粒子物理理论：粒子物理标准模型的实验基础
王凯
浙江近代物理中心208
电子邮件:wangkai1@https://www.doczj.com/doc/1515880412.html,
每周三下午1－3节，物理中心203
教学计划
1.导论：相互作用，粒子与其探测
2.散射与衰变
3.规范对称性，自发对称性破缺与等效原理
4.标准模型
5.Parton模型和强子对撞机
6.W/Z与弱电理论的检验
7.Top Quark的发现
8.Higgs的发现及意义
9.中微子探测与理论
10.低能rare衰变
11.新物理选题
作业与考试
（暂定）
?作业每两周交一次，每周三交。占50%
?英文Term Paper一份，高能专业的必须用L A T E X格式，非高能专业的可以用Word格式，占25%
?期末考试一次（Take home exam)，占25%
2
主要参考书
?M.E.Peskin and D.V.Schroeder,
“An Introduction to quantum?eld theory,”
Reading,USA:Addison-Wesley(1995)842p
?F.Halzen and A.D.Martin,
“Quarks And Leptons:An Introductory Course In Modern Particle Physics,”
New York,Usa:Wiley(1984)396p
?H.K.Dreiner,H.E.Haber and S.P.Martin,
“Two-component spinor techniques and Feynman rules for quantum?eld the-ory and supersymmetry,”
Phys.Rept.494,1(2010)arXiv:0812.1594[hep-ph]
?Elliot Leader“Spin in Particle Physics,”
Cambridge,UK：Univ.Pr.(2001)499p
?K.Nakamura et al.[Particle Data Group Collaboration],
“Review of particle physics,”
J.Phys.G G37,075021(2010).
?C.Quigg,
“Gauge Theories Of The Strong,Weak And Electromagnetic Interactions,”
Front.Phys.56,1(1983).
?T.P.Cheng and L.F.Li,
“Gauge Theory Of Elementary Particle Physics,”
Oxford,Uk:Clarendon(1984)536P.(Oxford Science Publications)
?R.N.Cahn and G.Goldhaber,
“The Experimental Foundations Of Particle Physics,”
Cambridge,UK:Univ.Pr.(2009)553p
?V.D.Barger and R.J.N.Phillips,
“Collider Physics,”
REDWOOD CITY,USA:ADDISON-WESLEY(1987)592P.(FRONTIERS IN PHYSICS,71)
《大学物理实验》课程简介 及教学大纲 课程编号： 适用专业：工科类通用 学制：四年本科 学时：60学时 学分： 石家庄经济学院教务处审定 二零零五年三月
编写朱孝义张素萍 审定张道明 讨论朱孝义张素萍赵惠裘平一郭涛
目录 一．物理实验课的地位、任务和作用 (4) 二．实验内容及基本要求 (4) 三．实验课程安排及课时分配 (7) 四．对各个实验的具体教学要求 (8)
本大纲是依据国家教委颁发的《高等工业学校物理实验课程教学基本要求》，并结合我校的具体情况制定的。 一、物理实验课的地位、任务和作用 物理实验是对高等工业学校学生进行科学基本训练的一门独立的必修基础课程，是学生进入大学后受到的系统实验方法和实验技能训练的开端，是工科类专业对学生进行科学实验训练的重要基础。 物理学是一门以实验为基础的科学，物理实验教学和物理理论教学具有同等重要的地位，它们既有深刻的内在联系和配合，又有各自的任务和作用。 本课程应在中学物理实验的基础上，按照循序渐进的原则，学习物理实验知识、方法和技能，使学生了解科学实验的主要过程与基本方法，为今后的学习和工作奠定良好的基础。 本课程基本任务： 1．通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理实验知识，加深对物理学原理的理解。 2．培养与提高学生的科学实验能力，其中包括： （1）能够自行阅读实验教材和资料，作好实验前的准备。 （2）能够借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器。 （3）能够应用物理学理论对实验现象进行初步分析判断。 （4）能够正确记录和处理实验数据，绘制曲线，说明实验结果，撰写合格的实验报告。 （5）能够完成简单的设计性实验。 3．培养与提高学生的科学素养，要求学生具有对待科学实验一丝不苟的严谨态度和实事求是的科学作风。 二、实验内容及基本要求 1．绪论： 教学内容（教师讲授） （1）物理实验课的教学任务、教学方式、预习和实验报告的要求及实验室规则。 （2）介绍测量误差、有效数字及数据处理的基础知识，内容包括：测量分类、测量误差的基本概念、系统误差的分析、偶然误差的估 计、直接测量结果的误差表示、间接测量的误差计算。有效数字 的性质和运算。处理实验数据的一些重要方法，例如：列表法、
复旦大学基础物理实验期末考试复习题库 （内部资料请勿传阅） 整理汇编者：复旦大学临床医学（五年制）bsong@https://www.doczj.com/doc/1515880412.html, 示波器的原理及使用 1. 2. 3. 4.
