英文名称：Physics Experiments
课程类型：公共基础课
课程要求：必修
学时/学分：48/3
适用专业：本科各专业
一、课程性质与任务
物理学是一门高度定量化的实验科学。在物理学发展过程中，实验起着决定性作用。从发现物理现象，寻找物理规律，到验证物理定律，都离不开实验。通过实验观测和探索，总结自然规律的科学方法，是现代所有科学与工程技术的基础方法。
物理实验的任务是通过必要的实验理论教学和一系列典型实验，使学生在实验观察，分析和对物理量的测量中学习物理实验知识，方法和技能，初步了解科学实验的一般方法和特点，培养和提高学生的科学实验能力。
通过物理实验，培养和提高学生的科学实验素养，使学生在实验的基本知识、基本方法和基本技能三个方面受到系统而严格的训练。
二、课程与其它课程的联系
物理实验是学生进入大学后受到系统实验方法和实验技能训练的开端，是对工科类学生进行科学实验基本训练的一门必修基础课程。按照循序渐进的原则，物理实验课使学生系统地学习物理实验知识、方法和技能，使学生了解科学实验的主要过程与基本方法，为以后的各类实验课程的学习奠定良好的基础。
三、课程教学目标
1．独立阅读实验教材或相关资料，作好实验前的准备。
2．借助教材或仪器说明书规范使用仪器。
3．运用物理学知识对实验现象进行初步分析判断，加深对物理学原理的理解。
4．正确记录和处理实验数据，绘制曲线，评价实验结果，撰写合格的实验报告。
5．按科学实验的主要过程完成设计性实验。
四、教学内容、基本要求与学时分配
序号 |
教学内容 |
教学要求 |
学时 |
教学 方式 |
对应课程教学目标 |
00 |
实验基础理论 |
了解物理实验的作用与要求，掌握实验数据处理方法等 |
4 |
讲授 |
1、4 |
01 |
仪器设置 |
学会仪器状态的设置与归整 |
2 |
指导 |
1、4 |
02 |
长度测量 |
学习卡尺、千分尺的使用及测量结果的表示 |
2 |
指导 |
1、2、3、4 |
03 |
密度测量 |
学习逐次逼近法与物理天平的使用 |
2 |
指导 |
1、2、3、4 |
04 |
单摆实验 |
学习时间测量方法；了解自然现象的周期性 |
2 |
指导 |
1、2、3、4 |
05 |
变温曲线测绘 |
学会温度计的正确用法和物理量的单次测量方法 |
2 |
指导 |
1、2、3、4 |
06 |
压缩空气 |
了解空气的可压缩性质；测量空气体积随压强的变化关系 |
2 |
指导 |
1、2、3、4 |
07 |
基本电表使用 |
学习消视差方法；学会电流表和电压表使用 |
2 |
指导 |
1、2、3、4 |
08 |
回路接线法 |
学习电路基本连接法；学会电流表内接与外接法 |
2 |
指导 |
1、2、3、4 |
09 |
随机现象 |
学习几率概念，了解随机现象中的必然性 |
2 |
指导 |
1、2、3、4 |
10 |
转动惯量测量 |
学习用转动仪测量刚体转动惯量的方法 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
11 |
简谐振动研究 |
研究弹簧振子的周期与质量关系；测量有效质量 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
12 |
拉伸法测杨氏模量 |
学习等精度测量、光杠杆放大法与数据处理的逐差法 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
13 |
液体粘滞系数测量 |
学习由落体法测量液体的粘滞系数 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
14 |
气体摩尔热容比测定 |
学会振动法测定空气分子的摩尔热容比 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
15 |
固体线胀系数测量 |
学习并测量在一定温度范围内不同金属的线膨胀系数 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
16 |
热管传热特性研究 |
了解热管结构与原理，测量其热特性参数 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
17 |
模拟法测绘静电场 |
学习用数学模拟法由恒定电流场模拟静电场 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
18 |
电桥法测电阻 |
学习平衡电桥原理：零示法和电压比较法 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
19 |
示波器使用 |
学习用李莎如图形法测量正弦波的频率 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
20 |
电位差计使用 |
学习用电位差计精确测量电压的方法 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
21 |
铁磁材料磁滞研究 |
了解磁滞，测量基本磁化曲线和磁滞回线 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
22 |
夫兰克—赫兹实验 |
测量原子第一激发态能级，证实其能级的存在 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
