物理学类(本科)物理实验教学大纲汇总目录.pdf

1 物理学类 本科 物理实验教学大纲汇总目录 物理学类 本科 物理实验教学大纲汇总目录 序 号 内 容 序 号 内 容 1 基础物理实验 1 实验教学大纲 2 基础物理实验 2 实验教学大纲 3 基础物理实验 3 实验教学大纲 4 近代物理实验 1 实验教学大纲 5 近代物理实验 2 实验教学大纲 6 物理实验研究与设计教学大纲 7 综合研究实验教学大纲 云南师大物理与电子信息学院 物理学类 本科 课程教学大纲 物理学类 本科 课程教学大纲 课程名称 基础物理实验 1 Foundation Physics Experiments 1 课程编码 09T103101 课程类别 专业基础课 课 时 54 学时 学 分 2 学分 课程性质 目标和要求 本课程是四年制物理学类各专业开设的基础实验课 它与普通物理理论课既 有紧密联系 又相互独立 是一门独立设置的专业基础课 本课程的教学目的是 使学生在物理实验的基本知识 基本方法 基本技能 等方面受到系统的训练 加深对物理学基本概念和基本规律的理解和掌握 培养 良好的科学素质 创新精神和实践能力 基础物理实验 1 力学 热学部分 是大学第一学年开设的基础物理 实验 它除了和其它部分实验一样起到了加深对物理规律的认识 培养实验的基 本技术之外 还应特别注意指导学生实验学习的方法 培养学生的实验能力和良 好的科学实验习惯 为今后的实验教学打下良好的基础 基础物理实验 1 的内容包括 基本物理量的测量 重要物性的测量 2 力学 热学中重要物理规律的验证 非电量的电测方法 误差及有效数字的处理 等 在力学 热学实验中 基本物理量 长度 时间 质量 温度 的测量 基 本仪器的使用 测量误差 有效数字的处理应作为重点掌握内容 其它导出量 物性的测量 某些物理规律的验证 力学 热学实验中的专用仪器的使用作为一 般掌握的内容 学生在本课程中 通过一定数量的实验 应达到如下的基本要求 1 掌握力 热学实验中常用基本物理实验仪器的原理和性能 学会正确使 用 调节和读数 2 了解一些物理量的测量方法 知道如何根据实验要求确定实验方案 选 择仪器设备 如何减少测量误差 掌握作图法 逐差法 外推法 补偿法 定标 法等常用实验方法 3 加深对基本物理概念和基本物理规律的认识和理解 4 学会对实验进行误差分析和不确定度评价的基本方法 正确运用有效数 字 学会定性判断和定量估算实验结果的可靠性 5 养成良好的实验习惯和严谨的科学作风 树立实事求是的科学态度和道 德 6 提高进行科学实验工作的实际动手能力 分析判断能力 独立思考能力 革新创造能力 归纳总结能力 口头表达能力等综合能力 教学时间安排 本课程计 2 个学分 51 学时 一学期要求完成 13 16 个实验 在实验进行 之前 讲授绪论及数据处理基础知识 3 学时 实验学时分配如下 序号 实 验 名 称 实验类型课时备 注 1 绪论 3 2 长度测量 验证性 3 基本实验 3 单摆 验证性 3 基本实验 4 密度的测量 验证性 3 基本实验 5 精密称衡 验证性 3 基本实验 6 自由落体运动 验证性 3 基本实验 7 倾斜气垫导轨上滑块运动的研究 综合性 3 基本实验 8 牛顿第二运动定律的验证 验证性 3 基本实验 3 9 碰撞实验 验证性 3 基本实验 10 刚体转动的研究 综合性 3 基本实验 11 杨氏模量的测定 伸长法 综合性 3 基本实验 12 杨氏模量的测定 梁弯曲法 综合性 3 基本实验 13 切变模量的测定 综合性 3 基本实验 14 惯 性 秤 验证性 3 基本实验 15 弹簧振子的研究 验证性 3 基本实验 16 弦振动的研究 综合性 3 基本实验 17 声速的测量 超声 综合性 3 基本实验 18 声速的测量 可闻声 综合性 3 基本实验 序号 实 验 名 称 实验类型课时备 注 19 固体比热容的测量 混合法 验证性 3 基本实验 20 金属线胀系数的测量 综合性 3 基本实验 21 良导体导热系数的测定 验证性 3 基本实验 22 液体粘度的测量 落球法 综合性 3 基本实验 23 液体表面张力系数的测定 拉脱法 验证性 3 基本实验 24 水的汽化热测定 补偿法 综合性 3 基本实验 25 冰的熔化热的测定 综合性 3 基本实验 26 金属杨氏模量测量方法的研究 综合性 6 基本实验 27 三线摆 验证性 3 选做实验 28 阻 尼 振 动 验证性 3 选做实验 29 受迫振动 扭摆法 验证性 3 选做实验 30 复摆振动的研究 综合性 3 选做实验 31 可倒摆 验证性 3 选做实验 32 水的沸点与压强关系的研究 验证性 3 选做实验 33 真空的获得与测量 综合性 3 选做实验 实验内容与要求 基础物理实验 1 内容分基本实验 选做实验和设计性实验三个部分 大纲列出了 32 个基本实验和选做实验 设计性实验题目根据教学情况另定 实 4 验教学中应多选做基本实验 综合性和设计性实验应占所做实验数的 1 3 以利 于学生个性的发展和特长的发挥 基 本 实 验 一 绪论 一 基础物理实验的地位和作用及实验课的目的 二 误差和数据处理基础知识 一 绪论 一 基础物理实验的地位和作用及实验课的目的 二 误差和数据处理基础知识 1 测量和误差 1 测量与仪器 直接测量 间接测量 单次测量和多次测量 等精度测量和非等精度测量 仪器的准确度等级 2 误差的概念和误差的种类 A 真值 误差 残差 B 系统误差 C 偶然误差 算术平均值 标准偏差 s 算术平均值的标准偏差 标准偏差的统计意义 D 实验中的过失误差 2 测量不确定度的评价 1 标准不确定度的 A 类评定 2 标准不确定度的 B 类评定 3 合成标准不确定度 1 直接测量的标准不确定度 2 间接测量的标准不确定度 k i ic xuxu 1 2 m i i i c xu x y yu 1 2 2 1 1 2 n xx s n i i n s xs 5 3 有效数字的概念和运算法则 1 有效数字的概念 2 仪器读数 记录与有效数字 3 有效数字的运算法则 4 在测量和数据处理中有效数字处理的基本原则 4 实验数据的处理方法 1 图示法 2 分组计算法 3 逐差法 4 最小二乘法 三 实验报告基本要求和内容 四 力学 热学实验基本仪器 三 实验报告基本要求和内容 四 力学 热学实验基本仪器 实验仪器的讲解可根据实际情况 在实验中使用到仪器时分别进行 介绍 二 长度测量 1 实验目的要求 二 长度测量 1 