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  课程教学  

《基础物理实验》教学大纲

2015年10月31日 11:04 樊爱琼 点击:[]

基础物理实验(理工类)

Physicalexperiment

【课程编号】BX35121      

【课程类别】基础课

【学分数】               

【编写日期】2015-10-28

【学时数】42              

【先修课程】高中物理

【适用专业】预科

 

一、教学目的、任务

《基础物理实验》课程是大学预科理科学生必修的一门重要基础课。基础物理实验教学的宗旨:使每个学生掌握实验的基本技能,提高动手能力,学会简单的物理实验设计和动手操作验证。

二、课程教学的基本要求

要求学生掌握物理实验的基本知识,基本技能,自己动手操作实验,期末进行实验操作考核,使学生熟练进行物理实验操作,学会数据处理方法,并具有简单的实验设计能力。

在教学中,理论与实验并重,由于学生在中学时动手机会少,在预科期间,必须十分重视实验教学。

1.物理实验的基础知识 

1)了解物理实验课的作用和任务。理解并遵守物理实验课的基本程序(实验课前的预习实验操作写出完整的实验报告)和实验室规则。

2)理解两种测量方法。理解测量误差的概念。理解绝对误差和相对误差、系统误差和偶然误差的概念。掌握测量结果的正确表示方法。理解有效数字的概念。掌握列表、制图等实验处理方法。

3)了解物理实验中的基本实验方法和测量方法。例如:比较法;放大法;补偿法;干涉法以及用实验直接检验或间接检验理论的方法和用实验寻求有关物理量的关系的方法等。

4)理解实验条件的概念。例如:某些物理现象或规律的存在条件;实验所依据的理论公式所要求的理论条件;实验所采用的实验方法所要求的限制条件;测量仪器所要求的工作条件以及实验的环境条件等。

2.常用仪器、仪表

了解常用仪器、仪表的基本原理和性能,初步掌握仪器的调整和操作中的基本技术以及正确的读数方法。例如水平和铅直调整;零位校准和零位调节;消除视差;电学实验的故障分析与排除以及逐次逼近的调节方法等。

3.在实验操作中应做到:(1)能安全、合理、有效的调整、配置和使用仪器装置。(2)读数正确。(3)采集数据的密度合理,记录真实准确。

4.实验小组与实验报告

1)每个小组的学生人数不应超过二人,争取实现每组一人。

2)每个学生应独立采集实验数据,按时独立完成实验报告。

三、教学内容及学时分配(42

绪论  实验基本知识                                2学时

主要内容:物理实验的基础知识和实验基本要求

教学要求:了解物理实验的目的和要求,了解物理量测量和实验操作的基本知识,掌握实验报告的写法、误差和有效数字的基本知识、实验数据处理方法。

实验一  游标卡尺、千分尺的使用       2学时          层次基础性 

主要内容:学习使用游标卡尺和千分尺的基本方法。

教学要求:熟悉游标卡尺和千分尺的使用方法,学会根据不同的要求选择不同的工具测量物体。

实验二  密度的测定                  2学时         层次 基础性

主要内容:学习使用物理天平,学习测定固体的密度。

教学要求:学会使用物理天平,进一步熟悉游标卡尺的使用方法,学会测定规则物体和不规则物体的密度。

实验三  气垫导轨的使用             2学时          层次 基础性 

主要内容:学习气垫导轨的调整和使用,学习电脑计时器的使用方法。

教学要求:学会用气垫导轨测量速度和加速度,测定当地的重力加速度g

实验四  验证机械能守恒定律          2学时          层次基础性

主要内容:进一步熟悉气垫导轨的调整和使用。

教学要求:学会用气垫导轨验证机械能守恒定律。

实验五  验证动量守恒定律            2学时           层次基础性

主要内容:进一步熟悉气垫导轨的调整和使用。

教学要求学会用气垫导轨验证动量守恒定律,了解完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点。

实验六  测定弹簧振子的振动周期        2学时          层次 基础性

主要内容:学习测定弹簧振子的振动周期,进一步熟悉气垫导轨的调整和使用。

教学要求:学会用气垫导轨测定弹簧振子的振动周期。

实验七  研究有固定转动轴的物体的平衡条件       2学时          层次 基础性

主要内容:研究有固定转动轴的物体的平衡条件。

教学要求:学会使用力矩盘、测力计验证有固定转动轴的物体的平衡条件。

实验八  单摆法测重力加速度             2学时          层次 基础性

主要内容:通过单摆周期的测量,测定重力加速度。

教学要求:学会用单摆测定重力加速度的方法。

物理实验设计()(力学部分)

