职称：副教授
单位：湖南大学
普通物理实验A（1）
主讲教师：张世豪
教师团队：共1位
- 张世豪
课程简介
课程名称：普通物理实验A/B
英文名称：College Physics Experiment
课程代码：GE03007(08、10)
课程性质：基础必修课
课程属性：理工科各专业本科生必修
教材名称：《大学物理实验》
课程总学时：64
实验总学时：64
开设实验项目数：48
总学分：2
适用专业：理工科各专业本科生
先修课程： 高等数学，大学物理
应开实验学期：一年级第2学期，二年级第1学期
一、课程的目标及基本要求 (Objectives and basic requirements of the course)
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。
Physics is an experimental science. The development of physical laws and the establishment of their theories must be based on strict physical experiments and tested by experiments. In order to adapt to the rapid development of society, it is necessary to cultivate a large number of creative engineering talents. For this reason, graduates of engineering universities are required to have not only broad basic theoretical knowledge, but also strong ability to engage in modern scientific experiments. Physical experiment is the beginning of systematic experimental skill training after students enter school, and it is the important foundation of a series of experimental training. Therefore, in the whole process of physics teaching, we must pay more attention to the training of experimental skills. Physical experiments should have the same important position as theoretical teaching, rather than as a subsidiary part of theoretical courses.
二、课程实验的目的要求 (The purpose of the course experiment)
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。
On the basis of certain physics knowledge and middle school physics experiment, the basic training of experiment methods and skills is carried out for students. Students are required to understand the principle of the experiment and the measurement methods of some physical quantities. Students are required to be familiar with the basic principles and performance of common instruments, and understand the used methods. The students are required to record and process the experimental data correctly, analyze and judge the experimental results, and write a relatively complete experimental report. Cultivate and improve students' ability to observe and analyze experimental phenomena and their ability to work independently. Through observation, measurement and analysis in the experiment, we can deepen our understanding of some concepts, laws, and theories in physics. Students should be trained in a serious work style, a scientific attitude of seeking truth from facts, and a good moral character of taking good care of state property and abiding by discipline.
三、适用专业 (applicable major)
全校理工科各专业本科生。
Undergraduates of science and engineering in hunan university.教师团队
课程章节
教学大纲
一、中文课程描述
