物理学专业实验教学体系.docx
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物理学专业实验教学体系
物理学专业实验教学体系
一、总体目标
物理实验是物理专业的学生在学习力学、热学、电磁学、光学及原子物理等课程的基础上开展的一门综合性的、重要的实验课程，其内容覆盖面广，许多题目在近代物理发展史上起过重要作用，在实验方法和实验技术上具有代表性。
本课程除了进一步提高学生的物理实验的基本知识、基本方法和基本技能外，更注重培养学生的观察问题、分析问题和解决问题的能力，科学实验的能力。
培养学生严谨的科学作风，活跃的创新意识，具有从事科学研究的基本实验素质。
二、实验教学的总体要求
1．学习如何用实验方法和技术研究物理现象和规律，了解物理实验在物理学发展史上的作用，培养学生在实验过程中发现问题，分析问题的能力。
2．学习物理某些主要领域中的一些基本实验方法和技术，掌握有关仪器的性能和使用。
3．通过实验加深对物理基本规律和现象的理解。
4．巩固和加强有关实验数据处理及误差分析的训练。
5．培养实事求是，踏实细致，严肃认真的科学态度，良好的实验素质和习惯。
三、改革的基本思路
1.实验教学体系应遵循与高等教育改革相适应，与人才培养模式相统一的原则；
2.实验教学体系的建立要以培养学生的创新意识、创新思维、科学研究方法、工程综合能力和分析问题解决问题的能力，具有竞争意识的高素质人才为主线的原则；
3.实验教学体系课程化、模块化的原则；
4.循序渐进的原则。
四、实验课程、项目及说明
临沂大学单门课程实验项目设置一览表
课程（或项目）名称：
普通物理实验总学时：
96 训练地点：
普物实验室
开设学期：
3-4授课对象：
物理学 专业
序号
技能项目名称
学时
实验类型
项目性质
备注
1
绪论
2
2
测量误差与实验数据处理
2
3
牛顿第二定律的验证
2
基础
选做
4
动量守恒定律的验证
2
基础
必做
5
阻尼振动的研究
3
综合设计
必做
6
声速的测量
3
综合设计
必做
7
弦振动的研究
3
综合设计
选做
8
动态法测量杨氏弹性模量
3
综合设计
选做
9
刚体转动惯量的测定
3
综合设计
必做
10
耦合摆
3
研究创新性
选做
11
金属线胀系数的测定
3
综合设计
必做
12
气体比热容比的测定
3
综合设计
必做
13
液体表面张力系数的测量
3
综合设计
选做
14
不良导体导热系数的测定
3
研究创新性
选做
15
居里点实验研究
3
研究创新性
必做
16
直流电桥
2
基础
必做
17
示波器的调节及应用
2
基础
必做
18
霍尔效应
3
综合设计
必做
19
磁场的测量
3
综合设计
必做
20
非平衡直流电桥的原理和应用
3
研究创新性
必做
21
电子荷质比测定
3
研究创新性
选做
22
交流电桥
3
综合设计
必做
23
磁阻效应与磁阻传感器的特性研究
3
研究创新性
选做
24
电路稳态特性研究
3
综合设计
必做
25
电路谐振特性研究
3
综合设计
选做
26
电路暂态特性研究
3
综合设计
选做
27
结的物理特性及弱电流测量
3
研究创新性
选做
28
方波电信号的傅里叶分解与合成
3
研究创新性
选做
29
非线性电路振荡周期的分岔与混沌实验
3
研究创新性
选做
30
薄透镜焦距的测量
2
基础
选做
31
等厚干涉——牛顿环
2
基础
必做
32
分光计的调节和三棱镜折射率的测定
3
综合设计
选做
33
用透射光栅测定光波波长
3
综合设计
必做
34
迈克尔逊干涉仪
3
综合设计
必做
35
光偏振现象的研究
3
综合设计
选做
36
望远镜和显微镜的组装
3
综合设计
选做
37
全息照相
3
研究创新性
选做
38
光电效应
3
综合设计
选做
39
密立根油滴实验——电子电荷测定
4
研究创新性
必做
40
弗兰克—赫兹实验
4
研究创新性
必做
41
电子衍射
4
研究创新性
选做
42
塞曼效应
4
