第一篇:大学物理实验课程教学大纲
西安建筑科技大学
大学物理实验课程教学大纲
课程名称:大学物理实验
英文名称:College Physics Experiment 实验课程编号:110309 课程性质:基础必修课
课程属性:工科各专业本科生必修 教材名称:《大学物理实验》 实验指导书名称:(无)课程总学时:56 实验总学时:56 开设实验项目数:17 总学分:3.5
应开实验学期:一年级第2学期,二年级第1学期 适用专业:工科各专业本科生
先修课程: 高等数学
本大纲主撰人:凌亚文
审核人:王占民
负责人:史 彭
一、课程的目标及基本要求
物理学是一门实验科学。物理规律的发展及其理论的建立,都必须以严格的物理实验为基础,并受到实验的检验。
为了适应社会飞速发展的要求,需要培养大量有创造性的工程技术人才。为此要求工科大学毕业生,不仅要具有较宽广的基础理论知识,而且还要具有能从事现代科学实验的较强能力。物理实验是学生入学后,受系统实验技能训练的开端,是一系列实验训练的重要基础。因此,在整个物理学的教学过程中,必须十分注意实验技能的训练,物理实验应与理论教学具有同等重要的地位,而不是作为理论课的附属环节。
二、课程实验的目的要求
在一定的物理知识和中学物理实验的基础上,对学生进行实验方法和技能的基础训练。要求学生弄懂实验原理,了解一些物理量的测量方法。要求学生熟悉常用仪器的基本原理和性能,并了解使用方法。要求学生能够正确记录、处理实验数据,分析判断实验结果,并能写出比较完整的实验报告。培养和提高学生观察、分析实验现象的本领和独立工作能力。并通过实验中的观察、测量和分析,加深对物理学中某些概念、规律和理论的理解。培养学生严肃认真的工作作风,实事求是的科学态度和爱护国家财产、遵守纪律的优良品德。
三、适用专业 工科各专业本科生。
四、实验方式与基本要求
实验方式:物理实验课是一门实验基础课,其教学的着重点是严格的基础技能和思维判断能力的训练,而不是对所谓“成果”的追求。物理实验课的基础实验内容基本上都属于验证性实验,即重复前人已有的实验过程。学生在教师的指导下通过实验过程学习实验的理论与技术,提高各方面的能力。
每个实验过程一般都要经历三个阶段:
(1)实验前的预习:为了在规定的时间内完成实验内容,实验者一定要作好实验前的预习。理论准备:从讲义的有关章节和有关书籍了解实验原理。实验者要在课前弄懂有关实验原理,否则,在进行实验时只能机械地按照规定步骤进行实验,尽管能够照猫画虎地取得一些数据,但不会注意到实验方法中的技巧,不能理解实验现象,当然更谈不上深入理解各种现象的本质,并对这些现象进行主动的分析了。
实验仪器的准备:阅读教材中对仪器介绍的有关部分,包括仪器的构造原理、使用方法、注意事项等,做到心中有数。
经过对教材及有关材料的阅读、理解,实验者在实验前应该通过对下列问题的思考来检查自己的预习效果:“这次实验要达到的目的是什么?我应在实验中掌握哪些实验理论和实验技能?在实验中实现预定目的的基本步骤是什么?”实验者应在实验前写好预习报告。(2)实验过程:一般实验课开始时,教师均要作重点问题的提示性讲解。在听讲解时要特别注意弄清预习时未弄懂的有关问题和讲义上未涉及的一些实验技术问题。在这段时间内,教师也会讲一些需要特别注意的地方,或宣布一些在本实验中必须遵守的特殊规定。
实验的第一步是要安装或调整仪器。实验者必须将每件仪器都调整到最好的状态。实验者应了解仪器的性能和使用方法,在调整过程中要仔细、要有耐心。为了使仪器达到最佳的工作状态,调整仪器通常要占用实验的大部分时间。仪器调整好了,测量就会比较顺利。所有的测量都必须记录原始实验数据,即直接从仪器上读到的数据。调整及测量中如遇到有疑问之处,应反复测量,争取发现其规律,并可与指导教师商量、讨论。实验测量结果必须经指导教师审阅。原始数据应记录在报告册的规定栏内。原始数据不能随意涂改,若有记录错误需要修改,应另列记录表格,而不应在原有数据上涂改。
须在原始数据经指导教师检查、签字后,实验者才能整理仪器,离开实验室。(3)书写实验报告:这部分内容是在实验课后完成。实验报告是实验工作的总结,撰写实验报告也是实验能力的一个方面,实验者必须认真完成实验报告中的每个项目中的规定内容。
基本要求:
(1)实验者应在规定时间内进行实验,不得随意迟到或缺席。凡因病需请假者,需将医院证明交给指导教师;凡应事需请假者,应在课前将由院级所开有关证明交指导教师,方可准假。否则,均按旷课处理;
(2)进入实验室后,应将已完成的预习报告放在实验台上,经指导教师检查认可后,方可进行实验;
(3)凡迟到超过十分钟或没有预习或预习不合格者,不得进行实验;
(4)进入实验室后,应注意保持实验室的安静和整洁。实验者应对号入座,不得擅自搬动或使用其它实验台上的仪器;
(5)实验中若发现仪器工作不正常或测量数据不合理,应立即与指导教师联系;
(6)遵守仪器操作规则,注意人身安全和设备安全。光学仪器严禁用手触摸光学表面;电学实验中电路连接好后,应经过指导教师的检查许可后,方可接通电源,否则,自负其责;(7)实验完成后,原始数据经指导教师审阅检查后,方可整理仪器,离开实验室;(8)每次实验后应留两名同学打扫实验室卫生。
五、主要仪器设备
实验项目一:分光计,光栅,汞光灯 实验项目二:电位差计,电压表,电源 实验项目三;CCD密立根油滴仪 实验项目四:杨氏弹性模量测量仪 实验项目五:双臂电桥,标准电阻
实验项目六:示波器,信号源,超声波波速测定仪 实验项目七:迈克尔逊干涉仪,激光 实验项目八:霍尔效应实验仪
实验项目九:指针式毫安表,滑线变阻器,电阻箱等 实验项目十:分光计
实验项目十一:伏特表,安培表,电阻等 实验项目十二:智能转动惯量实验仪 实验项目十三:气垫导轨,气源
实验项目十四:单臂电桥实验半板,检流计,电源,电阻箱等 实验项目十五:示波器,信号源,整流、滤波电路板 实验项目十六:读数显微镜,牛顿环,劈尖,钠光灯 实验项目十七:静电场模拟测量仪
六、考核与实验报告
平时考核:包括学生每次实验的预习情况,实验操作具体表现,实验报告撰写情况等; 考试考核:一般在课程结束后进行,有笔试或实验操作等;
实验课程成绩综合考试考核和平时考核给出,或者由平时实验及报告成绩综合给出(不进行独立考试考核时)。
实验报告:共包括八部分
(一)实验名称
(二)实验目的
(三)主要仪器名称,型号,编号,规格等
(四)预习思考题
(五)原始数据记录
(六)指导教师签字
(七)数据处理
(八)回答问题与讨论
前四部分构成预习报告,实验之前完成;后两部分实验结束之后完成。
七、实验项目设置与内容
实验项目一:
(1)实验名称:衍射光栅的研究(2)实验性质:验证性实验(3)实验类别:基础实验(4)实验学时:3(5)每组人数:32(6)开出要求:必修
(7)实验内容:观察光栅衍射现象,测量光栅的主要参数和低压汞灯谱线波长。(8)实验目的: 1.观察光栅衍射现象,了解衍射测量技术;
2.测量光栅的主要参数; 3.测量汞灯谱线波长;
4.进一步掌握分光计的使用。(9)主要仪器设备及套数:32台(10)所在实验室:物理实验室 实验项目二:
(1)实验名称: 电位差计的应用(2)实验性质: 设计性实验(3)实验类别: 基础实验(4)实验学时:3(5)每组人数:32(6)开出要求:必修
