùn)練和科學(xué)精神培養(yǎng)，提高學(xué)生分析問題和解決問題的的能力，激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。2.理解物理實驗基本原理和方法，掌握實驗設(shè)計和實驗操作技能。3.了解常見物理現(xiàn)象和物理量的測量方法，培養(yǎng)量測意識和數(shù)據(jù)處理能力。4.掌握實驗數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分析方法，培養(yǎng)科學(xué)思維和實驗創(chuàng)新意識。5.培養(yǎng)實驗安全意識和團(tuán)隊協(xié)作精神，提高實驗室安全和管理水平。6.激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)科的興趣和熱愛，為后續(xù)物理學(xué)科的學(xué)習(xí)和研究打下堅實的實驗基礎(chǔ)。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(biāo)與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系本課程的課程目標(biāo)對計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐情況如表1所示：表1課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)畢業(yè)要求1：1.1具有科學(xué)的世界觀，較系統(tǒng)和完整地掌握物理學(xué)的基本理論、基本知識和基本技能以及所需的數(shù)學(xué)、計算機(jī)、電工電子學(xué)等方面的基礎(chǔ)知識。對物理學(xué)相關(guān)專業(yè)方向前沿、發(fā)展動態(tài)、應(yīng)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(shè)計和實驗操作技能；理解常見物理現(xiàn)象和物理量的測量方法，培養(yǎng)量測意識和數(shù)據(jù)處理能力。畢業(yè)要求2：2.1具備獲取自學(xué)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(shù)據(jù)處理和結(jié)果分析方法，培養(yǎng)科學(xué)思維和實驗創(chuàng)新意識；培養(yǎng)實驗安全意識和團(tuán)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(xué)思維方法、科學(xué)精神、創(chuàng)新意識，具有一定的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用意識及工程技術(shù)素養(yǎng)；激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)科的興趣和熱愛，為后續(xù)物理學(xué)科的學(xué)習(xí)和研究打下堅實的實驗基礎(chǔ)。四、課程教學(xué)安排課程共有16項教學(xué)內(nèi)容，具體安排如下。表2：課程教學(xué)安排表序號教學(xué)內(nèi)容思政元素課堂教學(xué)學(xué)時實驗/實踐教學(xué)學(xué)時學(xué)時小計1緒論科學(xué)倫理、科學(xué)思維、獨(dú)立思考442實驗1．物體密度的測量同上443實驗2.剛體轉(zhuǎn)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(shù)同上447實驗6.不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)同上448實驗7.惠斯通電橋?qū)嶒炌?49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(yīng)測磁場同上4412實驗11.分光計的調(diào)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(xì)絲的直徑同上44合計46064教學(xué)安排1.緒論教學(xué)要求：學(xué)習(xí)并鞏固誤差、不確定度及有效數(shù)字的基本概念。重點(diǎn)難點(diǎn)：誤差處理

教學(xué)內(nèi)容：列表法、作圖法、逐差法處理數(shù)據(jù)實驗1．物體密度的測量教學(xué)要求：學(xué)會使用物理天平重點(diǎn)難點(diǎn)：物理天平的使用

教學(xué)內(nèi)容：進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及誤差處理實驗2.剛體轉(zhuǎn)動實驗教學(xué)要求：學(xué)會用實驗方法檢驗剛體轉(zhuǎn)動定理和平行軸定理，用作圖法處理數(shù)據(jù)，理解曲線改直方法，觀測剛體轉(zhuǎn)動的規(guī)律。重點(diǎn)難點(diǎn)：驗證平行軸定理

