物理实验教学大纲.doc

物理实验教学大纲一、 课程名称物理实验二、 课程英文名Physical Experiments 三、 课程编码090202四、 课程类别基础课五、 学时数、学分数、开课学时40学时；2.0学分；第一学期本科班40学时30学时；1.5学分；第二学期部分本科和专科班30学时六、 适用专业化工类、轻纺类30学时；材料类、建工类、机械类、动力类、电子信息类40学时。七、 编制者赵春旺，副教授八、 编制日期2005年6月九、 课程开设的意义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。23 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。4 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。十、 本课程与其它课程的联系物理实验课程与大学物理课程紧密联系，二者相互促进，相互发展。另外，由于本课程具有理论和实践相结合的重要特征，要求学生既要具有扎实的理论基础还要具备很强的动手能力，且本课程开设的时间一般早于专业实验课，所以可以为学生进行专业实验的学习打下坚实的基础。比如，为电工实验、力学实验、材料加工实验、建工实验、机械制造与操作实验、能源与动力研究等实验奠定实验理论和实验技能的基础。十一、 教学内容、重点和难点与教学进度、作业安排绪论与测量不确定度的评定（3学时）1主要内容：（1） 绪论课程简介，教学安排，作业与考核。（2）测量和有效数字测量，真值，有效数字，仪器的估计读数，数字修约规则，近似计算，物理曲线图。（3）误差初步知识误差，误差分类，误差来源与性质。（4）实验不确定度的评定概念，A类不确定度的评定，B类不确定度的评定，直接测量量不确定度的估算，间接测量量的不确定度的估算，结果表示。2本节重点：误差分析与不确定度评定3本实验难点：不确定度评定4本节作业：习题14实验一 固体密度的测定（3学时）1主要内容：学习游标卡尺、千分尺、物理天平使用要领；掌握测长法和流体静力称衡法测固体密度的原理及方法；学会正确记录数据及数据处理。2本实验重点：游标卡尺、千分尺、物理天平使用要领；流体静力称衡法测固体密度的原理3本实验难点：卡尺、千分尺、的正确读数及仪器误差计算；物理天平使用要领的掌握4本实验作业：完成实验报告。实验二 拉伸法测弹性模量（3学时）1主要内容：学习掌握光杠杆的原理；掌握弹性模量的定义；学会逐差法数据处理。2本实验重点：光杠杆的原理；逐差法处理数据。3本实验难点：微小形变的测量原理，光杠杆的调整4本实验作业：完成实验报告。实验三 转动惯量的测定（3学时）（30学时的不做）1主要内容：学习用三线扭摆测定物体的转动惯量。2本实验重点：三线扭摆测定物体的转动惯量的原理；理论计算规则刚体的转动惯量方法。3本实验难点：时间测量方法；不确定度的产生原因分析及计算。4本实验作业：完成实验报告。实验四 模拟法测电场分布（3学时）（30学时的不做）1主要内容：学习用模拟法测电场分布。2本实验重点：电场与电势的理论关系；学习用静电描绘仪测两点电荷、同轴圆柱面以及聚焦电极的电场分布；电学仪器使用的安全知识。3本实验难点：静电描绘仪的调整；仪器使用的安全知识。4本实验作业：完成实验报告。实验五 磁场分布的测定（3学时）（30学时的不做）1主要内容：学习和掌握由亥姆霍兹线圈产生的弱磁场分布的测量方法；证明磁场叠加原理；描绘磁场分布曲线；学习新型圆线圈和亥姆霍兹线圈磁场测定仪的安全使用规程。2本实验重点：掌握由亥姆霍兹线圈产生的弱磁场分布的测量方法；电学仪器使用的安全知识。