(7)实验内容:利用电位差计测量干电池的电动势,校准电流表(电压表)(8)实验目的:1.了解电位差计的测量原理和使用方法; 2.掌握补偿测量法、平衡测量法的特点; 3.应用电位差计测量电学量。(9)主要仪器设备及套数: 32套(10)所在实验室: 物理实验室 实验项目三:
(1)实验名称: 密立根油滴实验(2)实验性质: 验证性实验(3)实验类别: 基础实验(4)实验学时:3(5)每组人数:32(6)开出要求:必修
(7)实验内容: 1.调节CCD密立根油滴仪,捕捉油滴,观察油滴的运动
2.测量油滴运动的收尾速度和平衡电压,计算油滴的带电量和基本电荷的大小。
(8)实验目的:1.学习了解CCD图像传感器的原理与应用;
2.通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的测量,证明电荷的不连续性,并测量基本电荷的大小。
(9)主要仪器设备及套数:16套(10)所在实验室:物理实验室
实验项目四:
(1)实验名称:拉伸法测量钢丝的杨氏弹性模量(2)实验性质:验证性实验(3)实验类别:基础实验(4)实验学时:3(5)每组人数:32(6)开出要求:必修
(7)实验内容:测量钢丝的杨氏弹性模量。
(8)实验目的: 1.掌握拉伸法测量金属丝杨氏弹性模量的方法;
2.了解放大测量法的特点;
3.掌握光杠杆装置测量微小长度变化量的原理; 4.掌握差数平均法处理资料的方法。(9)主要仪器设备及套数:32台(10)所在实验室:物理实验室 实验项目五:
(1)实验名称: 双臂电桥测电阻(2)实验性质: 验证性实验(3)实验类别: 基础实验(4)实验学时:3(5)每组人数:32(6)开出要求:必修
(7)实验内容:利用双臂电桥测量低值电阻和电阻的温度系数(8)实验目的:1.了解四端电阻的特征;
2.掌握补偿测量法、平衡测量法的特点; 3.应用双臂电桥测量电学量。
(9)主要仪器设备及套数: 32套(10)所在实验室: 物理实验室 实验项目六:
(1)实验名称: 超声波波速的测量(2)实验性质: 综合性实验(3)实验类别: 基础实验(4)实验学时:3(5)每组人数:32(6)开出要求:必修
(7)实验内容: 1.应用示波器和超声波波速测定仪,测量一超声信号在空气中的传播速度。
(8)实验目的:1.学习示波器和超声波波速测定仪的使用; 2.学习驻波法、相位法和双棕法测量波长的特点。(9)主要仪器设备及套数:32套(10)所在实验室:物理实验室
实验项目七:
(1)实验名称:迈克尔逊干涉仪的应用(2)实验性质:综合性实验(3)实验类别:基础实验(4)实验学时:3(5)每组人数:32(6)开出要求:必修
(7)实验内容:通过使用迈克尔逊干涉仪观察光的等倾干涉、等厚干涉条纹,测量激光波长和钠光黄双线的波长差,使学生进一步掌握光的干涉测量技术。
(8)实验目的: 1.了解迈克尔逊干涉仪的构造原理和调节方法;
2.观察等倾干涉、等厚干涉条纹特点和形成条件; 3.用迈克尔逊干涉仪测量光波波长。
(9)主要仪器设备及套数:16台(10)所在实验室:物理实验室 实验项目八:
(1)实验名称:利用霍尔效应测量元件参数(2)实验性质: 验证性实验(3)实验类别: 基础实验(4)实验学时:3(5)每组人数:32
(6)开出要求:必修
(7)实验内容:利用霍尔效应实验仪观察磁电效应现象,测量磁场及元件参数。(8)实验目的:1.了解霍尔效应测量磁场的原理和方法; 2.观察磁电效应现象;
3.学会用霍尔元件测量磁场及元件参数的基本方法。(9)主要仪器设备及套数: 16套(10)所在实验室: 物理实验室 实验项目九:
(1)实验名称: 万用电表的设计与定标(2)实验性质: 设计性实验(3)实验类别: 基础实验(4)实验学时:4(5)每组人数:32
(6)开出要求:必修
(7)实验内容: 练习以指针式毫安表为显示器的万用电表的设计与组装(限于直流电流、直流电压、电阻和交流电压4种功能)。(8)实验目的:1.掌握万用电表的基本原理和设计方法; 2.学习万用电表的组装和定标。
(9)主要仪器设备及套数:32套(10)所在实验室:物理实验室
实验项目十:
(1)实验名称:分光计的调整与使用(2)实验性质:验证性实验(3)实验类别:基础实验(4)实验学时:4(5)每组人数:32(6)开出要求:必修
(7)实验内容:调整分光计,验证光的反射定律。(8)实验目的: 1.学习分光计的调整方法;
2.学习分光计测量角度的方法。(9)主要仪器设备及套数:32台(10)所在实验室:物理实验室 实验项目十一:
(1)实验名称:伏安法测量元器件的电阻值(2)实验性质: 验证及设计性实验(3)实验类别: 基础实验(4)实验学时:3(5)每组人数:32(6)开出要求:必修
(7)实验内容:用伏安法测出线性及非线性电阻元件的伏安特性曲线,并对电表引入的系统误差进行修正。
(8)实验目的:1.掌握电阻元件伏安特性的测量方法,了解线性、非线性电阻的特性; 2.了解伏安法测量电阻的方法误差、阻值修正及电路的选择; 3.掌握常用的电学仪器的使用方法。4.掌握作图法处理实验数据的方法。
5.设计非线性电阻的伏安特性测量方法及数据采集方法。
(9)主要仪器设备及套数: 32套(10)所在实验室: 物理实验室 实验项目十二:
(1)实验名称:扭摆法测量物体的转动惯量(2)实验性质: 验证性实验(3)实验类别: 基础实验(4)实验学时:3(5)每组人数:32(6)开出要求:必修
(7)实验内容:使物体作扭转摆,由摆动周期及其它参数的测量计算出物体的转动惯量。(8)实验目的:1.用扭摆测量几种不同形状物体的转动惯量和弹簧的扭转常数,并与理论值进行比较;
2.验证转动惯量平行轴定理。
(9)主要仪器设备及套数:32套(10)所在实验室:物理实验室
实验项目十三:
(1)实验名称:速度和加速度的测量(2)实验性质:验证性实验(3)实验类别:基础实验(4)实验学时:3(5)每组人数:32(6)开出要求:必修
(7)实验内容:本实验简要介绍气垫导轨的结构、性能,并从实验教学的角度讨论速度、加速度的测量。
(8)实验目的: 1.掌握气垫导轨和光电计时装置的调整与使用方法;
2.了解低摩擦情况下研究力学问题的方法;
3.掌握在气垫导轨上测量物体速度和加速度的方法; 4.掌握测量瞬时速度的方法。
(9)主要仪器设备及套数:32台(10)所在实验室:物理实验室 实验项目十四:
(1)实验名称:单臂电桥测电阻(2)实验性质: 设计性实验(3)实验类别: 基础实验(4)实验学时:3(5)每组人数:32(6)开出要求:必修
(7)实验内容:自组单臂电桥测量电阻(8)实验目的:1.设计单臂电桥;
2.掌握用单臂电桥测量电阻的原理、方法; 3.了解平衡测量法的特点。(9)主要仪器设备及套数: 32套(10)所在实验室: 物理实验室 实验项目十五:
(1)实验名称:双踪示波器的使用(2)实验性质: 验证性实验(3)实验类别: 基础实验(4)实验学时:3(5)每组人数:32(6)开出要求:必修
(7)实验内容:用双踪示波器观察电信号波形及测量电信号的电压及频率
(8)实验目的:1.了解示波器的基本结构和工作原理、掌握示波器的调节和使用; 2.掌握用示波器观察电信号波形的方法; 3.掌握用示波器测量电信号的电压和频率的方法;
4.了解示波器图像跟踪测量技术。
(9)主要仪器设备及套数:32套(10)所在实验室:物理实验室
实验项目十六:
(1)实验名称:等厚干涉的研究(2)实验性质:验证性实验(3)实验类别:基础实验(4)实验学时:3(5)每组人数:32(6)开出要求:必修