研究创新性
必做
说明：
实验类型指基础性实验、综合设计性实验、研究创新性实验；项目性质指必做、选做。
临沂大学单门课程实验项目设置一览表
课程（或项目）名称：
近代物理实验总学时：
48 训练地点：
近代物理实验室
开设学期：
5授课对象：
物理学 专业
序号
技能项目名称
学时
实验类型
项目性质
备注
1
氢氘光谱实验
4
综合设计性
选做
2
黑体辐射实验
4
基础性实验
选做
3
单光子计数
4
综合设计性
选做
4
克尔效应
4
研究创新
必做
5
锁相放大综合实验
4
综合设计性
选做
6
微波分光实验
4
综合设计性
必做
7
光拍法测光速
4
综合设计性
选做
8
激光模式分析
4
综合设计性
选做
9
X射线衍射实验
4
研究创新
选做
10
太阳能电池
4
研究创新
必做
11
光电传感
4
综合设计性
必做
12
光纤传感
4
综合设计性
选做
13
傅里叶变换
4
基础性实验
选做
14
椭圆偏振测量
4
研究创新
选做
15
双光栅微弱振动测量
4
综合设计性
必做
16
色度实验
4
综合设计性
选做
17
磁控溅射镀膜
4
综合设计性
选做
18
激光拉曼
4
研究创新
选做
说明：
实验类型指基础性实验、综合设计性实验、研究创新性实验；项目性质指必做、选做。
《普通物理实验》教学大纲
适用专业：
物理学
实验学时：
96学分：
3
课程性质：
必修
先修课程：
力学、热学、电磁学、光学、原子物理
一、课程简介
普通物理实验课是对物理学专业学生进行科学实验基本训练的必修基础课程，是学生接受系统实验方法和实验技能训练的开端；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，是培养科学实验能力、提高科学素质的重要基础。
对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，具有其它实践类课程不可替代的作用。
二、课程任务
通过本课程的学习，让学生掌握有关物理实验思想、基本原理、实验操作的基本方法；熟悉实验仪器的结构、功能和物理实验基本技能以及对实验数据的综合处理能力，并通过实验培养学生严肃认真、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；培养学生具有初步的科学研究能力；培养学生的创新精神和创造能力。
三、实验方式及基本要求
（一）实验方式
1.教师强调注意事项和操作演示为辅，学生自主探索为主。
2.为保证实验教学效果，学生上课前必须认真预习实验。
3.基础实验原则上1人1组，少数实验可2～4人一组。
（二）基本要求
1.掌握测量误差与不确定度的基本概念，能逐步学会用不确定度对直接测量和间接测量的结果进行评估；掌握列表法，作图法处理实验数据，能应用计算机软件处理实验数据。
2.掌握长度、质量、时间、温度、湿度、压强、压力、电流、电压、电阻、磁感应强度、光强度、折射率、电子电荷等常用基本物理量及物性参数的测量，能较好地应用数字化测量技术和计算技术进行实验。
3.了解比较法、转换法、放大法、模拟法、补偿法、平衡法、干涉与衍射法等常用的物理实验方法，逐步学会它们的基本应用。
4.掌握长度测量仪器，计时仪器，测温仪器，变阻器，电表，交/直流电桥、通用示波器，低频信号发生器，常用电源与光源等仪器的性能，并能正确使用；了解激光技术，传感器技术，微弱信号检测技术和光电子技术等在当代科学研究和工程技术中广泛应用的现代物理技术。
5.掌握零位调查，水平/铅直调整，光路共轴调整等基本的实验操作技术，能根据给定的电路图，装置图等正确连接实验电路，并对简单故障进行检查与排除。
6.能够通过阅读实验教材、查询有关资料和思考问题，理解实验的基本原理及方法，能独立撰写预习报告，正确使用仪器设备，独立完成实验内容，正确处理实验数据完成实验报告，逐步形成自主实验的基本能力。
7.能够融合实验原理、设计思想、实验方法及相关理论知识对实验结果进行分析、判断与综合。