5.一个已知相关参数的信号，60dB衰减，在已知示波器T和V参数设置的情况下在示波屏上V/DIV和T/DIV的相应读数（按照示波器读数规则） 答案A 9. 10. 11.答案C
13.答案：2 14. 15. 16、输入的信号为正弦波形，但是屏幕上只看到一条直线，可能的原因 A、按下了接地按钮 B、AC\DC档中选了DC档位 C、Volts/DEC衰减过大 D、扫描速度过 17.快衰变改变的是什么（）A.幅度 B.频率 C.相位 D.波形 18.已经得到了正弦波图像，改变下面条件，一定不会使图像消失的是B A调节辉度intensity B交流AC变成直流DC（DC还是会保留交流部分。） C接地 D调节垂直position 19.使用示波器前，应先对示波器进行校准，将示波器内部提供的标准方波输入到CH1或CH2通道。用示波器观察李萨如图形时，图形不稳定，应该调节电平旋扭。 20.如果示波器上的波形在触发源开关选择正确的情况下总是沿横向左右移动，应该 先调节“SEC/DIV”旋钮再调节“LEVEL”触发电平调节旋钮 21.“VOLTS/DIV”和“TIME/DIV”旋钮的作用是什么？ 22.测量被测信号的电压时，应通过调节衰减倍率开关（VOLTS/DIV）使其幅度尽量放大，但是不能超出显示屏幕为什么？ 23.测量被测信号的周期和频率时，应通过调节扫描速度开关（TIME/DIV）使被测信号相邻两个波峰的水平距离尽量放大，但是不能超出显示屏幕为什么？ 24.“VOLTS/DIV”和“TIME/DIV”旋钮所在位置分别为0.5v和0.2ms，请给
“粒子物理标准模型”之父格拉肖 2005年11月11日，中国科学院 爱因斯坦讲座教授，“粒子物理标准 模型”之父格拉肖（Sheldon Lee Glashow l932-）教授（美国哈佛大学 和波士顿大学）应邀来高能所访问， 并做了题为“Comments about Particle Physics in China”的精彩 报告。 格拉肖是世界著名的理论物理学家, 美国科学院院士。他1932年12月5日生于纽约，1954年毕业于康奈尔大学，1958年在哈佛大学获得博士学位，1958-1960年在哥本哈根工作。1966年到哈佛大学任教，1967年起任教授。主要研究领域是基本粒子和量子场论。1976年获奥本海默奖，1979年与S．温伯格、A．萨拉姆共同获得诺贝尔物理学奖，1991 年获Erice科学和平奖。 上个世纪60年代初，格拉肖在规范场理论的基础上讨论过 弱相互作用和电磁相互作用统一的问题，预言了中性弱流的存 在，但没有能够从理论上得到有静止质量的中间玻色子。1975 年，他和合作者一起在电弱统一理论和量子色动力学的基础上， 提出了把弱相互作用、电磁相互作用、强相互作用统一起来的 大统一理论，在基本粒子和场论的理论研究以及宇宙学的研究 中都有较大的影响。正是由于这些成就，他与S.温伯格、A.萨拉姆共同获得了1979年诺贝 尔物理学奖。 粒子物理标准模型堪称是二十世纪物理学取得的最重大成就之一。格拉肖教授是粒子物理标准模型奠基人之一，也是大统一理论的开创者，他还成功地预言了粲夸克的存在。科学家们经过多年的探索发现，世界上所有的物质都是由百十种不同的元素构成的，而元素又都由不同数目的质子、中子和电子组成，而质子、中子又有内部结构，它们由夸克组成（左图：一个质子由两个上夸克和一个下夸克组成，一个中子由两个下夸克和一个上夸克组成），而介子是由夸克和反夸克组成。质子、中子、介子、轻子、光子等统称为 基本粒子，而基本粒子之间的相互转化是因为存在着引力、电磁力、 弱力和强力4种自然力的相互作用。其中，几乎所有的粒子之间都存 在引力，但电磁力只存在于带电粒子之间。 这4种力之间有何关系？物理学家们一直力图找到把它们统一起来的途 径。格拉肖（右图）是最早涉足弱力和电磁力统一研究领域的。弱力的 强度只有电磁力的千分之一，它们是完全不同的两种自然力，1961年，
一、 选择题（每题4分，打“ * ”者为必做，再另选做4题，并标出选做记号“ * ”，多做不给分，共40分） 1* 某间接测量量的测量公式为4323y x N -=，直接测量量x 和y 的标准误差为x ?和y ?, 则间接测量量N 的标准误差为？B N ?= 4322(2)3339N x x y x x x ??-==?=??， 3334(3)2248y N y y y y x ??==-?=-??- 2*。 用螺旋测微计测量长度时，测量值=末读数—初读数（零读数），初读数是为了消除 ( A ) （A ）系统误差 （B ）偶然误差 （C ）过失误差 （D ）其他误差 3* 在计算铜块的密度ρ和不确定度ρ?时，计算器上分别显示为“8.35256”和“ 0.06532” 则结果表示为：（ C ） (A) ρ=（8.35256 ± 0.0653） （gcm – 3 ）， (B) ρ=（8.352 ± 0.065） （gcm – 3 ）， (C) ρ=（8.35 ± 0.07） （gcm – 3 ）， (D) ρ=（8.35256 ± 0.06532） （gcm – 3 ） (E) ρ=（20.083510? ± 0.07） （gcm – 3 ）， (F) ρ=（8.35 ± 0.06） （gcm – 3 ）， 4* 以下哪一点不符合随机误差统计规律分布特点 （ C ） （A ） 单峰性 （B ） 对称性 （C ） 无界性有界性 （D ） 抵偿性 5* 某螺旋测微计的示值误差为mm 004.0±，选出下列测量结果中正确的答案：（ B ） A ． 用它进行多次测量，其偶然误差为mm 004.0； B ． 用它作单次测量，可用mm 004.0±估算其误差； B =?==?