(7)实验内容:观察等厚干涉现象,了解等厚干涉特点,加深对光的波动性的认识。(8)实验目的: 1.观察等厚干涉现象和特点,加深对光的波动性的认识。
2.学习利用干涉现象进行干涉计量; 3.用牛顿环测透镜的曲率半径;
4.用劈尖干涉测量微小厚度和检查玻璃表面的质量。(9)主要仪器设备及套数:32台(10)所在实验室:物理实验室 实验项目十七:
(1)实验名称:用稳恒电流场模拟静电场(2)实验性质:验证性实验(3)实验类别:基础实验(4)实验学时:3(5)每组人数:32(6)开出要求:必修
(7)实验内容:本实验是仿造一个电流场(称为模拟场),用探针去探测模拟场从而间接地测绘出静电场的分布。
(8)实验目的:1.了解模拟的概念和使用模拟法的条件; 2.熟悉均匀导体内稳定电流场的一些特点;
3.掌握用模拟法测量和研究二维静电场的基本方法;
4.测量给定形状的电极间的电场分布,加深对电场强度和电位概念的理解。(9)主要仪器设备及套数: 16套(10)所在实验室: 物理实验室
八、说明
院(系)名称:理学院
主管院长签字: 实验室名称:物理实验室
实验室主任签字: 实验室地点:逸夫楼
填表人签字:
联系电话:82201498-8313
填报日期:2004年12月
第二篇:大学物理实验--教学大纲
大学物理实验课教学大纲
大学物理实验课程体系、内容和教学模式..................................................................................................................1 一级物理实验(基础物理实验)..................................................................................................................................3 二级物理实验(综合性、设计性实验)......................................................................................................................4 三级物理实验(现代物理实验技术)..........................................................................................................................5 四级物理实验(研究型实验)......................................................................................................................................7 开放实验..........................................................................................................................................................................8 物理学在人的科学素质培养中具有重要的地位,实验为物理学的基础,它反映了理工科实验的共性和普遍性问题,在人才科学素质培养中起着不可替代的重要作用.20世纪中叶以来,以计算机信息科学技术、生命科学、空间科学、材料科学等为代表的新的科学技术革命,极大地加速了科学技术的发展和各学科之间的相互交叉和渗透,新的综合化趋势已成为科学发展的主流。因此,物理实验课程体系,教学内容和教学方法、手段必须由封闭型向开放型转变。大学物理实验作为大学生在进校后的第一门科学实验课程,不仅应让学生受到严格的、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,更主要的是要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,适应时代的发展,科技进步的创新能力。
大学物理实验课程体系、内容和教学模式
1.素质教育为目标,建立物理实验课程新体系:
打破了传统的力、热、电、光、近代物理实验教学的封闭体系。建立以基本实验、综合性实验、设计性实验、研究性实验等组成的新的实验课程体系,形成从低到高、从基础到前沿、从接授知识到培养综合能力,逐级提高的四级基础物理实验课程新体系。每一级物理实验大致用一个学期的时间完成,不同的级标志着不同实验技能和科学思维水平。使学生从较高起点进入大学物理实验,一个台阶、一个台阶地走向科学的高峰。
2.注重物理实验的时代性与先进性,改革实验教学内容:
物理实验必须与现代科学技术接轨,才能激发学生的学习积极性与热情,也才能使现代科技进步的成果渗透到传统的经典课程内容之中,例如将计算机技术、光纤技术、磁共振技术、核物理技术、X射线技术、电子显微技术、光谱技术、真空技术、传感器技术等现代技术及科研成果融用于学生物理实验之中。
3.营造培养创新人才的多元化教学模式和环境)(1)大学物理仿真实验和教学模式
(1.1)大学物理仿真实验及其教学模式的目标和特点:
大学物理仿真实验把实验设备、教学内容(包括理论教学)、教师指导和学习者的思考、操作有机融合为一体,形成一部可操作的活的教科书,为物理实验改革提供了有力工具,同时克服了实验教学长期受到课堂、课时限制的困扰,使实验教学内容在时间和空间上得到延伸;
(1.2)实现理论教学与实验教学的结合:
将实验的原理、思想、方法和应用与仿真软件的虚拟实验仪器、实验环境相结合,将理论教学与实验教学有机的融为一体。学生可以在学习物理概念、思想、方法的基础上,有目的的去设计实验,完成实验;又能通过实验深化对物理概念、思想的理解。利用仿真实验,在同一个界面上实现理论与实验的互动学习,培养学生的创新思维和能力。
(1.3)实现与真实实验相结合的二段、三段式等的教学模式:
对一些难度高、复杂的实验,学生在通常的课时内对实验设备原理、使用方法、实验的设计原理、实验方法难以消化,对实验中所遇到的现象也很难通过短时间分析建立起认识,因此复杂的实验不能容许学生自行设计实验参数,反复调整后,观察实验现象,分析实验结果。我们采用仿真实验与实际实验相结合的二段教学模式,解决上述问题,激发了学生的学习主动性和积极性,提高实验教学的质量和水平。
(2)利用现代教育技术开设“大学物理实验远程教学”
通过开设远程网上物理实验教学,学生利用校园网或Internet网对实验教学内容进行课前预习和课后复习,使教学内容在时间和空间上得到延伸,学生能够充分的学习和掌握实验教学内容。开设网上虚拟物理实验,学生可以根据自己的时间,在任何地点自主的进行学习,开拓学生的眼界,满足不同层次学生的学习需求和给学生提供了自学物理实验的环境,培养学生对实验的自学能力。
(3)开设开放服务实验室
在每一级物理实验中,开设开放服务实验室,它不仅时间上对学生开放,而且在内容上也开放,是一种个性教学模式,满足学生求知、探索和创新的欲望,侧重创新精神与能力培养,在开放服务实验室中,学生可利用实验室提供的设备,自己设立题目,教师只是指导和审核学生提出的实验方案与题目,允许失败,最后以小论文的形式在Seminar课中上台发表,讨论和总结成功和失败的原因,自己的创新点。
