2014版《大学物理》教学大纲(纯理论)(数学专业)

第一篇：2014版《大学物理》教学大纲(纯理论)(数学专业)

教学大纲

《大学物理》教学大纲

课程编号：10140025 英文名称：College Physics G 学

分：3 学

时：48 课程类别：专业平台课

授课对象：数学与应用数学等专业本科生 教学单位：数理信息学院物理学科 修读学期：第3学期

一、教学任务

本课程讲授物理学中力学和电磁学部分的基本知识，以及处理这些问题的基本方法。通过本课程的学习，能使学生掌握力学和电磁学部分的基本知识内容，部分具备学习其它课程所需的基础知识，同时也能使学生初步感悟到微积分知识在物理问题中的具体运用以及在分析问题和解决问题能力方面得到培养。

二、教学目标

1．专业知识方面：本大纲选定力学和电磁学为教学内容，通过力学模块的学习，使学生了解和掌握物理学中力学部分的基本概念、基础知识以及处理力学问题的一些基本方法。通过电磁学模块的学习，使学生了解电磁运动的基本规律，以及处理电磁学问题的一些基本方法。

2．专业能力方面：通过本课程的教学，能够提高学生学习其它课程知识尤其专业知识的能力，提高听课效果；同时也能提高独立获取知识的能力、科学观察和思维的能力、分析问题和解决问题的能力。

3．综合能力方面：通过本课程的教学，能够培养学生求实精神、创新意识、科学美感。

三、教学内容和要求 １．力和运动

教学内容：课堂讲授绪论，运动的描述及求解两类运动学问题举例，圆周运动、平面极坐标系、切向加速度和法向加速度；牛顿运动定律及其应用。

重点：位置矢量和位移、速度和加速度、切向加速度和法向加速度。

难点：用矢量运算、微积分运算的方法求解运动学问题、自然坐标系下的速度和加速度。教学要求：使学生了解物理模型的基本特点，质点模型的建立；掌握描述质点运动的基本规律；掌握用矢量运算、微积分运算的方法求解两类运动学问题；掌握圆周运动的规律，以及切向加速度和法向加速度的概念；熟悉自然坐标系和平面极坐标系；掌握简单变力作用下的质点运动规律。

教学大纲

自主学习：要求学生课外阅读物体的相对运动，力学中常见的几种力以及物理量的单位制和量纲部分内容。

２．动量守恒定律和能量守恒定律

教学内容：课堂讲授动量和冲量、质点系的动量定理和动量守恒定律；动能定理，万有引力、重力、弹性力的做功特点及势能，质点系的动能定理、功能原理、机械能守恒定律；完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞。

重点：动量定理及动量守恒定律，保守力做功特点及其势能，动能定理以及机械能守恒定律。

难点：冲量及其计算，变力做功计算，质点系的动量定理和质点系的动能定理。教学要求：使学生熟悉动量和冲量的概念，掌握功和能的计算，掌握保守力与非保守力的特点，熟悉质点与质点系的动量定理和动量守恒定律，掌握质点与质点系的动能定理、质点系的功能原理和机械能守恒定律；了解完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的运动规律。

３．刚体的转动

教学内容：课堂讲授刚体的定轴转动，刚体定轴转动的运动学描述，刚体定轴转动的动力学描述：力对转轴的力矩，转动定律，转动惯量的概念及其计算；角动量及其守恒定律；刚体定轴转动的动能定理。

重点：力矩和转动惯量的概念，刚体定轴转动的转动定律，角动量以及角动量守恒定律。难点：力矩的计算，转动惯量的计算，角动量以及角动量定理。

教学要求：使学生了解刚体转动的基本规律，掌握角量和线量的关系，掌握力矩和转动惯量的概念，掌握刚体定轴转动的转动定律及其应用；掌握角动量定理和角动量守恒定律；了解力矩做功和刚体绕定轴转动的动能定理。

４．真空中的静电场

教学内容：课堂讲授电荷及库仑定律、电场及其电场强度，高斯定理及其应用；静电场的环路定理，电势以及计算。

重点：电场强度，高斯定理，静电场的环路定理，电势。

难点：电场的概念，电场强度的计算，静电场力做功与电势能的关系，电场强度与电势梯度的关系。

教学要求：使学生了解电荷、电荷守恒定律、电量及其量子化概念，熟悉库仑定律，掌握电场、电场强度的概念，熟悉电场线、等势面的概念，掌握静电场的高斯定理及其应用；掌握静电场力做功和静电场的环路定理，掌握电势及其计算。

