1、基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)I教學(xué)大綱紅河學(xué)院理學(xué)院王世恩一、教學(xué)對(duì)象與教學(xué)目的 本課程的教學(xué)對(duì)象是大學(xué)本科物理學(xué)專業(yè)或物理學(xué)師范類專業(yè)全日制一年級(jí)的學(xué)生。教學(xué)總的目的是使學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握基本物理量測量工具的使用和基本物理量的測量原理及方法，同時(shí)掌握基本的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法，并且通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步掌握進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的科學(xué)方法，加深對(duì)物理學(xué)基本概念和基本規(guī)律的理解，培養(yǎng)良好的科學(xué)素質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)探索精神和實(shí)踐能力。二、教學(xué)參考材料 本課程所使用的教學(xué)參考材料為自編講義，所使用的參考教材為楊述武所編普通物理實(shí)驗(yàn)(力學(xué)、熱學(xué)部分)第3版高等教育出版社(2000)，所使用的教學(xué)參考書有： 1、普通

2、物理實(shí)驗(yàn)，萬純娣等編，南京大學(xué)出版社(2000)； 2、普通物理實(shí)驗(yàn)，朱俊孔等主編，山東大學(xué)出版社(2001)； 3、基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)，王德法、王世亮編，科學(xué)出版社(2005)。三、教學(xué)具體內(nèi)容與要求(36學(xué)時(shí))第一章 導(dǎo) 言(2學(xué)時(shí))1O、感受、概念、關(guān)系與科學(xué)研究方法演繹；歸納；伽利略牛頓的工作；實(shí)驗(yàn)研究方法。2O、基本物理量其概念的形成 物品的多少數(shù)量、質(zhì)量；物品的遠(yuǎn)近距離(長度)；自然事件演化過程的長短時(shí)間。 30、長度距離的計(jì)量 長度距離的計(jì)量；長度距離的單位、單位換算；天文單位、光年、視差法、秒差距。 40、時(shí)間的計(jì)量 時(shí)間的計(jì)量；現(xiàn)代時(shí)間計(jì)量的基準(zhǔn)。 50、質(zhì)量物質(zhì)之多少的計(jì)量 物質(zhì)

3、多少的計(jì)量；物質(zhì)多少的稱量；慣性質(zhì)量；引力質(zhì)量。第一章的教學(xué)要求 1、要求了解科學(xué)研究的兩大方法：演繹和歸納； 2、要求通過了解伽利略的實(shí)驗(yàn)方法到牛頓的歸納，理解實(shí)驗(yàn)研究方法這種具有實(shí)驗(yàn)觀測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的科學(xué)歸納法的意義； 3、要求了解7個(gè)基本物理量及長度、時(shí)間和質(zhì)量等三個(gè)基本物理量其概念的大致形成過程； 4、要求了解長度、時(shí)間和質(zhì)量等三個(gè)基本物理量的計(jì)量及長度單位的換算。第二章 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及其基本處理（6學(xué)時(shí)）2.1 測量與有效數(shù)字10、直接測量和間接測量20、有效數(shù)字 30、有效數(shù)字的運(yùn)算2.2 測量誤差 10、測量誤差的基本概念 1、真值與平均值 真值；偏差；誤差；算術(shù)平均值；幾何平均值；均

4、方根平均值；對(duì)數(shù)平均值。 2、常用誤差的概念 絕對(duì)誤差；相對(duì)誤差；偏差與平均偏差；標(biāo)準(zhǔn)誤差；標(biāo)準(zhǔn)偏差；平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。 3、間接測量的誤差 20、誤差分析 隨機(jī)誤差；系統(tǒng)誤差。 30、測量結(jié)果的精密度、準(zhǔn)確度和精確度 精密度；準(zhǔn)確度；精確度。2.3 測量結(jié)果的不確定度與報(bào)道 10、A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度 20、B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度 30、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 40、間接測量結(jié)果的不確定度 50、測量結(jié)果的報(bào)道2.4 常用數(shù)據(jù)處理方法 10、列表 20、作圖 圖紙的選擇；坐標(biāo)軸與刻度的標(biāo)定；數(shù)據(jù)點(diǎn)的標(biāo)定；實(shí)驗(yàn)曲線的描繪；注解和說明。 30、一元線性擬合第二章的教學(xué)要求1、 要求完全清楚直接測量、間接測量和有