实验目的要求 1 学习游标卡尺和螺旋测微计原理及正确使用方法 2 练习使用长度测量的几种常用仪器 3 运用误差知识 合理选择测量仪器 3 掌握不确定度和有效数字的概念 学会正确记录和处理数据 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 学习数据的正确记录方法 2 用游标卡尺和螺旋测微计测量圆柱体 棒状物体 球体的相关尺 寸 3 计算体积和不确定度 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 游标卡尺 2 螺旋测微计 6 三 单摆 1 实验目的要求 三 单摆 1 实验目的要求 1 用单摆测量当地的重力加速度g 2 研究摆振动的周期和摆长 摆角间的关系 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 学习用停表 米尺和游标卡尺测量单摆周期和摆长 2 测定当地重力加速度g和其不确定度 3 研究单摆振动和摆长的关系 并利用作图法求重力加速度 值 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 单摆 2 停表 3 游标卡尺 4 钢卷尺 四 密度的测量 1 实验目的要求 四 密度的测量 1 实验目的要求 1 学会正确使用物理天平 2 掌握用流体静力称衡法和比重瓶测定固体和液体密度的方法 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 练习物理天平的调节 使其达到最佳工作状态 测量物体质量 2 用流体静力称衡法测量固体和液体的密度及计算不确定度 3 用比重瓶法测量液体密度 4 用定容瓶法测空气的密度 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 物理天平 2 比重瓶 3 定容瓶 4 烧杯 温度计 五 精密称衡 五 精密称衡 7 1 实验目的要求 1 实验目的要求 1 练习使用分析天平进行精密称衡 2 掌握精密称衡中的系统误差补正方法 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 学习振动式分析天平的调整和使用 2 掌握灵敏度法进行精密称衡 3 学会对质量精密称衡的系统误差补正 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 分析天平 六 自由落体运动 1 实验目的要求 六 自由落体运动 1 实验目的要求 1 学习用自由落下的物体测量重力加速度g 2 练习对组合测量进行数据处理 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 学会用光电计时器测量时间间隔 2 掌握用光电法测量重力加速度g 3 学习用逐差法进行数据处理 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 自由落体测定仪 2 光电门 计时器 七 倾斜气垫导轨上滑块运动的研究 1 实验目的要求 七 倾斜气垫导轨上滑块运动的研究 1 实验目的要求 1 学习使用气垫导轨和光电计时系统测定速度和加速度 2 用倾斜气垫导轨测定重力加速度 3 分析和校正实验中的系统误差 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 学习气垫导轨的调平及测量速度和加速度 2 学会利用倾斜气轨测定重力加速度 8 3 分析和校正实验中的系统误差 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 气垫导轨 2 光电门 数字计时器 八 牛顿第二运动定律的验证 1 实验目的要求 八 牛顿第二运动定律的验证 1 实验目的要求 1 熟悉气垫导轨的结构和调整 2 学习在气垫导轨上验证牛顿第二定律 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 调整光电测量系统和气垫导轨 测定粘性阻尼常量 2 验证质量 m 一定时 加速度 a 与外力 F 成正比 3 验证 F 一定时 加速度 a 与质量 m 成反比 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 气垫导轨 2 光电门 数字计时器 3 游标卡尺 九 碰撞实验 1 实验目的要求 九 碰撞实验 1 实验目的要求 1 验证动量守恒定律 2 了解完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 学习在气垫导轨上验证动量守恒定律 2 求证完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞 碰撞前后的动量和动能变 化 及其恢复系数 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 气垫导轨 2 光电门 数字计时器 3 游标卡尺 9 十 刚体转动的研究 1 实验目的要求 十 刚体转动的研究 1 实验目的要求 1 研究刚体转动时合外力矩与刚体转动角加速度的关系 2 考察刚体的质量分布改变时对转动的影响 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 用刚体转动实验仪验证刚体的转动定律 2 熟练掌握用作图法处理数据 3 观测刚体的转动随质量分布不同的改变状况 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 刚体转动实验仪 2 停表 砝码 十一 杨氏模量的测定 伸长法 1 实验目的要求 十一 杨氏模量的测定 伸长法 1 实验目的要求 1 用伸长法测定金属丝的杨氏模量 2 学习光杠杆原理并掌握使用方法 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 学习光杠杆装置测量微小长度改变量的原理和调节方法 2 用光杠杆测量金属丝在外力作用下的伸长量 3 练习用逐差法 作图法处理数据 并将两种方法进行比较 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 杨氏模量测定仪 2 光杠杆 尺读望远镜 3 螺旋测微计 米尺 游标卡尺 十二 杨氏模量的测定 