北京工业大学本科课程教学大纲Undergraduate Course Syllabi物理与光电工程学院2020 版
北京工业大学 本科课程教学大纲 Undergraduate Course Syllabi 物理与光电工程学院 2020 版
目录“文科物理知识趣味演示”课程教学大纲..1“物理情境演示与拓展"课程教学大纲，..8“物理思维与人生规划（慕课）"课程教学大纲.12“物理学史"课程教学大纲..22“3D打印艺术实践”课程教学大纲..30“奇妙的激光”课程教学大纲，...35.“中国传统饮食文化”课程教学大纲...40“游戏策划导论”课程教学大纲..45“宇宙史话"课程教学大纲.51“光电子技术创新实验研究课程-1”实践教学大纲...55“演示实验开发与制作”实践教学大纲..56“光电子技术创新实验研究课程-2”实践教学大纲.58
I 目 录 “文科物理知识趣味演示”课程教学大纲. 1 “物理情境演示与拓展”课程教学大纲. 8 “物理思维与人生规划（慕课）”课程教学大纲.12 “物理学史”课程教学大纲.22 “3D 打印艺术实践”课程教学大纲.30 “奇妙的激光”课程教学大纲. 35 “中国传统饮食文化”课程教学大纲. 40 “游戏策划导论”课程教学大纲.45 “宇宙史话”课程教学大纲.51 “光电子技术创新实验研究课程-1”实践教学大纲. 55 “演示实验开发与制作”实践教学大纲.56 “光电子技术创新实验研究课程-2”实践教学大纲. 58
“文科物理知识趣味演示”课程教学大纲英文名称：TheinteresPhysicexperimentsofArtsPhysics课程编号：0007048课程性质：通识教育选修课学分：2.0学时：32课程类别：口工程经济与项目管理口文化自信与艺术鉴赏乙科学探索与创新发展口道德修养与身心健康口沟通表达与全球视野口其面向对象：在校各类科本科生先修课程：高中物理基础教材：无参考书：[1]张三慧主编，《大学物理学》第二版，清华大学出版社，2005年[2]马文蔚主编，《物理学原理在工程技术中的应用》第二版，高等教育出版社，2004年3月[3]刘璞，《物理学与应用技术》，北京航空航天大学出版社，2001年9月[4】严燕来、叶庆好，《大学物理拓展与应用》，高等教育出版社，2002年7月[5]赵凯华，《物理学照亮世界》，北京大学出版社，2005年9月[6]路峻岭，《物理演示实验教程》，清华大学出版社2005[7]长沙，《大学物理演示实验》，湖南大学出版社2005[8】王秉超，《普通物理演示实验新编》，高等教育出版社1997[9]马世红等，《文科物理实验》，高等教育出版社2008年5月[10]集体，《演示实验与自制教具》，南京师范学院物理系，1980年[11]刘贵兴，《电学小实验》，1986年[12】《游戏中的科学》安徽科学出版社一、课程简介本课程的授课对象是全校学生，主要针对人文的学生。本课程旨在用有趣的物理实验，结合生活中的常识，把生活中一些常见的物理现象用物理原理加以解释或将不易深刻理解的物理原理用有趣的实验和生活中常见的现象加以解释。整节课以演示实验为主，做简单必要的原理性解释，启发学生在专业学科中去探求比较全面的答案。实验以用小道具演示的趣味实验为主，结合互动实验和体验实验，让同学们在欢乐中学习物理、在操作中感受物理，促进同学们对物理的兴趣。本课程能够指引学生将专业与通识结合，在实验研究的同时陶冶情操，使自己能够明明自白生活、堂堂正正做人，立足于社会、立足于未来。二、课程地位与教学目标课程地位：本课程在在人才培养体系中处于基础地位和作用，本课程能够将理论与实际联系起来，将生活中见到的现象用物理理论来解释，或者将物理理论与生活中的现象来-