具有初步的分析与研究能力。
8.能够较好地理论联系实际的能力。
9.能够教师的具体指导下完成符合规范要求的设计性、综合性内容的实验；具有较强的创新意识和初步的创新能力。
四、实验报告撰写要求
实验报告是实验成果的文字描述，是实验过程的总结，学会写实验报告是培养实验能力的一个方面，实验报告要用简洁的形式将实验结果完整、准确地表示出来，要求学生所写实验报告文字通顺，字迹端正、图表规范、结果正确。
实验报告分为课前预习报告和课后报告两部分。
课前预习报告的内容有：
实验目的、实验内容、实验仪器、实验原理、实验步骤等。
课后报告的内容有：
实验记录、数据处理、实验结论、思考与讨论等。
五、考核方案
考试是教学过程的重要环节，是考察学生能力和检查教学效果的重要依据，普通物理实验考核采取期末操作考试和平时考核记录相结合的办法，考核的成绩由两部分构成：
平时成绩占70%（预习报告30%、实验报告40%），期末考核成绩（操作考试）占30%，平时和操作必须有成绩形成过程原始记录。
普通物理实验分二个学期开设，每学期必须按上述要求考核，每学期都要记录成绩。
六、实验项目内容及目的要求
序号
实训项目名称
类型
学时
实验要求
主要内容及目的要求
主要仪器
1
测量误差与实验数据处理
2
数据处理及误差分析的基本知识
2
牛顿第二定律的验证
基础
2
选做
研究力、质量、加速度关系
气垫导轨
3
动量守恒定律的验证
基础
2
必做
研究质量、速度、动量关系
气垫导轨
4
阻尼振动的研究
综合设计
3
必做
研究阻尼振动的特点
玻耳共振仪
5
声速的测量
综合设计
3
必做
利用驻波法或共振法测声速
声速测定仪
6
弦振动的研究
综合设计
3
选做
研究波长与频率和拉力的关系
弦振动仪
7
动态法测量杨氏弹性模量
综合设计
3
选做
掌握动态法测杨氏模量的原理
杨氏模量测量仪
8
刚体转动惯量的测定
综合设计
3
必做
测量圆盘、圆柱的转动惯量
计时器
9
耦合摆
研究创新性
3
选做
不同耦合长度对振动系统的影响
耦合摆
10
金属线胀系数的测定
综合设计
3
必做
学习利用光杠杆测量金属棒的线胀系数
固体线膨胀系数仪
11
气体比热容比的测定
综合设计
3
必做
理解热力学过程中状态变化及基本物理规律
气泵计时器
12
液体表面张力系数的测量
综合设计
3
选做
拉脱法、焦利氏秤测量微小力
液体表面张力系数测定仪
13
不良导体导热系数的测定
研究创新性
3
选做
稳态平板法测量不良导体的导热系数
不良导体导热系数测定仪
14
居里点实验研究
研究创新性
3
必做
研究铁磁物质由铁磁性转变为顺磁性的微观机理
居里温度测试仪
15
直流电桥
基础
2
必做
掌握惠斯通电桥的原理
电阻箱检流计
16
示波器的调节及应用
基础
2
必做
熟悉示波器的使用
示波器
17
霍尔效应
综合设计
3
必做
研究霍尔效应的影响因素
霍尔效应测定仪
18
磁场的测量
综合设计
3
必做
研究磁场的空间分布
磁场测定仪
19
非平衡直流电桥的原理和应用
研究创新性
3
必做
研究电导率与温度的关系
非平衡直流电桥
20
电子荷质比测定
研究创新性
3
选做
研究电子的洛伦兹力
荷质比测定仪
21
交流电桥
综合设计
3
必做
研究用交流电桥测量电容,电感及其损耗的方法
交流电桥
22
磁阻效应与磁阻传感器的特性研究
研究创新性
3
选做
了解磁阻效应的基本原理及测量磁阻效应的方法
磁阻传感器
23
电路稳态特性研究
综合设计
3
必做
研究交流信号在串联电路中的幅频特性和相频特性
电路
24
电路谐振特性研究
综合设计
3
选做
研究电路谐振特性
电路
25
电路暂态特性研究
综合设计
3
选做
研究电路暂态特性
电路
26
结的物理特性及弱电流测量
研究创新性
3
选做
结电流与电压关系
结的物理特性测定仪
27
方波电信号的傅里叶分解与合成
研究创新性
3
选做
利用串联谐振电路将方波电信号进行频谱分解
傅里叶分解与合成仪
28