自主学习：要求学生课外阅读电势梯度的概念以及电场强度与电势梯度的关系。５．静电场中的导体和电介质

教学内容：课堂讲授静电场中导体的静电平衡条件，静电平衡时导体的电荷分布及静电屏蔽；电容和电容器的定义和计算，静电场的能量。

教学大纲

重点：导体的静电平衡条件，形状规则导体表面电场分布，平行板电容器、球形电容器、柱形电容器电容的计算，静电场能量。

难点：静电平衡时导体上的电荷分布以及导体表面的电场强度计算，电介质的极化以及极化电荷，静电场能量的计算。

教学要求：使学生熟悉导体的静电平衡条件及静电平衡导体的基本性质，掌握形状规则导体表面电荷面密度、空间场强和电势的计算；了解电介质对电场的影响。

自主学习：要求学生课外阅读静电场中电介质极化的微观机理及宏观束缚电荷的产生过程，极化强度和极化电荷以及与自由电荷的关系，有电介质时的高斯定理及其应用。

６．恒定磁场

教学内容：课堂讲授恒定电流，电源电动势；磁感应强度，毕奥-萨伐尔定律及其应用，磁感应线、磁通量、磁场的高斯定理，安培环路定理及其应用；洛仑兹力、带电粒子在均匀磁场中的运动、霍耳效应，磁场对载流导线的作用。

重点：毕奥—萨伐尔定律及其应用，磁通量及其计算，安培环路定理及其应用，安培定律以及安培力的计算。

难点：毕奥—萨伐定律及其应用，矢量积分。

教学要求：使学生了解恒定电流和电源电动势的定义；了解磁感应强度的定义方法，掌握毕奥—萨伐尔定律，掌握磁感线的概念和磁通量的物理意义，了解磁场的高斯定理，熟悉安培环路定理的物理意义并掌握用安培环路定理计算某些具有对称性载流导体产生的磁场分布；熟悉洛仑兹力的概念，掌握带电粒子在磁场中的运动规律，掌握安培定律以及载流线圈的磁矩和磁力矩的概念。

自主学习：要求学生课外阅读磁介质的分类，磁场中磁介质的磁化规律，有磁介时的安培环路定理及其应用。

７．电磁感应

教学内容：课堂讲授电磁感应现象，楞次定律，法拉第电磁感应定律；动生电动势和感生电动势；自感和互感，磁场的能量。

重点：法拉第电磁感应定律及其电动势的计算，动生电动势和感生电动势的概念及其计算，磁场能量的计算。

难点：导体在非均匀磁场中运动时动生电动势的计算，感生电场的概念及计算和感生电动势的计算，互感。

教学要求：使学生掌握法拉第电磁感应定律及其物理意义，掌握动生电动势和感生电动势的概念以及计算，熟悉感生电场的基本性质，熟悉自感和互感，掌握磁场能量的计算。

四、学时分配

总学时48学时，其中理论48学时，实验0学时。

教学大纲

建议自主学习8小时。学时分配如下：

教学内容 力和运动

动量守恒定律和能量守恒定律

刚体的转动 真空中的静电场 静电场中的导体和电介质

恒定磁场 电磁感应 合计

理论学时 6 6 10 4 10 6 48

实践学时

合计 6 6 6 10 4 10 6 48

自主学习内容

力学中常见的几种力、单位制和量纲 电势梯度及其与电场强度的关系

电介质 磁介质 合计

五、学业评价和课程考核

建议时间 2小时 2小时 2小时 2小时 8小时

本课程的考核方式由过程考核和期末考试组成。其中过程考核由平时考核（包括上课出勤率、上课提问、平时作业）和自主学习训练或设计性作业等组成；期末考试的内容在上述大纲课堂教学所列的内容之内。成绩考核原则上按平时成绩20％，自主学习训练或设计性作业成绩20％，期末考试卷面成绩60％记入总评成绩。