大学物理实验教材及与教材配套的教学软件:
1.大学物理实验 第一册 吴泳华、霍剑青 熊永红 主编 高等教育出版社 2001.6..2 2.大学物理实验 第二册 谢行恕、康士秀、霍剑青 主编 高等教育出版社 2001.6. 3.大学物理实验 第三册 李志超、轩植华、霍剑青 主编 高等教育出版社 2001.12. 4.大学物理实验 第四册 霍剑青、吴泳华、刘鸿图 主编 高等教育出版社 2002.1 5.“大学物理仿真实验 for Windows”(一)王晓蒲、霍剑青主编高等教育出版社 1998.6.6.“大学物理仿真实验 for Windows”
(二)王晓蒲、霍剑青主编高等教育出版社 1998.12.7.“大学物理虚拟实验远程教学系统” 王晓蒲、霍剑青主编 高等教育出版社 2001.12.一级物理实验(基础物理实验)
课程编号:02214100 预修课程: 开课学期: 总 学 时:54 学 分:1
一、教学目标及要求
主要为基本物理量的测量、基本实验仪器的使用、基本实验技能的训练和基本测量方法与误差分析等,涉及到力、热、电、光、近代和物理各个学科,是大学物理实验的入门实验,也是适合于各专业的普及性实验。
二、教材及主要参考书
1.大学物理实验 第一册 吴泳华、霍剑青 熊永红 主编 高等教育出版社 2001.6..2 2.“大学物理仿真实验 for Windows”(一)王晓蒲、霍剑青主编高等教育出版社 1998.6.3.“大学物理仿真实验 for Windows”
(二)王晓蒲、霍剑青主编高等教育出版社 1998.12.4.“大学物理虚拟实验远程教学系统” 王晓蒲、霍剑青主编 高等教育出版社 2001.12.三、课程章节及学时分配
实验一 用示波器测量时间 实验二 用天平测量质量 实验三 直流电表和直流测量电路 实验四 用热敏电阻测量温度 实验五 半导体温度计的设计与制作 实验六 直线运动中速度的测量 实验七 碰撞过程中守恒定律的研究 实验八 单摆的设计与研究 实验九 表面张力系数的测定 实验十 液体粘度的测定 实验十一 钢丝杨氏模量的测量 实验十二 切变模量的测量 实验十三 固体比热容的测量 实验十四 直流电的测量 实验十五 交流电及整流滤波电路 实验十六 测量螺线管的磁场 实验十七 透镜参数的测量 实验十八 分光计的调节与使用 实验十九 用密立根油滴实验测电子电荷 实验二十 光电效应法测普朗克常量 实验二十一 干涉法测微小量
二级物理实验(综合性、设计性实验)
课程编号:02214200 预修课程: 开课学期: 总 学 时:54 学 分:1
一、教学目标及要求
以综合性、设计性为主的实验,应用综合实验方法和技能系统研究力、热、电、光学物理量的测量,并且逐步引进综合现代物理实验和方法,培养学生综合思维和综合应用知识和技术的能力。在实验方法上,强调设计性实验。由以前教师排好实验、准备好仪器、学生来做实验的状态,过渡到学生在教师指导下,自己设计方案来完成实验,从而培养学生的综合思维和创造能力。学生通过做设计实验,从成功与失败中受到训练,更有利学习实验的设计思想、实验方法和实验技术,尤其是提出问题、分析问题和解决的能力。
二、教材及主要参考书
1.大学物理实验 第二册 谢行恕、康士秀、霍剑青 主编 高等教育出版社 2001.6. 2.“大学物理仿真实验 for Windows”(一)王晓蒲、霍剑青主编高等教育出版社 1998.6.3.“大学物理仿真实验 for Windows”
(二)王晓蒲、霍剑青主编高等教育出版社 1998.12.4.“大学物理虚拟实验远程教学系统” 王晓蒲、霍剑青主编 高等教育出版社 2001.12.四、课程章节及学时分配
实验一 用凯特摆测量重力加速度 实验二 声速的测量 实验三 热导系数的测量 实验四 检流计的特性 实验五 双臂电桥测低电阻
实验六 用直流电位差计精确测量电压弗兰克-赫兹实验 实验七 交流谐振电路 实验八 交流电桥
实验九 通过霍尔效应测量磁场 实验十 迈克尔逊干涉仪
实验十一 棱镜摄谱和光谱分析偏振光的研究 实验十二 低真空的获得和测量 实验十三 传感器系列实验(1)实验十四 G-M计数管特性的研究 实验十五 物质对β射线的吸收
三级物理实验(现代物理实验技术)
课程编号:02214300 预修课程: 开课学期: 总 学 时:54 学 分:1
一、教学目标及要求
以综合现代物理实验和现代物理技术为主的实验。学生在本级物理实验中将学习现代物理实验技术的思想,方法,技术和应用。.本级物理实验涉及广泛的实验应用技术领域,例如,计算机技术、光纤技术、X射线技术、磁共振技术、核物理技术、传感器技术、光谱技术、真空技术和低温技术等。
二、教材及主要参考书
1.大学物理实验 第三册 李志超、轩植华、霍剑青 主编 高等教育出版社 2001.12. 2.“大学物理仿真实验 for Windows”(一)王晓蒲、霍剑青主编高等教育出版社 1998.6.3.“大学物理仿真实验 for Windows”
(二)王晓蒲、霍剑青主编高等教育出版社 1998.12.4.“大学物理虚拟实验远程教学系统” 王晓蒲、霍剑青主编 高等教育出版社 2001.12.三、课程章节及学时分配
实验一 全息光栅 实验二 全息照相 实验三 激光散斑
实验四 单色仪的调整与使用 实验五 付立叶光学实验(1)实验六 椭偏仪
实验七 验证相对论实验卢瑟福散射实验 实验八 用闪烁晶体测量γ射线能谱 实验九 核磁共振
实验十 x射线实验: 德拜照相, 物相分析, 劳厄照相 实验十一 电子显微镜实验 实验十二 电子自旋共振实验 实验十三 铁磁共振 实验十四 钠原子光谱 实验十五 氢氘原子光谱(1)实验十六 塞曼效应实验(1)实验十七 传感器系列实验(2)实验十八 高真空的获得和测量 实验十九 低温的获得和测量 实验二十 穆斯堡尔谱
四级物理实验(研究型实验)
课程编号:02214400 预修课程: 开课学期: 总 学 时:54 学 分:1
一、教学目标及要求
以科学小实践为主题,组织若干个围绕基础物理实验的课题,以科研方式进行实验,培养学生的创新思维和研究、开发应用能力。学生在教师指导下,在自行调研的基础上选择课题、写出调研报告、实验方案、完成课题和写出研究论文。本级物理实验引导学生在前三级物理实验的基础上,综合应用实验的设计思想、实验方法和技术,研究系列实验及其应用。通过本级实验,学生将学习科研的思维和方法,培养他们的创新思维、理论与实际相结合的能力及团队合作精神。
二、教材及主要参考书
1.大学物理实验 第四册 霍剑青、吴泳华、刘鸿图 主编 高等教育出版社 2002.1 2.“大学物理仿真实验 for Windows”(一)王晓蒲、霍剑青主编高等教育出版社 1998.6.3.“大学物理仿真实验 for Windows”
(二)王晓蒲、霍剑青主编高等教育出版社 1998.12.4.“大学物理虚拟实验远程教学系统” 王晓蒲、霍剑青主编 高等教育出版社 2001.12.三、课程章节及学时分配
实验一 X射线系列实验及应用: X射线荧光,X射线衍射,德拜照相, 物相分析,劳厄照相 实验二 常温及变温下的吸收和发射光谱实验 实验三 电子显微技术系列实验 实验四 射线成像实验的研究
