所在位置: 普通物理实验A II
Experiments in General Physics A II
【课程编号】GEN04137 | 【所属模块】√ 数理基础与科学素养 √ |
【学分数】2 | 【适用专业】 物理学/天文学/理科类专业 |
【学时数】64 | 【开设学期（春季、秋季、夏季小学期）】 三 |
【已开设次数】 36 | 【建议选课人数】 100-200 |
【授课教师姓名】物理实验教学中心教师 | 【授课教师职称】（必备项） |
【授课教师联系方式】Email：xwli@bnu.edu.cn | |
【开课单位】物理学系 | |
【先修课要求】普通物理理论课 | |
一、课程简介
课程目的：
普通物理实验是一门重要的基础实验课程。其教学目的是为了让学生受到严格的、系统的实验技能训练，掌握科学实验的基本知识、方法和技巧，养成良好的实验习惯。培养学生严谨的科学思维能力和创新精神，培养学生理论联系实际、分析和解决实际问题的能力。提高学生的科学素养，培养学生实事求是的科学作风，认真严谨的科学态度，积极主动的探索精神，积极向上的人生态度，遵守纪律，团结协作，爱护公共财产的优良品德。
基本要求：
通过基础实验，让学生学习基本物理实验方法和测量技术，熟悉基本物理实验仪器的工作原理和使用方法，学习实验数据处理和分析的基本方法。
通过实验预习，培养学生查阅文献、阅读资料，选择、拟定实验方案的能力。实验后，通过对实验现象的分析、实验数据的处理及对实验结果的综合等，培养学生撰写实验报告的能力。
通过综合实验，锻炼学生对物理实验知识的综合运用能力和独立工作的能力。
通过设计性实验，让学生学习物理实验设计的基本知识，锻炼学生分析和解决实际物理问题的能力，提高学生的科学素养。
通过一些物理学发展史上的重要实验，学习相关的物理实验史料以及物理实验在现代科学技术中的应用知识，开拓学生的视野，激发学生的创新意识。
主要内容：
普通物理实验课程属于实验教学体系中的基础课，涵盖力、热、电、光、声、磁等不同学科分支的内容。在普通物理实验安排的实验项目中，既重视传统实验技术在实验教学中的作用，又积极引进新的仪器、仪表和现代物理实验技术，注意调节传统实验技术和新的、先进的实验技术之间的比例，让学生了解不同实验技术的适用范围及其局限性，加强他们对具体问题具体分析的能力。
课程特色：
实验内容丰富，覆盖面广。
以培养学生探索精神、科学思维、实践能力和创新能力为宗旨，分层次教学，重视基础，突出综合与创新。
重视引进新技术，在国内较早引进Pasco实验平台及Labview虚拟仪器，开展学生自主实验。
重视教学研究，自制仪器，新实验开发，强化实验内容的丰富度，实验技术的先进性。
二、课程目标
物理学是一门实验科学。本课程的教学目标为：
让学生在实验操作技能、实验数据分析以及实验报告撰写等方面受到系统严格的训练，使他们掌握科学实验的基本知识、方法和技巧，养成良好的实验习惯，为后续近代物理实验与专业研究实验的学习打下扎实的基础。
培养学生严谨的科学思维能力和创新精神，培养学生理论联系实际、分析和解决实际问题的能力，特别是与科学技术的发展相适应的综合能力，适应时代发展、科技进步的创新能力。
提高学生的科学素养，培养学生实事求是的科学作风，认真严谨的科学态度，积极主动的探索精神，积极向上的人生态度，遵守纪律，团结协作，爱护公共财产的优良品德。
启发、引导学生去思考和挖掘物理中的人文思想，成长为科学、人文兼修，认同自身价值、关爱自然、关爱人类的有责任感的物理人。
三、教学内容和学时分配
本课程的教学内容包括：
常用的物理实验方法与操作技术；
基本物理量的测量方法；
实验设计的基本知识；
