《普通物理实验（一）》课程教学大纲 一、课程基本信息 英文名称General Physics Experiment I 课程代码 PHYS1028 课程性质大类基础课程 授课对象 物理学 学分1学分 学时 54学时 主讲教师 叶超、杨俊义、方建兴、孙宝印等 修订日期 2021年9月 指定教材 江美福、方建兴，大学物理实验教程（第三版）上、下册M),北京：高等教育 出版社，2020 二、课程目标 (一)总体目标： 普通物理实验（一）是物理学专业大学生必修的独立开设的一门基础课，是学生进入大 学后接受系统实验方法和实验技能训练的开端，是学生进行科学实验训练的重要课程基础。 再过对普通物理实验中有关误差理论知识的学习和对实：验现象的观察、物理量的测量以及对 实验数执 的分析和处理 掌握物理实验的基本知识、基本技能和基本方法，从而加深对物理 学中有关基本原理的理解与掌握，注重培养学生的想象力和创新能力以及学生独立开展科学 研究工作的综合素质，提高学生的科学实验能力和科学实验素养。 (二)课程目标： 课程目标1：通过对普通物理实验中有关误差理论知识的学习和对实验现象的观察、物 理量的测量以 ,掌握物理实验的 本知识，基 方法 从而加深对物理学中有关基本原理的理解与掌握。 课程目标2：注重培养学生的想象力和创新能力以及学生独立开展科学研究工作的综合 素质，提高学生的科学实验能力和科学实验素养。 课程目标3：通过了解物理学发展史上的经典实验、重要实验和实验物理学家的故事等 学习物理学家的科学探索精神。通过了解我国实验物理学及应用领域科学家的科学探索和 献精神，培养学生的爱国热情，探素未知、追求真理、永攀高峰的责任感和使命感。建立科 学的世界观和方法论，锤炼科学思维能力和科研创新能力，勇于在物理学前沿及交叉领域探 索、创新与攀晋。 (三)课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系
1 《普通物理实验（一）》课程教学大纲 一、课程基本信息 英文名称 General Physics Experiment I 课程代码 PHYS1028 课程性质 大类基础课程 授课对象 物理学 学 分 1 学分 学 时 54 学时 主讲教师 叶超、杨俊义、方建兴、孙宝印等 修订日期 2021 年 9 月 指定教材 江美福、方建兴，大学物理实验教程（第三版）上、下册[M]， 北京：高等教育 出版社，2020. 二、课程目标 （一）总体目标： 普通物理实验（一）是物理学专业大学生必修的独立开设的一门基础课，是学生进入大 学后接受系统实验方法和实验技能训练的开端，是学生进行科学实验训练的重要课程基础。 通过对普通物理实验中有关误差理论知识的学习和对实验现象的观察、物理量的测量以及对 实验数据的分析和处理，掌握物理实验的基本知识、基本技能和基本方法，从而加深对物理 学中有关基本原理的理解与掌握，注重培养学生的想象力和创新能力以及学生独立开展科学 研究工作的综合素质,提高学生的科学实验能力和科学实验素养。 （二）课程目标： 课程目标 1：通过对普通物理实验中有关误差理论知识的学习和对实验现象的观察、物 理量的测量以及对实验数据的分析和处理，掌握物理实验的基本知识、基本技能和基本方法， 从而加深对物理学中有关基本原理的理解与掌握。 课程目标 2：注重培养学生的想象力和创新能力以及学生独立开展科学研究工作的综合 素质，提高学生的科学实验能力和科学实验素养。 课程目标 3：通过了解物理学发展史上的经典实验、重要实验和实验物理学家的故事等， 学习物理学家的科学探索精神。通过了解我国实验物理学及应用领域科学家的科学探索和奉 献精神，培养学生的爱国热情，探索未知、追求真理、永攀高峰的责任感和使命感。建立科 学的世界观和方法论，锤炼科学思维能力和科研创新能力，勇于在物理学前沿及交叉领域探 索、创新与攀登。 （三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系
表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表 课程目标 对应课程内容 对应毕业要求 通过下列实验训练、实验数据分析处理与实 验误差理论知识的运用训练、实验背景知识 毕业要求2：掌握数学、物理相 学习来实现课程目标。 关的基础知识、基本物理实验方 法和实验技能 具有运用物理 课程目标1 1、误差理论与数据处理基础 学理论和方法解决问题、解释或 2、长度和密度的测量 理解物理规律。 3、空气密度测定 毕业要求7：具有课题调研、设 计、数据处理和学术交流能力。 4、气垫实验 5、弹性模量的测定 毕业要求7：其有课题调研、设 6、液体表面张力系数的测定 计、数据处理和学术交流能力。 7、金属线胀系数 毕业要求3：了解物理学前沿利 课程目标2 发展动态，新技术中的物理思 8、用落球法测液体的粘度系数 想，熟悉物理学新发现、新理论、 9、耦合摆的研究 新技术对社会的影响。 10、切变模量和转动惯量的测量 毕业要求8：具有自主学习和终 身学习意识和社会适应能力。 11、弹簧振子振动周期测量 12、波尔共振-受迫振动 毕业要求3：了解物理学前沿和 发展动态，新技术中的物理思 13、弦振动研究 想，熟悉物理学新发现、新理论 14、空气中声速测定 新技术对社会的影响。 课程目标315、不良导体导热系数测定 毕业要求8：具有自主学习和终 身学习意识和社会适应能力。 16、金属比热容 17、空气比热容比测定 18、温度的电测法 三、教学内容 实验项目1：误差理论与数据处理基础 1.教学目标 (1)了解实验的基本要求、注意事项： 2