六、教学反馈

教学反馈以学生课后作业的评改和自主学习训练或设计性作业等以书面和面对面等形式进行反馈，预计进行10次左右教学反馈。

七、教材与参考书

教 材：叶伟国主编，余国祥副主编.大学物理.北京：清华大学出版社．2012年12月 参考书：

[1] 东南大学等七所工科院校 编，马文蔚 改编．物理学（第五版）上册．北京：高等教育出版社．2006年4月

[2] 程守洙，江之水 主编，胡盘新，汤毓骏，钟季康 修订．普通物理学（第六版）上、下册．北京：高等教育出版社．2006年12月

[3] 程国均 编著．大学物理教程．北京：科学出版社．2002年8月

教学大纲

[4] 马文蔚，周雨青 编．物理学教程（第二版）上、下册．北京：高等教育出版社．2006年11月

[5] 马文蔚，陈国庆，陈

健，谈漱梅 编．《物理学》（第五版）学习指导．北京：高等教育出版社．2006年7月

[6] 马文蔚 改编，殷 实，沈才康，包 刚 编．物理学习题分析与解答．北京：高等教育出版社．2006年6月

八、说明

本课程理论48学时，一般在16-17周时间内讲授完。

执笔人：叶伟国

学科主任：梁奇锋

教学院长：盛宝怀

院长：俞 军

第二篇：《大学物理》(A)教学大纲

《大学物理》(A)教学大纲

适用对象 理工科内地本科生(学分：8 学时：144)

一、课程的性质和任务 

物理学是研究物质结构和性质、运动形态及其相互作用基本规律的科学。物理学包括力学、热学、电磁学、光学及近代物理等五个部分，是近代科学技术的基础之一，是高等院校的一 门重要必修基础课。

