大学物理实验

大学物理实验MOOC课程教学大纲

物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用及其转化规律的学科，它的基本理论渗透在自然科学的各个领域，是自然科学和工程技术的基础。

物理学是一门以实验为基础的科学。物理实验是科学实验的先驱，它的实验思想、方法和技术是各学科科学实验的基础，对学生实验能力的培养、科学素养的养成具有重要的作用。

一、课程的地位、作用和任务

大学物理实验课程是高校许多专业独立设置的必修课程，是学生系统接受科学实验的基本知识、基本方法和基本技能训练的开端。

    物理实验覆盖面广，具有丰富的实验思想、方法、手段，同时能提供综合性很强的基本实验技能训练，是培养学生科学实验能力、提高科学素质的重要基础。它在培养学生严谨的治学态度、活跃的创新意识、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力等方面具有其他实践类课程不可替代的作用。

本课程的具体任务是：

    1.掌握物理实验的基本知识。通过对物理实验现象的观察、分析和物理量的测量，学习和掌握物理实验的基本知识、基本方法和基本技术。

2.培养学生的实践能力。通过基础性实验、综合性实验、设计性和研究性实验的系统训练，培养学生的独立实验能力、理论联系实际能力、分析解决问题能力、创新和团队协作意识。

    3.提高学生的科学实验素养。通过严格的实验素养训练，培养学生求实严谨的科学作风，严肃认真的科学态度，勇于探索的科学精神，以及遵章守纪的优良品德。

二、教学内容基本要求

   1.理解测量误差的基本概念，掌握有效数字的运算法则；理解测量不确定度的基本概念，掌握实验结果不确定度的评定及表示方法；掌握处理实验数据的一些基本方法，如列表法、作图法和最小二乘法等。

   2.了解常用仪器的性能，并掌握其使用方法。如测长仪器、计时仪器、测温仪器、变阻器、电表、直流电桥、直流电位差计、通用示波器、低频信号发生器、分光计、干涉仪、常用电源和光源等。

   3.掌握常用的实验方法。如比较法、放大法、转换法、模拟法、补偿法、平衡法和干涉、衍射法等。

   4.掌握基本物理量的测量方法。如长度、质量、时间、热量、温度、电压、电动势、电阻、磁感应强度、折射率、焦距、普朗克常量、电子电荷等常用物理量和物性参数的测量，注意加强数字化测量技术和计算技术在物理实验教学中的应用。

   5.掌握常用的实验操作技术。如零位调整、水平和铅直调整、光路的共轴调整、消视差调节、逐次逼近调节及根据给定的电路图正确接线、简单的电路故障检查与排除。

三、能力培养基本要求

   1.独立自主实验的能力。通过阅读教材、仪器使用说明书、参考资料等，能够自主完成实验预习，正确理解实验原理，掌握基本物理量的测量方法，正确调整和使用常用仪器，独立完成实验，得出实验结果，撰写合格的实验报告，逐步形成自主实验的基本能力。

   2.分析和研究的能力。通过融合实验原理、设计思想、实验方法及相关的理论知识，在实验结果的分析、判断、归纳与总结的过程中，初步培养学员的分析与研究能力。

   3.理论联系实际的能力。能够在实验中发现问题、分析问题并学习解决问题的科学方法，逐步提高学员综合运用所学知识和技能解决实际问题的能力。

    4.创新和协作意识。通过综合性、设计性的实验，初步培养学员的创新意识；通过小组协作模式的研究性实验，培养学员的团队协作意识。

四、教学实施基本要求

1.教学内容介绍一览表1

    因篇幅关系放于公告栏中，标题为“教学内容介绍一览表”

2.实验教学选课以及实验要求和学时分配一览表

虚拟仿真实验

有一个可视化的虚拟实验环境，将实验室中各种仪器设备的工作原理、实验步骤、操作过程、实验现象、实验结果和数据处理等有关信息通过软件仿真模拟，学生可在远程客户机上，通过鼠标的点击以及拖曳操作，进行虚拟的实验，并及时撰写和上传实验报告。实验中待测的物理量可以随机产生，对实验可能产生的误差也进行了模拟，以评价实验质量的优劣。

3.实验成绩评定办法

以实名制方式申报本课程的学生，如按要求完成全部内容，均可以获得1个学分。成绩以百分制按如下方式给出：

4.教学模式

原理理论部分、部分实物仪器、总结和讨论，背景以及应用主要以授课视频方式介绍。虚拟仿真实验的实验预习同仿真实验方式相同，但不提交实验报告。

5.参考书籍及文献

1）《大学物理实验》，何焰蓝，杨俊才等，机械工业出版社，2009.7。

2）《大学物理实验》（第二版），霍剑青等，高等教育出版社，2005。

3）《大学物理实验》，赵志芳，清华大学出版社，2005.9。