梁弯曲法 1 实验目的要求 十二 杨氏模量的测定 梁弯曲法 1 实验目的要求 1 用梁的弯曲法测定金属的杨氏模量 2 学习霍尔位置传感器的测量原理并掌握使用方法 10 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 掌握霍尔位置传感器装置的调节方法 2 用霍尔位置传感器装置测量微小长度 3 练习用最小二乘法原理处理数据 求被测样品的杨氏模量及其标 准不确定度 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 杨氏模量测定仪 2 读数显微镜 3 螺旋测微计 米尺 游标卡尺 十三 切变模量的测定 1 实验目的要求 十三 切变模量的测定 1 实验目的要求 1 掌握切变模量和扭摆的基本原理 2 学习用摆动法测量棒状材料的切变模量 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 测定金属棒的切变模量 2 学习用摆动法测定圆盘和圆环的转动惯量 3 计算金属棒的切变模量及不确定度 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 扭摆 2 圆环 3 停表 4 游标卡尺 米尺 十四 惯 性 秤 1 实验目的要求 十四 惯 性 秤 1 实验目的要求 1 掌握用惯性秤测定物体质量的原理和方法 2 了解仪器的定标和使用 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 利用光点计时器测量惯性秤的振动周期 11 2 学习用作图法对惯性秤定标 3 测量待测物质量 并考查重力对惯性秤的影响 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 惯性称 2 光电计时器 3 标准质量块 十五 弹簧振子的研究 1 实验目的要求 十五 弹簧振子的研究 1 实验目的要求 1 研究弹簧振子的简谐振动 2 研究不同形式弹簧及其质量对振动的影响 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 观测不同形式弹簧及质量对振动周期的影响 2 利用作图法和逐差法求出不同弹簧的倔强系数和等效质量 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 弹簧振子 2 停表 3 砝码 十六 弦振动的研究 1 实验目的要求 十六 弦振动的研究 1 实验目的要求 1 观察弦振动时形成的驻波 2 用两种方法测量弦线上横波的传播速度 3 验证弦振动的波长与张力的关系 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 测量弦的线密度 观察弦振动时形成的驻波 2 测定弦上横波波长与弦长的关系 3 测定弦上横波波长与张力的关系 4 用图解法验证弦振动波长与张力 弦长的关系 比较两种方法 测定的横波传播速度 12 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 电振音叉 弦线 2 分析天平 3 砝码 米尺 4 电源 十七 声速的测量 超声 1 实验目的要求 十七 声速的测量 超声 1 实验目的要求 1 在超声中用振幅极值法测量声速 2 测定空气中的声速及其与气体比热容比之间的关系 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 学会信号发生器的使用及利用示波器观察波形 2 学习测试系统的调节方法 测定显示波形相邻振幅最大时的位置 3 用分组逐差法测定波长 求出声速 并与空气中声速的理论值比 较其误差 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 信号发生器 2 示波器 3 超声声速测定仪 十八 声速的测量 可闻声 1 实验目的要求 十八 声速的测量 可闻声 1 实验目的要求 1 在可闻声中用振幅极值法测量声速 2 在可闻声中用相位比较法测量声速 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 学会低频信号发生器的使用及利用示波器观察波形 2 用相位比较法 振幅极值法测定波长 3 求取声速及计算不确定度 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 低频信号发生器 13 2 示波器 3 数字频率计 4 声速测量装置 十九 固体比热容的测量 混合法 1 实验目的要求 十九 固体比热容的测量 混合法 1 实验目的要求 1 掌握基本的量热方法 混合法 2 测定金属的比热容 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 了解量热器的原理 掌握混合法测固体比热的方法 2 学习修正散热误差 选择热学参量的方法 3 测定金属比热容及其不确定度 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 量热器 2 温度计 加热器 3 物理天平 4 小量筒 停表 二十 金属线胀系数的测量 1 实验目的要求 二十 金属线胀系数的测量 1 实验目的要求 1 学习掌握利用光杠杆测量微小长度的原理和方法 2 测定金属棒的线胀系数 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 了解固体长度与温度改变之间的关系 2 学习掌握用光杠杆法测微小长度的原理和方法 3 用逐差法求金属棒的线胀系数及其不确定度 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 线胀系数测定仪 2 光杠杆 3 尺读望远镜 14 4 温度计 5 钢卷尺 游标卡尺 二十一 良导体导热系数的测定 1 实验目的要求 二十一 良导体导热系数的测定 1 实验目的要求 用稳定流量法测定良导体的导热系数 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 掌握稳定流量法测量金属圆柱体导热系数的原理和系统调控的方 法 2 学习通过调节冷却水的流量对温差的控制 了解热学实验中参量 选择的重要性 3 测定铜的导热系数及计算不确定度 