实验五 核物理实验与方法的研究:穆斯堡尔谱实验及应用,测量高速运动的电子的动量与能量间的关系,符合法测量放射源活度 实验六 扫描隧道显微镜实验及应用 实验七 付立叶光学实验及应用 实验八 脉冲激光器系列实验 实验九 等离子体特性实验及应用
实验十 薄膜制备技术及性能测试:蒸发法真空镀膜,薄膜测量 实验十一 光谱系列实验及应用:氢氘光谱实验(2),塞曼效应实验(2)实验十二 拉曼光谱及应用 实验十三 非线性光学系列实验
开放实验
课程编号: 预修课程: 开课学期: 总 学 时: 学 分:
一、教学目标及要求
在每一级物理实验中,开设开放服务实验室,它不仅时间上对学生开放,而且在内容上也开放,这是一种个性教学模式,满足学生求知、探索和创新的欲望,侧重创新精神与能力培养,设计与开发等。在开放实验室中,学生可利用实验室提供的设备,自己设立题目,教师只是指导和审核学生提出的实验方案与题目,允许失败,最后以小论文的形式发表和研讨。
二、教学重点和难点
组织教学的方法:
满足个性化教育的需要,建立了大学物理实验网上选课系统,打破多年来一个年级学生一张课表的作法,实现全方位开放的教学模式:
在实验项目和教学内容逐渐丰富的基础上,建立了大学物理实验网上选课系统和实验教学管理系统。在三级、四级物理实验中,学生根据兴趣和需要,在老师的指导下,在网上选课,打破多年来一个年级学生一张课表的作法,作到一个学生一张课表,满足个性化教育,激发了学生的主动学习的热情,提高了实验教学水平。开设物理实验课的同时,并行开设“物理实验技术系列讲座”,提高物理实验课的层次和水平: 在每级物理实验课开设的同时,对学生开设物理实验技术系列讲座,讲述各领域的背景、思想、方法、技术和应用,使学生深入理解物理实验的思想、方法和应用。激发他们的学习热情和积极性,提高实验的层次和水平。
实验报告和考核方法:
实验报告的要求和考核方法体现了教学目标,也是对学生学习方法和内容的导向。改变传统的“照葫芦画瓢”实验报告模式,要求学生一个单元(4-6个实验)写一个大报告,注重总结、分析和讨论。
改变传统的笔试方法,新的考核方法要求学生以小论文的方式提交总结报告、演讲报告和参加答辩。
三、课程章节及学时分配
实验题目如下: 动态法测量导体的热导率 膨胀系数的测量
模拟电冰箱制冷参数的测量 摩擦系数的测量 示波器的调节和使用 光速的测定
电子电量与荷质比测量 弦振动的研究
读数显微镜的原理和应用 模拟静电场 动态杨氏模量的测量 电子束测荷质比 闪光法测不良导体热导率 单摆设计 磁控管法测荷质比 统计规律
光纤几何尺寸的测量 三线摆
温差热电偶的定标和测温 透镜参数的测量 气体比热容比的测量 气垫导轨系列实验 PN结测温的原理 磁滞回线的测量 衍射法测细丝直径 电子衍射实验 万用表的设计和组装 相关器原理
交流电路和整流滤波双线摆 液体粘度的测定 磁天平摄影和暗室技术 全息光栅
技能训练(金工实践)高温超导 锁相放大器原理 三维全息 RLC暂态过程 RLC稳态过程 弱电流放大及应用 光学黑盒子
物理摆运动规律的研究 霍尔效应 介电常数的测量 分光计
干涉条纹的CCD测量 光纤通讯 电子自旋共振 变温霍尔效应 万有引力的测量 二维碰撞实验 非线性电路混沌实验 迈克尔逊干涉仪 双光栅测弱振动 几何光学实验
衍射、干涉、偏振现象的观察 导热系数的测量 空气阻力实验
飞机机翼的空气动力实验 辐射定律的研究实验 螺线管磁场的测量 直导体外的磁场 分米波的辐射特性研究
激光相干光系列实验(可做迈克尔逊干涉仪,FP干涉仪,马陈干涉仪,激光多普勒,傅立叶光学实验等)克尔效应实验
空气和金属中的声速测量 三轴回转仪实验(陀螺仪实验)锥体上滚轮实验 热空气发动机 偶极的辐射的方向特性
数字示波器与通(断)电自感测量 康普顿散射实验
光寻址液晶光阀的特性研究实验 数码成像的原理实验 剪切干涉原理实验
全息照相和衍射现象的观察和研究 光学设计原理和几何象差 X射线衍射实验 激光散斑测量微小位移
第三篇:《大学物理实验》教学大纲
《大学物理实验》教学大纲
(理工科类本科)
课程代码:3315009 总学时:48 学分:3 课程类别:必修
适用专业:理工科本科各专业 预修要求:高等数学、物理学
一、总则
1.本大纲的适用范围
全校理工类本科各专业 2.本大纲的实验目的和要求
物理实验课的目的:通过对物理实验现象的观察和分析,学习运用理论指导实验、分析和解决实验中问题的方法,从理论和实际的结合上加深对理论的理解。培养学生从事科学实验的初步能力,有:通过阅读教材或资料能概括出实验原理和方法的要点;正确使用基本实验仪器,掌握基本物理量的测量方法和实验操作技能;正确记录和处理数据,分析实验结果和择写实验报告。培养学生实事求是的科学态度、严谨踏实的工作作风,勇于探索、坚韧不拔的钻研精神以及遵守纪律、团结协作、爱护公物的优良品德。
物理实验课的要求:要求学生爱护仪器设备,培养良好的实验习惯和学风,遵守《学生实验守则》。通过实验前的预习和阅读仪器说明书,明确实验目的、原理、条件和步骤,能独立正确安装调整常用实验装置,并能掌握实验操作的基本技术,如零点校正、消除视差等。学习物理实验思想,如观察、思维、联想、推理、分析客观规律以及用实验手段解决问题的思路等。掌握基本实验方法和测量方法,如放大法、比较法、转换法、置零法等。了解误差的基本知识,能正确记录和处理实验数据,客观评价实验结果,写出合格的实验报告。3.本实验课程的重点和内容 1)测量误差与数据处理 2)拉伸法测弹性模量 3)扭摆法测定物体转动惯量 4)电学元件伏安特性的测量 5)直流电桥测电阻 6)电压补偿及电流补偿实验 7)示波器的原理和使用 8)分光计的调整和使用 9)用牛顿环测曲率半径
10)迈克耳孙干涉仪的调整和使用 11)音频信号光纤通信原理 12)光电效应测定普朗克常数 13)声速的测定 14)光栅衍射 4.本大纲的所需实验设备
游标卡尺、螺旋测微仪、钢直尺、物理天平、数字毫秒计、转动惯量测试仪、杨氏弹性模量测定仪、数字电压表、数字电流表、微安表、稳压电源、滑线变阻器、电阻箱、标准电阻、稳压二极管、单臂电桥、双臂电桥、平衡指示仪、电位差计、标准电源与待测低电势、函数信号发生器、双踪示波器、声速测定仪、分光计、精密光栅、三棱鏡、低压汞灯、低压钠灯、读数显微镜、牛顿环仪、多束光纤激光源、普朗克常数测定仪、微电流测试仪、迈克尔逊干涉仪、音频信号光纤传输技术实验仪、收音机、音箱、计算机、打印机等。
二、实验项目及学时安排
1.实验项目一 测量误差与数据处理 1)实验类型:综合性实验 2)实验开设属性:必开实验 3)学时数:5学时 4)实验目的
a、掌握测量误差理论知识和数据处理方法; b、掌握有效数字及其运算法则;
c、在实验中运用误差理论知识和数据处理方法,提高测量结果的精确度。5)实验要求
a、正确分析误差、消减系统误差到最低程度,合理测量、合理记录实验数据; b、正确处理测量数据,以便得到接近于真值的最佳结果; c、合理评价测量结果的误差,写出测量结果的最终表达式。掌握有效数字及其运算法则。2.实验项目二 拉伸法测弹性模量
1)实验类型:验证性 2)实验开设属性: 必开实验 3)学时数:3学时 4)实验目的
a.学习光杠杆镜尺法测量微小长度变化的原理和调节方法。b.用拉伸法测量金属丝的杨氏模量。c.学习逐差法处理数据的方法。5)实验要求
a.调节杨氏模量仪
(ⅰ)调节水平;(ⅱ)调节光杠杆的位置;(ⅲ)调节望远镜;