1 “文科物理知识趣味演示”课程教学大纲 英文名称：The interes Physic experiments of Arts Physics 课程编号：0007048 课程性质：通识教育选修课 学分：2.0 学时：32 课程类别：□工程经济与项目管理 □文化自信与艺术鉴赏 ☑科学探索与创新发展 □道德修养与身心健康 □沟通表达与全球视野 □其 面向对象：在校各类科本科生 先修课程：高中物理基础 教材：无 参考书： [1] 张三慧主编，《大学物理学》第二版，清华大学出版社，2005 年 [2] 马文蔚主编，《物理学原理在工程技术中的应用》第二版，高等教育出版社，2004 年 3 月 [3] 刘璞，《物理学与应用技术》，北京航空航天大学出版社，2001 年 9 月 [4] 严燕来、叶庆好，《大学物理拓展与应用》，高等教育出版社，2002 年 7 月 [5] 赵凯华，《物理学照亮世界》，北京大学出版社，2005 年 9 月 [6] 路峻岭，《物理演示实验教程》，清华大学出版社 2005 [7] 长沙，《大学物理演示实验》， 湖南大学出版社 2005 [8] 王秉超，《普通物理演示实验新编》， 高等教育出版社 1997 [9] 马世红等，《文科物理实验》， 高等教育出版社 2008 年 5 月 [10] 集体，《演示实验与自制教具》，南京师范学院物理系， 1980 年 [11] 刘贵兴，《电学小实验》， 1986 年 [12] 《游戏中的科学》 安徽科学出版社 一、课程简介 本课程的授课对象是全校学生，主要针对人文的学生。本课程旨在用有趣的物理实验， 结合生活中的常识，把生活中一些常见的物理现象用物理原理加以解释或将不易深刻理解 的物理原理用有趣的实验和生活中常见的现象加以解释。整节课以演示实验为主，做简单 必要的原理性解释，启发学生在专业学科中去探求比较全面的答案。实验以用小道具演示 的趣味实验为主，结合互动实验和体验实验，让同学们在欢乐中学习物理、在操作中感受 物理，促进同学们对物理的兴趣。本课程能够指引学生将专业与通识结合，在实验研究的 同时陶冶情操，使自己能够明明白白生活、堂堂正正做人，立足于社会、立足于未来。 二、课程地位与教学目标 课程地位：本课程在在人才培养体系中处于基础地位和作用，本课程能够将理论与实 际联系起来，将生活中见到的现象用物理理论来解释，或者将物理理论与生活中的现象来
对应。让学生掌握正确地认识客观事物的方法，让学生具备基本的科学素养。教学目标：本课程让学生了解一些生活中的物理原理，激发学习认识客观世界的积极性，倡导将实际现象和实际应用与理论联系的学习方法，培养学生对客观规律的专注和兴趣。支撑的毕业能力项[1]、[2]、[6]、[7]、[8]、[10]、[12]具体说明如下：[1]思想政治与德育（课程思政）[2]问题分析：通过实验现象，分析背后的原理：[6]工程与社会：通过该课程的专题的学习，了解原理背后的工程与社会的关系及应用；[7]环境和可持续发展：物理学是基础科学，它对于应用科学、技术的可持续发展至关重要：[8]职业规范：通过学习科学家的科学精神、科学理念，还有讲座的规范表述，可以提升学生将来走入社会的归属性：[10]沟通：在学习过程中，会让学生自己做专题讲解，确实会使学生提升与人沟通的能力；[12]终身学习：体会到终生学习的必要性。三、课程教学内容及要求1、课程内容及要求本课程以演示实验为主，通过实验显示规律（物理定理）。实验内容涉及的面较广，但基本属于基础物理的范畴，所以也可以按照力学、电学、热学、光学、近代加以分章，但中间必然有交义，所以课程主要以主题来分配课时，根据主题内容的多少，有些主题需要不足一个课时，有些主题需要多个课时。具体主题有（还会有变动）：绪论（0.5课时，实验0.5课时）课程的第一节课，用几个有趣的、奇异的、与生活常见现象有关的演示实验并穿插说明来体现本课程的性质。实验如：烟圈、压缩空气炮、空气炮、小帆船、扩散小艇、纸炮仗、下楼的连环、留声机扩音（纸喇叭）、吹小球、吹纸条、吸管乐器、萨克斯、哨、断塑料绳、硬币剪刀、哈气与吹气等，用这些实验来引起学生对本课程的兴趣。【了解]平衡篇（0.3课时，实验0.5课时）实验有撕双口纸、双手找平衡、捏鸡蛋（踩鸡蛋）、汽车相撞（录像）、平衡球、动平衡、倒立摆、磁悬浮、天平等。【了解]压强篇（0.3课时，实验0.5课时）实验有自制气压计、水塔、水托乒乓球、气吹乒乓球、裂桶实验、白制温度计、虹吸、滚钉板、水火箭、液压机、压水枕、踩鸡蛋、硬币和纸同时落地、伯努利方程、水枪等。[理解]重心篇（0.3课时，实验0.5课时）实验有钢丝上的小人、不倒翁、翻滚的药丸、药丸下坡、平衡的土豆、叠罗汉的纸杯、矿泉水瓶中的潜水艇、稳度、变形电线、质心运动仪、斜棍等。【理解]惯性篇（0.4课时，实验0.5课时）实验有蜘蛛侠滚球、抽板落球、去棋子、绳拉重物、重物砸手[了解]、科里奥利力、2
