《大学物理实验（一）》课程教学大纲
（University Physics Experiments (1)）
课程代码：G10195 课程类型：公共必修课
开课单位：基础课教学研究部
适用专业：机械设计制造及其自动化、机械电子工程、工业工程、机器人工程、车辆工程、电气工程及其自动化、电子信息工程、通信工程、自动化、计算机科学与技术、网络工程、软件工程、人工智能
先修课程：高等数学A（一） 后续课程：大学物理实验（二）
总学分数：1学分 周 数：16周
总学时数：16学时，其中实验16 学时，上机0学时
大纲制订人：陈兴媚 大纲审核人：曾亮
制订年月： 2024年7月
一、课程简介
物理实验是物理学教学与研究的重要组成部分。大学物理实验课是大学生入学后学习的第一门基础实验课，是大学生在科学实验的思想、方法、技能诸方面接受较为系统和严格训练的开端，因此具有不可替代的作用。本课程内容包括力学、热学和电学实验，实验类型有验证性、综合性和设计性等。学生通过操作实验系统、观测实验现象、记录和分析实验数据、总结实验结果和提炼实验结论等环节的学习和训练，可以加深对理论知识的理解，可以提高分析问题和解决问题的能力以及归纳总结工作的能力，为后续课程的学习甚至未来的工作奠定良好的基础。
二、课程目标
（一）总体目标
本课程是部分工科专业的公共必修课，实践性强。通过本课程的学习，可以使学生加深对理论知识的理解和掌握；可以培养学生的动手能力和基本的实验技能，使学生掌握从事科学实验的基本方法；可以培养学生实事求是的科学精神和严谨认真的科学态度等。本课程将为学生后续课程的学习以及未来从事科学研究和工程技术工作奠定良好的基础。
（二）具体目标
序号 | 课程具体目标 | 所支撑的毕业要求指标点 | 贡献度 |
1 | 课程目标1：掌握力学、气体动理论和热力学的基本原理；能运用这些原理解决一般难度的物理问题；了解这些原理在工程技术中的应用。 | 1.工程知识：能系统理解数学、物理、工程科学理论基础并用于专业领域工程问题的表述。 | L |
2 | 课程目标2：掌握物理实验的基本知识和基本技能；提高利用物理学知识分析和解决具体工程技术问题的能力。 | 2.问题分析：能运用数学、物理、工程科学的基本原理对专业领域的复杂工程问题进行识别、判断与表达。 | H |
3 | 课程目标3：通过本课程的学习，使学生掌握从事科学实验的基本方法，并将这些方法用于具体工程问题。 | 4.研究：能够正确选用实验器件、设备或装置，搭建实验系统，安全进行科学实验，获取实验数据，并能通过有效的数据处理，得出合理的结论。 | M |
4 | 课程目标4：通过本课程的学习，使学生学会针对具体的物理问题，利用现代信息工具查阅文献资料，并参考文献资料解决所遇到的问题。 | 5.使用现代工具：了解专业常用的现代仪器、信息技术工具、工程工具和模拟软件的使用原理和方法，并理解其局限性，具有信息获取能力，能够根据需要选择与使用信息技术工具和检索工具。 | M |
5 | 课程目标5：通过本课程的训练，提高学生的自学能力，并使他们意识到在信息社会需要做好终身学习的思想准备。 | 12.终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。 | M |
备注：“H”表示高贡献度，“M”表示中等贡献度，“L”表示低贡献度。
三、实践教学内容及要求
序号 | 实验 项目名称 | 性质 | 学时分配 | 实验 类型 | 实验内容及要求 | 支撑课程 教学目标 |
1 | 金属丝弹性模量的测量实验 | 必修 | 2 | 综合性 | 用拉伸法测量金属丝的弹性模量，并根据实验公式计算出金属丝的弹性模量值。使学生掌握光杠杆法测量微小伸长量的原理，学会用逐差法或最小二乘法处理实验数据。 | 1、2、3、4 |
2 | 简谐振动与弹簧劲度系数的测量实验 | 必修 | 2 | 验证性 | 用伸长法测量弹簧劲度系数，验证胡克定律；测量弹簧作简谐振动的周期，求得弹簧的劲度系数。使学生掌握弹簧振子作谐振动时周期与振子的质量、弹簧劲度系数的关系；了解集成霍尔开关传感器在测量周期或转速中的应用，掌握其使用方法。 | 1、2、3、4、5 |
3 | 金属的线膨胀系数测量实验 | 必修 | 2 | 验证性 | 测量金属的线膨胀系数。使学生了解PID温控实验仪的原理以及掌握其使用方法；能正确记录、处理实验数据，能正确绘制曲线，说明结果。 | 1、2、3、4、5 |
4 | 太阳能电池特性测试实验 | 必修 | 2 | 综合性 | 测量太阳能电池的暗伏安特性、开路电压和光强之间的关系、短路电流和光强之间的关系以及输出特性。使学生正确理解单晶硅和非晶硅两种硅太阳能电池的特性；能够正确记录和处理实验数据；能正确绘制曲线，说明结果。 | 1、2、3、4、5 |