相关的物理实验史料以及物理实验在现代科学技术中的应用知识；
物理实验的科学及人文思想。
本课程共64学时，由绪论课、综合实验和设计性实验组成，其中绪论课16学时、实验课48学时（学生选做21个实验项目中的12个）具体分配如下：
（一）绪论课（16学时）：
教学内容：
新实验介绍、实验中的问题、实验设计的基本知识，教学要求和考核标准。
教学要求：
了解新实验的特点及综合性、设计性实验的要求和课前准备中注意的问题
（二）实验一：受迫振动研究 4学时（综合性实验）
教学内容：
测量不同阻尼下振子的品质因数与共振曲线；观察混沌运动。
教学要求：
掌握混沌运动的特点及混沌的刻画。
重点、难点： 混沌的概念。
课前学习要求：阅读网上教学资料及该实验讲义。
其它教学环节：课后完成数据分析和实验报告撰写，并回答课后问题。
（三）实验二：电子束的偏转与磁聚焦4学时（综合性实验）
教学内容：
示波管的参数测量；电子束的偏转；电子束聚焦；测量电子荷质比。
教学要求：
了解电子枪的结构；掌握电子在横向电场及横向磁场中的运动规律；掌握电子束的磁聚焦原理；掌握示波器工作原理。
重点、难点：电子束的偏转与聚焦。
课前学习要求：阅读网上教学资料及该实验讲义、仿真实验课件。
其它教学环节：课后完成数据分析和实验报告撰写，并回答课后问题。
（四）实验三：密立根油滴实验 4学时（综合性实验）
教学内容：
利用密立根油滴实验测量电子电荷。
教学要求：
掌握密立根油滴仪的调节技巧，学会油滴的观察与控制；掌握测量电子电荷的实验与计算方法。
重点、难点： 油滴的控制。
课前学习要求：阅读网上教学资料及该实验讲义。
其它教学环节：课后完成数据分析和实验报告撰写，并回答课后问题。
（五）实验四：迈克耳逊干涉仪实验 4学时 （综合性、设计性实验）
教学内容：调节迈克耳逊干涉仪；测量钠光波长；测量钠光波长长；设计方案测量塑料薄片的厚度。
教学要求：掌握迈克耳逊干涉仪的粗调与细调方法；学会利用相干光的非定域干涉条纹测量波长，理解光程的概念。
重点、难点： 迈克尔逊干涉仪调整。
课前学习要求：阅读网上教学资料及该实验讲义，观看《迈克尔逊干涉仪调整》视频。
其它教学环节：课后完成数据分析和实验报告撰写，并回答课后问题。
（六）实验五：空气折射率的测量 4学时 （设计性实验）
教学内容：
使用迈克尔逊干涉仪，用干涉方法测量空气的折射率。
教学要求：
掌握等倾干涉测量空气折射率的方法。
重点、难点： 白光干涉的调整。
课前学习要求：复习迈克尔逊干涉仪的调节，设计实验方案，拟定实验步骤。
其它教学环节：课后完成数据分析和实验报告撰写。
（七）实验六：三棱镜色散曲线测量 4学时（综合性实验）
教学内容：
调整分光计；测量棱镜的顶角与最小偏向角，绘制色散曲线，计算棱镜材料的折射率。
教学要求：
掌握分光计的调节与使用方法；掌握根据最小偏向角计算折射率的方法。
重点、难点： 分光计的调整，光的色散概念。
课前学习要求：阅读网上教学资料及该实验讲义，观看《分光计调整和使用》视频。
其它教学环节：课后完成数据分析和实验报告撰写，并回答课后问题。
（八）实验七：衍射光栅 4学时（综合性实验）
教学内容：
调整分光计；测量汞灯绿色谱线二级衍射角，计算光栅常数及其不确定度；测量汞灯其他谱线波长及一级色散曲线。
教学要求：
巩固分光计的调节与使用方法；掌握汞灯谱线衍射角的测量方法与计算光栅常数的方法；掌握用光栅衍射测量波长的方法。
重点、难点：分光计的调整；狭缝宽度的调节。
课前学习要求：阅读网上教学资料及该实验讲义。
其它教学环节：课后完成数据分析和实验报告撰写。
（九）实验八：液体折射率的测量 4学时（设计性实验）