5、效數(shù)字的概念，要求完全掌握有效數(shù)字的運(yùn)算；2、 要求完全能區(qū)別真值與平均值的概念，至少掌握算術(shù)平均值的算法；3、 要求完全掌握絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差和標(biāo)準(zhǔn)誤差的概念，掌握偏差與平均偏差、標(biāo)準(zhǔn)偏差平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差的意義和算法，掌握間接測量誤差的概念及間接測量誤差的算法；4、 要求能理解測量結(jié)果精密度、準(zhǔn)確度和精確度等概念；5、 要求完全掌握測量結(jié)果不確定度的概念與算法，掌握間接測量結(jié)果不確定度的算法，清楚測量結(jié)果如何報(bào)道；6、 要求掌握列表、作圖和一元線性擬合等常用數(shù)據(jù)的處理方法。第三章 實(shí)驗(yàn)基本規(guī)程(2學(xué)時(shí))3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1、了解所要進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的規(guī)章制度2、了解所要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)名稱；實(shí)驗(yàn)

6、目的(目標(biāo))；實(shí)驗(yàn)原理；實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備工具（型號(hào)、規(guī)格等）。 3、實(shí)驗(yàn)場地、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和工具的考察 4、實(shí)驗(yàn)方案的提出根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的和對(duì)實(shí)驗(yàn)場地(室)的考察，提出實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)步驟。 5、實(shí)驗(yàn)文檔的準(zhǔn)備設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄(實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄)表格，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 6、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材、工具，調(diào)試實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)儀器。3.2 實(shí)驗(yàn)進(jìn)行 1、遵守實(shí)驗(yàn)(室)的著裝規(guī)定；2、遵時(shí)守時(shí)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室(場地)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；3、進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室(場地)要登記；4、遵從實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的安排和指導(dǎo)；5、遵守實(shí)驗(yàn)室的安全規(guī)則和實(shí)驗(yàn)規(guī)則；6、守實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器和工具的操作程序和操作規(guī)范；7、實(shí)驗(yàn)前先記錄下實(shí)驗(yàn)環(huán)境的相關(guān)數(shù)據(jù)；8、

7、實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格按照得到實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行；9、遇事向?qū)嶒?yàn)指導(dǎo)教師請教、報(bào)告；10、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如實(shí)逐條記錄；11、實(shí)驗(yàn)完成后所記錄的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)向?qū)嶒?yàn)指導(dǎo)教師匯報(bào)；12、實(shí)驗(yàn)完成后收拾整理好實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器工具器具器件等，并請實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師清點(diǎn)，經(jīng)登記后，才離開實(shí)驗(yàn)室(場地)。3.3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要有實(shí)驗(yàn)報(bào)告，報(bào)告所做實(shí)驗(yàn)的名稱、實(shí)驗(yàn)的目的或目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容原理、實(shí)驗(yàn)所用到的設(shè)備儀器工具、實(shí)驗(yàn)的日期、實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)的環(huán)境記錄、實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的步驟、實(shí)驗(yàn)記錄、實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)及其處理的結(jié)果、實(shí)驗(yàn)的結(jié)論等。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要提交文檔，在有要求時(shí)，還應(yīng)該作口頭報(bào)告和提交相應(yīng)的論文。第三章的