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 导热系数测定仪 2 恒水位器 3 温度计 大量杯 4 物理天平 5 停表 二十二 液体粘度的测量 落球法 1 实验目的要求 二十二 液体粘度的测量 落球法 1 实验目的要求 1 根据斯托克斯公式用落球法测定油的粘度 2 了解不同温度下油的粘度变化 3 了解实际测量中斯托克斯公式的修正 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 掌握斯托克斯公式的基本原理 及其在实际情况下的修正方法 2 测定恒定温度下油的粘度 3 测定不同温度下油的粘度 3 计算恒定温度下测量值的不确定度 分析实验误差 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 15 1 油筒 2 加热器 温度计 3 螺旋测微计 游标卡尺 4 密度计 5 停表 二十三 液体表面张力系数的测定 拉脱法 1 实验目的要求 二十三 液体表面张力系数的测定 拉脱法 1 实验目的要求 1 掌握焦利秤的原理和使用方法 2 用拉脱法测定室温下水的表面张力系数 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 学习焦利秤的使用方法 2 利用逐差法测定弹簧的弹性系数 3 测量室温下水的表面张力系数及计算不确定度 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 焦利秤 2 弹簧 金属线筐 烧杯 3 砝码 4 游标卡尺 二十四 水的汽化热测定 补偿法 1 实验目的要求 二十四 水的汽化热测定 补偿法 1 实验目的要求 用量热器测定水在沸腾时的汽化热 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 测定大气压下水的汽化热 2 学习用补偿法修正量热系统的误差 3 学会分析复杂热学系统的主要误差 估算不确定度 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 量热器 2 温度计 冷凝器 16 3 物理天平 4 蒸汽发生器 蒸汽过滤器 5 小量筒 二十五 冰的熔化热的测定 1 实验目的要求 二十五 冰的熔化热的测定 1 实验目的要求 1 掌握用电加热法测定冰的熔化热 2 学习消除测量系统热散失的影响 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 学习用电加热法测定冰的熔化热 2 测定冰溶化为水时体积的减小量 V 并作散热修正 3 测定冰的溶化热 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 保温瓶 冰槽 2 电加热器 直流电源 3 安培计 伏特计 4 停表 二十六 金属杨氏模量测量方法的研究 1 实验目的要求 二十六 金属杨氏模量测量方法的研究 1 实验目的要求 1 了解金属杨氏模量测量中不同测量方法的基本原理 2 学习掌握多种测量金属杨氏模量的方法 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 学习掌握各测量仪器的基本使用方法 2 掌握多种测量金属杨氏模量的实验方法 3 对不同测量方法进行分析研究 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 金属杨氏模量测量仪 2 金属应变片 换能器 CCD 3 低频信号发生器 示波器 17 4 惠斯登电桥 直流稳压电源 5 尺读望远镜 读数显微镜 选 做 实 验 一 三线摆 1 实验目的要求 一 三线摆 1 实验目的要求 1 掌握三线摆测定转动惯量的原理和方法 2 验证平行轴定理 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 学习三线摆的原理和调整方法 2 测量三线摆下盘周期 并求出下盘转动惯量 3 测待测物的转动惯量 4 验证平行轴定理 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 三线摆 2 水平仪 3 游标卡尺 米尺 4 停表 二 阻 尼 振 动 1 实验目的要求 二 阻 尼 振 动 1 实验目的要求 1 观测弹簧振子在有阻尼情况下的振动 2 学习测定表征阻尼振动特征的一些参考量 3 学习利用动态法测定滑块与导轨间的粘性阻尼常量的方法 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 观察气垫导轨上滑块弹簧振动系统的阻尼振动 2 测定振动系统的周期 半衰期 3 求出振动系统的对数减缩 弛豫时间及品质因数 4 研究磁阻尼对振动的影响 18 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 气垫导轨 滑块 弹簧 2 光电计时器 3 小型永久磁铁 4 停表 三 受迫振动 扭摆法 1 实验目的要求 三 受迫振动 扭摆法 1 实验目的要求 1 观察扭摆的阻尼振动 受迫振动 掌握测定阻尼系数的方法 2 研究在简谐和外力矩作用下扭摆的受迫振动 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 观察阻尼振动现象 测量阻尼因数 2 观察共振现象 测量在不同阻尼情况下 扭摆在受迫振动时的幅 频特性和相频特性 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 扭摆共振仪 2 停表 四 复摆振动的研究 1 实验目的要求 四 复摆振动的研究 1 实验目的要求 1 考查复摆振动 振动周期与质心到支点距离的关系 2 测出回转半径和转动惯量 并测定当地重力加速度 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 测量复摆不同支点的周期 2 作重心到支点位置与周期的关系图 3 求出复摆的回转半径 转动惯量和当地重力加速度 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 复摆 2 天平 3 米尺 19 4 停表 五 可倒摆 1 实验目的要求 五 可倒摆 1 实验目的要求 1 研究质量分布的变化对复摆振动周期的影响 2 