本课程的教学任务 

1 通过本课程的教学，使学生系统地掌握物理学的基本原理、基础知识以及各种运动形态的基本规律，为了学习后继课程提供必要的物理基础。

2 通过本课程和物理实验的配合，使学生在实验能力、运算能力、抽象思维能力等方面受到初步严格的训练，培养和提高他们分析问题与解决问题的能力。

3 通过教学实践，使学生能正确认识物理理论的建立和发展过程，逐步培养他们科学的思维方法和研究方法。

二、课程的教学内容 

(一)绪论：本课程的目的和任务。物理学的研究对象和研究方法。物理学在高等院校各专业教学中的地位。物理学与近代科学技术的联系。

(二)经典物理： 

1 力学 

(1)质点运动学：参照系与坐标系。质点。位置矢量。位移、速度与加速度。运动方程。运动叠加原理。切向加速度与法向加速度。

角位移、角速度、角加速度。角量与线量的关系。

(2)质点动力学：牛顿运动定律。惯性、质量、力的概念。力学的单位制和量纲。惯性系。伽利略相对性原理。

功、功率。动能定理。保守力与非保守力。势能、势能曲线。功能原理。机械能守恒定律。能量转化与守恒定律。

动量与冲量，动量定理。碰撞。动量守恒定律。

(3)刚体的转动：刚体的平动与转动。力矩、转动惯量、转动定律。力矩的功与转动动能。动量矩与冲量矩。动量矩守恒定律。

2 分子物理学和热力学 

(1)气体分子运动论：平衡态，理想气体状态方程。理想气体的压强和温度的统计意义。能量按自由度均分原理。理想气体的内能。

麦克斯韦速度分布律。分子平均碰撞次数和平均自由程。气体内迁移现象与规律。

(2)热力学的物理基础：系统的内能、功和热量。势力学第一定律及其对理想气体等值过程中的应用。气体的摩尔热容。绝热过程，多方过程。

循环过程，卡诺循环。热机的效率。热力学第二定律的两种表述。可逆过程和不可逆过程。卡诺定理。热力学第二定律的统计意义。

3 电磁学 

(1)静电场：电荷，电荷量子化，电荷守恒定律。库仑定律。静电场。电场强度，电场强度叠加原理，电场强度的计算。电力线，电通量，真空中的高斯定理。

电场力的功。电场强度环流。电势能，电势，电势差及其计算。等势面，电场强度与电势梯度的关系。

导体的静电平衡。导体上的电荷分布。静电屏蔽。电介质的极化，电极化强度。电位移矢量。D、E、P三矢量之间的关系。介质中的高斯定理。

电容器的电容。简单电容器的电容计算。电场能量，电场能量密度。

(2)电流与电场：电流形成的条件。导体内稳恒电场的建立。电源的电动势。电流密度。欧姆定律的微分形式。焦耳一楞茨定律的微分形成。

一段含源电路的欧姆定律。

(3)电流与磁场：基本磁现象。磁场。磁感应强度。

磁力线，磁通量。磁场中的高斯定理。毕奥—沙伐尔定律。安培环路定律。运动电荷的磁场。

磁场对载流导线的用途力——安培定律。电流强度单位“安培”的定义。磁场对载流线圈的作用力矩。载流线圈的磁矩。磁力的功。洛仑兹力。带电粒子在磁场中的运动。霍耳效应。

物质的磁化。磁介质。磁化强度。磁场强度矢量。B、H、M三矢量之间的关系。铁磁质，磁滞现象。

电磁感应的基本定律。电磁感应现象和能量转换与守恒定律的关系。 动生电动势。用电子理论解释动生电动势。磁场中转动线圈的电动势。

感生电动势，涡旋电场。涡电流。

自感与互感。磁场能量，磁场能量密度。

(4)电磁理论的基本概念：位移电流。麦克斯韦电磁理论的基本概念。麦克斯韦方程组的积分形式。麦克斯韦方程的微分形式。

4 振动与波动 

(1)振动学基础：谐振动。谐振动动力学及运动学方程。频率、周期、振幅和位相。谐振动旋转矢量表示法。谐振动的能量。阻尼振动、受迫振动、共振。同方向谐振动的合成，拍。互相垂直的谐振动的合成。

(2)波动学基础：机械波的产生与传播，简谐波。波速、波频与波长的关系。平面简谐波波动方程。波的能量，能流，能流密度。波的吸收。

惠更斯原理。波的反射与折射。波的叠加原理。波的干涉。驻波。波的衍射与散射。

5 波动光学 

(1)法的干涉：光波。光矢量。光的单色性和相干性。相干光的获得。杨氏双缝干涉。光程。等厚干涉(劈尖、牛顿环)。等倾干涉。迈克耳孙干涉仪。时间相干性和空间的相干性。

(2)光的衍射：光的衍射现象。惠更斯一菲涅耳原理。单缝衍射。光栅，光栅光谱。小圆孔衍射。光学仪器的分辨率。

(3)光的偏振：自然光和偏振光。反射光和折射光的偏振。布懦斯特定律。单轴晶体中光的双折射。偏振片。马吕斯定律。偏振光的干涉。偏振面的旋转。

(三)近代物理： 

1 狭义相对论基础 

经典力学的时空观。狭义相对论基本原理。洛仑兹变换。狭义相对论的时空观(同时性、运动物体长度缩短，时间膨胀)。

相对论力学的基本方程。质量和速度的关系。质量和能量的关系。

2 光的量子性 

光电效应，光的波粒二象性。

三、课程的教学要求 

本课程是一门基础理论课，与其他基础课、技术基础课有密切的联系，因此在教学中与大学、中学有关课程既要避免不必要的重复，也要避免脱节。为此应注意： 

1 根据本课程的目的和任务，正确处理好经典物理与近代物理的关系。经典物理是基础，应切实加强；但应避免过分强调经典物理部分，而把近代物理作为可有可无。若因学时不够，要精选与近代科技有密切联系的近代物理内容教学，使学生眼界放宽，思路活跃。

2 在理论讲授中，应精讲基本内容，注意教学方法，充分利用多媒体教学手段，阐明基本概念及基本规律，分清主次，突出重点，并应注意逐步培养学生自学能力及科学思维能力。

3 应切实保证大学物理科学系统性和基本内容的完整性，不宜过分强调结合专业。

4 注意与中学物理的衔接，尽量利用学生已掌握的物理知识，力求避免与中学物理的不必要的重复。随着中学物理教学水平的提高，应在系统归纳、综合阐述基本内容的基础上，进一步提高。

5 应充分利用高等数学表述物理规律和分析问题。高等数学的运用也要有一个循序渐进过程。例如，力学部分着重矢量代数、导数和微分及简单积分的运用；电学部分则着重线积分和面积分及矢量积分及矢量分析的运用，振动和波动着重微分方程的运用。

6 具体要求 

(1)〔力学〕 力学是大学物理学中最基本而又十分重要的部分，它是物理学其他部分的基础，与其他学科有着密切联系。鉴于力学在中学物理中已有一定的基础，应特别注意和中学物理及后续课程之间的衔接和配合，避免不必要的重复。大学物理的力学部分应在中学基础上适当提高。初步运用微积分及矢量代数高等数学，巩固和加深力、动量、功、动能、势能等基本概念，牛顿运动定律及动量定理、功能原理、动量守恒和机械能守恒等基本定律。