8、教學(xué)要求 1、要求完全了解如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備； 2、要求完全了解并遵守實(shí)驗(yàn)室的規(guī)章制度； 3、要求完全清楚如何去提出實(shí)驗(yàn)方案、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)記錄和實(shí)驗(yàn)報(bào)告。第四章 力學(xué)基本物理量的測量（5學(xué)時(shí)）4.1 長度距離的測量 10、游標(biāo)卡尺及其使用 游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)；游標(biāo)卡尺的測量原理；游標(biāo)卡尺使用的注意事項(xiàng)。 20、千分尺及其使用 千分尺的結(jié)構(gòu)；千分尺的測量原理；千分尺使用的注意事項(xiàng)。 30、讀數(shù)顯微鏡及其使用 讀數(shù)顯微鏡的結(jié)構(gòu)；讀數(shù)顯微鏡的測量原理；讀數(shù)顯微鏡的使用。 40、長度微小變化的光杠桿測量方法 光杠桿的結(jié)構(gòu)；光杠桿的測量原理；光杠桿測量時(shí)的注意事項(xiàng)。4.2 時(shí)間的測量 10、機(jī)械式秒表 20、石

9、英電子秒表 30、數(shù)字毫秒計(jì)4.3 質(zhì)量的測量 10、物理天平 物理天平的結(jié)構(gòu)；物理天平的使用。 20、分析天平 分析天平的結(jié)構(gòu)；分析天平的使用。 實(shí)驗(yàn)題 實(shí)驗(yàn)題一，到實(shí)驗(yàn)室練習(xí)使用力學(xué)基本物理量的各種測量工具和儀器：游標(biāo)卡尺、千分尺、讀數(shù)顯微鏡、光杠桿測量方法、機(jī)械式秒表、石英電子秒表、氣墊導(dǎo)軌上光控?cái)?shù)字毫秒計(jì)的使用、物理天平、分析天平等。 實(shí)驗(yàn)題二，以下的實(shí)驗(yàn)任選其一： 1、若提供一段圓管、一個(gè)長方體和一粒小鋼球，請測出它們的體積。 2、若提供一段圓管、一個(gè)長方體和一粒小鋼球，請測出它們的密度。 3、對(duì)所提供的一段玻璃管，試用實(shí)驗(yàn)的方法，測出玻璃的密度。第四章的教學(xué)要求 1、要求完全了解游

10、標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)和測量原理，完全掌握游標(biāo)卡尺的使用和測量數(shù)據(jù)的獲得； 2、要求完全了解千分尺的結(jié)構(gòu)和測量原理，完全掌握千分尺的使用和測量數(shù)據(jù)的獲得； 3、要求完全了解實(shí)驗(yàn)室讀數(shù)顯微鏡的結(jié)構(gòu)原理，完全掌握讀數(shù)顯微鏡的使用； 4、要求完全了解實(shí)驗(yàn)室光杠桿的結(jié)構(gòu)和測量原理，完全掌握光杠桿的測量方法； 5、要求完全掌握機(jī)械式秒表、石英電子秒表和實(shí)驗(yàn)室數(shù)字毫秒計(jì)的使用及測量數(shù)據(jù)的獲得； 6、要求完全了解實(shí)驗(yàn)室物理天平、分析天平的結(jié)構(gòu)，完全掌握物理天平和分析天平的使用；7、 對(duì)實(shí)驗(yàn)題二，要求實(shí)驗(yàn)前一天要提交實(shí)驗(yàn)方案。方案中要有設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格，以便實(shí)驗(yàn)中能如實(shí)地記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。只有實(shí)驗(yàn)方案得到實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教