掌握用可倒摆测量重力加速度的方法 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 学习可倒摆的基本调节和使用方法 2 测定质量分布变化后所对应的复摆振动周期 3 测定当地的重力加速度值 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 可倒摆 2 数字毫秒计 光电门 3 测高仪 六 水的沸点与压强关系的研究 1 实验目的要求 六 水的沸点与压强关系的研究 1 实验目的要求 研究水的沸点随压强而变化的规律 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 测定压强低于大气压时 水的沸点与压强关系 2 压强大于大气压时 用沸腾法和饱和气压法测定水的沸点与压强 关系 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 冷凝器 温度计 2 抽气机 压强计 3 高压锅 七 真空的获得与测量 1 实验目的要求 七 真空的获得与测量 1 实验目的要求 20 1 了解高真空的获得与测量方法 2 熟悉有关设备和仪器的使用方法 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 学习正确使用仪器设备的方法 2 观察辉光放电现象和练习检漏 3 学习高真空的获得与测量方法 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 高真空装置 2 机械泵 3 扩散泵 4 复合真空计 检漏器 设 计 性 实 验 设计性实验的题目可由学生自拟或由实验室及实验教师根据实验情况给出 由学生独立完成 以进一步培养学生独立工作能力 成绩考核方式 1 成绩评定总则 1 成绩评定总则 以百分制计算总成绩 其中平时成绩占 40 60 期末考核占 60 40 总成绩满分 100 分 60 分即获该课程学分 2 学分 缺做实验个数达实验课程 应做实验个数 20 者 不得参加该课程的考核 2 平时成绩 2 平时成绩 平时成绩主要包括四个部分 实验预习 20 实验讨论 10 操作技 能 30 实验报告 40 3 期末考核形式 3 期末考核形式 闭卷笔试 实验操作考试或两种方式相结合进行考核 教材与参考书 指定教材 指定教材 普通物理实验 一 力学 热学部分 第三版 杨述武主编 21 高等教育出版社 2001 年出版 参考书目 参考书目 1 基础物理实验 吕斯骅主编 北京大学出版社 2002 年出版 2 大学物理实验教程 王云才 李秀燕主编 科学出版社 2003 年出版 3 大学物理实验 贾玉润 王公治 凌佩玲主编 复旦大学出版社 1987 年出版 云南师大物理与电子信息学院 物理学类 本科 课程教学大纲 物理学类 本科 课程教学大纲 课程名称 基础物理实验 2 Foundation Physics Experiments 2 课程编码 09T103102 课程类别 专业基础课 课 时 54 学时 学 分 2 学分 课程性质 目标和要求 本课程是四年制物理学类各专业开设的基础实验课 它与普通物理理论课既 有紧密联系 又相互独立 是一门独立设置的基础课 本课程的教学目的是 使 学生在物理实验的基本知识 基本方法 基本技能等方面受到系统的训练 加深 对物理学基本概念和基本规律的理解和掌握 培养良好的科学素质 创新精神和 实践能力 基础物理实验 2 电磁学部分 是继力学 热学实验之后开设的基础 物理实验 电磁学实验的内容包括 电场和磁场的描绘 直流电路 交流电路和 暂态电路 带电粒子在电场 磁场中的运动和非电量与电量的相互转换等方面的 内容 在电磁学测量中 用惠斯通电桥测中值电阻 用电位差计测量电动势和校准 电压表和电流表 用冲击电流计测量电量或短暂变化的电流 用示波器观察波形 22 及其有关测量 电场 磁场的描绘等属于重点掌握的内容 用伏特计 安培计测量二极管的伏 安特性 用开尔文双电桥对低值电阻 的测量 用交流电桥测量电感量和电容量 电路中的幅频和相频特性测量 带电 粒子在电场 磁场中的运动 属于基本掌握的内容 非平衡电桥的应用 灵敏电流计的特性研究 用示波器观察 研究 LRC 电路 的暂态过程 非电量的电测法 属于一般掌握的内容 学生在本课程中 通过一定数量的实验 应达到如下的基本要求 1 掌握电磁学实验常用基本物理实验仪器的原理和性能 学会正确使用 调节和读数 2 了解一些物理量的测量方法 掌握如何根据实验要求确定实验方案 选 择仪器设备 减少测量误差 进一步掌握作图法 逐差法 外推法 补偿法 定 标法等常用实验方法 3 加深对基本物理概念和基本物理规律的认识和理解 4 掌握对实验进行误差分析和实验结果不确定度评价的基本方法 正确运 用有效数字 并能定性判断和定量估算实验结果的可靠性 5 养成良好的实验习惯和严谨的科学作风 树立实事求是的科学态度和道 德 6 提高进行科学实验工作的实际动手能力 分析判断能力 独立思考能力 革新创造能力 归纳总结能力 口头表达能力等综合能力 教学时间安排 本课程计 2 个学分 54 学时 一学期要求完成 13 16 个实验 在实验进行 之前 讲授绪论及数据处理基础知识 3 学时 实验学时安排如下 序号 实 验 名 称 实验类型课时备 注 0 绪论及数据处理基础知识 3 讲 授 1 制流电路与分压电路 验证性 3 基本实验 2 伏安法测电阻 验证性 3 基本实验 3 伏安法测二极管的特性 验证性 3 基本实验 23 4 静电场的描绘 验证性 3 基本实验 5 灵敏电流计特性的研究 综合性 3 基本实验 6 用惠斯通电桥测电阻 验证性 3 基本实验 7 用电势差计测量电池的电动势和内阻 验证性 3 基本实验 8 用箱式电势差计校正电表 综合性 3 基本实验 9 万用电表的制作与定标 设计性 3 基本实验 10 磁场的描绘 验证性 3 基本实验 11 低电阻的测量 验证性 3 基本实验 序号 实 验 名 称 实验类型课时备 注 12 霍耳效应 综合性 3 基本实验 13 冲击电流计特性的研究 综合性 3 基本实验 14 电子示波器的使用 综合性 3 基本实验 15 电子束线的偏转 验证性 3 基本实验 16 电子束线的聚焦 验证性 3 基本实验 17 交流电桥 综合性 3 基本实验 18 LRC 电路的稳态特性 综合性 3 基本实验 19 LRC 电路谐振特性的研究 综合性 3 基本实验 20 