教学内容：设计方案，利用分光计及棱镜，测量水的折射率。
教学要求：掌握掠入射法测量液体折射率的方法。
重点、难点：临界角测量。
课前学习要求：查阅资料，设计方案，拟定实验步骤。
其它教学环节：课后完成数据分析和实验报告撰写。
（十）实验九：光栅光谱仪的使用 4学时 (综合性实验)
教学内容：
利用光栅光谱仪测定滤色片的透射率与溶液的吸光度，测量氢光谱。
教学要求：
了解光栅光谱仪的工作原理及其在光谱学实验中的应用；掌握单色仪的波长校正方法，学会根据测量要求调整狭缝宽度；学会透过率与吸光度的测量方法；会根据氢光谱计算黎德堡常数。
重点、难点： 光谱仪分光原理；狭缝宽度的选择；谱线的含义。
课前学习要求：阅读网上教学资料及该实验讲义。
其它教学环节：课后完成数据分析和实验报告撰写，并回答课后问题。
（十一）实验十：偏振光综合实验一 4学时（综合性实验）
教学内容：
偏振片起偏、检偏，验证马吕斯定律；反射起偏，测量玻璃的布儒斯特角，计算折射率；偏振光干涉现象的观察。
教学要求：
掌握偏振片的性质；掌握利用布儒斯特角测量折射率的方法。
重点、难点： 光的偏振的本质；光路调节；布儒斯特角的测量。
课前学习要求：阅读网上教学资料及该实验讲义。
其它教学环节：课后完成数据分析和实验报告撰写，并回答课后问题；调研偏振在生活中的应用。
（十二）实验十一：偏振光综合实验二 （4学时）（综合性实验）
教学内容：二分之一波片和四分之一波片的性能，椭圆偏振光与圆偏振光的产生与检验。
教学要求：掌握各种偏振光的检验方法。
重点、难点： 波片的性能；椭圆及圆偏振光的获得；光路调节。
课前学习要求：阅读网上教学资料及该实验讲义 。
其它教学环节：课后完成数据分析和实验报告撰写，并回答课后问题。
（十三）实验十二：测量蔗糖溶液的旋光率（4学时）（设计性实验）
教学内容：自组光路测量蔗糖溶液的旋光率，研究旋光率与介质长度、温度、时间的关系；用旋光仪测量蔗糖溶液的旋光率，与自组光路结果比较。
教学要求： 掌握旋光的概念及测量方法。
重点、难点： 理解旋光的概念；光路设计及调节。
课前学习要求：查阅资料，设计方案，拟定实验步骤。
其它教学环节：课后完成数据分析和实验报告撰写。
（十四）实验十三：液晶的电光特性 4学时（设计性实验）
教学内容：
测量液晶在不同电压下的旋光角和相位延迟，研究液晶的电光特性。
教学要求：
掌握液晶的旋光角及相位延迟的测量方法。
重点、难点： 液晶旋光角及相位延迟的测量方法。
课前学习要求：查阅资料，设计方案，拟定实验步骤。
其它教学环节：课后完成数据分析和实验报告撰写。
（十五）实验十四：全息照相 4学时（综合实验）
教学内容：
全息照片的拍摄、冲洗与再现。
教学要求：
掌握透射全息图的光路调节与拍摄方法；学会全息底片的冲洗与再现。
重点、难点：透射法全息照相光路的调节要领；全息底片的冲洗与再现。
课前学习要求：阅读网上教学资料及该实验讲义。
其它教学环节：课后调研全息技术的应用。
（十六）实验十五： 全息光栅制作 4学时（设计性实验）
教学内容：
设计方案、自组光路，制作一片全息光栅并测量其光栅常数。
教学要求：
掌握至少一种透射全息光栅的光路调节与拍摄方法。
重点、难点：设计制作全息光栅的完整步骤，拍摄出全息光栅。
课前学习要求：设计方案，拟定实验步骤。
其它教学环节：课后完成数据分析和实验报告撰写。
（十七）实验十六：声波的合成与分解 4学时（综合性实验）
教学内容：
研究波形特性与声音特征（音调、音色等）的关系；研究声波的合成与分解。
教学要求：
掌握拍的概念；学会傅里叶分析方法。
重点、难点： 傅里叶分析。
课前学习要求：阅读网上教学资料及该实验讲义。