(2)〔气体分子运动论和热力学基础〕 分子运动论和热力学是从不同的观点、用不同的方法来研究物质热运动的规律。分子运动论是微观理论，热力学是宏观理论。进行这部分教学时，要求学生初步领会微观理论和宏观理论各自的特点，以及两者之间相辅相成的关系。由于学生对微观理论中的统计平均概念，以及宏观理论中的逻辑推理方法还不熟悉、不习惯，因此在教学中应多加诱导，使学生逐步掌握这两种问题的处理方法。

(3)〔电磁学〕 电磁运动是物质一种基本运动形式。电磁运动的规律和理论在工程技术中有广泛应用，因此电磁学在大学物理占有很重要的地位。

在教学中，电磁学部分应以场为主。重点介绍静电场和稳定磁场的基本概念和基本规律，以及随时间变化的磁场与电场间的互相关系。利用微积分矢量分析等来表达电场、磁场所遵循的规律并进行简单的运算。关于电流部分，主要用场的观点阐明稳恒电流中基本概念和基本规律。(4)〔振动、波动和波动光学〕 振动和波动是一种普遍而又重要的运动形式。机械振动、机械波和电磁振荡、电磁波虽然机理不同但其运动规律和基本特征却是相同的。在自然界和工程技术中振动和波动是很普遍的。

振动和波动的重点内容是谐振动的基本特征和规律，同方向同频率振动的合成，平面简谐波方程，波传播能量的概念和波的叠加原理，教学中应着重抓住这些重点，讲清与这些内容有关的物理概念和物理规律。

在波动光学的教学中，应着重通过光的干涉、衍射和偏振现象认识光的波动性，以及干涉、衍射和偏振的基本定律和应用。

(5)〔近代物理〕近代物理在科学技术的发展与应用日趋重要，现代高科技中不少课题是与近代物理有关的。因而在工科物理中它占有一定地位。但是近代物理部分涉及的内容很广泛，在课时日益减少的情况下，不可能在本课程有限时间内讲述详细，所以在内容选择上应有所侧重。在这部分中应以狭义相对论及量子理论为重点。量子理论中则以经典量子论为主。

四、课程的重点和难点 

1 力学 

(1)质点运动学：位置矢量、位移的矢量性。速度、加速度的瞬时性、矢量性。运动的相对性和独立性。曲线运动中的切向加速度与法向加速度。从已知运动方程求导得到速度和加速度。从已知的加速度通过积分求得运动方程。描述质点运动规律时直角坐标系与自然坐标系的建立。

圆周运动的角量描述，角量与线量的关系。

(2)质点动力学：牛顿运动定律。用牛顿运动定律解题的基本思路和方法。惯性系与伽利略相对性原理。力学量的国际单位制。

变力做功的计算。保守力做功特征。势能，重力势能、弹性势能的计算式。

功能原理，机械能守恒定律的条件及其应用。动能定理，动量定理的物理意义、表达式及其应用。

(3)刚体的转动：力矩、转动惯量、角动量物理概念。刚体定轴转动的转动定律的物理意义及其应用。平动物体与转动物体所组成系统简单综合性问题的解题思路和方法。

2 气体分子运动论和热力学基础 

(4)气体分子运动论：平衡态。理想气体状态方程及其应用。压强与温度的微观意义。能量按自由度均分原理。平均平运动能与温度的关系。气体分子平均动量的计算。理想气体内能的计算及它与温度之间的关系。宏观量与微观量之间的关系。 气体分子速率的统计分布规律。气体分子三种速率的统计意义，公式及其用途。气体分子平均碰撞次数及平均自由程的计算。气体内迁移的实验定律及其定性的微观解释。

(5)热力学的物理基础：功、热量、内能的物理意义。做功与传递热量对系统内能改变的等效性。热力学第一定律的物理意义及它在理想气体等值过程中的应用。气体的摩尔热容公式及计算。理想气体等值过程的特点及过程方程。

循环过程的定义。循环效率的计算。卡诺循环的特点及效率的计算。可逆过程与不可逆过程。卡诺定理的意义。

热力学第二定律的两种表术及其物理意义及它在判定自然过程进行的方向性所发挥的作用。

3 电学 

(6)静电场：电场强度、电势、电势差、电力线、电位移、电通量等物理概念的意义。库仑定律、场强叠加原理、高斯定理的物理意义及其应用。场强与电势梯度的关系。运用高等数学工具计算较有规则的几何形态带电体附近空间的场强、电势。

