二、课程的地位与作用

大学物理实验A(2)是高等理工科院校对学生进行科学实验基本训练的必修基础课程，是本科生接受系统实验方法和实验技能训练的开端。

物理实验课覆盖面广，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，是培养学生科学实验能力、提高科学素质的重要基础。它在培养学生严谨的治学态度、活跃的创新意识、工匠精神、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力等方面具有其他实践类课程不可替代的作用，通过课程的学习，实验操作的练习，达到立德树人的良好效果。

三、实验课程教学目标

本课程支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3

学生通过对物理实验基础知识的学习和基本实验技能的训练，能够采用科学原理和方法，对土木和能源类专业涉及的复杂工程问题进行研究。研究方案包括实验设计、实验设备的选择、实验过程的实现、实验数据处理与结果分析，通过实验研究得到合理有效的结论或解决方案，并揭示其物理机理。

通过本课程的学习，学生应具备以下能力：

知识目标：主要面向实践教学，要求学生理解基本实验理论、学会基本实验方法、掌握基本实验技术；（支撑毕业要求指标点4.1）

能力目标：通过实验操作和技能的学习，要求学生掌握基本实验技能，提升分析问题、解决问题的能力、创造性思维能力、总结表达能力； （支撑毕业要求指标点4.2、4.3）

育人目标：通过物理实验的学习，激发学生主动研究的探索精神。培养学生严谨的治学态度、活跃的创新意识、提升学生具备基本的科学思维和素养，形成理论联系实际和实事求是的科学作风、团结协作锐意进取的品质、遵守纪律爱护公物的优良品德，着力培养立志为社会主义奋斗终身的适应科技发展的复合型应用人才。（支撑毕业要求指标点4.2、4.3）

课程教学目标与毕业要求的关系矩阵

教学目标	毕业要求指标点	达成途径	考核方式
知识目标	4.1能够基于物理原理，采用科学的方法，对土木类、能源类和数学专业中涉及的各类物理现象和问题进行研究。	课前预习：以教材为主，以教学视频、指导书、课件、仿真实验等网络资源为辅，了解实验背景、目的、仪器及原理。 实验与报告：通过科学故事与背景的介绍，原理讲授，仪器结构的展示，方法与操作步骤的示范，实验的典型应用，实验数据处理与分析，实验报告总结与启示等。提升学生实验技能和科学素养，培养学生的团队合作能力和创新能力。	（1）所有实验成绩求和取平均，然后将平均成绩按统一标准折算成五级分制优、良、中、及格、不及格。作为学生本课程考核成绩。 （2）所有实验平均成绩与期末考试成绩按比例合成最终成绩，再按统一标准折算成五级分制的优、良、中、及格、不及格。作为学生本课程考核成绩。
能力目标 育人目标	4.2 能够基于土木类、能源类和数学专业理论知识和相关内容对研究方案进行实验方案设计、实验仪器搭建、进行实验。 4.3 能够采用科学的方法对实验数据进行分析，综合结果得到合理有效的结论或解决方案，并结合专业基础知识揭示其物理内涵机理。

四、实验项目名称和学时分配

五、实验项目基本要求

1．用滑线变阻器分压和限流：掌握稳压电源、滑线变阻器、电阻箱、电压表、电流表等常用电学仪器的性能和使用方法，熟悉电学实验的基本操作规程和安全常识，练习用列表法和作图法处理实验数据。在电子电路中，滑线变阻器的分压限流作用有着广泛用，结合实际电路，培养学生活学活用品质和工匠精神。

2．模拟法测绘静电场：进一步理解场的概念，学习用模拟方法来测绘具有相同数学形式的物理场，描绘出分布曲线及场量的分布特点。以模拟法为切入点进行课程思政，通过讲解我国最大的风洞群，激发学生兴趣，培养学生的爱国之情和自豪感。