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。
三、英文课程描述
Physics is an experimental science. The development of physical laws and the establishment of their theories must be based on strict physical experiments and are tested by experiments. In order to reach the requirements of the rapid development of the society, it is necessary to cultivate a large number of creative engineering talents. To this end, the graduates of engineering universities should not only have a broad knowledge of basic theory, but also have a strong ability to engage in modern scientific experiments. The physical experiment is the beginning of the training of the system experiment skills after the students are enrolled, and it is an important basis for a series of experimental training. Therefore, in the whole process of physics teaching, we must pay great attention to the training of experimental skills. Physical experiments should have the same importance as theoretical teaching, rather than as the secondary link of theoretical courses.
补充说明：
一、实验内容
分为三部分：基本实验、选做实验、演示实验。总计64课时。
1. 必修基本实验： A 材料杨氏模量的测量；B 非良导体热导率的测量；C 薄透镜焦距的测量；D 用分光计测三棱镜的折射率；E 非线性元件伏安特性的测定；F 示波器的使用
2. 选做实验：以开放式选修（网上预约）的教学模式完成。时间：秋季学期1~16周。在两个学期内，每个学生要求选作共计12个实验。
3. 演示实验：加入实验循环序列。
4. 根据专业需求，普物实验B仅完成必修基本实验部分。
二、网上预约实验须知：
1. 提前两天以上登陆 湖南大学普通物理 ( 大学物理 ) 实验课程选课系统 （ http://10.62.106.112 ） 预约实验。如要取消预约，也可提前两天以上登陆网站取消。两天以内不能预约或取消预约。ID和初始密码均为本人学号。初次登陆后请修改密码。
2. 选做实验上课时间：（演示实验的上课时间不同，请预约时注意！）
下午： 13:00 晚上： 19:00
3. 在预约的时间，带好预习报告，携带有效身份证件，到大学物理实验中心完成实验。预约未到者即为旷课，该实验记零分。
4. 若遇突发事件不能上课且已无法取消预约，可由本人或同学在实验前请假，本次实验不记旷课。事后请假无效。
5. 实验后请完成实验报告，实验后一周内交到实验中心一楼电梯井旁专设的接收报告箱内。
二、实验的基本要求：
1. 迟到超过5分钟以上者不允许做实验。必修基本实验请联系任课教师安排补课，网上预约实验不允许补课。
旷课处理原则：
——基本实验不能旷课，缺了需要联系老师补上；
——选作实验旷课达到6课时，A2课程不及格
每次旷课在总评时强制记一个0分
——提前一天以上取消预约
——实验前用假条请假
2. 每次实验前要做好预习报告并签到，预习报告——统一印制， 完成项目包括：
——实验目的
——实验原理
否则不允许做实验。
学生在实验课之前必须进行预习，必须写出书面预习报告，预习报告必须完成“实验目的”、“实验原理”两部分的内容。预习以理解原理为主，初步了解实验内容和过程，查证相应的公式，补足相关的理论知识。同时，应根据实验要求查看、熟悉数据表格，以便完整、准确地记录测量数据。
3. 进实验室要遵守实验室规则，听从任课教师的安排。
实验操作前，首先听教师介绍基本原理、仪器使用方法及注意事项。 开始实际操作后，要按实验要求布置、安装并按操作规程调整好仪器。对于电学实验，一般须经教师检查线路后，方可接通电源。 实验过程应按实验步骤进行。测量的数据要立即记录下来，并注意数据的有效数字。实事求是，不随意涂改数据。发现错误，应查找原因并重新测量。 实验过程中要爱护仪器设备，避免因操作不当损坏仪器，设备出现故障或损坏应及时报告教师。保持实验室整洁，实验结束后，应将原始记录交给指导教师 签字认可 ，然后再对仪器进行整理、复原，教师同意后方可离开实验室。
4. 回去完成实验报告
——数据处理、误差分析
——思考题
实验报告是对实验的全面总结，应以简明扼要的语言和准确的表达方式来真实完整地撰写。可以在预习报告的基础上，进一步完成实验的数据处理、结果分析以及作图等。实验报告请写在统一印制的实验报告纸上。
完整的实验报告应包括以下内容：①实验者的班级、姓名、学号；②实验名称；③实验目的；④简要原理和计算公式；⑤仪器设备型号、编号；⑥测得的数据；⑦计算、作图；⑧误差分析；⑨实验结果；⑩问题讨论。
三、课程成绩：
1. 不进行考试
2. 每个实验的成绩评定因素
(1) 预习报告 10%
(2) 纪律评定 10%
(3) 实验操作 40%
(4) 实验报告 40%
3. 课程总成绩由每个实验的成绩加权平均得到。
4. 若某个实验旷课，该实验记零分，在课程总成绩中该零分强制性加入平均，要再选做一个实验以补足课时。若旷课达到三次或学时数低于规定值，本课程无成绩。