2 对应。让学生掌握正确地认识客观事物的方法，让学生具备基本的科学素养。 教学目标：本课程让学生了解一些生活中的物理原理，激发学习认识客观世界的积极 性，倡导将实际现象和实际应用与理论联系的学习方法，培养学生对客观规律的专注和兴 趣。 支撑的毕业能力项[1]、[2]、[6]、[7]、[8]、[10]、[12]具体说明如下： [1] 思想政治与德育（课程思政） [2]问题分析：通过实验现象，分析背后的原理； [6]工程与社会：通过该课程的专题的学习，了解原理背后的工程与社会的关系及应用； [7]环境和可持续发展：物理学是基础科学，它对于应用科学、技术的可持续发展至关 重要； [8]职业规范：通过学习科学家的科学精神、科学理念，还有讲座的规范表述，可以提 升学生将来走入社会的归属性； [10]沟通：在学习过程中，会让学生自己做专题讲解，确实会使学生提升与人沟通的 能力； [12]终身学习：体会到终生学习的必要性。 三、课程教学内容及要求 1、课程内容及要求 本课程以演示实验为主，通过实验显示规律（物理定理）。实验内容涉及的面较广， 但基本属于基础物理的范畴，所以也可以按照力学、电学、热学、光学、近代加以分章， 但中间必然有交叉，所以课程主要以主题来分配课时，根据主题内容的多少，有些主题需 要不足一个课时，有些主题需要多个课时。具体主题有（还会有变动）： 绪论（0.5 课时，实验 0.5 课时） 课程的第一节课，用几个有趣的、奇异的、与生活常见现象有关的演示实验并穿插说 明来体现本课程的性质。实验如：烟圈、压缩空气炮、空气炮、小帆船、扩散小艇、纸炮 仗、下楼的连环、留声机扩音（纸喇叭）、吹小球、吹纸条、吸管乐器、萨克斯、哨、断 塑料绳、硬币剪刀、哈气与吹气等，用这些实验来引起学生对本课程的兴趣。[了解] 平衡篇（0.3 课时，实验 0.5 课时） 实验有撕双口纸、双手找平衡、捏鸡蛋（踩鸡蛋）、汽车相撞（录像）、平衡球、动平 衡、倒立摆、磁悬浮、天平等。[了解] 压强篇（0.3 课时，实验 0.5 课时） 实验有自制气压计、水塔、水托乒乓球、气吹乒乓球、裂桶实验、自制温度计、虹吸、 滚钉板、水火箭、液压机、压水枕、踩鸡蛋、硬币和纸同时落地、伯努利方程、水枪等。 [理解] 重心篇（0.3 课时，实验 0.5 课时） 实验有钢丝上的小人、不倒翁、翻滚的药丸、药丸下坡、平衡的土豆、叠罗汉的纸杯、 矿泉水瓶中的潜水艇、稳度、变形电线、质心运动仪、斜棍等。[理解] 惯性篇（0.4 课时，实验 0.5 课时） 实验有蜘蛛侠滚球、抽板落球、去棋子、绳拉重物、重物砸手[了解]、科里奥利力
滚动比赛、离心力、旋转的扣子等。[理解]碰撞篇（0.4课时，实验0.4课时）实验有气轨上的实验[了解小、超弹性小球、碰撞摆球、非对心碰撞等。【理解]摩擦篇（0.4课时，实验0.5课时）实验有滑动（光滑、粗糙、加水）、滚动摩擦（自行车分析）、窜动摩擦、提沙、纸提重物、扯不动的书、内摩擦、拧瓶子、圆环上滚动的小圆环、钢丝上的乒乓球、呼啦圈、网球起盖器等。【了解]旋转篇（0.4课时，实验0.5课时）实验有棒球棒比力气、悠悠球、回转仪、翻身陀螺[了解]、离心力、反转的地球仪、腕力球、陀螺走钢丝、陀螺磁悬浮、液体压强转变等。[理解]振动篇（0.5课时，实验1课时）实验有振动小虫、取羽毛球、分离、分仓、沙柱等。振动合成、李萨茹图、频谱、共振。[了解]摆动篇（0.3课时，实验0.5课时）实验有耦合摆、混沌摆、单摆、复合摆、圆弧摆、球缺摆、柱缺摆、沙摆、小猴荡秋千、钟表游丝、倒立摆、滚摆、扭摆、普氏摆、水摆、水波中的振子。