b.测量钢丝的原长L0及直径d、光杠杆镜面到望远镜标尺的距离D、光杠杆镜前后脚的距离b;
c.观察钢丝伸长变化;
分别用逐渐增加等质量砝码和逐渐减少等质量砝码的方法进行测量,数据处理采用逐差法处理。
3.实验项目三
扭摆法测定物体转动惯量 1)实验类型: 验证性 2)实验开设属性:必开实验 3)学时数:3学时 4)实验目的 a.了解扭摆的构造、原理、使用方法以及转动惯量测试仪的使用方法;
b.用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量和弹簧的扭转常数,并与理论值进行比较。
5)实验要求
a.熟悉扭摆的构造、使用方法以及转动惯量测试仪的使用方法; b.用塑料圆柱测定扭摆的仪器常数(弹簧的扭转常数)K;
c.测定塑料圆柱、金属圆筒、木球与金属细长杆的转动惯量,并与理论值比较。
4.实验项目四 电学元件伏安特性的测量――线性元件 1)实验类型:验证性 2)实验开设属性: 必开实验 3)学时数:2学时 4)实验目的
a、了解分压器电路的调节特性; b、验证欧姆定律;
c、掌握测量伏安特性基本方法,对电流表内、外接法的误差进行分析; d、测量线性元件的伏安特性,用作图法处理数据。5)实验要求
a.了解电磁学基本仪器的性能指标、基本原理和使用方法,遵守接线规则; b.定性观察分压电路的调节特性;
c.测一线性电阻的伏安特性,作出伏安特性曲线,并从图上求出电阻值,要求根据阻值大小确定采用内接法还是外接法。
5.实验项目五
电学元件伏安特性的测量――非线性元件 1)实验类型: 验证性 2)实验开设属性:必开实验 3)学时数:2学时 4)实验目的
a.掌握分压器电路的调节特性; b.进一步掌握测量伏安特性基本方法;
c.测量非线性元件的伏安特性,用作图法处理数据。5)实验要求
a.掌握电磁学基本仪器的性能指标、基本原理和使用方法,遵守接线规则; b.掌握分压电路的调节特性;
c.测定稳压二极管(非线性元件)正向伏安特性,并作出伏安特性曲线。
6.实验项目六
直流电桥测电阻――单臂电桥测中值电阻 1)实验类型:验证性 2)实验开设属性: 必开实验 3)学时数:2学时 4)实验目的
a.掌握单臂电桥使用的基本规则;
b.掌握单臂电桥工作原理和测量中值电阻的方法; c.学习习近平衡测量比较法。5)实验要求 a.测三个已知标称值的中值电阻;
要求熟悉仪器各键及接线柱的功能,正确连接线路; b.掌握单臂电桥的灵敏度和测量不确定度的计算。7.实验项目七 直流电桥测电阻――双臂电桥测低值电阻 1)实验类型:验证性 2)实验开设属性:必开实验 3)学时数:2学时 4)实验目的
a.掌握双臂电桥使用的基本规则;
b.掌握双臂电桥工作原理和测量低值电阻的方法,并与单臂电桥比较分析; c.进一步学习习近平衡测量比较法。5)实验要求
a.熟悉仪器各键及接线柱的功能,正确连接线路,并注意规范操作事项,避免误差太大;
b.测一个已知标称值的低值电阻; c.测量一根铜棒的电阻率。8.实验项目八
电压补偿及电流补偿实验 1)实验类型: 综合性 2)实验开设属性:必开实验 3)学时数:3学时 4)实验目的
a.掌握补偿法测量的基本原理;
b.用UJ-31型低电势电位差计校验毫安表; c.了解电表精度等级的确定和估算校验装置的误差。5)实验要求
a.熟悉UJ-31型电位差计各旋钮的功能,掌握使用电位差计的基本要领;掌握电学仪器的正确接线;
b.学会校验毫安表。
9.实验项目九
示波器的原理和使用 1)实验类型:验证性 2)实验开设属性:必开实验 3)学时数:3学时 4)实验目的
a.了解示波器的基本结构和工作原理,掌握使用示波器和信号发生器的基本方法; b.学会使用示波器观测电信号波形和电压幅值及频率; c.学会使用示波器观察李萨如图形并测量频率。5)实验要求
a.熟悉YB4320G型双踪示波器和YB1634型函数信号发生器的板面分布及各主要控制键的功能,学会校准示波器;
b.观察电信号波形并测量峰--峰电压值及频率; c.观察绘制李萨如图形并测量频率。10.实验项目十 分光计的调整和使用 1)实验类型: 验证性 2)实验开设属性:必开实验 3)学时数:3学时 4)实验目的
a.了解分光计的结构,学会正确的调节和使用方法; b.掌握用自准直法调节望远镜的焦距至无穷远; c.学会用自准法测定三棱镜的顶角。5)实验要求
a.调整分光计
(ⅰ)平行光管能够发射平行光;(ⅱ)望远镜能够接收平行光(或调焦至无穷远处);(ⅲ)望远镜的主光轴垂直于分光计的中心轴;(ⅳ)平行光管主光轴与望远镜主光轴同轴等高。
b.自准法测玻璃三棱镜的顶角。11.实验项目十一 用牛顿环测曲率半径
1)实验类型:验证性
2)实验开设属性:必开实验 3)学时数:3学时 4)实验目的
a.观察光的等厚干涉现象,了解等厚干涉的特点;
b.学习用等厚干涉方法测量平凸透镜的曲率半径和微小厚度; c.练习用图解法、用逐差法处理数据。5)实验要求
a.熟悉读数显微镜的结构和使用方法; b.观察牛顿环的干涉图样;
c.测量牛顿环的直径并用图解法求得平凸透镜的曲率半径; d.测量牛顿环的弦长,并用逐差法求得平凸透镜的曲率半径。12.实验项目十二 迈克尔逊干涉实验
1)实验类型: 综合性
2)实验开设属性:必开实验 3)学时数:3学时
4)实验目的
a.了解迈克尔逊干涉仪的原理并掌握其调节方法; b.利用迈克尔逊干涉仪观察干涉现象;
c.利用迈克尔逊干涉仪测定He-Ne激光的波长。5)实验要求
a.掌握迈克尔逊干涉仪的调节方法;
b.观察非定域干涉现象; c.测量He-Ne激光的波长。
13.实验项目十三 音频信号光纤通信原理
1)实验类型:综合性
2)实验开设属性:必开实验 3)学时数:3学时 4)实验目的
a.了解音频信号光纤传输系统的结构及选配各主要部件的原则; b.熟悉半导体/光电器件的基本性能及主要特性的测试方法; c.学习分析音频信号集成运放电路的基本方法; d.训练音频信号光纤传输系统的调试技术。5)实验要求
a.光信号的调制与发送;
(ⅰ)LED—传输光纤组件电光特性的测定;(ⅱ)偏置电流与无截止畸变最大调制幅度关系的测定。
b.光信号的接收
(ⅰ)硅光电二极管光电特性及响应度的测定;(ⅱ)光信号的检测;(ⅲ)接收器允许的最小光电信号幅值的测定。
c.音频信号的传输。14.实验项目十四 光电效应
1)实验类型:综合性
2)实验开设属性: 必开实验
3)学时数:3学时 4)实验目的
a.了解光电效应的基本规律,认识光的粒子性; b.验证爱因斯坦光电效应方程;
c.掌握用光电效应法测定普朗克常数。5)实验要求
a.正确连接仪器并调整仪器(汞灯和微电流计需预热20分钟); b.测量光电管的暗电流特性曲线;
c.测量光电管的伏安特性曲线I—U,确定遏止电压Ua。作出遏止电压与照射光频率的关系曲线Ua—ν,求出普朗克常数h。15.实验项目十五 声速的测定
1)实验类型: 综合性
2)实验开设属性:必开实验 3)学时数:3学时 4)实验目的
a.用相位比较法测量声速; b.了解压电陶瓷换能器的功能;
c.进一步熟悉示波器和信号发生器的使用方法。5)实验要求
a.正确连接各仪器并调整仪器; b.用相位比较法测量声速; c.用逐差法处理数据。
16.实验项目十六 光栅衍射
1)实验类型: 验证性
2)实验开设属性:必开实验 3)学时数:3学时 4)实验目的