大学物理实验心得体会 大学物理实验心得体会（一） 为期七周的的大学物理实验就要画上一个圆满的句号了，回顾这七周的学习，感觉十分的充实，通过亲自动手，使我进一步了解了物理实验的基本过程和基本方法，为我今后的学习和工作奠定了良好的实验基础。 物理学从本质上说就是一门实验的科学，它以严格的实验事实为基础，也不断的受到实验的检验，可是从中学一直到现在，在物理课程的学习中，我们都普遍注重理论而忽视了实验的重要性。本学期的大学物理实验，向我们展示了在物理学的发展中，人类积累的大量的实验方法以及创造出的各种精密巧妙的仪器设备，让我们开阔了视野，增长了见识，在喟叹先人的聪明才智之余，更激发了我们对未知领域的求知与探索。 大学物理实验是我们进入大学后受到的又一次系统的实验方法与实验技能的培训，通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，使我们进一步加深了对物理学原理的理解，培养与提高了我们的科学实验能力以及科学实验素养。特别是对于我们这样一批工科的学生，仅有扎实的科学理论知识是远远不够的，科学实验是科学理论的源泉，是自然科学的根本，也是工工程技术的基础。一个合格的工程技术人员除了要具备较为深广的理论知识，更要具有较强的实践经验，大学
物理实验为我们提供了这样的一个平台，为我们动手能力的培养奠定了坚实的基础。 除次之外，大学物理实验使我们认识到了一整套科学缜密的实验方法，对于我开发我们的智力，培养我们分析解决实际问题的能力，有着十分重要的意义，对于我们科学的逻辑思维的形成有着积极的现实意义。 感谢大学物理实验，让我收获了许多。 大学物理实验心得体会（二） 本学期我们生科专业开设了3门实验课，在实验课中，我学到了很多在平时的学习中学习不到的东西，尤其是物理光学实验。它教会我更多的应该是一种态度，对待科学，对待学习。为期七周的的大学物理实验就要画上一个圆满的句号了，回顾这七周的学习，感觉十分的充实，通过亲自动手，使我进一步了解了物理实验的基本过程和基本方法，为我今后的学习和工作奠定了良好的实验基础。 我很感谢能够有机会学习物理实验，因为每一位老师都教会了我很多。每次上实验课，老师都给我们认真的讲解实验原理，轮到我们自己动手的时候，老师还常常给予我们帮助，不厌其烦地为我们讲解，直到我们做出来。有的同学在实验过程中出现了问题，就耽误了时间，老师也总是陪着我们直到最后一名同学做完实验。
粒子物理理论：粒子物理标准模型的实验基础 王凯 浙江近代物理中心208 电子邮件:wangkai1@https://www.doczj.com/doc/1515880412.html, 每周三下午1－3节，物理中心203 教学计划 1.导论：相互作用，粒子与其探测 2.散射与衰变 3.规范对称性，自发对称性破缺与等效原理 4.标准模型 5.Parton模型和强子对撞机 6.W/Z与弱电理论的检验 7.Top Quark的发现 8.Higgs的发现及意义 9.中微子探测与理论 10.低能rare衰变 11.新物理选题 作业与考试 （暂定） ?作业每两周交一次，每周三交。占50% ?英文Term Paper一份，高能专业的必须用L A T E X格式，非高能专业的可以用Word格式，占25% ?期末考试一次（Take home exam)，占25%
2 主要参考书 ?M.E.Peskin and D.V.Schroeder, “An Introduction to quantum?eld theory,” Reading,USA:Addison-Wesley(1995)842p ?F.Halzen and A.D.Martin, “Quarks And Leptons:An Introductory Course In Modern Particle Physics,” New York,Usa:Wiley(1984)396p ?H.K.Dreiner,H.E.Haber and S.P.Martin, “Two-component spinor techniques and Feynman rules for quantum?eld the-ory and supersymmetry,” Phys.Rept.494,1(2010)arXiv:0812.1594[hep-ph] ?Elliot Leader“Spin in Particle Physics,” Cambridge,UK：Univ.Pr.(2001)499p ?K.Nakamura et al.[Particle Data Group Collaboration], “Review of particle physics,” J.Phys.G G37,075021(2010). ?C.Quigg, “Gauge Theories Of The Strong,Weak And Electromagnetic Interactions,” Front.Phys.56,1(1983). ?T.P.Cheng and L.F.Li, “Gauge Theory Of Elementary Particle Physics,” Oxford,Uk:Clarendon(1984)536P.(Oxford Science Publications) ?R.N.Cahn and G.Goldhaber, “The Experimental Foundations Of Particle Physics,” Cambridge,UK:Univ.Pr.(2009)553p ?V.D.Barger and R.J.N.Phillips, “Collider Physics,” REDWOOD CITY,USA:ADDISON-WESLEY(1987)592P.(FRONTIERS IN PHYSICS,71)