(7)静电场中的导体和电介质：导体静电平衡的条件与特征。静电场中电介质的极化现象及其微观解释。有导体和电介质存在的静电场中，场强及电势的计算。有电介质存在的静电场中，利用高斯定理求解场强的条件和方法。

电容值的定义。导体及电容器电容的计算。电场的能量密度公式及电场能量的计算。

(8)稳恒电流：维持稳恒电流的条件。电源电动势的概念。闭合回路及一段含源电路欧姆定律的意义，实质及其应用。欧姆定律微分形式的物理意义。焦耳一愣茨定律微分形式的物理意义。

基尔霍夫定律的物理意义及其应用，用它解题时应注意之点。

(9)电流的磁场：磁场的物质性。磁感应强度的定义。磁力线与磁通量的定义及磁通量的计算。

毕奥—沙伐尔定律的应用。用安培环路定律求解磁感应强度的条件和方法。运动电荷的磁感应强度公式。

(10)磁场对电流的作用：安培定律及其应用。磁矩的定义。磁矩的功。洛仑磁力的计算。带电粒子在均匀的电场和磁场中的运动规律。霍耳效应的产生及其应用。

(11)电磁感应：动生电动势的产生、微观解释及其计算。感生电动势的产生、微观解释及其计算。涡旋电场的产生及其计算。自感与互感现象的产生原因及其应用。互感系数与自感系数的计算。互感电动势与自感电动势的计算。

磁场能量密度公式。磁场能量的计算。

(12)物质的磁性：磁介质概念。磁介质磁化现象的定性解释。磁场强度的定义。铁磁质磁化的特点及其应用。

(13)电磁理论的基本概念、电磁振荡、电磁波：位移电流概念。变化电场引起变化磁场；变化磁场引起变化电场的规律。麦克斯韦方程组主积分形式的物理意义。

4 机械振动与机械波 

(14)机械振动：谐振动微分运动方程的建立。谐振动的基本特征。振幅、周期、频率、位相的物理概念。利用初始条件计算谐振动的初相和振幅。简谐振动方程的建立。

谐振动的动能，势能及系统的能量特征、系统能量与振幅的关系。

同方向同频率谐振动合成的计算。合振动大小与分振动位相差的关系。

(15)机械波：振幅、周期、频率、波速等物理概念。平面简谐波动方程的建立及方程各物理量的意义。波的叠加原理，波的相干条件、波干涉现象及干涉加强和削弱的条件。波干涉加强与削弱的计算。

波的能量特征。能流密度公式。波能量与振动能量的异同。

驻波的形成条件及特征，它与行波的区别。

5 波动光学 

(16)光的干涉：光的相干性及相干光的获得方法。光程、光程差的概念。光干涉加强与削弱的条件。光干涉静态与动态分布特征及其光干涉强弱分布的计算。等倾及等厚干涉的计算及应用。

(17)光的衍射：光的衍射现象。惠更斯—菲涅耳原理。半波带法，单缝夫琅和费衍射的特征及强弱分布的计算。光栅衍射光谱。光栅衍射主极大的计算方法。光学仪器的分辨率。

(18)光的偏振：自然光与偏振光的概念。偏振光的产生与检验方法。马吕斯定律及布懦斯特定律的应用。光的双折射现象。偏振光干涉的应用。

6近代物理 

(19)狭义相对论基础：爱因斯坦相对论的基本假设及相对论的时空观。洛仑兹的坐标变换及速度变换。同时性的相对性。时间的膨胀与长度缩短效应。质量与速度的关系。能量与质量的关系。

(20)光的量子性：光电效应的实验定律。爱因斯坦的光子说。爱因斯坦方程。光电效应的应用。光的二象性。

五、课程的学时分配

略



六、教材和主要参考书  教材：《物理学》 马文蔚 高等教育出版社 

参考书：《大学物理学》程守洙 高等教育出版社

第三篇：大学物理I(教学大纲)

《大学物理I》课程教学大纲

1.课程的目的和任务

物理学是研究物质的基本结构、相互作用和物质最基本最普遍的运动形式及其相互转化规律的学科。物理学的基本理论渗透在自然科学的一切领域，应用于生产技术的各个部门，它是自然科学和工程技术领域的基础。

以物理学基础知识为内容的大学物理课，它所包括的经典物理、近代物理和物理学在科学技术上应用的初步知识等都是一个高级工程技术人员所必备的。因此，大学物理课是高等工业学校各专业学生的一门重要的必修基础课。