2 表 1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表 三、教学内容 实验项目 1：误差理论与数据处理基础 1.教学目标 （1）了解实验的基本要求、注意事项； 课程目标 对应课程内容 对应毕业要求 课程目标 1 通过下列实验训练、实验数据分析处理与实 验误差理论知识的运用训练、实验背景知识 学习来实现课程目标。 1、误差理论与数据处理基础 2、长度和密度的测量 3、空气密度测定 4、气垫实验 5、弹性模量的测定 6、液体表面张力系数的测定 7、金属线胀系数 8、用落球法测液体的粘度系数 9、耦合摆的研究 10、切变模量和转动惯量的测量 11、弹簧振子振动周期测量 12、波尔共振-受迫振动 13、弦振动研究 14、空气中声速测定 15、不良导体导热系数测定 16、金属比热容 17、空气比热容比测定 18、温度的电测法 毕业要求 2：掌握数学、物理相 关的基础知识、基本物理实验方 法和实验技能, 具有运用物理 学理论和方法解决问题、解释或 理解物理规律。 毕业要求 7：具有课题调研、设 计、数据处理和学术交流能力。 课程目标 2 毕业要求 7：具有课题调研、设 计、数据处理和学术交流能力。 毕业要求 3：了解物理学前沿和 发展动态，新技术中的物理思 想，熟悉物理学新发现、新理论、 新技术对社会的影响。 毕业要求 8：具有自主学习和终 身学习意识和社会适应能力。 课程目标 3 毕业要求 3：了解物理学前沿和 发展动态，新技术中的物理思 想，熟悉物理学新发现、新理论、 新技术对社会的影响。 毕业要求 8：具有自主学习和终 身学习意识和社会适应能力
(2)熟悉误差理论： (3)掌握数据处理基础知识 2.教学重难点 随机误差、不确定度、有效数字、误差传递的理解与计算。 3.教学内容 物理实验误差理论、实验数据分析处理基础知识 4.教学方法 教师讲授。 5.教学评价 课后相应习题。 实验项目2：长度和密度的测量 1.教学目标 (1)掌握游标卡尺和螺旋测微器的使用 (2)掌握固体密度的测量方法。 2.教学重难点 游标卡尺和螺旋测微器的使用，仪器误差的确定。随机误差、不确定度的估算。 3.教学内容 游标卡尺和螺旋测微器的使用，不确定度估算，测量固体的密度。 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目3：空气密度测定 1.教学目标 (1)掌握分析天平的使用方法： (2)学会使用机械真空泵、气压计、干湿球湿度计。 2.教学重难点 天平、机械真空泵的正确使用， 3.教学内容 实验室空气密度及干燥空气密度测定
3 （2）熟悉误差理论； （3）掌握数据处理基础知识。 2.教学重难点 随机误差、不确定度、有效数字、误差传递的理解与计算。 3.教学内容 物理实验误差理论、实验数据分析处理基础知识。 4.教学方法 教师讲授。 5.教学评价 课后相应习题。 实验项目 2：长度和密度的测量 1.教学目标 （1）掌握游标卡尺和螺旋测微器的使用； （2）掌握固体密度的测量方法。 2.教学重难点 游标卡尺和螺旋测微器的使用，仪器误差的确定。随机误差、不确定度的估算。 3.教学内容 游标卡尺和螺旋测微器的使用，不确定度估算，测量固体的密度。 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目 3：空气密度测定 1.教学目标 （1）掌握分析天平的使用方法； （2）学会使用机械真空泵、气压计、干湿球湿度计。 2.教学重难点 天平、机械真空泵的正确使用。 3.教学内容 实验室空气密度及干燥空气密度测定
4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目4：气垫实验 1.教学目标 (1)掌握气轨的调节与使用方法： (2)掌捉分析天平的使用方法： (3)学会数字毫秒计的使用方法： (4)掌捉用倾斜气轨测重力加速度， 2.教学重难点 气轨的调节与使用 3.教学内容 (1)验证动量守恒定律： (2)了解非完全弹性碰撞与完全非弹性碰撞的特点 (3)测量重力加速度， 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目5：弹性模量的测定 1.教学目标 掌握拉伸法测量金属丝杨氏模量的方法。 2.教学重难点 光杠杆与仪器的正确调节使用。 3.教学内容 测量金属丝杨氏模量 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价
4 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目 4：气垫实验 1.教学目标 （1）掌握气轨的调节与使用方法； （2）掌握分析天平的使用方法； （3）学会数字毫秒计的使用方法； （4）掌握用倾斜气轨测重力加速度。 2.教学重难点 气轨的调节与使用 3.教学内容 （1）验证动量守恒定律； （2）了解非完全弹性碰撞与完全非弹性碰撞的特点 （3）测量重力加速度。 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目 5：弹性模量的测定 1.教学目标 掌握拉伸法测量金属丝杨氏模量的方法。 2.教学重难点 光杠杆与仪器的正确调节使用。 3.教学内容 测量金属丝杨氏模量 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价