绪论单元测试 1 【判断题】(2分) 基础物理实验分为定性观察实验和定量测量实验。 A. 错 B. 对 2 【单选题】(3分) 关于物理实验，以下说法正确的是（） A. 通过物理实验学习，可以提高学生的理论分析能力。 B. 物理实验在物理学的建立和发展中，起到了决定性的作用 C. 物理实验课不仅重视学生的实践操作，也注重理论知识的传输。 D. 物理实验课是一门重要的专业课程。
3 【多选题】(5分) 基础物理实验的流程是（） A. 实验预约 B. 实验预习 C. 实验操作 D. 实验报告撰写 4 【单选题】(5分) 关于实验预习，以下说法的是（） A. 弄清楚实验方案、实验条件、实验步骤和关键技术 B. 只需要把预习报告写好就行了 C. 理解实验原理和方法，知道怎么做
D. 明确实验目的和主要任务，知道要做什么 5 【多选题】(5分) 物理实验操作，以下内容正确的是（） A. 熟悉仪器，并进行简单调试，符合要求后，进行试做和正式测量 B. 弄清楚实验内容的具体要求和注意事项 C. 测量的数据经教师签字确认后才有效 D. 科学地、实事求是地记录下实验中观察到的各种现象和测量数据以及实验条件、主要仪器等 第一章测试 1 【多选题】(5分) 针对“测量”概念表述正确的是（）
A. 测量过程就是指的使用测量仪器 B. 测量是指借助于专门设备，通过一定的实验方法，以确定物理量值为目的所进行的操作 C. 测量结果一般由数值、单位和精度评定三部分组成 D. 测量由测量过程和测量结果组成 2 【多选题】(5分) 从不同角度来考虑，测量有不同的分类法，最常见的分类有（） A. 根据测量条件可以分为等精度测量和非等精度测量 B. 所有的多次测量都是等精度测量 C. 按照测量结果可以分为直接测量与间接测量 D. 测量圆柱体的体积属于直接测量
中国网络大学CHINESE NETWORK UNIVERSITY 毕业设计(论文) 院系名称：百度网络学院 专业：百度 学生姓名：百度 学号：123456789 指导老师：百度 中国网络大学教务处制
2019年3月1日
目录 摘要............................................................................................................................................................ II 关键词............................................................................................................................................................ II 0 引言 (1) 1 标准模型简介（电弱相互作用的W-S-G模型） (1) 1.1规范场部分 (1) 1.2费米子部分 (1) 1.3标量场部分 (2) 1.4 Yukawa相互作用 (2) 1.5 对称性自发破缺 (3) 1.6 Higgs机制 (6) 1.7 电磁相互作用与弱相互作用的统一性. (6) 2 标准模型中存在的问题 (6) 2.1 太多的自由参数 (7) 2.2 不自然性问题 (7) 2.3 费米子问题 (8) 2.4 中微子问题 (8) 2.5 宇宙暗物质问题 (10) 3 标准模型的完善 (10) 3.1 Little Higgs模型 (10) 3.2 超对称模型 (11) 3.3 额外维 (12) 3.3.1大额外维模型 (13) 3.3.2弯曲的额外维 (13) 4. 结语 (14) 参考文献 (14) 致谢 (15)
《大学物理实验》课程教学大纲 1. 课程名称（中文）：物理实验英文名称：Physics Experiments 2.课程编码： 01000102 3.课程类别：基础独立设课 4.课程要求：必修基础实验 5.课程属性：独立设课 6.课程总学时：总学分： 7.实验学时： 51 学时总学分： 1.5学分 8.应开实验学期：第 2 学期至第 3 学期 9.适用专业：土木工程、化学工程与工艺、应用化学、材料科学与工程、生物工程、信息 与计算科学。 10.先修课程：大学物理 11. 编写人：徐子湘俸永格编写日前：2005年9月1日 一、实验课程简介 物理学是实验科学，物理规律的研究都是以严格的实验为基础，实验与数学分析相结合是 物理学研究中的一个特点。物理实验是大学生进行科学实验训练的一门基础课程，在实验过程中，通过理论的运用与现象的观测分析，充分提高学生分析问题与解决问题的能力；充分提高学生综 合运用理论知识解决实际问题的动手能力。本实验课程需学生应达到下列要求： 1、进一步巩固和加深对大学物理理论知识的理解，提高学生的综合素质。 2、能根据需要选学参考书，查阅手册，通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己 独立分析问题、解决问题，具有一定的创新能力。 二、实验教学目标与基本要求 1、本课程的主要目的是： （1）学生通过实验学习物理实验的基本理论、典型的实验方法及其物理思想。 （2）获得必要的实验知识和操作技能训练，培养学生的动手能力、工作能力、创造能力，提高学生分析问题、归纳问题、解决问题的能力。 （3）树立实事求是、一丝不苟、严格认真的科学态度。 2、本实验课程应达到下列要求： （1）进一步巩固和加深对大学物理理论知识的理解，提高学生的综合素质。 （2）能根据需要选学参考书，查阅手册，通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己独立分析问题、解决问题，具有一定的创新能力。