a.了解光栅的主要特征,掌握光栅的衍射规律; b.观察光栅的衍射光谱;
c.用光栅衍射原理测定光栅常数; d.用光栅测定汞灯主要谱线的波长; e.进一步熟悉分光计的调整和使用方法。5)实验要求
a.调整分光计和光栅;
b.根据已知汞灯绿色光谱线的波长和其衍射角φ(K=1)计算光栅常数d;
c.再由d和衍射角φ(K=1)测定汞灯其它两条黄色光和一条紫色光谱线的波长; d.进行误差估计和结果讨论。
17.实验项目十七 考查(闭卷)2学时
第四篇:大学物理实验课程论文
武汉工程大学邮电与信息工程学院
大学物理实验课程论文
大学物理实验教学
姓名: 学号:
系别:机械电气与工程系 专业:机械设计制造及其自动化 年级班级: 指导教师:
2016年12月1日
大学物理实验教学
摘要:因为随着现代科学技术的高质量的高层次创新人才的培养,扩大各大学物理实验教学的全方位改革实践必须在教学内容、教学方法、教学手段和教学环境,建立一个适合于现代科技的发展,新的教学体系,满足学生的学习需要各级达到激发学生学习的主动性和目的。
关键词:大学教学;物理实验;改革实践。
引言:大学物理实验教学不仅能帮助学生正确理解物理概念和规律,而且与课堂理论教学相比,在培养和提高学生动手能力、观察能力、理论联系实际能力等方面都更具优势。同时也为学生的研究能力、开拓能力、创新意识等综合科学素质的培养提供了较好途径。因此,实验课程在大学物理教学中具有不可替代的作用——是培养学生学习能力、实践能力和创新能力的重要环节。同时,大学物理实验也是培养专业基础厚、实践能力强的创新人才的重要基础。但是长期以来僵化的实验教学模式在很大程度上抑制了学生的积极性和主动性。要从根本上提高实验教学效果必须从大学物理实验课程的教学内容、教学方法和手段、管理制度和方法等方面进行积极有效地改革。
正文:在大学物理实验的实际教学中,由于一直受到客观条件和主观因素的制约,比如:教学形式,学生往往过分依赖教师指导,有些实验还需要老师全排实验内容、准备实验仪器或者调整仪器。而学生们则是在实验前听老师讲解关于这个实验的内容和怎么去使用仪器来做实验、怎么进行数据记录和处理、做实验时应该注意些什么,而且一般脾气好的老师们还会进行演示。我们这些学生只需要按照老师教给我们的现成的步骤进行物理实验,这样其实很大程度上抑制了学生的积极性和主动性,最重要的是抑制了学生们的好奇心。
随着时代的发展和科技的进步,在我们所处的二十一世纪,网络似乎成为了现在的主流,网络资源更是此起彼伏,但是在我们的学校,在我们的教师队伍中,这种网络资源其实并没有进行很好的应用,采取的教学方式与之之前相比是进不了,但是还是远远不够。在现在的高校,用什么样的教学方式对当代的大学生进行教育是非常重要的。像我们今天谈的大学物理实验课程,如果老师们强制性的要求学生对这个物理实验按照书中的步骤来会限制学生的创新性。
(一)原有教学系统的弊端
1.物理实验课程的教学模式单一。
物理实验的原始教学模式一般是教师讲解实验的原理,演示了实验的步骤和过程,并指出了试验中存在的问题,并以学生为代表,测量了数据。这种教学模式,老师布置的事情,学生不需要思考,你可以很容易地完成实验,和学生在实验过程中在测量结果时盲目的追求快速处理数据是一样的,不注重实验过程中的意义,很难调动学生的主动性和在实验教学中的学生的积极性,抑制了学生的创造性思维,鼓励学生发展的惯性思维,不能提高学生的创新能力。2.物理实验内容陈旧,命题实验较多,综合性、设计性实验较少。以往开设的实验都是验证性和演示性实验,这些传统的物理实验项目规定了实验内容、实验仪器和实验步骤,甚至有的实验会标明得到到的实验结论,没有选择性且缺乏层次性。这种上课方式从一开始就限制了学生探索未知、勇于创新的精神,很难激起学生的学习兴趣,也很难保证教学质量。3.课堂教学为学生预留的独立思考时间不足。
一般的物理实验课时为4个学时,要求学生在4个学时内完成两个实验,学生在实验过程中遇到问题时,一般会立刻向老师求援而不是去主动思考解决,很多教师往往也不是去启发、引导学生自己解决实验中的问题,而是简单地替学生排除问题了事,结果是问题虽然被排除了,但独立思考、分析和解决问题的门却对学生关上了,也失去了提高学生创新思维能力的极佳时机。
由于以上种种现象的存在,大学物理实验这门非常有用且有趣的实践性课程反而让学生感到枯燥无味,甚至反感,每次做实验纯粹是应付,测完数据让老师通过之后立即走人,使宝贵的实验资源未能发挥其对学生能力与素质培养的优势,所以必须改革物理实验教学,充分发挥物理实验教学对学生思维能力的培养作用。
(二)实验教学改革内容
1.实验教学体系改革。
传统的物理实验课程体系是按力学实验、热学实验、电磁学实验、光学实验和近代物理实验等分别安排的封闭体系,这种封闭体系强调了学科的系统性,忽视了学科之间的兼容互补性,各学科相互独立,限制了学生跨学科思维能力和创新能力的培养。根据高素质人才培养的要求,以培养学生的实践能力、创新能力为出发点,实行各门实验交叉、综合、有机整合、整体优化,加强综合设计性和研究性实验的力度,在传统物理实验课程体系的基础上将物理实验分为基础性实验、综合性实验、设计性实验和研究性自主实验,形成从低到高、从基础到前沿、从接受知识型到综合能力型的逐级提高的一、二、三、四级基础物理实验课程新体系,并在体系上形成了深浅结合、基础提高并重、创新与研究共举、课内外齐抓的实践教学体系。在内容中,融入了学科前沿技术以及教师自身教学和科研的新成果,注重了传统与现代的结合。为了提高学生物理实验兴趣,激发学生探索与创新精神,创新地引入了物理演示与探索实验。物理演示实验是以具有一定可见度,可呈现在学生面前的物理实验,通过一系列力学、热学、电磁学、光学和近代物理方面的形象生动的趣味演示实验,消除学生在学习物理学中因抽象、枯燥而产生的畏难、厌烦的心理,激发学生学习物理科学的兴趣,如图1所示。
图1 新的大学物理实验教学体系
2.实验教学方法改革。
针对物理实验的特点,结合考虑学生的认识规律和实际水平,采用的实验教学方法是:
(1)教师以授课的形式向学生讲授实验基本理论和基本知识、实验技术原理、误差理论和数据处理方法、科学研究方法、物理实验报告的撰写方法等;
(2)将学生自我操作作为物理实验教学的核心。对于仪器使用等和基础性
实验,学生在预习实验教材的基础上,然后每个学生按小组在实验室完成实际操作训练和数据测量,课前要撰写实验报告;
(3)对于综合性、设计型和创新研究性实验,在教师指导下,从了解实验背景、学习相关理论知识开始,学生须自行完成查阅文献、设计实验方案、选取器材、材料加工、组装和调试仪器、测量数据、数据分析、结果分析讨论等,最后撰写完整的报告。
(4)通过上述多种教学形式的实践训练,使学生不仅熟练掌握实验技能和实验技术,而且要学会提出问题、分析问题和解决问题的科学方法,开拓思路,熟悉和体验研究过程,使学生形成科学的思维,拥有科学的精神,提高其综合素质。
3.实验教学模式改革
传统的教学方式是实验室老师手工排课,由于涉及的实验指导老师少,学生人数多,专业多,所以实验课表的安排非常复杂与困难,且容易出错。传统的手工安排课表方式不能让学生根据自己的兴趣特长来选择实验项目,从而限制了学生个性的发展。为此,可以实施“网络预约开放式实验教学”这一新的教学模式,此教学模式能吸引学生主动参与实践活动,培养学生对“提出问题、研究问题、解决问题”的兴趣,培养学生的思索能力、辨析能力和探索求知精神,发展学生的个性和潜质,激发学生的创造力,达到提高学生实践能力和综合素质的目的。这种教学方式可以实现学生网上选课、资料下载、网上提交实验报告、网上评分、教学评价、师生交流等,具有操作简单,功能强大等优点,采用网络预约开放式实验教学模式,有利于教学手段的改进,有利于工作效率的提高,有利于学生个性的发展。