3．用单臂电桥测中值电阻：理解电桥测量电阻的原理和方法，掌握检流计、电桥等仪器的使用方法，了解电桥的测量精确度所依赖的条件。

4．用双臂电桥测低值电阻：理解双臂电桥的结构和测低值电阻的工作原理，练习检流计、电桥等仪器的使用方法。

5．稳态法测量固体导热系数：了解热传导的物理过程和热电偶的工作原理，掌握稳态法的测量条件和稳态法测导热系数的原理，用稳态法测定出不良导热体的导热系数。导热系数为材料重要参数之一，能够应用到许多领域，航天领域中我国取得伟大成就，航天科技工程需要考虑材料的导热性能，通过联系实际运用引发学生的民族优越感和自豪感。

1. 气体比热容比的测定：理解实验原理及实验设计的巧妙之处，进一步熟练天平、螺旋测微器、数字计时仪的使用方法，学会测定空气分子的定压比热容与定容比热容之比。从力学到振动，综合热学和高数，引出绝热系数，激发学生学以致用的信心。

2. 亥姆霍兹线圈磁场的测定：了解亥姆霍兹线圈的结构和工作原理，掌握载流圆线圈轴线上和亥姆霍兹线圈轴线上磁场的测量方法。通过举例讲解亥姆霍兹线圈的应用于材料、电子生物、医疗、航空航天、化学、应用物理等各个领域，增加学生学习的兴趣和探索精神。

   8．霍尔效应及其应用：理解霍尔效应的原理，了解其应用价值，学会测定半导体材料的霍尔系数和导电类型。以霍尔效应的发现及发展为切入点进行课程思政，培养学生的刻苦钻研的精神，结合我国科学家的研究，培养学生的爱国之情。

   9．RLC串联电路暂态过程研究：连接RC和RL电路，研究其暂态过程，加深对电感、电容特性的理解；连接RLC串联电路，观察其暂态过程特性。暂态过程中会出现比稳态大倍数及数十倍的电流或电压，因此一方面可能严重威胁电气设备和人身安全，另一方面可以应用在电子电路中，如日光灯中的镇流器。所以在物理学和工程技术的暂态过程非常重要。由此培养学生理论联系实际，学以致用，为人民服务。

   10．多普勒效应综合实验：理解多普勒效应的现象和原理；分析实验中如何综合运用多种传感器完成计时、测速任务，掌握用多普勒效应测声速的方法和技巧。测量速度和加速度，传统实验方法和现代实验方法的比较，启发学生对科学技术的求知欲。

   11．光纤传输技术实验：理解光纤的传输原理和特性，测试光纤的数值孔径和光场分布，分析光纤的位移、微弯传感特性及应用。光纤技术的应用已经惠及每一个人，而且其发展仍日新月异，不仅仅是在通信领域，传感、测量、医疗等领域都有应用。鼓励学生留意身边的科技动态，激发学生的创造力和学习热情。

   12．液晶电光效应实验：掌握液晶光开关的基本工作原理，了解液晶光开关的工作条件，测量液晶光开关的电光特性曲线，分析液晶及其器件的相关特性；了解液晶光开关构成图像矩阵的方法，学习和掌握这种矩阵所组成的液晶显示器构成文字和图形的显示模式，了解一般液晶显示器件的工作原理。

   13．硅光电池特性研究：掌握PN结形成原理及其单向导电性等工作机理，了解发光二极管的驱动电流和输出光功率的关系，掌握硅光电池的工作原理及相关特性。通过硅光电池的基本原理半导体pn结的讲解，讲述半导体技术的发展历程，提及中美贸易摩擦给我国带来的芯片危机，激发学生的爱国热情和学习动力。太阳能电池技术的发展历程，以及我国在此方面的巨大成就，激发学生的自豪感。

   14．电子荷质比的测定：理解电子荷质比的物理意义及其测定的历史意义，熟悉电子在磁场中的运动规律，掌握用磁聚焦法测定电子的荷质比。以汤姆孙发现电子事例引入课程思政内容，通过电子荷质比的发现和研究，培养学生探索创新的科研精神。

