《普通物理实验（中）》课程教学大纲

Experiment of General Physics （2）

主撰：屈光辉               审核：               批准：

一、课程基本信息

二、课程性质与目的

本课程是学生进行科学试验、研究基本训练的必修课程，是一门独立的基础课程，是一系列后继科学实验研究训练的重要起点，它重在培养学生具有科学素养和初步掌握进行科学实验研究的能力，是一系列科学实验训练的重要基础。

主要讲授大学物理实验的教学目的和基本程序；实验误差的基本理论；常用实验数据表示和处理方法以；物理实验中基本的实验方法和测量方法，例如：比较法、放大法、转换测量法、模拟法、补偿法和干涉法等；常用仪器的性能、原理及使用方法，例如：测长仪器、计时仪器、测温仪器、变阻器、直流电表、直流电桥、电位差计、示波器、低频信号发生器、分光计、常用电源和常用光源等；典型实验原理，如电桥原理，霍耳效应实验原理，等厚干涉实验原理。

三、教学目标及其对毕业要求的支撑

（一）教学目标

（1）要求掌握物理实验基本原理、基本方法、基本仪器和基本技能。

（2）要求掌握实验数据的综合处理能力。

（3）培养学生严肃认真、细致踏实、一丝不苟，实事求是的科学态度，克服困难、坚忍不拔的工作作风，初步形成科学实验、研究的能力。

（二）教学目标对毕业要求的支撑矩阵

以矩阵的形式给出教学目标对毕业要求的支撑关系。单个专业开设的课程，要求将教学目标对毕业要求的支撑细化到毕业要求的指标点，举例如下：

四、教学内容

（二）实验教学内容

1.万用表设计

（1）教学内容

利用微安表，电阻，电池等电子元件，设计具有5mA电流表，5V电压表，欧姆表功能的万用表，并对所设计的电流表和电压表进行精度校验，对欧姆表进行表盘描绘。

（2）课程思政育人要素

通过介绍万用表发展现状，让学生了解高精度万用表领域的国际先进水平，以及安捷伦、泰克等国外品牌的市场主导地位，明确我国相关领域的发展现状，激发学生学习热情。

（3）对毕业要求的支持

普通物理实验（中）的教学内容属于电磁学基础实验。其教学目标（1）（2）（3）点能够支撑毕业要求“1-2掌握物理学的基础知识和基本原理，能用物理学的理论、观点和方法分析简单的科学技术问题，并与已知典型结果进行比较和判断”，“4-1掌握坚实的应用物理学基础理论、较深入的应用物理专门知识、以及应用物理学的基本实验方法和技能”，“4-2能够基于物理学原理、物理机制机理等对复杂的科学及应用技术等问题进行研究，包括设计实验、分析与处理数据，并能对实验结果进行评价并得到合理有效的结论。具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文”；“5-3具备运用先进的仪器和设备发现物理规律和物理现象的能力，并能概括和总结，得到有效结论”。

2. 霍尔效应法测磁场

（1）教学内容

了解霍尔效应原理，了解霍尔效应测磁场的方法，学习使用电位差计。要求学生利用霍尔效应法测定赫姆赫兹线圈磁场及其分布。

（2）课程思政育人要素

在实践教学中，从霍尔效应中的霍尔片是半导体材料引入，讲解半导体材料与现代电子工业的快速发展的关系。从日常生活中的手机，数码相机到计算机CPU，从通讯设备到智能化生活，这些电子设备只是电子工业的一小部分，这个工业基础就是半导体物理。从霍尔效应出发，介绍2013年，由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应。引入这些例子，不仅可以提升学生对专业的认可度，还可以提升学生的民族自豪感，愿意投身到中华民族的伟大复兴这项任务中。

（3）对毕业要求的支持

普通物理实验（中）的教学内容属于电磁学基础实验。其教学目标（1）（2）（3）点能够支撑毕业要求“1-2掌握物理学的基础知识和基本原理，能用物理学的理论、观点和方法分析简单的科学技术问题，并与已知典型结果进行比较和判断”，“4-1掌握坚实的应用物理学基础理论、较深入的应用物理专门知识、以及应用物理学的基本实验方法和技能”，“4-2能够基于物理学原理、物理机制机理等对复杂的科学及应用技术等问题进行研究，包括设计实验、分析与处理数据，并能对实验结果进行评价并得到合理有效的结论。具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文”；“5-3具备运用先进的仪器和设备发现物理规律和物理现象的能力，并能概括和总结，得到有效结论”。