实验九  测定木头之间的滑动摩擦系数       2学时      层次 设计性

主要内容:木板间的滑动摩擦系数的测定

教学要求要会写出木板间的滑动摩擦系数测定的设计方案,并按自己的设计方案进行实验,按实验报告的格式写出报告。

实验十  测定碰撞系数                      2学时      层次 设计性

主要内容:利用气垫导轨测定不同类型的碰撞系数。

教学要求:要会写出测定不同类型的碰撞系数的设计方案,并按自己的设计方案进行实验,按实验报告的格式写出报告。

实验十一  万用电表的使用           2学时          层次 基础性

主要内容:了解万用电表的构造和原理,学习使用万用电表。

教学要求学会使用万用电表测量电阻,直流电流和交直流电压。

实验十二  伏安法测电阻             2学时           层次 基础性

主要内容:熟悉电阻箱、直流电压表、直流电流表的使用方法并学会测量电阻。

教学要求学会用伏安法测量电阻,会修正伏安法测量电阻的系统误差。

实验十三  电桥法测电阻               2学时           层次 基础性

主要内容:学会自己组装电桥并用来测量电阻;熟悉数显直流单臂电桥的使用方法并学会测量电阻。

教学要求:会依据电桥原理图,用所给的电阻等元件组装成电桥并会用来测未知电阻;学会用数显直流单臂电桥测量电阻。

实验十四  伏安法测电池的内阻与电动势、研究电源的输出功率  2学时 层次 基础性

主要内容:进一步熟悉电阻箱,直流电压表和直流电流表的使用,学习测定电池的内阻和电动势。

教学要求测定电池的内阻和电动势,研究电源的输出功率怎样随外电阻改变,学会利用图线研究极值——极大值问题。

实验十五  示波器的使用                  2学时           层次基础性

主要内容:了解示波器的原理和构成,学习调节和使用示波器。

教学要求通过看示波器说明书,学习调节和使用双踪示波器,学会用示波器观察方波和交流正弦波的波形及测量交流电压、周期和直流电压。

实验十六  用示波器观察交流电的整流和滤波    2学时      层次 基础性

主要内容:学习用示波器观察交流电通过半波整流后的波形和通过RC滤波及π形滤波后的波形。

教学要求:进一步熟悉示波器的调节、使用,学会用双踪示波器观察交流电通过半波整流后的波形和通过RC滤波及π形滤波后的波形,并会画出特性曲线。

实验十七  电容量的测量           2学时           层次基础性

主要内容:了解电容器在电路中的作用和性质,测定未知电容器的电容量。

教学要求学会测定未知电容器电量的方法。

实验十八  验证库仑定律                     2学时          层次 基础性

主要内容:学习理解库仑定律,验证库仑定律。

教学要求学会验证库仑定律的方法,了解库仑力与电量及两个带电体的距离的关系。

物理实验设计(二)(电学部分)