   15．光电效应法测普朗克常数：了解实验的历史背景及其意义，了解光电管的结构和特性，理解光电效应原理和光量子理论相关知识，研究光电管的电流与其极间电压的关系、饱和光电流与光强的关系；验证爱因斯坦光电效应方程，并由此测出普朗克常数。利用光电效应制作的光电器件在工农业生产、科学技术和文化生活领域内得到了广泛的应用，主要有太阳能电池和光电传感器等。

   16．密立根油滴实验：了解该实验在物理学发展史上的重大意义，理解实验原理及CCD图像传感器的原理与应用，学习电视显微测量方法，验证电荷的不连续性原理，测定电子的电荷量。以密立根油滴实验的历史意义为切入点进行课程思政，该实验设计巧妙，方法简单，在物理学发展史具有重要意义，获得了1923年诺贝尔物理学奖。培养学生严谨的实验态度和坚忍不拔的科学精神。

   17．电阻元件特性测试：自行设计电路测量线性电阻的伏安特性和阻值，测量二极管的伏安特性，研究如何提高实验精度。以德国科学家欧姆与欧姆定律发现为切入点，电阻的发展研究历史为线，介绍电阻的参数、特性、种类以及发展趋势，鼓励学生学习不仅仅局限于课堂教材教师，应扩展视野，自学相关知识，提高自学能力，将来更好为国家社会贡献自己的智慧。

   18．电表的改装与校准：理解电流表、电压表的基本结构和原理，用不同方法测出所给表头的参数量程和内阻，将表头分别改装成电流表、电压表和欧姆表并进行校准。

   19．用电位差计测电动势：理解电位差计的结构和原理，掌握其使用方法，利用补偿法设计实验方案，测量电动势。

   20．传感器的应用：传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。通过传感器的发展趋势和应用前景，激发学生对科技的热情、对知识的探索。了解基本传感器的工作原理和用途，并设计、组装相应的探测装置。

六、教学方法

实验原理讲授采用板书、展板、多媒体等多种手段相结合进行，经典实验穿插介绍背景，历史作用，名人故事等。设计性实验可引入分组讨论、翻转课堂等新颖教学模式。实验操作采用启发式教学，问题引导的方法进行讲授，必要的操作采用操作演示，同时在授课过程中结合我国相关的新科技成果及此方面的伟大成就，积极引导培养大学生世界观、人生观、价值观，使学生具有爱国主义情怀和崇尚科学创新观念。学生实验过程中，对存在问题进行分别指导。

七、实验课程考核和成绩评定方式

课程考核可根据实际情况从以下两种考核方式中选择一种：

1．平时实验考核方式：将学生所做的所有实验的成绩求和后取平均，再将平均成绩按统一标准折算成五级分制的优、良、中、及格、不及格，作为学生本课程考核成绩。

2．平时实验考核与期末考试相结合：实验平均成绩与期末实验理论知识考试成绩按比例合成为百分制成绩，再按统一标准折算成五级分制的优、良、中、及格、不及格，作为学生本课程考核成绩。

其中单个实验成绩按百分计，分以下三项评分：预习20分，操作40分，数据处理40分。八、实验教材、指导书和参考文献

1．实验教材

   杨广武等，新编物理实验（第二版），天津，天津大学出版社，2014.

2．实验指导书

   自编指导书.

   3．主要参考教材和参考文献

   [1] 谢行恕等，大学物理实验（第二版），北京，高等教育出版社，2005.

   [2] 董有尔，大学物理实验，合肥，中国科学技术大学出版社，2006.

九、说明

《大学物理实验A（2）》总学时24学时，每名学生做8个实验项目，主要以综合性实验、设计性实验为主。

 

执笔人：冯志辉、金光浩                   审核：刘枝朋