课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目6：液体表面张力系数的测定 1.教学目标 掌握拉脱法测定水的表面张力系数的方法。 2.教学重难点 表面张力仪的正确使用 3.教学内容 测定水的表面张力系数 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目7：金属线胀系数 1.教学目标 (1)学习光杠杆的使用： (2)学习望远镜的调节与使用方法： (3)用电加热法测量金属的线胀系数 2.教学重难点 望远镜的调节与使用， 3.教学内容 测量金属的线胀系数。 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目8：用落球法测液体的粘度系数 1.教学目标 掌握落球法测液体（蓖麻油）的粘度系数的原理及方法 2.教学重难点 落球法的正确调节。 5
5 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目 6：液体表面张力系数的测定 1.教学目标 掌握拉脱法测定水的表面张力系数的方法。 2.教学重难点 表面张力仪的正确使用。 3.教学内容 测定水的表面张力系数。 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目 7：金属线胀系数 1.教学目标 （1）学习光杠杆的使用； （2）学习望远镜的调节与使用方法； （3）用电加热法测量金属的线胀系数 2.教学重难点 望远镜的调节与使用。 3.教学内容 测量金属的线胀系数。 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目 8：用落球法测液体的粘度系数 1.教学目标 掌握落球法测液体（蓖麻油）的粘度系数的原理及方法。 2.教学重难点 落球法的正确调节
3.教学内容 落球法测液体的粘度系数。 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告 实验项目9：耦合摆的研究 1.教学目标 观察弹簧能量传递的过程及拍的现象。 2.教学重难点 耦合摆的正确调节。 3.教学内容 测量耦合系统的支频率、耦合摆的简正频率 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告 实验项目10：切变模量和转动惯量的测量 1.教学目标 掌握扭摆法测量切变模量和转动惯量的测量方法。 2.教学重难点 扭摆仪的正确调节使用。 3.教学内容 测定物体的切变模量和转动惯量 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告 实验项目11：弹簧振子振动周期测量 1.教学目标 公
6 3.教学内容 落球法测液体的粘度系数。 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目 9：耦合摆的研究 1.教学目标 观察弹簧能量传递的过程及拍的现象。 2.教学重难点 耦合摆的正确调节。 3.教学内容 测量耦合系统的支频率、耦合摆的简正频率。 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目 10：切变模量和转动惯量的测量 1.教学目标 掌握扭摆法测量切变模量和转动惯量的测量方法。 2.教学重难点 扭摆仪的正确调节使用。 3.教学内容 测定物体的切变模量和转动惯量。 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目 11：弹簧振子振动周期测量 1.教学目标
研究弹簧质量对振子振动的影响，学会用图解法处理数据 2.教学重难点 焦利称的正确调节使用。 3.教学内容 研究弹簧质量对振子振动的影响。 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目12：波尔共振-受迫振动 1.教学目标 研究受迫振动中强迫力频率对其振幅和相位的影响 2.教学重难点 波尔共振仪的正确调节使用。 3.教学内容 研究阻尼对受迫振动的影响，阻尼系数的测定。 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告 实验项目13：弦振动的研究 1.教学目标 用驻波测出波速。 2.教学重难点 弦振动驻波的形成。 3.教学内容 测量波速 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价
7 研究弹簧质量对振子振动的影响，学会用图解法处理数据。 2.教学重难点 焦利称的正确调节使用。 3.教学内容 研究弹簧质量对振子振动的影响。 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目 12：波尔共振-受迫振动 1.教学目标 研究受迫振动中强迫力频率对其振幅和相位的影响。 2.教学重难点 波尔共振仪的正确调节使用。 3.教学内容 研究阻尼对受迫振动的影响，阻尼系数的测定。 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目 13：弦振动的研究 1.教学目标 用驻波测出波速。 2.教学重难点 弦振动驻波的形成。 3.教学内容 测量波速。 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价