一、什么是普通物理实验？ ?最基本的物理实验，包括力、热、电、光及近代物理实验 ?理科、工科、医科各专业都普遍要做的物理实验。 二、物理实验对物理学在其他学科中应用的意义 ?材料：物性测试、新材料的发现、制备 ?化学：光谱分析、放射性测量、激光分离同位素 ?生物：各类显微镜（光学显微镜、电子显微镜、X光显微镜、原子力显微镜），DNA 操纵、切割、重组以及双螺旋结构的分析 ?医学：诊断――X光、CT、核磁共振、超声波治疗――放射性、激光、微波、γ刀结论：物理实验是物理学在其他学科中应用的桥梁。 第二章：实验数据的处理 一、为什么要处理数据？ 1、大多物理规律是用物理量之间的定量关系来表述的。 2、实验得到的数据只有经过正确的处理才能得到公认的、合理的结论。 二、误差分析与不确定度评定 ?测量——测量者采取某种测量方法用某种测量仪器将待测量与标准量进行比较。（质量、长度、体积） ?误差——测量值与真值的差 ?误差的成因： 1.测量方法（伏安法测电阻、热电偶测温度） 2.测量者（经验、估读、疏忽） 3.测量仪器及标准量（定标、环境、时效） ?误差分析的重点在测量方法（体温计、单摆测g）。 ?测量者的估读、仪器和标准量的不确定程度是可以用一定的方法评定的，称为“不确定度评定”。 三、关于测量不确定度的评定方法 ?不确定度----被测量分散性的表征。 ?分为两类： A类---由多次测量统计分析评定的不确定度 B类---其他方法评定的不确定度 1）A类不确定度的评定方法: 对待测量x 进行n 次全同测量： 测量次数n 越多，u A 越小。 一般可在科学型计算器上直接得出计算结果。
《大学物理实验》课程教学大纲 1.课程名称（中文）：物理实验英文名称：Physics Experiments 2.课程编码：01000102 3.课程类别：基础独立设课 4.课程要求：必修基础实验 5.课程属性：独立设课 6.课程总学时：总学分： 7.实验学时：51学时总学分： 1.5学分 8.应开实验学期：第2学期至第3学期 9.适用专业：土木工程、化学工程与工艺、应用化学、材料科学与工程、生物工程、信息与计算科学。 10.先修课程：大学物理 11.编写人：徐子湘俸永格编写日前：2005年9月1日 一、实验课程简介 物理学是实验科学，物理规律的研究都是以严格的实验为基础，实验与数学分析相结合是物理学研究中的一个特点。物理实验是大学生进行科学实验训练的一门基础课程，在实验过程中，通过理论的运用与现象的观测分析，充分提高学生分析问题与解决问题的能力；充分提高学生综合运用理论知识解决实际问题的动手能力。本实验课程需学生应达到下列要求： 1、进一步巩固和加深对大学物理理论知识的理解，提高学生的综合素质。 2、能根据需要选学参考书，查阅手册，通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己独立分析问题、解决问题，具有一定的创新能力。 二、实验教学目标与基本要求 1、本课程的主要目的是： （1）学生通过实验学习物理实验的基本理论、典型的实验方法及其物理思想。 （2）获得必要的实验知识和操作技能训练，培养学生的动手能力、工作能力、创造能力，提高学生分析问题、归纳问题、解决问题的能力。 （3）树立实事求是、一丝不苟、严格认真的科学态度。 2、本实验课程应达到下列要求： （1）进一步巩固和加深对大学物理理论知识的理解，提高学生的综合素质。 （2）能根据需要选学参考书，查阅手册，通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己独立分析问题、解决问题，具有一定的创新能力。
《大学物理实验》(A类)教学大纲 课程名称：大学大学物理实验课程编号：实验学时：实验学分： 面向专业：非物理学本科 一、本实验课的性质、任务与目的 （一）课程性质 大学物理实验课程是高等工科院校的一门必修课，是一门独立的、实践性很强的基础课，是学生进入大学后，受到系统实验方法和实验技能基本训练的开端，是理工科类专业对学生进行科学实验训练的重要基础。大学物理实验教学和物理理论教学具有同等重要的地位，它们既有深刻的内在联系，又有各自的任务和作用。 （二）课程的任务与目的 1、通过对实验现象的观察、分析和物理量的测量，学习物理实验知识，加强对相关物理学原理的理解。 2、培养与提高学生的科学实验能力： ①能自行阅读实验教材或资料，作好实验前的准备； ②借助教材或仪器说明书能正确使用仪器； ③能够运用物理理论对实验现象进行初步分析； ④能正确记录数据，掌握列表法、作图法和遂差法等数据处理方法，初步具备处理数据、分析 结果、用不确定度表示实验结果、撰写实验报告的能力，能撰写完整规范的实验报告；了解 并学会使用本课程的网上教学系统。 ⑤能够完成简单的设计性实验。 3、培养与提高学生的科学实验素质，要求学生具有理论联系实际和实事求是的科学作风、严肃认真的工作态度、主动研究的探索精神和遵守纪律、爱护公共财产的优良品质。 4、掌握实验的基本知识、基本方法、基本技能，为后继的实验课程的学习打下必备的基础。二、本实验课的基本理论 大学物理实验课程是高等工科院校的一门必修课，是国家教育部规定的一门独立的实验课程，本实验课是基于大学物理理论的重于实验方法和实验技能训练的实验课程。 （一）误差基本理论（在绪论课中介绍，并在各实验的学习中逐步掌握）： 1、测量与误差的基本知识 2、测量的不确定度和测量结果评定 3、有效数字 4、数据处理方法(列表法、作图法和逐差法) （二）各实验原理所依据的物理理论知识 1、力学、热学、电磁学、光学以及近代物理的基本知识 2、各实验的设计思想和基本原理 三、实验方式与基本要求 实行分层次教学：基础（必做）实验教学→开放（选做）实验教学 1、基础实验教学 为了培养学生的基本实验知识和基本实验操作能力，对于基础（必做）实验的教学要求： （1）由指导教师讲解实验的基本原理、基本要求、目的、操作规程及注意事项。 （2）分组实验，循环进行，基本实验每人一套设备，每位教师同时指导学生人数一般为20-25人，每个实验3学时，由教师指导、学生独立操作完成。 （3）要求学生课前预习，并撰写实验预习报告，遵守实验课守则，认真实验，按时完成实验报
复旦大学基础物理实验期末考试复习题库 整理汇编者：复旦大学上海医学院临床医学 （五年制） 示波器的原理及使用 1. 2. 3. 4.
