《大学物理实验》课程面向理工科各专业学生及旨在提升实验素养的学习型个人。

先导课程：大学物理。

一、教学基本目标

    物理实验是对学生进行科学实验基本训练的一门独立的必修课，是学生进入大学以后受到系统实验方法和实验技能训练的开端，是对学生进行科学实验训练的重要基础。

具体目标是：

（一）        培养与提高学生进行科学实验方面的五个能力和四种素养。

五个能力：

  ⒈ 自学、积累知识能力——阅读教材、仪器说明书、参考资料，理解原理。

  ⒉ 动手实践能力——调试仪器设备，进行认真测定。

  ⒊ 处理数据和表达实验结果能力——科学地记录和处理数据，误差分析，评述结果，撰写报告，以及计算机进行数据处理、作图和对测量结果

     进行分析的能力。

  ⒋ 思维、判断能力——观察并发现问题，作出合理分析、判断。

  ⒌ 设计能力——根据课题要求，初步具备确定方法，选用仪器、条件，拟定实验程序，并用计算机进行辅助设计等。

四种素养：

  ⒈ 对待科学实事求是。

  ⒉ 严肃认真，遵守操作规程，爱护公共财物。

  ⒊ 不怕困难，主动研究。

  ⒋  团结合作，共同探索

（二）  通过基本物理实验方法，常用物理量测量与常用仪器使用的训练，提高物理实验技能，逐步具备运用物理思想、物理方法，进行科学实验         的能力。

（三）  通过实验实践加深对某些物理学原理、理论的理解。

二、课程涉及知识技能

1.  大学物理实验的基础理论知识：误差理论，测量误差与不确定度的基本概念、有效数字、测量结果表述；实验数据的处理，列表法、图解法

    和 最小二乘法等，以及用计算机通用软件处理实验数据的基本方法；力学、热学、电学、光学实验基本知识，以及设计性和研究性实验的

    相关知识等。

2.  大学物理实验的技能：实验操作技术和仪器调整方法、基本物理量的测量方法，物理实验方法，实验室常用仪器的操作和使用方法，力学、

    热学、电学、光学实验操作规程，物理实验的设计，研究方案的撰写，实验的总结报告等。

三、相关能力培养

1.  培养学生基本科学实验技能，提高学生科学实验基本素质，提升学生实验设计能力，使学生掌握实验科学的思想和方法。

2.  培养学生的科学思维和创新意识，使学生掌握实验研究的基本方法，提高学生的分析能力和创新能力。

3.  提高学生利用物理学基本原理和实验方法解决工程技术中相关应用问题的能力。

四、教学基本内容

（一）集中与分散相结合，在教学中要适当地介绍一些物理实验史料及其在科学研究、工程技术中的应用实例，对学生进行辨证唯物主义世界观

      和方法论的教育，使学生了解科学实验的重要性，明确物理实验课程的地位、作用和任务。

（二）通过物理实验的基本训练，使学生做到能自行完成预习、进行实验和撰写报告等主要实验程序。

（三）使学生熟悉和初步掌握物理实验中常用的实验方法、基本技能和常用仪器的使用。

⒈ 基本物理实验方法、基本调节技术和数据处理方法：

        比较法（包括平衡、零示、补偿）；放大法；转换法；模拟法；零位、水平（铅直）、等高共轴调整，消除视差，逐次逼近，先定性后

        定量等。

        数据处理中的列表法：逐差法；有效数字与误差运算法（计算器、微机）；图示与图解法；简单线性函数的最小二乘法等。

⒉ 常用物理量的测量：

     长度（角度）、时间、质量、密度、温度；电流强度、电压、电阻、电动势、磁感应强度；

     波长、周期、（频率）、焦距；速度、加速度、转动惯量、电感、电容、折射率等。

⒊ 常用仪器的使用：｀

        游标（直、圆）、螺旋测微计、物理天平、秒表、温度计（包括水银、酒精、电阻温度计及一般规格热电偶）；

        直流电流表、直流电压表、滑线式变阻器、电阻箱、检流计、各种开关、直流稳压电源、直流电桥、电位差计、万用电表、通用示波器；

        望远镜、读数显微镜、分光计、光具座、光源（钠、汞、氢灯，He-Ne激光器）、低频信号发生器、频率计；迈克尔逊干涉仪等。

        计算机，传感器，接口等。