课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目14：空气中声速测定 1.教学目标 了解压电陶瓷换能器的功能及超声波产生和接收的原理，用共振干涉法和相位法测空 气声速 2.教学重难点 声速测定仪的正确调节使用。 3.教学内容 掌握用共振干涉法和相位法测空气声速的原理和方法。 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目15：不良导体导热系数测定 1.教学目标 用稳态法测定不良导体的导热系数 2.教学重难点 热传导的理解与实验仪器的正确调节使用。 3.教学内容 不良导体导热系数测定， 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目16：金属比热容 1.教学日标 (1)了解牛顿冷却定律及金属的比热容： (2)了解热电偶测温技术 2.教学重难点 金属比热容仪的正确调节使用
8 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目 14：空气中声速测定 1.教学目标 了解压电陶瓷换能器的功能及超声波产生和接收的原理，用共振干涉法和相位法测空 气声速。 2.教学重难点 声速测定仪的正确调节使用。 3.教学内容 掌握用共振干涉法和相位法测空气声速的原理和方法。 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目 15：不良导体导热系数测定 1.教学目标 用稳态法测定不良导体的导热系数。 2.教学重难点 热传导的理解与实验仪器的正确调节使用。 3.教学内容 不良导体导热系数测定。 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目 16：金属比热容 1.教学目标 （1）了解牛顿冷却定律及金属的比热容； （2）了解热电偶测温技术。 2.教学重难点 金属比热容仪的正确调节使用
3.教学内容 掌握用冷却法测定金屈比热容的原理及方法 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告 实验项目17：空气比热容比测定 1.教学目标 (1)观察热力学过程中状态变化及基本物理规律： (2)学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理和使用方法。 2.教学重难点 热力学过程与状态变化，实验的正确操作。 3.教学内容 绝热膨胀法测定空气的比热容比。 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目18：温度的电测法 1.教学目标 掌握热电偶的定标和测温方法。 2.教学重难点 电位差计的正确调节使用。 3.教学内容 热电偶的定标及测温。 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 9
9 3.教学内容 掌握用冷却法测定金属比热容的原理及方法。 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目 17：空气比热容比测定 1.教学目标 （1）观察热力学过程中状态变化及基本物理规律； （2）学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理和使用方法。 2.教学重难点 热力学过程与状态变化，实验的正确操作。 3.教学内容 绝热膨胀法测定空气的比热容比。 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告。 实验项目 18：温度的电测法 1.教学目标 掌握热电偶的定标和测温方法。 2.教学重难点 电位差计的正确调节使用。 3.教学内容 热电偶的定标及测温。 4.教学方法 教师讲授，学生动手实验。 5.教学评价 课前预习报告，课上实验操作与测量，课后实验报告
四、学时分配 表2：实验教学的学时分配表 序号 项目名称 学时分配 1 误差理论与数据处理基础 4 2 长度和密度的测量 3 3 空气密度测定 3 4 气垫实验 6 5 弹性模量的测定 6 液体表面张力系数的测定 7 金属线胀系数 3 8 用落球法测液体的粘度系数 3 9 耦合摆的研究 10 切变模量和转动惯量的测量 3 11 弹簧振子振动周期测量 12 波尔共振-受迫振动 3 13 弦振动研究 3 14 空气中声速测定 15 不良导体导热系数测定 3 16 金属比热容 3 17 空气比热容比测定 18温度的电测法 五、教学进度 表3：散学进度表 10
10 四、学时分配 表 2：实验教学的学时分配表 序号 项目名称 学时分配 1 误差理论与数据处理基础 4 2 长度和密度的测量 3 3 空气密度测定 3 4 气垫实验 6 5 弹性模量的测定 3 6 液体表面张力系数的测定 3 7 金属线胀系数 3 8 用落球法测液体的粘度系数 3 9 耦合摆的研究 3 10 切变模量和转动惯量的测量 3 11 弹簧振子振动周期测量 3 12 波尔共振-受迫振动 3 13 弦振动研究 3 14 空气中声速测定 3 15 不良导体导热系数测定 3 16 金属比热容 3 17 空气比热容比测定 3 18 温度的电测法 3 五、教学进度 表 3：教学进度表