5. 课程总成绩在春季学期末（大学物理实验A1/B）和秋季学期期末（大学物理实验A2）分两次给出。
四、其他事项：
1. 绪论课请向学生说明实验室注意事项，进实验室之前的准备工作，实验预习要求写在标准实验报告上，交待学生以班为单位在大学物理实验中心 206＃购买标准实验报告，购买时间第二周开始。
2. 请向学生和助教交代，旷课者不允许补课。迟到超时但来了的学生，不允许做实验，可不计其旷课。
五、物理实验教学内容：
第一章 测量误差与数据处理
1、测量与误差的基本概念
2、系统误差的处理
3、随机误差的处理
4、间接测量的误差传递
5、有效数字及其运算
6、不确定度
7、实验数据处理的基本方法
8、实验数据的计算机处理
第二章 必修基本实验
实验1 材料杨氏模量的测量
1、实验目的：（1）学校了解固体弹性模量的测量方法。 （2）学习光杠杆原理并掌握使用方法。 （3）进一步学习实验数据的处理方法。
2、实验原理：（1）杨氏模量测量的物理原理。 （2）光杠杆的放大原理。
3、仪器装置：悬臂梁测杨氏模量实验仪、激光器及电源、发妈祖，米尺，游标尺、螺旋测微计、水准仪，螺丝刀，不同材料的待测试件等
4、实验内容和步骤
5、注意事项:（ 1）安装待测试件，调节光路时注意保护试件及反射镜 （2）使用水准仪调节时，注意调节方向 （3） 加砝码时动作轻柔，保证测量时悬臂梁没有振动。
6、研究与拓展
实验2 非良导体热导率的测定
1、实验目的：（1）掌握稳态法测量不良导体导热系数的方法。（2）了解物体散热速率和传热速率的关系。 （3） 分别用公式法、作图法及最小二乘法处理数据。
2、实验原理： 热量的传递一般分为三种：热传导、热对流、以及热辐射。固体受热膨胀。
3、仪器装置：THQDC-1型导热系数测定仪、游标卡尺、天平、镊子、 固体线膨胀系数测量仪。
4、实验内容和步骤：
非良导体热导率的测定： （1） 测量样品及散热铜盘的尺寸； （2） 设置温度参数，安装仪器，置放温度传感器； （3） 打开加热开关加热，等待稳定状态到来； （4） 记录达到稳定时，样品上下表面的温度 ； （5） 去掉样品后，让散热铜盘在稳定温度 的基础上升温若 干度，然后让其在空气中自然冷却，记录其温度随时间降 低的数据（每 30 秒记录一次）。 （6） 整理仪器。
实验3 薄透镜焦距的测定
1、实验目的 ：（1）熟悉薄透镜成像的原理和规律。 （2）学会简单光学系统的同轴等高调整方法。 （3）学习测量薄透镜焦距的几种方法。
2、实验原理 ：（1）薄透镜成像公式。 （2）薄凸透镜焦距的测量。 （3） 薄凹透镜焦距的测量 。
3、仪器装置：光源、物屏、凸透镜、光具座、凹透镜、平面镜、像屏
4、实验内容和步骤：凸透镜焦距的测定；凹透镜焦距的测定。
5、注意事项：平面镜与透镜紧贴；左右逼近分别读书，取平均值。
6、研究与拓展
实验4 分光计的调整及三棱镜顶角的测量
1、实验目的：（1） 理解分光计构造的基本 原理。（2） 掌握分光计的调整与使 用方法。（3） 学习用分光计测量三棱 镜的顶角。
2、实验原理： 分光计（ JJY 型）结构
3、仪器装置：分光计；三棱镜；双面平面镜；汞光灯
4、实验内容和步骤：（1） 调节望远镜适合观测平行光。 （2） 调节望远镜光轴垂直于分光计主轴。 （3） 载物台平面垂直仪器主轴。 （4） 调节平行光管出射平行光。 （5） 调节平行光管光轴垂直于仪器主轴
5、注意事项： 不能用手触摸光学元件的光学表面； 汞灯的紫外光较强，不可直视，以免损伤眼睛； 光学元件需轻拿轻放。
6、研究与拓展
实验5 伏安法测电阻及二极管伏安特性实验
1、实验目的：（1）了解多种非线性元件（2）学习连接电路测量二极管电阻特性 伏安特性。（3）学会用软件处理实验数据，绘画相关曲线。
2、实验原理：二极管工作原理
3、仪器装置：发光二极管、二极管、稳压二极管、电源、可变电阻、万用表、电流表等。
4、实验内容和步骤：（1） 测二极管的正向伏安特性。 （2） 测发光二极管的正向伏安特性。 （3） 测稳压二极管的反向伏安特性。
5、注意事项
6、研究与拓展
实验6 数字示波器的使用
1、实验目的：（1）学习了解示波器基本工作原理。（2）使用示波器进行相关测量。
2、实验原理：示波器工作原理
3、仪器装置：GDS1102B示波器、TFG1900A函数发生器、电阻、电容等
4、实验内容和步骤： （1） 功能自检（2） 观察简单波形 （3） 观察信号类型变化等带来的影响 （4） 使用自动测量 （5） 波形反相的设置 （6） 放大显示 （7） 了解触发功能 （8） 使用光标测量 （9） 其他功能的使用
5、注意事项
6、研究与拓展
六、组织教学的方法：
1.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。
2.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。
3.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。
教学进程
第1周： 绪论
教材第一章
误差及数据处理
课后复习
第3周： 材料杨氏模量的测量
教材实验一
完成实验报告
课前预习
课程中心网站可下载相关文件
第5周： 材料热学参数的测量
教程实验二
完成实验报告
课前预习
第7周： 薄透镜焦距的测量
教材实验三
完成实验报告
课前预习
第9周： 用分光计测三棱镜折射率
教材实验四
完成实验报告
课前预习
第11周： 非线性元件伏安特性的测定
教材实验五
完成实验报告
课前预习
第13周： 示波器的使用
教材实验六
完成实验报告
第15周 ：演示实验
教材、视频、实验报告、标准实验、特色资源
教学教材：《大学物理实验》 湖南大学出版社
课程视频：参见慕课线上平台 大学物理实验（一）_湖南大学_中国大学MOOC(慕课) (icourse163.org)
实验报告：参见附件。
标准实验教学要求：
预习部分充分翔实，要有原理图，有重要公式，报告部分数据要有单位，数据图的坐标轴与单位完整。
特色资源：铁Fe的热导率表格。
教学资源
文档