5 | 理想气体状态方程实验 | 必修 | 2 | 验证性 | 研究等温条件下，一定质量气体的压强-容积关系，验证波义耳-马略特定律；研究等容条件下，一定质量气体的温度-压强关系，验证查理定律。使学生掌握理想气体各物态量之间的关系，能够正确记录和处理实验数据，说明结果。 | 1、2、3、4、5 |
6 | 模拟法描绘静电场实验 | 必修 | 2 | 验证性 | 模拟带电的同心“圆斑-圆环”系统的静电场；模拟电偶极子的静电场。使学生了解模拟法的一般原理，加深对电场强度和电位概念的理解，能正确绘制曲线，说明结果。 | 1、2、3、4、5 |
7 | 用惠斯通电桥测量电阻实验 | 必修 | 2 | 验证性 | 用惠斯通电桥测量不同阻值的电阻。使学生了解惠斯通电桥的基本原理，掌握分析测量误差的方法，能够正确记录实验数据和分析测量误差。 | 1、2、3、4、5 |
8 | 电表的改装与校准实验 | 必修 | 2 | 验证性 | 将一个量程为0.1mA的指针式表头分别改装成1mA 量程的电流表和1.5V量程的电压表。使学生掌握毫安表改装成量程较大的电流表和电压表的原理与方法，能完成简单的设计性实验。 | 1、2、3、4、5 |
合计 | | 16 | |
四、课程考核评价方式
课程考核方式：考查
成绩评定办法：总评成绩100分=过程考核成绩50%+实验报告成绩50%
1、过程考核成绩50%：包括实验预习15%+实验课堂考勤15%+实验课堂表现20%
过程考核要求每位学生课前进行实验预习并在实验教学信息管理平台完成答题，遵守学校课堂考勤管理制度，课中以严谨的科学态度进行实验操作、运用物理学知识对实验现象进行观察、分析、判断，培养独立解决问题的能力。同时强调实验室的文明卫生纪律，实验完毕必须整理实验仪器等，培养学生严谨的科学态度及遵守纪律、团结协作、爱护公共财产的优良品德。
2、实验报告成绩50%
1）实验报告案头部分：姓名、专业班级、学号、实验项目、实验学时等内容信息要
齐全。
2）实验报告内容部分应包含六个方面：①实验目的：写明实验要求了解、理解、掌握的内容；②实验原理：扼要地阐述实验所依据的原理、实验方法、主图、关键公式及推导过程；③实验仪器设备：记录实验所用仪器的名称、型号、规格和数量；④实验注意事项：写明实验过程中的安全问题和实验操作细节注意事项；⑤实验步骤：按实验过程的先后顺序列出主要步骤，重点应阐明实验中的关键点；⑥实验原始数据和数据处理及结论：根据测量所得如实记录原始数据。对需要进行数据计算而得的实验结果，原始数据必须如实代入计算公式，并写出详细推算过程，所有的计算都必须按有效数字的计算规则进行。
3）实验报告总结部分：简要阐述实验的收获和感想或提出有创造性见解的问题、设想、改进等。
课程考核内容支撑教学目标情况：
课程目标 | 考核内容 | 评价点 | 分值 |
课程目标1 课程目标4 课程目标5 | 实验预习 | 根据学生在实验教学信息管理平台完成答题情况进行考核。 | 15 |
课程目标1 课程目标2 课程目标3 课程目标4 课程目标5 | 实验课堂考勤 | 执行学校课堂考勤管理制度，对每次课出勤进行考核。 | 15 |
课程目标2 课程目标3 课程目标5 | 实验课堂表现 | 根据学生课堂是否遵守课堂纪律；是否遵守实验室管理制度；调整和操作实验装置是否正确、规范；实验数据记录是否准确、规范；实验完毕是否主动整理实验仪器进行考核。 | 20 |
课程目标3 课程目标4 课程目标5 | 实验报告 | 根据实验报告撰写内容的完整性、规范性，页面整洁程度，实验数据处理、分析是否科学规范，结果表述是否准确进行考核。 | 50 |
五、其他有关说明
本课程是单独设课的实验课程。虽然课堂教学由教师指导学生安装、调整和操作实验装置，分析实验现象、判断实验故障和审查实验数据，但在实验课堂上学生的活动有较大的独立性，要求学生以研究者的态度去进行实验操作，进行观测与分析，探讨最佳实验方案，从中积累经验、锻炼技巧，为以后独立设计实验方案创造条件。
六、建议使用实验教材（指导书）及参考资料
1、建议使用教材：
[1]张智明，何珊等.大学物理实验[M].北京：北京邮电大学出版社，2023.08.
2、参考资料：
[2]杨玲珍，王云才.大学物理实验教程[M].第五版.北京：科学出版社,2022.08.
[3]欧阳玉花.大学物理实验[M].第二版.北京：科学出版社,2021.01.
[4]侯建平.大学物理实验[M].第2版.北京：高等教育出版社，2024.03.
[5]费业泰.误差理论与数据处理[M].第7版.北京：机械工业出版社，2019.11.