4.实验教学手段改革。实验室通过把“实验教材、实验仪器和实验过程”有机地结合起来,使之“三位一体”,可以极大地激发学生的学习热情和效率。建立网络教学资源库,引进网络仿真实验,实现教学的网络化和开放性,学生可以自己安排时间进行实验前的预习、仿真操作、及复习等多种多样的学习方法,提高学生学习的积极性、主动性和灵活性。实验室充分应用现代教育技术,全面深化物理实验课程教学改革,探索物理实验课程的教学规律,促进高素质人才的培养,推进创新人才的培养。
5.实验考核改革。
课程考试或考核的目的主要是检验教学的效果,促进教学内容的完善、教学方法的改进,促进素质教育和人才培养,同时,考核制度也是引导学生改进学习方法的有效途径。我们可以逐步建立、完善一套科学的、公正的物理实验课程考核机制,以引导学生在平时的实验和学习过程中就十分注意自身素质、创新思维和创新能力的培养、引导他们由过去的“学习、考试型”学生向“学习、思考、研究、创新”型学生转变为主。实验室对实验考评采取多种考核方式相结合的综合评定方法,考核方式主要有实验操作考查,实验理论综合考试,以及综合性、设计性实验项目的小论文的成绩评定,其中小论文是根据实验方案的可行性和创新性、实验结果的正确性和小论文的规范性等要素进行成绩评定。日常实验的成绩包含实验预习,实验过程中的表现和纪律,实验仪器的正确规范使用,实验操作熟练程度,实验报告等方面的评定。总之,对实验成绩的考评注重过程评价,倡导并鼓励创新。对综合性和设计性的实验的考核,要求学生对要解决的问题或要测定的指标提出实验方案、设计思路,组合出基本的实验装置流程,并对实验结果的精确度和误差来源进行分析与讨论。由于问题的解决方案具有多样化特
点,因此可以给学生提供广阔的思考空间,让学生发挥的自由度大,灵活性强,避免了死记硬背,削弱了那些缺乏创造性思维能力的同学的得分机会,而那些思维活跃、综合能力强的同学则得以在考试中正常发挥。
结论:
以培养全面性创新人才为指导思想,以培养基础厚、知识新、素质高、能力强的高层次创新型人才作为首要任务,树立起“强化基础,注重实践,追求创新”的教学理念和“传授知识、培养能力、提高素质”的教学目标,加强大学物理实验教学的创新改革。根据任务与目标,详细分析传统实验教学的弊端,结合自身的特点,制定了“内容层次化、类型三性化、项目模块化”的实验教学改革方案,使得物理实验教学由浅入深、由简单到复杂、由被动模仿到主动设计以及综合运用,逐渐加深学习内容的深度、广度和综合程度,符合认识规律和教学规律。
参考文献
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第五篇:大学物理实验课程总结
通过这个学期的大学物理实验课程,我体会颇深。物理实验是物理学习的基础,虽然在很多物理实验中我们只是复现课堂上所学理论知识的原理与结果,但这一过程与物理家进行科学研究的物理实验是一致的。老师们通过精心设计实验方案、严格控制实验条件等多种途径,以最佳的实验方式呈现物理问题,使我们通过努力能够顺利地解决物理实验呈现的问题,考验了我们的实际动手能力和分析解决问题的综合能力,加深了我们对有关物理知识的理解。通过一学期的课程,我学到了很多东西。
做大学物理实验时,需要认真地预习,弄清楚实验的总体过程,弄懂实验的目的、基本原理,了解实验所采用的方法的关键与成功之处;对照教材所列的实验仪器,了解仪器的工作原理,性能、正确操作步骤,特别是要注意那些可能对仪器造成损坏的事项。然后还要写预习报告,预习报告能够帮助我们顺利完成实验中的各项操作。在写预习报告的时候,我们一般包括实验目的,基本原理,实验仪器,操作步骤,测量内容,数据表,预习思考题等。数据表与操作步骤密切相关,数据表中的栏目排列顺序应与操作步骤的顺序合理配合。这样就可以随时将数据按顺序填入表中,也可以随时观察和分析数据的规律性。预习思考题,是加深实验内容或对关键问题的理解、开发视野的一些问题,在实验前认真地思考并回答这些问题,有助于提高实验质量。对于不明白的问题或实验原理中一些不明白的地方,可以跟自己的同学讨论一下或查一下相关的资料,实在不明白的地方可以问老师,只有把实验中所有的地方都弄通弄透彻,才能达到实验应有的效果。
预习是做实验前必须的工作,但是实验的主要工作还是实际操作。实验过程中要严格按照实验仪器的操作要求来操作,所有仪器要调整到正确的位置和稳定的状态,在实验的过程中,经常会出现一些故障或观察到的实验现象与理论上的现象不符,首先应认真思考并检查实验仪器使用以及线路连接是否正确,不正确的及时进行改正,若自己不能解决,应及时请老师来指导,切不可敷衍过关,草草了事。对于数据的纪录,则要求我们要有原始的数据纪录。而且在实验过程中必须认真地观察实验现象,并做如实的记录。
在实验操作完成后,应认真地处理实验数据。在系统误差一定的情况下,实验数据处理得恰当与否,会直接影响偶然误差的大小。所以对实验数据的处理是物理实验的重要内容之一。在这一学期中我们学到的处理数据的方法有:
1.平均值法 取算术平均值是为减小偶然误差而常用的一种数据处理方法。通常在同样的测量条件下,对于某一物理量进行多次测量的结果不会完全一样,用多次测量的算术平均值作为测量结果,是真实值的最好近似。
2.列表法 实验中将数据列成表格,可以简明地表示出有关物理量之间的关系,便于检查测量结果和运算是否合理,有助于发现和分析问题,而且列表法还是图象法的基础。
列表时应注意:①表格要直接地反映有关物理量之间的关系,一般把自变量写在前边,因变量紧接着写在后面,便于分析。②表格要清楚地反映测量的次数,测得的物理量的名称及单位,计算的物理量的名称及单位。
③表中所列数据要正确反映测量值的有效数字。
3.作图法 选取适当的自变量,通过作图可以找到或反映物理量之间的变化关系,并便于找出其中的规律,确定对应量的函数关系。描绘图象的要求是:①根据测量的要求选定坐标轴,一般以横轴为自变量,纵轴为因变量。坐标轴要标明所代表的物理量的名称及单位。②坐标轴标度的选择应合适,使测量数据能在坐标轴上得到准确的反映。为避免图纸上出现大片空白,坐标原点可以是零,也可以不是零。坐标轴的分度的估读数,应与测量值的估读数(即有效数字的末位)相对应。
实验报告是对我们的动手能力、写作能力和总结能力的一种锻炼,它也促进我们对实验过程以及所得结论进行更深刻的思考。我们的实验报告应包括实验过程中所出现的实验现象以及对这些现象的解释,实验中所遇到的问题以及解决方法,实验数据的记录以及对数据进行计算并求得最终的结果,验证跟理论值是否相符,误差的大小,最终得出的结论,对实验思考题的回答和对实验进行的总结。一份认真的,高水平的实验报告才算是为本次实验画上一个圆满的句号。
物理实验让我们有了更多实践的机会,教会我们实践中出真理,而在碰到问题时,最快的方法就是自己动手去找出解决办法,这正是我们在以后的学习中需要的精神。同时我也还有很多不足的地方需要改正,比如做实验速度很慢,数据的单位标错等,下学期我们还将学习这门课程,我在以后的课程学习中一定要 注意慢慢改进。