LRC 电路暂态过程研究 综合性 3 基本实验 21 铁磁物质动态磁滞回线的测量 综合性 3 基本实验 22 高 中 低值电阻测量方法研究 综合性 6 基本实验 23 用冲击电流计测定螺线管轴线上 磁场的分布 综合性 3 选做实验 24 用冲击电流计测铁磁物质的磁化 曲线 综合性 3 选做实验 25 用冲击电流计测电容及高阻 综合性 3 选做实验 26 交流电路功率的测量 验证性 3 选做实验 27 地磁场水平分量的测量 验证性 3 选做实验 28 半导体热敏电阻特性的研究 综合性 3 选做实验 29 磁致伸缩系数的测定 综合性 3 选做实验 30 温差电偶的定标 综合性 3 选做实验 24 实验内容与要求 基础物理实验 2 内容分基本实验 选做实验和设计性实验三个部分 大纲列出了 30 个基本实验和选做实验 设计性实验题目根据教学情况另定 实 验教学中应多选做基本实验 综合性和设计性实验应占所做实验数的 1 3 以利 于学生个性的发展和特长的发挥 基 本 实 验 一 制流电路与分压电路 1 实验目的要求 一 制流电路与分压电路 1 实验目的要求 1 了解基本仪器的性能和使用方法 2 掌握制流和分压两种电路的联接方法 性能和特点 3 熟悉电磁学实验的操作规程和安全知识 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 研究制流电路的特性 2 研究分压电路的特性 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 直流电源 2 滑线变阻器 3 电流表 电压表 万用表 4 电阻箱 二 伏安法测电阻 1 实验目的要求 二 伏安法测电阻 1 实验目的要求 1 学习由测量电压 电流求电阻值的方法 伏安法 及仪表的选择 2 学习减小伏安法中系统误差的方法 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 用内接法和外接法测量待测电阻的阻值 2 用补偿法测量待测电阻的阻值 25 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 直流电源 2 滑线变阻器 3 电流表 电压表 4 万用表 检流计 三 伏安法测二极管的特性 1 实验目的要求 三 伏安法测二极管的特性 1 实验目的要求 1 了解二极管的伏安特性 2 掌握分压器和制流器的使用方法 3 正确掌握被测对象为低阻和高阻时 伏特计的两种连接方法 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 测量半导体二极管的正向伏安特性 2 测量半导体二极管的反向伏安特性 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 直流电源 2 滑线变阻器 3 电流表 电压表 4 万用表 5 待测二极管 四 静电场的描绘 1 实验目的要求 四 静电场的描绘 1 实验目的要求 1 学习用模拟法研究静电场 2 描绘两种场结构的等势线 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 测量和描绘同轴电缆中的等位线 2 测量两根平行的无限长直导线间的等位线 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 直流稳压电源 26 2 电压表 检流计 3 静电场测试仪 五 灵敏电流计特性的研究 1 实验目的要求 五 灵敏电流计特性的研究 1 实验目的要求 1 了解灵敏电流计的工作原理 观察线圈在过阻尼 欠阻尼及临界 阻尼下的三种运动状态 2 掌握测定灵敏电流计内阻和灵敏度的方法 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 观察灵敏电流计线圈的三种运动状态 并学习测定临界电阻的方 法 2 测量灵敏电流计的电流计常数及其内阻 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 灵敏电流计 2 电阻箱 标准电阻 3 直流电源 4 直流电压表 六 用惠斯通电桥测电阻 1 实验目的要求 六 用惠斯通电桥测电阻 1 实验目的要求 1 掌握惠斯通电桥测电阻的原理 2 学会正确使用箱式电桥测量电阻 3 了解提高电桥灵敏度的几种途径 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 用电阻箱组装电桥 测量电阻和电桥的相对灵敏度 2 用箱式电桥测量电阻和灵敏度 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 直流电源 2 电阻箱 滑线变阻器 3 检流计 27 4 万用电表 5 箱式电桥 七 用电势差计测量电池的电动势和内阻 1 实验目的要求 七 用电势差计测量电池的电动势和内阻 1 实验目的要求 1 掌握补偿法测电动势的原理 2 学习 掌握用补偿法测电池电动势和内阻的方法 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 测量干电池的电动势和内阻 2 根据补偿法原理排除实验中的有关故障 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 电位差计 2 直流电源 3 检流计 4 标准电池 5 电阻箱 滑线变阻器 八 用箱式电势差计校正电表 1 实验目的要求 八 用箱式电势差计校正电表 1 实验目的要求 1 了解箱式电位差计的结构和原理 2 正确掌握箱式电位差计的使用方法 3 学习用箱式电位差计校正电压表 电流表 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 用箱式电位差计校正直流电压表和电流表 2 测量电位差计的灵敏度 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 箱式电位差计 2 标准电池 标准电阻 3 直流电源 4 滑线电阻 28 5 待校正电表 九 万用电表的制作与定标 1 实验目的要求 九 万用电表的制作与定标 1 实验目的要求 1 掌握万用电表的基本原理 2 培养学生具有初步设计简单万用表的能力 3 学习万用电表的组装和定标 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 