3本实验难点：由于霍尔传感器的灵敏度极高，因而实验中地磁场对实验的影响不可忽略，移动探头测量时应随时注意零点的变化，要不断调零来消除此影响。4本实验作业：完成实验报告。实验六 单双臂电桥测电阻（3学时）1主要内容：学习和掌握惠斯登电桥测量电阻的原理和方法；学会单臂电桥和双臂电桥的操作方法。2本实验重点：掌握惠斯登电桥测量电阻的原理和方法；学会十进制读数盘的读数方法。3本实验难点：预估待测电阻阻值，从而快速确定内附标准电阻值和倍率范围；快速调整电桥平衡。4本实验作业：完成实验报告。实验七 用高电势直流电位差计测电动势和电压（3学时）（30学时的不做）1主要内容：掌握高电势直流电位差计的补偿法工作原理；学会用高电势直流电位差计测电动势和电压的方法；掌握标准电池的输出电动势的计算方法。2本实验重点：高电势直流电位差计的补偿法工作原理；学会用高电势直流电位差计测电压、电流和电阻；掌握仪器的使用方法。3本实验难点：高电势直流电位差计的校准。4本实验作业：完成实验报告。实验八 示波器的调整使用（3学时）1主要内容：从物理学的角度了解示波器的结构和工作原理；用示波器观测半波整流电路；观测双踪示波和利萨如图形，加深对振动合成的理解；观测三角波、方波、正弦波脉波及谐波，了解这些信号波的用途。2本实验重点：示波器的扫描原理；示波器、函数波发生器的调节方法。3本实验难点：示波器的调整，实验中出现故障的排除。4本实验作业：完成实验报告。实验九 空气比热容比的测定（3学时）1主要内容：掌握绝热膨胀法测定空气的比热容比的原理和方法；观测热力学过程中状态变化及基本物理规律；学习气体压力传感器和直流型集成温度传感器的原理及使用方法。2本实验重点：绝热膨胀法测定空气的比热容比的原理和方法；压力传感器和温度传感器的使用方法。3本实验难点：实验结果的好坏，关键在于实验者的操作要规范、准确。实验在打开活塞放气时，当听到放气结束声应立即关闭活塞，提早或推迟关闭活塞都将影响到测量结果，从而引入较大的误差。4本实验作业：完成实验报告。实验十 劈尖与牛顿环的等厚干涉（3学时）1主要内容：掌握等厚干涉原理；学会用劈尖测量微小厚度以及用牛顿环测量透镜曲率半径的方法；观测等厚干涉条纹的分布和形状，分析其决定因素，明晰基本物理规律；学习逐差法处理数据。2本实验重点：读数显微镜的使用；等厚干涉条纹的观测。3本实验难点：读数显微镜的回程误差的避免方法，读数显微镜的测量原理与千分尺测量原理区别。4本实验作业：完成实验报告。实验十一 分光计的调整与光谱波长的测定（3学时）1主要内容：了解分光计的工作原理；掌握分光计的调整方法；学会使用分光计测量光谱波长。2本实验重点：分光计的用途、结构和调整方法；光栅方程及其成立条件。3本实验难点：分光计的调整是本实验的难点，调整步骤分为：粗调、自准法调望远镜对平行光聚焦、调望远镜光轴与分光计中心轴相互垂直、调平行光管。其中第三步尤为重要，也是调节分光计的难点，关系到实验结果的好坏。4本实验作业：完成实验报告。实验十二 单丝和单缝的夫琅和费衍射（3学时）1主要内容： 观察单丝、单缝、小孔的夫朗和费衍射现象，了解缝宽、线径、孔径变化引起衍射图样变化的规律，加深对衍射理论的理解；利用衍射现象测量单缝宽度和单丝直径，学习另外一种微小尺度的测量方法；将测量结果与读数显微镜的测量结果比较；学习使用激光器，了解激光的产生机理以及激光与普通光相比具有的特性。2本实验重点： 夫朗和费衍射的理论基础；衍射条纹间距的测量方法。3本实验难点：如何提高衍射条纹间距的测量的精度是本实验的难点。4本实验作业：完成实验报告。实验十三 科技摄影（3学时）1主要内容：摄影的基本原理；照相机的基本结构；照相的操作步骤。2本实验重点：摄影的基本原理及照相的操作步骤。3本实验难点：影响成像质量的因素；照