高等学校中开设大学物理课的作用，一方面在于为学生系统地打好必要的物理基础；另一方面使学生初步学习科学的思想方法和研究问题的方法。这些都起着开阔思路、激发探索和创新精神、增强适应能力、提高人才素质的重要作用。学好大学物理，不仅对学生在校学习十分重要，而且对学生毕业后的工作和进一步学习新理论、新知识、新技术、不断更新知识，都将发生深远的影响。

2.课程教学基本要求

通过大学物理教学，使学生在以下能力、素质方面得到培养：

(1)独立获取知识的能力：逐步掌握科学的学习方法，能够阅读并理解相当于大学物理水平的物理累教材、参考书、文献资料等，能写出条理清晰的笔记、小结或小论文，得增强独立思考能力。

(2)科学观察和思维能力：应用物理学基本理论，通过观察、分析、综合、科学抽象、类比联想、实验等方法，培养学生发现问题、分析问题的能力并对所涉猎问题有一定深度的理解。

(3)分析问题和解决问题的能力：根据物理问题的特征、性质及实际情况，进行合理简化，建立物理模型，并用物理语言和基本数学方法进行描述，运用所学的物理理论和研究方法进行分析、研究。

(4)培养学生严谨求实的科学态度和刻苦钻研的作风，引导学生树立科学的世界观，激发学生的求知热情和创新欲望。树立实事求是的科学态度和辩证唯物主义的世界观。

3.课程教学内容、主要知识点和基本要求

3.1力学

(1)掌握位矢、位移、速度、加速度、角速度和角加速度等描述质点运动和运动变化的物理量。能借助于直角坐标系计算质点在平面内运动时的速度、加速度。能计算质点做圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度。

(2)掌握牛顿运动三定律及其适用条件。能求解一维变力作用下简单的质点动力学问题。

(3)掌握功的概念，能计算直线运动情况下变力的功。理解保守力作功的特点及势能的概念，会计算重力、弹性力和万有引力势能。

(4)掌握质点的动能定理和动量定理，掌握机械能守恒定律、动量守恒定律，掌握运用守恒定律分析问题的思想和方法，能分析简单系统在平面内运动的力学问题。通过质点在平面内的运动情况理解角动量和角动量守恒定律，并能用它们分析、解决质点在平面内运动时的简单力学问题。

(5)了解转动惯量概念。掌握刚体转动的描述，理解刚体绕定轴转动的转动定律和刚体在绕定轴

转动情况下的角动量定理、角动量守恒定律。了解刚体转动中的功和能。

(6)理解伽利略相对性原理，理解伽利略坐标、速度变换。3.2振动和波动

(1)掌握描述简谐振动和简谐波的各物理量（特别是相位）及各量间的关系。掌握旋转矢量法。(2)掌握简谐振动的基本特征，能建立一维简谐振动的微分方程，能根据给定的初始条件写出一维简谐振动的运动方程，并理解其物理意义。

(3)掌握简谐振动的能量特征，能根据特定条件计算简谐振动的能量。(4)理解同向简谐振动的合成规律。了解振动方向相互垂直的谐振动合成。(5)了解阻尼振动、受迫振动和共振。

(6)理解机械波产生的条件。掌握由已知质点的简谐振动方程得出平面简谐波的波函数的方法及波函数的物理意义。理解波形图线。理解波的能量传播特征及能流、能流密度概念。

(7)理解惠更斯原理和波的叠加原理。理解波的相干条件，能应用相位差和波程差分析、确定相干波叠加后振幅加强和减弱的条件。

(8)理解驻波及其形成条件，理解相位突变(半波损失)产生条件。了解驻波和行波的区别。

(9)理解机械波的多普勒效应及其产生原因。在波源或观察者单独相对介质运动，且运动方向沿二者连线的情况下，能用多普勒频移公式进行计算。

3.3气体动理论及热力学

(1)理解平衡态、态参量及热力学第零定律；理解理想气体物态方程。

(2)掌握功、热量和内能的概念。理解准静态过程。掌握热力学过程中的功、热量、内能改变量；掌握等压摩尔热容、等容摩尔热容计算，并理解其物理意义。了解绝热过程中的功、热量、内能改变量；了解绝热方程。