5.一个已知相关参数的信号，60dB衰减，在已知示波器T和V参数设置的情况下在示波屏上 V/DIV 和 T/DIV 的相应读数（按照示波器读数规则） 答案 A 9. 10. 11.答案 C
13.答案：2 14. 15. 16、输入的信号为正弦波形，但是屏幕上只看到一条直线，可能的原因A、按下了接地按钮 B、AC\DC 档中选了 DC 档位 C、Volts/DEC 衰减过大 D、扫描速度过 17.快衰变改变的是什么（）A.幅度 B.频率 C.相位 D.波形 18.已经得到了正弦波图像，改变下面条件，一定不会使图像消失的是 B A 调节辉度 intensity B交流 AC 变成直流 DC（DC 还是会保留交流部分。） C接地 D调节垂直 position 19.使用示波器前，应先对示波器进行校准，将示波器内部提供的标准方波输入到 CH1或 CH2通道。用示波器观察李萨如图形时，图形不稳定，应该调节电平旋扭。 20.如果示波器上的波形在触发源开关选择正确的情况下总是沿横向左右移动，应该先调 节“SEC/DIV”旋钮再调节“LEVEL”触发电平调节旋钮 21.“VOLTS/DIV”和“TIME/DIV”旋钮的作用是什么？ 22.测量被测信号的电压时，应通过调节衰减倍率开关（VOLTS/DIV）使其幅度尽量放大，但是不能超出显示屏幕为什么？ 23.测量被测信号的周期和频率时，应通过调节扫描速度开关（TIME/DIV）使被测信号相邻两个波峰的水平距
电磁学实验 实验一制流电路与分压电路(设计性P40) 1、ZX21型电阻箱的示值为9563.5Ω，试计算它的允许基本误差，它的额定电流值，若示值改为0.8Ω,试计算它的允许基本误差？ 2、以下电路正确吗？若有错误说明原因，并改正之。 3、从制流和分压特性曲线求出电流值(或电压值)近似为线性变化时，滑线电阻的阻值。 4、在制流电路中，当R0一定，如何选择K值电源电压和电流表？当K一定，如何选择滑线变阻器和负载R z的大小？在选择仪器和参数时，应注意哪些事项？ 5、在分压电路物理研究中，如何确定K值，应选择哪些仪器及对应的参数？ 6、如何根据图1-2，分析概括制流电路的特性？ 7、如何根据图1-5，分析概括分压电路的特性？ 8、设计一研究制流电路特性的方案。 9、设计一研究分压电路特性的方案。 10、举例说明制流电路的应用。 11、举例说明分压电路的应用。 12、根据制流电路的特性，什么场合下，应选K值大一些？什么场合下，应选K值小一些？ 13、根据分压电路的特性，什么场合下，应选K值大的？什么场合下，应选K值小一的？ 14、制流电路与分压电路存在哪些差别？ 15、在什么情况下，应用制流电路，不用分压电路？ 16、在什么情况下，应用分压电路，不用制流电路？ 实验二优安法测电阻(基础性P49) 1、设计一个测电表内阻的方案(电路及步骤)。 2、分析内接法引入的系统误差，在什么条件下，可用内接法？ 3、分析外接法引入的系统误差，在什么条件下，可用内接法？ 4、用补偿法测电压为什么能消除外接法的系统误差(画出电路图，并分析之)。 5、连接“补偿法”的电路图，并进行测量。 实验三伏安法测二极管的特性（基础性P56） 1、二极管伏安特性的测试线路中，电压表能否直接连在二极管的两个端点？检流计的作用是什么？ 2、接通电源前各预置值选择的原则是什么？ 3、如果没有检流计，试画出二极管特性测式的线路图，并说明线路图中存在的系统误差。 4、你对R0、R1、R2的调节有什么体会？各自的主要功能是什么？ 5、如果“仪器和用具”中没有电流表，而电压表、检流计和可变电阻箱、滑线变阻器可任意增加数量，试设计二极管伏安特性测试的实验线路图。
一. 填空题（共26分，每空2分） 1、测量结果一般由、、三部分组成。 2、测量结果2.130 mA 和0.0508 m 的有效数字位数分别为_____________和______________。 3、假设某电流表有四个量程：50mA 、100mA 、200mA 、300mA ，当测量大小约为90mA 的电流时，选择_____________量程测量精度最高。 4、用游标卡尺测量长度，如图所示，图A 读数为 cm ；图B 读数为 cm ；图C 读数为 cm 。 5、计算数据时，当有效数字位数确定后，应将多余的数字舍去，将下列计算结果按4位有效数字进行取舍，结果分别为4.32749→；4.32750→；4.32751→；4.32850→。 二. 不定项选择题（共48分，每题4分，错选不得分，少选得2分） 1.对于长度量1.11m 进行单位换算时，下述表达正确的有：（） （A ）1.11m=111cm （B ）1.11m=1110mm （C ）1.11m=11.1×102mm （D ）1.11m=1.11×103 mm 2．用最小分度为1mm 的米尺测量某物体长度(如下图)，该测量结果为：（） （A ）2cm （B ）2.0cm （C ）2.00cm （D ）20.0mm 3. 对于游标精度为0.02mm 的游标卡尺（见下图，上方为主尺，刻度间距为1mm ；下方为游标），当主尺和游标对齐位置如箭头所示时，该测量结果为：（） （A ）3.324cm （B ）33.24mm （C ）3.3240cm （D ）33.240mm 4.对于精度为0.01mm 的千分尺 （见下图， 主尺下方刻度间距为1mm ，上方为1/2mm 分线），该测量结果为：（） 2015-2016-1学期基础理论作业题册 专业班级_______________姓名______________学号_____________