设计 计算万用表各档电阻值 2 将微安表头改装成万用表 3 对组装的万用表进行校验 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 直流电源 2 微安表头 3 电阻箱 4 直流毫安表 电压表 交流电压表 十 磁场的描绘 1 实验目的要求 十 磁场的描绘 1 实验目的要求 1 了解感应法测量磁场的原理 加深对毕奥 萨伐尔定律的理解 2 研究载流圆线圈轴向磁场的分布 3 考查亥姆霍兹线圈中的磁场均匀区 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 测量载流圆线圈轴向磁场的公布 2 描绘亥姆霍兹线圈中的磁场均匀区 3 验证磁场的叠加原理 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 磁场描绘实验装置 2 音频信号发生器 3 晶体管毫伏表 29 4 交流安培表 十一 低电阻的测量 1 实验目的要求 十一 低电阻的测量 1 实验目的要求 1 掌握用伏安法测低电阻的方法 2 学习双电桥测定低电阻的原理和方法 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 用伏安法测量金属棒电阻 2 用自组双电桥测定金属棒的电阻 3 用箱式双电桥测定金属棒的电阻率 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 直流电源 2 电阻箱 标准电阻 3 检流计 4 安培计 伏特计 5 箱式双电桥 6 待测金属棒 十二 霍耳效应 1 实验目的要求 十二 霍耳效应 1 实验目的要求 1 观察霍耳效应现象 2 了解应用霍耳效应测量磁场的方法 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 测量霍尔系数 载流子浓度 霍耳元件灵敏度 2 确定半导体材料的导电类型 3 用霍尔元件测量螺线管轴向磁场分布 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 霍尔效应实验仪 2 螺线管磁场测定仪 30 十三 冲击电流计特性的研究 1 实验目的要求 十三 冲击电流计特性的研究 1 实验目的要求 1 了解用冲击电流计测电量的工作原理 2 观察冲击电流计在欠阻尼 临界阻尼 过阻尼三种情况下的运动 状态 3 初步掌握冲击电流计的使用方法 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 观察在不同外电阻时线圈的三种运动情况 2 测定冲击电流计的自由振动周期 临界电阻 3 观察电流计的偏转值和脉冲电量的关系 4 测定电量灵敏度和磁通灵敏度 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 冲击电流计 2 标准互感器 3 直流安培表 4 直流电源 5 滑线变阻器 电阻箱 十四 电子示波器的使用 1 实验目的要求 十四 电子示波器的使用 1 实验目的要求 1 了解通用示波器的结构和工作原理 2 初步掌握通用示波器各个旋钮的作用和使用方法 3 学习利用示波器观察波形 测量电压 频率和相位等方法 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 学会使用示波器观察不同频率的各种信号波型 2 标定示波器 Y 轴的电压灵敏度 测定待测信号电压 3 测量信号的周期或频率 4 利用利萨如图形测量频率和相位 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 31 1 示波器 2 音频信号发生器 3 数字频率计 4 交流毫伏表 5 移相器 十五 电子束线的偏转 1 实验目的要求 十五 电子束线的偏转 1 实验目的要求 1 研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律 2 了解电子束线管的结构和原理 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 研究和验证示波管中电场偏转的规律 2 研究和验证示波管中磁场偏转的规律 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 电子束实验仪 十六 电子束线的聚焦 1 实验目的要求 十六 电子束线的聚焦 1 实验目的要求 1 研究带电粒子在电场和磁场中聚焦的规律 2 了解电子束线管的结构和原理 3 掌握测量电子荷质比的一种方法 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 研究正向电场聚焦的规律 2 研究反向电场聚焦的规律 3 研究磁场聚焦规律并测定电子荷质比 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 电子束实验仪 十七 交流电桥 1 实验目的要求 十七 交流电桥 1 实验目的要求 32 1 了解交流电桥平衡的原理 掌握调节平衡的方法 2 用交流电桥测量电感 L 和电容 C 及其损耗 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 测量电感线圈电感量及其损耗 2 测量电容器的电容量及其损耗 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 交流电阻箱 2 交流毫伏表 3 音烦信号发生器 4 标准电容箱 标准电感 5 待测线圈和待测电容 十八 LRC 电路的稳态特性 1 实验目的要求 十八 LRC 电路的稳态特性 1 实验目的要求 1 研究交流信号在 LRC 电路中的相频和幅频特性 2 进一步熟练用示波器测量相位 3 复习 巩固交流电路中的矢量图解法和复数表示法 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 测量 RC 串联电路中的幅频 相频特性 2 测量 LR 串联电路中的幅频 相频特性 3 测量 LRC 串联电路中的相频特性 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 音频信号发生器 2 双踪示波器 3 数字频率计 