五、建议教学进度

（一）   大学物理实验（60学时）：

  第一部分《大学物理实验》（上）30学时

   第一章 物理实验基本知识与方法 6学时

1.1 观察与分析

1.2 测量及其不确定度

1.3 数据处理的基本方法

1.4 物理实验的基本测量方法

1.5 物理实验的基本调整技术

  实验1  基本测量

  第二章 基本仪器的使用类实验 6学时

实验2  示波器的原理与使用

实验3   分光计

 第三章 基本物理量的测量类实验 9学时

实验4  金属的杨氏模量的测量（微小长度变化的测量—光杆杆镜尺法）

实验5  电桥法测中、低值电阻

实验6   扭摆法测量转动惯量

 第四章 基本物理规律的研究类实验 9学时

 实验7  静电场测绘

实验8 用波尔共振仪研究受迫振动

实验9 太阳能电池伏安特性曲线的测量  

 第二部分《大学物理实验》（下）30学时

  第五章 基础性实验 9学时

实验10 铁磁材料的磁滞回线和磁化曲线测量（霍尔法测磁场） 

实验11 衍射光栅-汞光谱波长测量

实验12 光电效应  

 第六章 综合性实验 9学时

实验13 动态振动法测量金属杨氏模量 

实验14 基本电荷测定－－密立根油滴实验

实验15 激光全息照相

 第七章 设计性实验 6+ 2学时

实验16 变阻器的使用与电路控制 

实验17 动态物理过程的实时测量

实验18 力学传感器及其应用（任选实验，从实验室提供的大量仪器设备，自行设计研究内容）

第八章 课题研究性实验 6学时

实验19 从IYPT（国际青年物理学家竞标赛）历年课题中自主选题，自主研究。

 任选实验有22个课题，具体内容详见大学物理实验课程网站。

六、教学方法

（一）     学生自行选择实验时间，采用固定实验内容和任选实验内容相结合的方法，部分实验室实现全开放。

（二）     实验分预习课（翻转课堂讨论）和实验课两阶段进行。

（三）     全部内容分为：基本训练、基本技能、综合训练、设计性训练、课题研究训练。循序渐进，并有必要的重复。

（四）     教学指导思想：

    ⒈  “以学生为中心，创导个性化发展”。

    ⒉ “提高能力比传授技术、知识更重要；提高素质比提高能力重要”。

    具体做法是“启发式、讨论式”，“严格要求、热情指导”。

（五）《大学物理实验》（下）开设全开放实验。要求每位学生从实验室开设的选做实验中选做6学时实验；或者，自行组队、自主从IYPT（国际        青年物理学家竞标赛）历年课题中选题，开展课题研究。

五、考核方式

（一）  平时成绩

       每个实验按三项评分：1．预习成绩（观看视频、回答预习思考题、课堂讨论）；2．实验操作成绩；3．实验报告成绩。

（二）  每学期末采用笔试/完成一篇小论文或总结报告/操作考试等考核形式。

六、成绩评定方法

     平时成绩90％，期终考核10％。其中平时成绩为每个实验成绩的平均值。以百分计。

     每个实验成绩评分：预习成绩30％；实验操作成绩40％；实验报告成绩30％。

     注：平时成绩不及格者总成绩不及格。实验无补考（第一学期不及格者，第二学期仍可跟班）。

七、教学资料

1.   《大学物理实验》（第四版），张兆奎，缪连元，张立，钟菊花主编，高等教育出版社，2016。

2.   《物理实验教程》，丁慎训，清华大学出版社，2002。

3.   《大学物理实验》（第二版），霍剑青[等]主编，高等教育出版社，2005。

4.   《基础物理实验》，沈元华，陆申龙主编，高等教育出版社，2003。

5.   《大学物理实验》（第二版），曹正东主编，同济大学出版社，2016。

6.   《大学物理实验》（第三版），李学慧，高等教育出版社，2016。

7.   《新编基础物理实验》，吕斯骅，段家忯主编，高等教育出版社，2006。

8.   《大学物理实验》（修订版），钱锋，潘人培主编，高等教育出版社，2005

9.   《基础物理特色实验集锦》，葛惟昆主编，高等教育出版社，2015。