非线性电路振荡周期的分岔与混沌实验
研究创新性
3
选做
理解倍周期分岔，混沌，奇怪吸引子等概念的物理含义
非线性电路混沌仪
29
薄透镜焦距的测量
基础
2
选做
测量薄透镜焦距
薄透镜
30
等厚干涉——牛顿环
基础
2
必做
利用牛顿环测量透镜球面的曲率半径
等厚干涉仪
31
分光计的调节和三棱镜折射率的测定
综合设计
3
选做
会用最小偏向角法测量三棱镜的折射率
分光计
32
用透射光栅测定光波波长
综合设计
3
必做
理应光栅方程测波长和光栅常数
光栅测定仪
33
迈克尔逊干涉
综合设计
3
必做
熟悉迈克尔逊干涉结构并会测波长
迈克尔逊干涉仪
34
光偏振现象的研究
综合设计
3
选做
掌握产生与检验各种偏振光的的方法
偏振仪
35
望远镜和显微镜的组装
综合设计
3
选做
熟练组装望远镜和显微镜
透镜
36
全息照相
研究创新性
3
选做
掌握全息照相原理和底片冲洗方法
全息干板
37
光电效应
综合设计
3
选做
普朗克常数测量和光电管伏安特性
光电效应仪
38
密立根油滴实验——电子电荷测定
研究创新性
4
必做
电视显微测油滴电荷
微机油滴实验仪
39
弗兰克—赫兹实验
研究创新性
4
必做
了解电子与原子碰撞和能量交换过程中的微观图像和影响这个过程的主要物理因素
夫兰克—赫兹实验仪
40
电子衍射
研究创新性
4
选做
测电子波长，验证德布罗意
电子衍射
41
塞曼效应
研究创新性
4
必做
观察谱线分裂加深塞曼效应理解
塞曼效应实验仪
七、教材、参考书、指导书
1、沈元华主编，《基础物理实验》，高等教育出版社，2003年
2、吕斯骅等，《基础物理实验》，北京大学出版社，2002年
3、《物理实验指导书》，临沂大学物理实验教研室编写，2010年
4、李尊营主编，《大学物理实验》，山东大学出版社，2010年
编写人（签字）：
审核人（签字）：
批准人（签字）：
《近代物理实验》教学大纲
适用专业：
物理学
实验学时：
48学分：
1.5
课程性质：
必修
一、课程简介
近代物理实验是物理专业的学生在完成了大学基础物理实验课程之后，为高年级学生开设的一门综合性的、重要的实验课程，题目多数是在近代物理发展史上起过重要作用的著名实验，在实验方法和实验技术上具有代表性。
本课程除了进一步提高学生的物理实验的基本知识、基本方法和基本技能外，更注重培养学生的观察问题、分析问题和解决问题的能力，科学实验的能力。
培养学生严谨的科学作风，活跃的创新意识，具有从事科学研究的基本实验素质。
二、课程实验目的
本课程在物理实验教学中具有承上启下的作用，除了使学生更好地掌握物理实验基本知识，基本方法和基本技能外，进一步了解近代物理发展的历程；同时要学习近代物理实验中经典的实验思想和实验方法，培养学生观察、分析和解决问题的能力；不但要掌握原来的实验测试方法和技术，还要了解和掌握现代的先进的实验测试方法和技术，培养学生的创新能力和从事科学研究的基本素质。
三、实验方式及基本要求
（一）实验方式
1.教师强调注意事项和操作演示为辅，学生自主探索为主。
2.为保证实验教学效果，学生上课前必须认真预习实验。
3.基础实验原则上1人1组，少数实验可2～4人一组。
（二）基本要求
1.实验前能够完成预习，掌握实验原理和方法。
2.实验中能独立进行实验。
3.能够对实验中出现的异常现象进行分析判断，找出解决的方法。
4.实验后自行撰写实验报告。
5.通过实验，培养学生实事求是的精神，严谨的科学作风，通过实验方法来研究物理现象与规律的独立工作能力。
四、实验报告撰写要求
实验报告是实验成果的文字描述，是实验过程的总结，学会写实验报告是培养实验能力的一个方面，实验报告要用简洁的形式将实验结果完整、准确地表示出来，要求学生所写实验报告文字通顺，字迹端正、图表规范、结果正确。
实验报告分为课前预习报告和课后报告两部分。
课前预习报告的内容有：
实验目的、实验内容、实验仪器、实验原理、实验步骤等。
课后报告的内容有：
实验记录、数据处理、实验结论、思考与讨论等。