23 |
等厚干涉 |
学习用读数显微镜和等厚干涉法测量薄膜厚度和球面曲率半径 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
24 |
棱镜折射率测定 |
学习分光计的使用，测量棱镜最小偏向角和棱镜折射率 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
25 |
光栅衍射 |
学习用分光计与光栅测量光波的波长 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
26 |
迈克尔逊干涉仪 |
学会用单色光源调整迈克尔逊干涉仪的方法 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
27 |
微波光学实验 |
学习用模拟法测量微波布拉格衍射强度分布 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
28 |
光纤传输实验 |
了解光传输系统和光的发送器与接收器 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
29 |
声速测定 |
掌握测声波传播速度的驻波共振法和相位法 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
30 |
温度传感器特性研究 |
了解温度传感器特征物理量随温度的变化规律 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
31 |
霍尔效应实验 |
学习用霍尔元件测量磁场的方法 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
32 |
密立根油滴实验 |
学习测定电子电荷的思想和方法；了解CCD图像传感器的原理和电视显微测量方法 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
33 |
光电效应实验 |
观察光电效应，测量普朗克常数；测绘光电管的伏安特性曲线 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
34 |
光电池基本特性研究 |
了解光电池吸收光能特点和能量转换过程 |
3 |
指导 |
1、2、3、4 |
35 |
电学元件伏安特性研究 |
研究常用电学元件的伏安特性，学会根据不同测量对象选择合适的电路和电表量程 |
4 |
指导 |
1、2、3、4、5 |
36 |
电阻率测量 |
学会用各种仪器测量材料的体积和电阻，计算材料的电阻率 |
4 |
指导 |
1、2、3、4、5 |
37 |
电表改装与校准 |
用一个电流计组装成多量程电表，并对其中一个电表进行校准，保持表的级别不变 |
4 |
指导 |
1、2、3、4、5 |
38 |
用电位差计校准电表 |
设计校准电表的实验电路与实验步骤，对电表进行校准，定出被校表的准确度等级，绘出校准曲线 |
4 |
指导 |
1、2、3、4、5 |
说明：学生除了完成实验基础理论内容外，还必须从上表中选择6个预备性实验，6个基础性实验，2个综合性实验和2个设计性实验，共计16个实验项目。
五、教学方法
提高学生的实验动手能力，让学生通过阅读实验教材及相关文献，掌握实验原理与方法，规范使用实验仪器，准确记录原始数据，正确处理实验数据，客观分析实验结果，独立撰写实验报告等。同时，在物理实验过程中，使学生逐步养成爱护公物，遵守安全制度，良好的实验习惯和实事求是的工作作风。
1．要求学生了解数据处理的基本知识，具有正确处理实验数据的初步能力，包括：测量误差的基本概念，随机误差的估算，系统误差的发现和处理，测量不确定度，直接和间接测量结果的表示，有效数字和实验数据处理的其它方法等。
2．了解常用仪器的构造与性能，学会其使用方法。如测长仪器、测温仪器、变阻器、直流电表、直流电桥、电位差计、通用示波器、低频信号发生器、分光计、常用电源和光源等。在进行以上各项基本训练过程中，重视对物理现象的观察与分析，引导学生运用理论去指导实践，解决实验中出现的问题。
3．通过物理实验的基本训练，要求学生做到：
（1）自行完成预习、实验操作与数据记录、独立撰写实验报告；
（2）能够调整常用实验装置和仪器，掌握基本的操作技术；
（3）熟悉物理实验中基本的实验方法和测量方法。
4．开设一定数量的综合性实验，以提高学生进行综合性实验的能力。
5．开设少量设计性实验，使学生在实验方法的选择、测量仪器的选配、测量条件的确定等方面受到初步的创新思维训练。
6．贯彻因材施教，对学有余力的学生增加拓展内容和选作内容。
六、考核方式
物理实验课程分两学期完成，独立记录成绩，取平均成绩。
1. 每一个实验项目为10分，即预习2分，实验操作5分，实验报告3分。
2. 期末综合成绩满分为100分，60为及格，60分以下不及格。计算方法（公式）如下：
期末综合成绩＝（å实验项目分/实验项目数）×10
七、教材及参考书目
1．教材
物理实验与实训．鲁刚主编．北京邮电大学出版社，2012．
2．参考书
物理实验教程（第二版）．丁慎训，张连芳主编．清华大学出版社，2013．
课程教学大纲修订小组成员：鲁刚，陆大伟，谷玉亭，王智勇，刘扬，孙旸，王莉，杨全成，李欣。李纪树，李云飞，李文博等。
修订时间：2016年9月