(3)了解循环过程的概念，了解循环过程中的循环效率、制冷系数及其物理意义。掌握卡诺循环等简单循环的效率。

(4)了解可逆过程和不可逆过程。理解热力学第二定律及其统计意义。3.4电磁学

(1)掌握库仑定律、静电场的电场强度和电势的概念以及电场强度叠加原理和电势叠加原理。掌握电势与电场强度的积分关系。能计算一些简单问题中的电场强度和电势。

(2)理解静电场的规律：高斯定理和环路定理。理解用高斯定理计算电场强度的条件和方法。(3)掌握磁感应强度的概念。理解毕奥—萨伐尔定律。能计算一些简单问题中的磁感应强度。(4)理解稳恒磁场的规律：磁场高斯定理和安培环路定理。理解用安培环路定理计算磁感应强度的条件和方法。

(5)理解安培定律和洛仑兹力公式。了解电偶极矩和磁矩的概念。能计算电偶极子在均匀电场中，简单几何形状载流导体和载流平面线圈在均匀磁场中或在无限长直载流导线产生的非均匀磁场中所受的力和力矩。能分析运动点电荷在均匀磁场中的受力和运动。

(6)理解导体的静电平衡条件及处于静电平衡导体的性质。了解介质的极化、磁化现象及其微观解释。了解顺磁质、抗磁质及铁磁质的特性。了解各向同性介质中D和E、H和B之间的关系和区别。理解介质中的高斯定理和安培环路定理。

(7)理解电动势的概念，掌握法拉第电磁感应定律。理解动生电动势及感生电动势。(8)理解解电容、自感系数和互感系数。(9)理解电能密度、磁能密度的概念。

(10)理解涡旋电场、位移电流的概念；理解麦克斯韦方程组(积分形式)及其物理意义。了解电磁场的物质性。

3.5波动光学

(1)理解获得相干光的方法。掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系。能分析、确定杨氏双

缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置，了解麦克尔孙干涉仪的工作原理。

(2)理解惠更斯—非涅耳原理。理解分析单缝夫琅禾费衍射暗纹分布规律的方法。会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响。

(3)理解光栅衍射公式。会确定光栅衍射谱线的位置。会分析光栅常量及波长对光栅衍射谱线分布的影响。

(4)了解圆孔的夫琅禾费衍射规律，理解光学仪器的分辨本领。了解晶体的X射线衍射。

(5)理解自然光和线偏振光。理解布儒斯特定律及马吕斯定律。了解双折射现象。了解线偏振光的获得方法和检验方法。

3.6近代物理(狭义相对论简介及量子物理基础)3.6.1狭义相对论简介

(1)了解迈克尔迅－莫雷实验，理解爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设。(2)理解洛仑兹坐标及速度变换。

(3)理解狭义相对论中同时性的相对性以及时间膨胀和长度收缩概念。了解牛顿力学中的时空观和狭义相对论中的时空观以及二者的差异。

(4)理解狭义相对论中质量和速度的关系，理解狭义相对论动力学方程(5)了解质量和能量的关系。3.6.2量子物理基础

(1)了解黑体辐射，了解普朗克量子化假设。理解光电效应和康普顿效应的实验规律以及爱因斯坦的光子理论对这两个效应的解释，理解光的波粒二象性。

(2)了解氢原子光谱的实验规律及玻尔的氢原子理论。

(3)了解弗兰克—赫兹实验，了解原子里德伯态和对应原理。

(4)了解戴维孙－革末实验思想，理解德布罗意的物质波假设。理解实物粒子的波粒二象性。掌握动量－能量不确定关系。

(5)理解描述物质波动性的物理量（波长、频率）和粒子性的物理量（动量、能量）间的关系。(6)理解波函数及及其统计解释。了解一维定态薛定谔方程。理解一维无限深势阱问题求解。(7)了解如何用驻波观点说明能量量子化。了解角动量量子化及空间量子化。

(8)了解描述原子中电子运动状态的四个量子数。了解施特恩—格拉赫实验及微观粒子的自旋。了解泡利不相容原理和原子的电子壳层结构。4．时间分配表

附：对于了解内容，任课教师可根据实际情况并结合专业特点选讲。５．参考教材

(1)黄新民主编.《大学物理学》（上、下册）西安：陕西科学技术出版社，2010.8(2)马文蔚改编.《大学物理》（第四版，上、中、下册），北京：高等教育出版社，2001.7

执 笔 人：

修订时间：2010年10月

第四篇：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

第五篇：《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