五、考核方案
考试是教学过程的重要环节，是考察学生能力和检查教学效果的重要依据，普通物理实验考核采取期末操作考试和平时考核记录相结合的办法，考核的成绩由两部分构成：
平时成绩占70%（预习报告30%、实验报告40%），期末考核成绩（操作考试）占30%，平时和操作必须有成绩形成过程原始记录。
普通物理实验分二个学期开设，每学期必须按上述要求考核，每学期都要记录成绩。
六、实训项目内容及目的要求
序号
实训项目名称
类型
学时
实验要求
主要内容及目的要求
主要仪器
1
氢氘光谱实验
综合设计性
4
选做
观察氢和氘的巴耳末线系的前四条谱线的分布和可见光的铁光谱线的分布，初步了解平面光栅摄谱仪的结构和使用方法，学会用阿贝比长仪测量长度的方法。
氢氘光谱实验仪
2
黑体辐射实验
基础性实验
4
选做
验证普朗克辐射定律、验证斯忒藩一波耳兹曼定律、验证维恩位移定律、学会测量一般发光光源辐射能量曲线的方法
黑体辐射实验仪
3
单光子计数
综合设计性
4
选做
学习光子计数技术的原理，掌握光子计数系统中主要仪器的基本操作，以及掌握用光子计数系统检测微弱光信号的方法。
单光子计数实验仪
4
克尔效应
研究创新
4
必做
利用磁光克尔效应测量磁性薄膜的磁信号和磁滞回线，确定磁性薄膜的磁各向异性随薄膜厚度的影响
克尔效应实验仪
5
锁相放大综合实验
综合设计性
4
选做
了解相关检测原理和锁相放大器的基本组成以及锁相放大器的工作特性和主要参数测定；提高相关检测技术水平；掌握锁相放大器的正确使用和锁相放大器的应用；了解微弱信号测量系统的参数设计要点与系统组成，搭建相关检测系统，分析测量数据，判定系统参数
锁相放大综合实验仪
6
微波分光实验
综合设计性
4
必做
了解微波的产生及在波导中传输的一般规律，测量微波的频率和功率特性曲线，驻波的形成及基本测量。
微波分光实验仪
7
光拍法测光速
综合设计性
4
选做
调节光路，结合示波器利用光拍法测光速
光拍法测光速实验仪
8
激光模式分析
综合设计性
4
选做
了解扫描干涉仪及使用方法，激光束横模纵模的观察、掌握激光锁模和声光调制原理一级锁模激光器的结构
激光模式实验仪
9
X射线衍射实验
研究创新
4
选做
学习了解X射线衍射仪的结构和工作原理，掌握X射线衍射物相定性分析的方法和步骤；给定实验样品，设计实验方案，做出正确分析鉴定结果。
X射线衍射实验
10
太阳能电池
研究创新
4
必做
测太阳能电池的伏安特性曲线、短路电流、开路电压、输出功率等之间关系
太阳能电池
11
光电传感
综合设计性
4
必做
了解光电转速传感器测量转速的原理和方法，了解光电位置敏感器件（）的原理与应用
光电传感实验仪
12
光纤传感
综合设计性
4
选做
了解光纤传感光源及探测器的基本构造和原理；，熟悉光源的I—P特性，掌握I—P特性曲线的测量方法，测量I—P特性曲线
光纤传感实验仪
13
傅里叶变换
基础性实验
4
选做
会调光路，结合实验数据做频谱分析
傅里叶变换实验仪
14
椭圆偏振测量
研究创新
4
选做
掌握椭偏原理并能测量和分析光学常数
椭圆偏振测量仪
15
双光栅微弱振动测量
综合设计性
4
必做
会调整光路，利用示波器结合光拍法测量微振动信号的强度
双光栅微弱振动测量仪
16
色度实验
综合设计性
4
选做
掌握反射、透射测量技术，并能结合软件进行颜色合成
色度实验实验仪
17
磁控溅射镀膜
综合设计性
4
选做
了解和学会直流磁控溅射制备金属薄膜的原理和方法，了解清洗基片和测量薄膜膜厚的方法。
熟悉磁控溅射镀膜原理，能操作仪器溅射不同材料的薄膜
磁控溅射仪
18
激光拉曼
研究创新
4
选做
了解拉曼散射原理，能测不同样品的拉曼谱并进行表征
激光拉曼
七、教材、参考书、指导书
1、高铁军主编，《近代物理实验》，科学出版社，2009.
2、林木欣主编，《近代物理实验》，科学出版社2000年
.
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