其它教学环节：课后完成数据分析和实验报告撰写，并回答课后问题。
（十八）实验十七：声波谐振管实验 4学时（综合性实验）
主要内容：
研究谐振管中声波的运动规律；利用共振法和回声法测量声波在空气中的传播速度。
教学要求：
巩固示波器，信号发生器的使用。利用PASCO WA-9612型谐振管和示波器测量声波在开管闭管中的共振频率、驻波波形。学会测量声波的两种方法。
重点、难点：理解声波在共振管中的运动规律。
课前学习要求：阅读网上教学资料及该实验讲义。
其它教学环节：课后完成数据分析和实验报告撰写，并回答课后。
（十九）实验十八：超声波测试 4学时（综合性实验）
教学内容：
测量超声波波速（纵波声速和横波声速）；测量声波的折射角；测量声束扩散角；测量探头入射点、延迟时间。
教学要求：
掌握超声波的特点，了解超声波的应用；掌握超声波及其探测器的性能表征方法。
重点、难点：超声波的表征参数。
课前学习要求：阅读网上教学资料及该实验讲义。
其它教学环节：课后完成数据分析和实验报告撰写，并回答课后问题。
（二十）实验十九：超声成像及探伤 4学时（设计性实验）
教学内容：
探测缺陷深度及水平距离；超声成像；测量固体弹性常数。
教学要求：
掌握应用超声进行成像及探伤的原理和方法；能合理应用超声探伤技术检测物品缺陷等。
重点、难点：超声探伤和成像的原理。
课前学习要求：阅读网上教学资料，设计实验方法，拟定实验步骤。
其它教学环节：课后完成数据分析和实验报告撰写，并回答课后问题。
（二十一）实验二十：磁化曲线和磁滞回线测量 4学时（综合性实验）
教学内容：用数字示波器观察、测量磁滞回线和磁化曲线。
教学要求：观察铁磁材料的磁化和磁滞现象，了解表征磁性能的主要物理量，掌握数字示波器的各种测量功能。
重点、难点：铁磁材料的磁化和磁滞现象；表征磁性能的主要物理量：矫顽力、剩磁和磁导率等。
课前学习要求：阅读网上教学资料及该实验讲义。
其它教学环节：课后完成数据分析和实验报告撰写，并回答课后问题。
（二十二）实验二十一：霍尔效应测磁场分布 4学时（设计性实验）
教学内容：
研究亥姆霍兹线圈内外的磁场分布，比较理论和实验的误差。
教学要求：
掌握霍尔效应测量磁场的方法。
重点、难点： 霍尔效应测磁场的原理；测量位置的选取。
课前学习要求：阅读网上教学资料，设计实验方法，拟定实验步骤。
其它教学环节：课后完成数据分析和实验报告撰写。
四、教材与学习资源
教材：
1.自编讲义。
2.曹惠贤主编.普通物理实验.北京:北京师范大学出版社,2007.
参考书：
曾贻伟等主编.普通物理实验教程.北京:北京师范大学出版社,1989.
吕斯骅等主编.新编基础物理实验.北京:高等教育出版社,2006.
霍剑青等主编.大学物理实验(1-4册).北京:高等教育出版社,2002.
沈元华主编.设计性研究性物理实验教程.上海:复旦大学出版社,2004.
网络资源:http://bb.bnu.edu.cn
五、教学策略与方法建议
本着“因材施教”的原则，教师对不同实验水平、不同知识背景的学生采用指导式、启发式、自主式等不同的实验教学方法，培养学生的实验技能，启发学生的思维，激励和发挥学生的创新性。
六、考核方式
每个实验按预习、操作与实验报告给出成绩，三者的比例为20%：50%：30%。
每学期必须完成的实验项目的平均成绩做为平时成绩。
期末考试采用笔试、操作、设计实验、口试中的一种形式。
总评成绩中平时成绩与期末考试成绩的比例为70%：30%
【编写日期】：2014年11月
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