实验十九  测定直流微安表的内阻              2学时       层次设计性

主要内容:测定直流微安表内阻的设计方案。

教学要求:学会写出测定直流微安表内阻的设计方案,并按自己的设计方案进行实验,按实验报告的格式写出报告。

实验二十  测定未知电源的电动势               2学时       层次 设计性

主要内容:测定未知电源电动势的设计方案。

教学要求学会写出测定未知电源电动势的设计方案,并按自己的设计方案进行实验,按实验报告的格式写出报告。

四、教学重点、难点及教学方法

教学重点:密度的测定,气垫导轨的使用,电阻的测定,伏安法测电池的内阻与电动势、研究电源的输出功率,示波器的使用。

教学难点:气垫导轨的使用,伏安法测电池的内阻与电动势、研究电源的输出功率,示波器的使用,实验设计等。

教学方法课堂教学与实验相结合,以实验教学为主,注重实践考察。

五、考核方式及成绩评定方式

本课程属于考试课程。

书面考试和实验操作考核,闭卷。每学期期评成绩由三部分组成:平时成绩(占20%),段考成绩(占30%)和期考(包括书面考试和操作考核)成绩(占50%)。

六、课程质量标准

通过《基础物理实验》课程的学习,使学生掌握实验的基本知识,基本技能,提高动手能力;学会简单的物理实验设计和动手操作验证。开发学生智能,培养学生理论联系实际的综合应用能力和创新思维能力。

(一)了解实验规则,能够自行完成预习、进行实验,正确记录和处理数据,撰写合格的实验报告。

(二)掌握测量误差和有效数字的基本知识,并会计算测量的绝对误差和相对误差以及有效数字的表示和运算;掌握实验数据的处理方法。

(三)掌握游标卡尺和千分尺的原理并学会使用。

(四)掌握物理天平的使用方法,学会测定规则物体和不规则物体的密度。

(五)掌握气垫导轨的调整和使用,掌握电脑计时器的使用方法;会用气垫导轨来测量匀变速直线运动的加速度、弹簧振子的周期,以及验证机械能守恒定律和动量守恒定律。

(六)学会使用力矩盘、测力计验证有固定转动轴的物体的平衡条件。

(七)掌握单摆测定重力加速度的方法,学会用累计放大法提高测量精度和学会用作图法处理数据。

(八)学会设计测量木板间的滑动摩擦系数的实验方案,并能完成实验过程,得出实验结果。

(九)学会利用气垫导轨设计一个能测出尽可能多的不同类型的碰撞系数的实验方案,并能完成实验过程,得出实验结果。

(十)掌握万用电表的使用,能用万用电表来测量电阻、直流电流和交直流电压。

(十一)能熟悉电阻箱、直流电压表、直流电流表的使用方法,掌握伏安法测电阻的方法,会修正电表的内阻给电阻的测量带来的系统误差。

(十二)能悉电流计、万用电表、直流电阻电桥的使用方法,会依据电桥原理图,用所给的电阻等元件组装成电桥并会用来测未知电阻;学会电路连线和排除简单线路故障的技能,学会使用数显直流单臂电桥测量电阻。

(十三)学会用伏安法测定电池的内阻和电动势,懂得研究电源的输出功率怎样随外电阻改变,学会利用图线研究极值——极大值问题。

(十四)了解示波器的构造原理,学会调节和使用双踪示波器,会用示波器观察方波和交流正弦波的波形及测量交流电压、周期和直流电压。

(十五)学会用双踪示波器观察交流电通过半波整流后的波形和通过RC滤波及π形滤波后的波形,并会画出特性曲线。

(十六)能掌握电容充放电的特性和电容并联的特点,以及交流串联电路的特点,学会测定未知电容器电量的方法。

(十七)掌握验证库仑定律的方法,了解库仑力与电量及两个带电体的距离的关系。

(十八)能根据所给的实验仪器设计一个测定直流微安表内阻的实验方案,并能完成实验过程,得出实验结果。

(十九)能根据所给的实验仪器设计出一个测定未知电源电动势的设计方案,并能完成实验过程,得出实验结果。

 

七、教材及参考书目

1.教材:樊爱琼、陆文捷《基础物理实验》[M].北京:北京理工大学出版社.2015

2.参考书目:

[1]樊爱琼、黎旦《基础物理》[M].广西:广西师范大学出版社. 2011

[2]程衍富大学物理实验教程》[M].科学出版社.2007

[3]张大明.中学物理实验指导》[M].金盾出版社.1992

[4]张共宁大学物理实验指导与报告》[M]科学出版社2008

执笔人:樊爱琼陆文捷                    审核人:樊爱琼  

批准人:黄永彪                             单位:预科教育学院 

 

20151028

 

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