3.用电流场模拟静电场

（1）教学内容

了解模拟法测量原理，了解电流场模拟静电场的原理及依据，学习电路连接和真空毫伏表的使用，测定同轴电缆，平行输电线，聚焦电极静电场。

（2）课程思政育人要素

模拟法是科研或工程技术中一种重要的实验研究方法，属于间接测量法。它是指不直接研究某物理现象或物理过程的本身，而是用与该物理现象或过程相似的模型来进行研究的一种方法。在讲解模拟法时，简单提及科学家用实验模拟几十亿年前地球形成初期，成功地论证了高山、海洋的形成原因。在科研中遇到直接解决不了的问题，我们会想到间接方法处理。这样可以培养学生广开思路，培养学生间接解决问题的思维方式，提升学生解决实际问题的能力。

（3）对毕业要求的支持

普通物理实验（中）的教学内容属于电磁学基础实验。其教学目标（1）（2）（3）点能够支撑毕业要求“1-2掌握物理学的基础知识和基本原理，能用物理学的理论、观点和方法分析简单的科学技术问题，并与已知典型结果进行比较和判断”，“4-1掌握坚实的应用物理学基础理论、较深入的应用物理专门知识、以及应用物理学的基本实验方法和技能”，“4-2能够基于物理学原理、物理机制机理等对复杂的科学及应用技术等问题进行研究，包括设计实验、分析与处理数据，并能对实验结果进行评价并得到合理有效的结论。具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文”；“5-3具备运用先进的仪器和设备发现物理规律和物理现象的能力，并能概括和总结，得到有效结论”。

4.RLC瞬态特性测量

（1）教学内容

了解R，L，C元件瞬态特性，通过RC，RL，RLC电路瞬态特性以及各个元件参数对特性波形的影响，掌握RLC各元件对瞬态特性的影响。

（2）对毕业要求的支持

普通物理实验（中）的教学内容属于电磁学基础实验。其教学目标（1）（2）（3）点能够支撑毕业要求“1-2掌握物理学的基础知识和基本原理，能用物理学的理论、观点和方法分析简单的科学技术问题，并与已知典型结果进行比较和判断”，“4-1掌握坚实的应用物理学基础理论、较深入的应用物理专门知识、以及应用物理学的基本实验方法和技能”，“4-2能够基于物理学原理、物理机制机理等对复杂的科学及应用技术等问题进行研究，包括设计实验、分析与处理数据，并能对实验结果进行评价并得到合理有效的结论。具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文”；“5-3具备运用先进的仪器和设备发现物理规律和物理现象的能力，并能概括和总结，得到有效结论”。

5.PN结正向温度特性

（1）教学内容

PN结正向压降对温度敏感。通过对PN结在不同温度下的正向压降的精确测量，可以得到PN结正向压降的温度特性，并计算材料禁带宽度。实验要求学生测定PN结正向温度特性，并进一步计算材料近代宽度。

（2）对毕业要求的支持

普通物理实验（中）的教学内容属于电磁学基础实验。其教学目标（1）（2）（3）点能够支撑毕业要求“1-2掌握物理学的基础知识和基本原理，能用物理学的理论、观点和方法分析简单的科学技术问题，并与已知典型结果进行比较和判断”，“4-1掌握坚实的应用物理学基础理论、较深入的应用物理专门知识、以及应用物理学的基本实验方法和技能”，“4-2能够基于物理学原理、物理机制机理等对复杂的科学及应用技术等问题进行研究，包括设计实验、分析与处理数据，并能对实验结果进行评价并得到合理有效的结论。具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文”；“5-3具备运用先进的仪器和设备发现物理规律和物理现象的能力，并能概括和总结，得到有效结论”。

6.电子示波器原理及应用

（1）教学内容

了解示波器原理；利用示波器测量直流、交流信号；利用李萨如法测定信号频率；利用示波器测定整流滤波波形。

（2）对毕业要求的支持

普通物理实验（中）的教学内容属于电磁学基础实验。其教学目标（1）（2）（3）点能够支撑毕业要求“1-2掌握物理学的基础知识和基本原理，能用物理学的理论、观点和方法分析简单的科学技术问题，并与已知典型结果进行比较和判断”，“4-1掌握坚实的应用物理学基础理论、较深入的应用物理专门知识、以及应用物理学的基本实验方法和技能”，“4-2能够基于物理学原理、物理机制机理等对复杂的科学及应用技术等问题进行研究，包括设计实验、分析与处理数据，并能对实验结果进行评价并得到合理有效的结论。具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文”；“5-3具备运用先进的仪器和设备发现物理规律和物理现象的能力，并能概括和总结，得到有效结论”。

7.单臂电桥测电阻

（1）教学内容

了解电桥电路测电阻原理；利用单臂电桥平衡法测定未知电阻阻值；利用箱式电桥和非平衡法原理测定热敏电阻温度特性，利用温度特性曲线，确定热敏电阻表达式中的 两个常数。

（2）对毕业要求的支持

普通物理实验（中）的教学内容属于电磁学基础实验。其教学目标（1）（2）（3）点能够支撑毕业要求“1-2掌握物理学的基础知识和基本原理，能用物理学的理论、观点和方法分析简单的科学技术问题，并与已知典型结果进行比较和判断”，“4-1掌握坚实的应用物理学基础理论、较深入的应用物理专门知识、以及应用物理学的基本实验方法和技能”，“4-2能够基于物理学原理、物理机制机理等对复杂的科学及应用技术等问题进行研究，包括设计实验、分析与处理数据，并能对实验结果进行评价并得到合理有效的结论。具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文”；“5-3具备运用先进的仪器和设备发现物理规律和物理现象的能力，并能概括和总结，得到有效结论”。