。教學(xué)內(nèi)容：（1）按實驗要求調(diào)整儀器，物體位置不變，改變砝碼質(zhì)量，測量砝碼下落時間；(2)作圖求出轉(zhuǎn)動慣量；(3)維持砝碼質(zhì)量不變，改變物體位置，觀察轉(zhuǎn)動慣量隨物體質(zhì)量分布而改變的情形，得出必要結(jié)論。實驗3.拉伸法測定鋼絲的楊氏彈性模量教學(xué)要求：掌握用光杠桿測微小長度的原理和方法，學(xué)習(xí)逐差法處理數(shù)據(jù)，加深對楊氏彈性模量定義的理解。重點(diǎn)難點(diǎn)：儀器的調(diào)整教學(xué)內(nèi)容：（1）儀器調(diào)整；（2）給鋼絲加砝碼，測量相應(yīng)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(xué)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(rèn)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(diǎn)難點(diǎn)：儀器的調(diào)整教學(xué)內(nèi)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(shù)教學(xué)要求：學(xué)習(xí)測定金屬桿的線脹系數(shù)的方法；進(jìn)一步熟悉用用光杠桿測微小長度的原理和方法。重點(diǎn)難點(diǎn)：儀器的調(diào)整教學(xué)內(nèi)容：（1）儀器調(diào)整；（2）測銅桿隨溫度的伸長；（3）用作圖法求銅桿的線脹系數(shù)。實驗6.不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)教學(xué)要求：學(xué)會根據(jù)物體的散熱速率用作圖法求傳熱速率；學(xué)會用穩(wěn)態(tài)平板法測量不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)。重點(diǎn)難點(diǎn)：儀器的調(diào)整教學(xué)內(nèi)容：（1）用穩(wěn)態(tài)法測橡皮導(dǎo)熱系數(shù)；（2）作圖法處理數(shù)據(jù)。實驗7.惠斯通電橋?qū)嶒灲虒W(xué)要求：了解惠斯通電橋的原理和特點(diǎn)，掌握電橋的聯(lián)線方法和調(diào)節(jié)電橋平衡的步驟。測量三個不同數(shù)量級的電阻。重點(diǎn)難點(diǎn)：儀器的調(diào)整教學(xué)內(nèi)容：（1）用三個電阻箱和待測電阻自組裝一電橋，根據(jù)電阻的粗測阻值選擇適當(dāng)?shù)谋堵?，調(diào)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(xué)要求：學(xué)會使用模擬法測量某些不易測量的物理量，加深對電場強(qiáng)度和電位概念的理解。重點(diǎn)難點(diǎn)：儀器的調(diào)整教學(xué)內(nèi)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(jìn)行比較，算出相對誤差。實驗9.示波器的使用教學(xué)要求：了解示波器的主要結(jié)構(gòu)、原理和用途，學(xué)會使用示波器。重點(diǎn)難點(diǎn)：儀器的調(diào)整教學(xué)內(nèi)容：（1）了解示波器的結(jié)構(gòu)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(zhǔn)信號發(fā)生器的頻率。實驗10.霍耳效應(yīng)測磁場教學(xué)要求：了解用霍耳效應(yīng)測磁場的工作原理；學(xué)會用霍耳效應(yīng)測磁場的基本方法重點(diǎn)難點(diǎn)：儀器的調(diào)整教學(xué)內(nèi)容：（1）磁場一定，驗證霍耳電壓與工作電流的變化關(guān)系；（2）工作電流一定，驗證霍耳電壓與勵磁電流的變化關(guān)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(yīng)強(qiáng)度。實驗11.分光計的調(diào)節(jié)與使用教學(xué)要求：了解分光計的結(jié)構(gòu)和原理，初步掌握分光計的調(diào)節(jié)和使用方法，測定三棱鏡的頂角。重點(diǎn)難點(diǎn)：儀器的調(diào)整教學(xué)內(nèi)容：（1）分光計介紹；（2）用平面鏡和二分之一調(diào)整法，調(diào)節(jié)分光計望遠(yuǎn)鏡軸線與小平臺旋轉(zhuǎn)軸線垂直；（2）將三棱鏡放在測試平臺上，調(diào)整平臺使三棱鏡兩個主平面的法線與望遠(yuǎn)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(xué)要求：了解等厚干涉原理，學(xué)會用干涉方法測量透鏡的曲率半徑，學(xué)會使用測量顯微鏡。重點(diǎn)難點(diǎn)：儀器的調(diào)整教學(xué)內(nèi)容：（1）調(diào)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(shù)據(jù)，計算測量不確定度。實驗13.單縫衍射實驗教學(xué)要求：學(xué)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(diǎn)難點(diǎn)：儀器的調(diào)整教學(xué)內(nèi)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(xué)要求：觀察色散現(xiàn)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(diǎn)難點(diǎn)：儀器的調(diào)整教學(xué)內(nèi)容：（1）調(diào)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(xì)絲的直徑教學(xué)要求：了解等厚干涉原理，學(xué)會用干涉方法測量細(xì)絲的直徑，學(xué)會使用測量顯微鏡。重點(diǎn)難點(diǎn)：儀器的調(diào)整教學(xué)內(nèi)容