【了解】声音篇（0.5课时，实验1课时）实验有制造回声、超声波喷泉、超声波洗涤、看得见的声音、会发声的绳子、弹回来的声音、碗中的声音、身边的助听器、身边的喇叭、水球魔音、弹奏音乐的高脚杯等。「了解]驻波篇（0.4课时，实验0.5课时）实验有线驻波、鱼洗、薄膜驻波、金属管（杆）横驻波、查莱第平板图形等。【理解】静电篇（0.5课时，实验1课时）实验有跳跃的灯心草、空中飞舞的棉花、蓬起来的棉纶丝、奇异的塑料薄膜带、口渴的气球、小型闪电、会跳舞的铝箔、奇怪的小球、会跳高的爆米花等。「了解】电磁篇（1课时，实验2课时）实验有洛伦兹力、电磁阻滞、电磁炮、跳环、喇叭、麦克风、吃醋的电池、人体电池、自制电磁体、门铃继电器、游动的小鱼、吃声音的硬币、电磁炉悬浮等。【理解电机篇（0.5课时，实验0.5课时）实验有电机原理、直线电机、三相电机、单相电机等。【了解]压电篇、压力传感器篇（0.4课时，实验0.5课时）实验有打火机、话筒等。【了解】热力篇：包括温度篇、热传导篇、温度传感器篇（1课时，实验2课时）实验有热传导、布朗运动、加尔顿板、麦克斯韦速率分布、温差电、斯特林热机、绝热膨胀、点燃钢丝、纸杯烧开水、圆环的热胀冷缩、热锅上的水珠、孔明灯、旋转的纸蛇、飘扬的爽身粉等。[了解]张力篇（0.3课时，实验0.5课时）实验有绒布水珠、肥皂膜、肥皂泡、绕圈的蛇、“水胶”、滴水不漏等。【了解]3
3 滚动比赛、离心力、旋转的扣子等。[理解] 碰撞篇（0.4 课时，实验 0.4 课时） 实验有气轨上的实验[了解]、超弹性小球、碰撞摆球、非对心碰撞等。[理解] 摩擦篇（0.4 课时，实验 0.5 课时） 实验有滑动（光滑、粗糙、加水）、滚动摩擦（自行车分析）、窜动摩擦、提沙、纸提 重物、扯不动的书、内摩擦、拧瓶子、圆环上滚动的小圆环、钢丝上的乒乓球、呼啦圈、 网球起盖器等。[了解] 旋转篇（0.4 课时，实验 0.5 课时） 实验有棒球棒比力气、悠悠球、回转仪、翻身陀螺[了解]、离心力、反转的地球仪、 腕力球、陀螺走钢丝、陀螺磁悬浮、液体压强转变等。[理解] 振动篇（0.5 课时，实验 1 课时） 实验有振动小虫、取羽毛球、分离、分仓、沙柱等。振动合成、李萨茹图、频谱、共 振。[了解] 摆动篇（0.3 课时，实验 0.5 课时） 实验有耦合摆、混沌摆、单摆、复合摆、圆弧摆、球缺摆、柱缺摆、沙摆、小猴荡秋 千、钟表游丝、倒立摆、滚摆、扭摆、普氏摆、水摆、水波中的振子。[了解] 声音篇（0.5 课时，实验 1 课时） 实验有制造回声、超声波喷泉、超声波洗涤、看得见的声音、会发声的绳子、弹回来 的声音、碗中的声音、身边的助听器、身边的喇叭、水球魔音、弹奏音乐的高脚杯等。[了 解] 驻波篇（0.4 课时，实验 0.5 课时） 实验有线驻波、鱼洗、薄膜驻波、金属管（杆）横驻波、查莱第平板图形等。[理解] 静电篇（0.5 课时，实验 1 课时） 实验有跳跃的灯心草、空中飞舞的棉花、蓬起来的棉纶丝、奇异的塑料薄膜带、口渴 的气球、小型闪电、会跳舞的铝箔、奇怪的小球、会跳高的爆米花等。[了解] 电磁篇（1 课时，实验 2 课时） 实验有洛伦兹力、电磁阻滞、电磁炮、跳环、喇叭、麦克风、吃醋的电池、人体电池、 自制电磁体、门铃继电器、游动的小鱼、吃声音的硬币、电磁炉悬浮等。[理解] 电机篇（0.5 课时，实验 0.5 课时） 实验有电机原理、直线电机、三相电机、单相电机等。[了解] 压电篇、压力传感器篇（0.4 课时，实验 0.5 课时） 实验有打火机、话筒等。[了解] 热力篇：包括温度篇、热传导篇、温度传感器篇（1 课时，实验 2 课时） 实验有热传导、布朗运动、加尔顿板、麦克斯韦速率分布、温差电、斯特林热机、绝 热膨胀、点燃钢丝、纸杯烧开水、圆环的热胀冷缩、热锅上的水珠、孔明灯、旋转的纸蛇、 飘扬的爽身粉等。[了解] 张力篇（0.3 课时，实验 0.5 课时） 实验有绒布水珠、肥皂膜、肥皂泡、绕圈的蛇、“水胶”、滴水不漏等。[了解]