4 交流毫伏表 5 交流电阻箱 6 标准电感 标准电容箱 十九 LRC 电路谐振特性的研究 十九 LRC 电路谐振特性的研究 33 1 实验目的要求 1 实验目的要求 1 研究和测量 LRC 串 并联电路的幅频特性 2 掌握幅频特性的测量方法 3 进一步理解电路品质因素 Q 值的物理意义 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 测量 LRC 串联电路的幅频特性 2 测量 LRC 并联电路的幅频特性 3 测量谐振时的频率和 Q 值 并与理论值进行比较 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 音频信号发生器 2 交流毫伏表 3 数字频率计 4 交流电阻箱 5 标准电感器 标准电容箱 二十 LRC 电路暂态过程研究 1 实验目的要求 二十 LRC 电路暂态过程研究 1 实验目的要求 1 研究 LRC 电路的暂态特性 2 加深 L R C 各元件在电路中作用的认识 3 进一步熟悉使用示波器 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 用示波器观察测量 RC 电路的暂态过程 2 用示波器观察测量 LR 电路的暂态过程 3 观察 LRC 串联电路的三种阻尼状态 4 测量 LRC 串联电路临界电阻和衰减系数 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 方波信号发生器 2 示波器 3 频率计 4 交流电阻箱 34 5 标准电感器 标准电容箱 二十一 铁磁物质动态磁滞回线的测量 1 实验目的要求 二十一 铁磁物质动态磁滞回线的测量 1 实验目的要求 1 了解用示波法测铁磁物质动态磁滞回线的基本方法 2 进一步了解磁性材料的特性 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 学习掌握示波器对 X Y 轴进行 H B 的定标方法 2 用示波器显示铁磁物质动态磁滞回线 计算 H B 的值 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 示波器 2 音频信号发生器 3 标准互感器 4 交流安培表 二十二 高 中 低值电阻测量方法的研究 1 实验目的要求 二十二 高 中 低值电阻测量方法的研究 1 实验目的要求 1 了解高 中 低值电阻测量中不同测量方法的基本原理 2 学习掌握多种测量电阻的方法 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 学习掌握各测量仪器的使用方法 2 掌握多种测量电阻的实验方法 3 对不同测量方法进行分析研究 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 冲击电流计 电位差计 检流计 2 标准电阻 电阻箱 直流电压表 直流电流表 3 直流稳压电源 4 示波器 音频信号发生器 5 标准电感器 标准电容器 互感器 6 交流安培表 伏特表 交流电阻箱 35 选 做 实 验 一 用冲击电流计测定螺线管轴线上磁场的分布 1 实验目的要求 一 用冲击电流计测定螺线管轴线上磁场的分布 1 实验目的要求 1 掌握用冲击法测磁感应强度的原理和方法 2 用冲击电流计测定螺线管轴向磁场的分布 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 测定冲击电流计的磁通冲击常量 2 测定螺线管内轴向磁场的磁感应强度 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 冲击电流计 2 螺线管 标准互感器 3 电阻箱 滑线变阻器 4 直流安培表 5 直流电源 二 用冲击电流计测铁磁物质的磁化曲线 1 实验目的要求 二 用冲击电流计测铁磁物质的磁化曲线 1 实验目的要求 1 学会用冲击电流计测磁感应强度 2 掌握测定磁化曲线的方法 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 学习将样品进行交流退磁的方法 2 测量冲击电流计的冲击常量和磁通灵敏度 3 用冲击电流计测量样品的磁化曲线 3 实验仪器设备 1 冲击电流计 2 直流电源 3 调压变压器 36 4 电阻箱 滑线变阻器 5 直流电流表 6 标准互感器 待测磁环 三 用冲击电流计测电容及高阻 1 实验目的要求 三 用冲击电流计测电容及高阻 1 实验目的要求 1 进一步掌握冲击电流计的工作原理和使用方法 2 学会用比较法测电容 用电容器漏电法测量高阻 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 测量冲击电流计的冲击常数 2 用比较法测量电容器的电容量 3 测量电容通过高阻漏电的放电曲线 4 用漏电法测量高电阻 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 冲击电流计 2 标准电容箱 3 直流电压表 4 滑线变阻器 5 停表 6 直流电源 四 交流电路功率的测量 1 实验目的要求 四 交流电路功率的测量 1 实验目的要求 1 学习交流电路中功率及功率因数的测量方法 2 加深对功率因数概念的理解 进一步了解交流电路中电阻 电容 电感等元件消耗功率的特点 3 学习一种提高交流电路功率因数的方法 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 用瓦特表测量电功率和功率因数 2 用示波器测量功率和功率因数 37 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 电动型瓦特表 2 交流电流表 交流电压表 3 示波器 4 音频信号发生器 5 调压变压器 五 地磁场水平分量的测量 1 实验目的要求 五 地磁场水平分量的测量 1 实验目的要求 1 了解正切电流计的原理 2 学习测量地磁场水平分量的方法 3 学习分析系统误差的方法 2 实验主要内容 2 实验主要内容 1 根据正切电流计原理 利用所给仪器组装正切电流计 2 利用正切电流表计测定地磁场的水平分量 3 实验仪器设备 3 实验仪器设备 1 亥姆霍兹线圈 罗盘 2 直流电源 3 电阻箱 4 直流电流表 5 水平仪 六 半导体热敏电阻特