标准模型理论 粒子物理学的标准模型是一套描述强力、弱力及电磁力这三种基本力及组成所有物质的基本粒子的理论。它隶属量子场论的范畴，并与量子力学及狭义相对论兼容。到现时为止，几乎所有对以上三种力的实验的结果都合乎这套理论的预测。但是标准模型还不是一套万有理论，主要是因为它并没有描述到引力。 一.内容 标准模型包含费米子及玻色子——费米子为拥有半整数的自旋并遵守泡利不兼容原理（这原理指出没有相同的费米子能占有样的量子态）的粒子；玻色子则拥有整数自旋而并不遵守泡利不兼容原理。简单来说，费米子就是组成物质的粒子而玻色子则负责传递各种作用力。 电弱统一理论与量子色动力学在标准模型中合并为一。这些理论都是规范场论，即它们把费米子跟玻色子（即力的中介者）配对起来，以描述费米子之间的力。由于每组中介玻色子的拉格朗日函数在规范变换中都不变，所以这些中介玻色子就被称为规范玻色子。标准模型所包含的玻色子有： 胶子- 强相互作用的媒介粒子，自旋为1，有8种 光子- 电磁相互作用的媒介粒子，自旋为1，只有1种 W 及Z 玻色子- 弱相互作用的媒介粒子，自旋为1，有3种 希格斯粒子- 引导规范组的自发对称性破缺，亦是惯性质量的源头。 实际上规范玻色子的规范变换是可以准确地利用一个称为“规范群”的酉群去描述。强相互作用的规范群是SU(3)，而电弱作用的规范群是SU(2)×U(1)。所以标准模型亦被称为SU(3)×SU(2)×U(1)。 在众玻色子中，只有希格斯玻色子不是规范玻色子。而负责传递引力相互作用的玻色子——引力子则未能被包括入标准模型之中。 标准模型包含了十二种“味道”(Flavor) 的费米子。组成大部份物质三种粒子：质子、中子及电子，当中只有电子是这套理论的基本粒子。质子和中子只是由更基本的夸克，受强作用力吸引而组成。 二.世代 费米子可以分为三个“世代”。第一代包括电子、上及下夸克及电子中微子。所有普通物质都是由这一代的粒子所组成；第二及第三代粒子只能在高能量实验中制造出来，而且会在短时间内衰变成第一代粒子。把这些粒子排列成三代是因为每一代的四种粒子与另一代相对应的四种粒子的性质几乎一样，唯一的分别就是它们的质量。例如，电子跟μ子的自旋皆为半整数而电荷同样是-1，但μ子的质量大约是电子的二百倍。 τ电子与电子中微子，以及在第二、三代中相对应的粒子，被统称为轻子。它们与其他费米子不同处在于它们没有一种叫“色”的性质，所以它们的作用力（弱力、电磁力）会随距离增加变得越来越弱。相反，夸克间的强力会随距离增加而增强，所以夸克永远只会在色荷为零的组合中出现，这些不同的组合被统称为“强子”。 强子有两种：由三颗夸克组成的费米子，即重子（如质子及中子）；以及由夸克－反夸克对所组成的玻色子，即介子（如π介子）。 标准模型中62种基本粒子： 规范粒子13种：传递强相互作用的媒介——胶子8种 传递弱相互作用的媒介——中间玻色子W+W-Z0 传递电磁作用的媒介——光子 为了实现电弱相互作用在低于250Gev的能量范围内分解为电磁相互作用和弱相互作用的特殊粒子——希格斯粒子。 夸克36： 六味：上夸克，下夸克；粲夸克，奇异夸克；底夸克，顶夸克 三色：红绿蓝 夸克有六味，每味三色，再加上各自对应的反粒子，总共36种不同状态的夸克。 轻子12：电子e μ子τ子以及各自的中微子共六种 它们的反粒子六种 三.测试及预测 在W玻色子、Z玻色子、胶子、顶夸克及魅夸克未被发现前，标准模型已经预测到它们的存在，而且对它
大学物理实验理论考试题及答案精编W O R D 版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】
一、 选择题（每题4分，打“ * ”者为必做，再另选做4题，并标出选做记号“ * ”， 多做不给分，共40分） 1* 某间接测量量的测量公式为4323y x N -=，直接测量量x 和y 的标准误差为x ?和 y ?,则间接测量量N 的标准误差为？B N ?= 4322(2)3339N x x y x x x ??-==?=??， 3334(3)2248y N y y y y x ??==-?=-??- 2*。 用螺旋测微计测量长度时，测量值=末读数—初读数（零读数），初读数是为了消除 ( A ) （A ）系统误差 （B ）偶然误差 （C ）过失误差 （D ）其他误差 3* 在计算铜块的密度ρ和不确定度ρ?时，计算器上分别显示为“8.35256”和“ 0.06532” 则结果表示为：（ C ） (A) ρ=（8.35256 ± 0.0653） （gcm – 3 ）， (B) ρ=（8.352 ± 0.065） （gcm – 3 ）， (C) ρ=（8.35 ± 0.07） （gcm – 3 ），
(D) ρ=（8.35256 ± 0.06532） （gcm – 3 ） (E) ρ=（20.083510? ± 0.07） （gcm – 3 ）， (F) ρ=（8.35 ± 0.06） （gcm – 3 ）， 4* 以下哪一点不符合随机误差统计规律分布特点 （ C ） （A ） 单峰性 （B ） 对称性 （C ） 无界性有界性 （D ） 抵偿性 5* 某螺旋测微计的示值误差为mm 004.0±，选出下列测量结果中正确的答案：（ B ） A ． 用它进行多次测量，其偶然误差为mm 004.0； B ． 用它作单次测量，可用mm 004.0±估算其误差； B =?==? C. 用它测量时的相对误差为mm 004.0±。 100%E X δ =?相对误差：无单位；=x X δ-绝对误差：有单位。 6* 在计算数据时，当有效数字位数确定以后，应将多余的数字舍去。设计算结果的有效 数字取4位，则下列正确的取舍是：( B ) 四舍六入逢单配双 A ：4.32749→4.328； B ：4.32750→4.328 C ：4.32851→4.328 D ：4.32850→4.329 7、在气体比热容比测定实验中，由于大气压强变大,则小球的振动周期将 （ Ｂ ） （A ） 变大 （B ） 变小 （C ） 不变 （D ） 不确定