8.灵敏检流计特性研究

（1）教学内容

了解灵敏检流计工作原理；搭建测试电路，观测灵敏检流计三种工作状态；练习用标准误差估算；使用作图法和逐差法处理数据。

（2）对毕业要求的支持

普通物理实验（中）的教学内容属于电磁学基础实验。其教学目标（1）（2）（3）点能够支撑毕业要求“1-2掌握物理学的基础知识和基本原理，能用物理学的理论、观点和方法分析简单的科学技术问题，并与已知典型结果进行比较和判断”，“4-1掌握坚实的应用物理学基础理论、较深入的应用物理专门知识、以及应用物理学的基本实验方法和技能”，“4-2能够基于物理学原理、物理机制机理等对复杂的科学及应用技术等问题进行研究，包括设计实验、分析与处理数据，并能对实验结果进行评价并得到合理有效的结论。具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文”；“5-3具备运用先进的仪器和设备发现物理规律和物理现象的能力，并能概括和总结，得到有效结论”。

9.电位差计

（1）教学内容

了解补偿法原理及电位差计测量原理；搭建自组式电位差计，测定未知电动势。

（2）对毕业要求的支持

普通物理实验（中）的教学内容属于电磁学基础实验。其教学目标（1）（2）（3）点能够支撑毕业要求“1-2掌握物理学的基础知识和基本原理，能用物理学的理论、观点和方法分析简单的科学技术问题，并与已知典型结果进行比较和判断”，“4-1掌握坚实的应用物理学基础理论、较深入的应用物理专门知识、以及应用物理学的基本实验方法和技能”，“4-2能够基于物理学原理、物理机制机理等对复杂的科学及应用技术等问题进行研究，包括设计实验、分析与处理数据，并能对实验结果进行评价并得到合理有效的结论。具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文”；“5-3具备运用先进的仪器和设备发现物理规律和物理现象的能力，并能概括和总结，得到有效结论”。

10.赫姆赫兹线圈

（1）教学内容

测量载流线圈轴线上磁场强度与该点到线圈距离之间的关系并和理论计算值进行比较。测量赫姆霍兹线圈间距对磁场的影响。

11.双臂电桥测低电阻

（1）教学内容

了解四端引线法的意义及双臂电桥的结构；学习使用双臂电桥测量低电阻； 学习测量导体的电阻率。

（2）对毕业要求的支持

普通物理实验（中）的教学内容属于电磁学基础实验。其教学目标（1）（2）（3）点能够支撑毕业要求“1-2掌握物理学的基础知识和基本原理，能用物理学的理论、观点和方法分析简单的科学技术问题，并与已知典型结果进行比较和判断”，“4-1掌握坚实的应用物理学基础理论、较深入的应用物理专门知识、以及应用物理学的基本实验方法和技能”，“4-2能够基于物理学原理、物理机制机理等对复杂的科学及应用技术等问题进行研究，包括设计实验、分析与处理数据，并能对实验结果进行评价并得到合理有效的结论。具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文”；“5-3具备运用先进的仪器和设备发现物理规律和物理现象的能力，并能概括和总结，得到有效结论”。

五、教学方法

本实验课程为物理学专业学生进行科学实验进一步训练的一门必修课，与理论课具有同等重要的地位。主要实行教师课堂上讲解实验原理，由学生自己独立进行实验，老师对有问题的学生进行当堂指导。本课程旨在培养学生的科学实验素质。包括：自学教材，查阅资料，理解原理，独立进行实验并能完成实验。借助说明书及有关资料，正确使用一般量具及仪器。能使用量具及仪器正确测量常用物理量。能正确分析实验过程中的物理现象。能正确记录和处理实验数据，能写合格的实验报告。

六、考核及成绩评定

本课程的考核，根据平时成绩和操作考试成绩考核。平时成绩由实验预习、纪律、报告综合评价。

七、教学进程（详见授课日历）

八、教材及参考书

（1）施卫. 大学物理实验[M]. 机械工业, 2006.

（2）普通物理实验2，校内自编教材，2001.

九、执行大纲应注意的问题

1、实验教学中应注重理论知识、基本原理的讲授，注意精讲多练。

2、做好实验指导工作，重视学生实践能力的培养。要求学生亲自动手进行实验，并认真完成实验报告。

3、教学内容的顺序及其安排仅供参考，教师可根据情况作适当调整。