11、師的認(rèn)可后才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；8、 對(duì)實(shí)驗(yàn)題二，要求實(shí)驗(yàn)后的一周內(nèi)提交相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告；9、 要求通過實(shí)驗(yàn)習(xí)題的完成，初步學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)方案的提出，學(xué)會(huì)如何完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。第五章 物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的測量(5學(xué)時(shí)) 10、物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)速度的測量 20、物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化激烈程度加速度的測量 30、剛體轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)及其變化的測量角速度和角加速度的測量實(shí)驗(yàn)題 實(shí)驗(yàn)題三，以下的實(shí)驗(yàn)任選其一： 1、測量氣墊導(dǎo)軌上滑塊運(yùn)動(dòng)的速度和加速度(要求包括勻速運(yùn)動(dòng)和勻變速運(yùn)動(dòng)的測量)。 2、利用自由落體，測出本地的重力加速度。 3、測量剛體轉(zhuǎn)動(dòng)儀轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度和角加速度。第五章的教學(xué)要求 1、要求完全清楚物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的測量方法； 2、要求完全

12、清楚物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的描述及其測量方法； 3、要求完全清楚物體轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)及其變化的測量方法； 4、對(duì)實(shí)驗(yàn)題目，要求實(shí)驗(yàn)前一天要提交實(shí)驗(yàn)方案。方案中要有設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格，以便實(shí)驗(yàn)中能如實(shí)地記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。只有實(shí)驗(yàn)方案得到實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的認(rèn)可后才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)； 5、對(duì)實(shí)驗(yàn)習(xí)題，要求實(shí)驗(yàn)后的一周內(nèi)提交相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告； 6、要求通過實(shí)驗(yàn)習(xí)題的完成，掌握相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)儀器的使用和測量，進(jìn)一步學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)方案的提出，完全掌握如何完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。第六章 實(shí)驗(yàn)研究（12學(xué)時(shí)）10、物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)規(guī)律研究20、剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)規(guī)律研究30、固體彈性的研究40、振動(dòng)與波動(dòng)現(xiàn)象的觀測 觀察單擺的擺動(dòng)、彈簧振子的振動(dòng)、弦

13、的振動(dòng)等機(jī)械振動(dòng)現(xiàn)象，觀察示波器上兩個(gè)振動(dòng)的合成圖像以及光波的干涉衍射現(xiàn)象，并通過單擺的擺動(dòng)，測出本地的重力加速度。實(shí)驗(yàn)題 實(shí)驗(yàn)題四、以下的實(shí)驗(yàn)任選其一：1、研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)規(guī)律。2、研究水平氣墊導(dǎo)軌上兩個(gè)滑塊的碰撞。 實(shí)驗(yàn)題五、以下的實(shí)驗(yàn)任選其一： 1、利用轉(zhuǎn)臺(tái)式剛體轉(zhuǎn)動(dòng)儀，研究剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)規(guī)律。 2、利用塔輪式剛體轉(zhuǎn)動(dòng)儀，研究剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)規(guī)律。 實(shí)驗(yàn)題六、利用金屬絲，研究這種金屬的伸長彈性規(guī)律。 實(shí)驗(yàn)題七、以下的實(shí)驗(yàn)任選其一：1、利用一小段金屬梁的彎曲，測量這種金屬的楊氏彈性模量； 2、利用金屬絲懸掛的扭擺，測量該金屬絲的切變模量；3、通過單擺的擺動(dòng)，測出本地的重力加速度。第六章的教學(xué)要求 1、通過實(shí)驗(yàn)題四、五和六，學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)研究的方法，加深對(duì)物理學(xué)基本規(guī)律的理解，培養(yǎng)良好的科學(xué)素質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)探索精神和實(shí)踐能力； 2、對(duì)實(shí)驗(yàn)題四、五和六，要求提出可行的實(shí)驗(yàn)方案，并在相應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究工作的基礎(chǔ)上，除了各提交相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告外，還要求各提交一篇研究論文； 3、通過實(shí)驗(yàn)題七，進(jìn)一步了解單擺的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并要求實(shí)驗(yàn)后的一周內(nèi)，提交一份相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。四、考核方式本課程的學(xué)習(xí)是否達(dá)到要求，由如下五個(gè)考核方面確定：1、本課程實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及其基本處理的知識(shí)掌握程度的作業(yè)完成情況的評(píng)價(jià)(10%)；2、本課程中實(shí)