1.简述标准模型的基本内容 2.强子的基本分类 3.四种基本作用力，对应的载力粒子， 4.量子电动力学是研究电磁作用力的基本物理理论 5.弱作用力和电磁作用力强度有很大差别，是因为？ 6.哪个基本作用力适用于…… 7.加速器可为探究粒子解决的两个难题 8.宇宙线 9.粒子物理实验装置的基本组成 10.设计加速器的几种不同方法 11.1967年斯坦福直线加速器e-p 深度非弹性散射实验，证实质子有内部结构 12.现代探测器包含许多不同部分，分别测试同一事件的不同方面 1.简述自然单位制 2.任意方向的洛仑兹变换的推导 3.粒子运动方向(方位角)在两个惯性系间的变换 4.质壳条件 5.四矢量的逆变式、协变式 6.快度定义；快度表示的特殊Lorentz 变换 7.证明：对称的两个粒子对撞，Ecm = 2E；若粒子2为静止的靶，且被加速粒子1的 能量很高，则近似有 8.微分截面 9.Breit-Wigner分布 10.分支衰变与分支比 11.关于粒子寿命的讨论 12.已发现粒子的最大电荷Q=2 13.自旋与统计性；统计性守恒规律 14.证明：中心力场的l 宇称；内禀宇称定义；宇称守恒 15.粒子的磁矩定义；反常磁矩 16.稳定粒子和共振态 1.电子的常见反应 2.因能量、动量守恒的限制，自由空间中的光子是不能发生对产生反应的 3.物理的电子(真实的电子) 和外场的相互作用 4.狄拉克方程得到的4个解的含义 5.狄拉克负能态的解释——狄拉克海
6.云室原理 7.1936年诺贝尔物理学奖一半授予奥地利的赫斯，以表彰他发现了宇宙射线；另一半 授予安德森，以表彰他发现了正电子。 8.轻子数与轻子数守恒 9.二分量中微子理论 10.由中微子振荡实验判定中微子静止质量是否为0。若中微子静止质量不为0，它将 产生振荡。 11.中微子振荡理论；中微子混合矩阵U 12.中微子振荡实验包括大气中微子振荡实验，太阳中微子振荡实验，反应堆和加速器 中微子振荡实验等 1.规范对称性和整体对称性，p12 2.数学上，对称性由群论来表述。对称群为连续群和分立群的情形分别称为连续对称 性和分立对称性。 3.诺特尔定理，p16 4.同位旋I 与同位旋守恒 5.重子数守恒 6.奇异粒子的特点；同一同位旋多重态的粒子，一定有同样的奇异数；反s夸克的奇 异数定为+1，s夸克的奇异数定为-1；对所有的夸克味道量子数，约定味道量子数符号与所带电荷符号一致 7.奇异数守恒；盖尔曼-西岛关系 8.正反粒子变换算符C的定义 9.证明：一般地，所有的相加性守恒量都和C变换反对易，相加性守恒量和C变换 没有共同本征态；只有所有内部相加性守恒量取值为0的态，即纯中性粒子，才可能同时又是C变换的本征态。 10.电荷共厄C宇称；γ、π0 是C算符本征态 11.最重要且常见的纯中性系统，是一对正反粒子组成的系统，其C宇称为？ 12.C宇称守恒 13.弱相互作用过程中C宇称也可不守恒；但是在弱相互作用过程中CP宇称还是守恒 的，弱作用的本征态是CP变换的本征态；CP对称被看作是物质与反物质间的对称14.1964年詹姆斯·克罗宁和瓦尔·菲奇提供了明显的CP对称也被破坏的K0介子衰变实 验，为此获1980年诺贝尔物理学奖。 15.时间反演变换T；弱相互作用在T变换下也不守恒 16.CPT定理 17.相加性守恒量和相乘性守恒量；严格守恒和近似守恒 18.对称性破缺 19.学会利用各种守恒律判断粒子反应能否进行
理工科类大学物理实验课程教学基本要求 物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用及其转化规律的自然科学。它的基本理论渗透在自然科学的各个领域，应用于生产技术的许多部门，是其他自然科学和工程技术的基础。 在人类追求真理、探索未知世界的过程中，物理学展现了一系列科学的世界观和方法论，深刻影响着人类对物质世界的基本认识、人类的思维方式和社会生活，是人类文明的基石，在人才的科学素质培养中具有重要的地位。 物理学本质上是一门实验科学。物理实验是科学实验的先驱，体现了大多数科学实验的共性，在实验思想、实验方法以及实验手段等方面是各学科科学实验的基础。 一、课程的地位、作用和任务 物理实验课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、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。 本课程的具体任务是： 1. 培养学生的基本科学实验技能，提高学生的科学实验基本素质，使学生初步掌握实验科学的思想和方法。培养学生的科学思维和创新意识，使学生掌握实验研究的基本方法，提高学生的分析能力和创新能力。 2. 提高学生的科学素养，培养学生理论联系实际和实事求是的科学作风，认真严谨的科学态度，积极主动的探索精神，遵守纪律，团结协作，爱护公共财产的优良品德。 二、教学内容基本要求 大学物理实验应包括普通物理实验（力学、热学、电磁学、光学实验）和近代物理实验，具体的教学内容基本要求如下： 1. 掌握测量误差的基本知识，具有正确处理实验数据的基本能力。 （1）测量误差与不确定度的基本概念，能逐步学会用不确定度对直接测量和间接测量的结果进行评估。 （2）处理实验数据的一些常用方法，包括列表法、作图法和最小二乘法等。随着计算机及其应用技术的普及，应包括用计算机通用软件处理实验数据的基本方法。 2. 掌握基本物理量的测量方法。 例如：长度、质量、时间、热量、温度、湿度、压强、压力、电流、电压、电阻、磁感应强度、光强度、折射率、电子电荷、普朗克常量、里德堡常量等常用物理量及物性参数的测量，注意加强数字化测量技术和计算技术在物理实验教学中的应用。 3. 了解常用的物理实验方法，并逐步学会使用。 例如：比较法、转换法、放大法、模拟法、补偿法、平衡法和干涉、衍射法，以及在近代科学研究和工程技术中的广泛应用的其他方法。 4. 掌握实验室常用仪器的性能，并能够正确使用。 例如：长度测量仪器、计时仪器、测温仪器、变阻器、电表、交／直流电桥、通用示波器、低频信号发生器、分光仪、光谱仪、常用电源和光源等常用仪器。