普通物理实验教学大纲.pdf

1 普通物理实验教学大纲 General Physics Experiment 实验目的 本课程是对理科学生进行科学实验训练的一门必修课程 通过本课程的学习 使学生了解科学实验 的主要过程与基本方法 培养学生熟练 扎实的实验基本知识 方法和技能 培养学生良好的科学素质 创新精神和实践能力 为今后的学习和工作奠定基础 基本要求 本课程要求学生对基本物理现象进行观察和研究 学习基本物理量的测量方法 学习常用测量仪器 的结构原理和测量方法 提高学生的基本实验能力 分析能力 表达能力和综合设计能力 通过完 成一定数量的力学 热学和分子物理学 电磁学 光学或其他方面的实验 应达到如下要求 1 掌握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 选择实验仪器 设备 如 何减少实验误差 3 学习一些常用实验技术 如电工技术 真空技术 传感器技术 电子技术 弱电流测量 弱信 号放大等 掌握作图法 逐差法 外推法 补偿法 定标法等常用实验方法 4 建立用实验去观察 分析 研究物理现象和验证物理规律的基本观念 并初步具有这种能力 5 加深对基本物理概念和基本物理规律的认识和理解 6 学会对实验进行误差分析和不确定度评定的基本方法 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 7 养成良好的实验习惯和严谨的科学作风 特别是严肃认真对待实验数据 杜绝弄虚作假 树立 实事求是的科学态度和道德 8 提高进行科学实验工作的综合能力 包括实际动手能力 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 实验学时 学分 学时 128 学分 4 每学期 32 学时 1 学分 共四学期完成 适用专业 物理学 课程内容 力学实验 热学实验 电磁学实验 光学实验四个部分 第一部分第一部分力学实验 力学实验 3232 学时 学时 绪论 误差理论 绪论 误差理论 4 4 学时学时 实验一实验一长度测量长度测量 要求 练习使用测长度的几种仪器 做好实验记录和计算不确定度 实验类型 验证实验 2 学时分配 2 学时 实验二实验二重力加速度的测定重力加速度的测定 要求 学习用自由落下的物体测量重力加速度 对组合测量进行数据处理 实验类型 验证实验 学时分配 2 学时 实验三实验三密度的测量密度的测量 要求 熟习物质密度的测量方法 测定规则和不规则物体的密度 实验类型 验证实验 学时分配 4 学时 实验四实验四碰撞实验碰撞实验 要求 验证动量守恒定理 了解非完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点 实验类型 验证实验 分配学时 2 学时 实验五实验五阻尼振动阻尼振动 要求 观察弹簧振子在有阻尼情况下的振动 测定表征阻尼振动特征的一些参量 利用动态法测定 滑块和导轨之间的粘性阻尼常量 实验类型 综合实验 学时分配 4 学时 实验六实验六单单 摆摆 要求 使用停表和米尺测单摆周期和长度 求出当地重力加速度 g 值 考查单摆的系统误差对测重 力加速度的影响 实验类型 验证实验 分配学时 2 学时 实验七实验七杨氏弹性模量测量杨氏弹性模量测量 要求 用伸长法测定金属丝的杨氏模量 学习光杠杆的原理并掌握使用方法 实验类型 综合实验 学时分配 4 学时 实验八实验八转动惯量的测定转动惯量的测定 要求 测量不同形状物体的转动惯量 实验类型 综合实验 学时分配 4 学时 实验九实验九弦振动的研究弦振动的研究 要求 观察弦振动时形成的驻波 测量均匀弦线上横波的传播速度及均匀弦线的线密度 实验类型 综合实验 学时分配 2 学时 3 实验十实验十声速的测量声速的测量 要求 在超声波中用共振干涉法及相位比较法测量声速 用空气中的声速求空气的比热容比 实验类型 综合实验 学时分配 2 学时 实验十一实验十一牛顿第二定律的验证牛顿第二定律的验证 要求 学习在气垫导轨上验证牛顿第二定律 实验类型 验证实验 学时分配 2 学时 实验十二实验十二弹簧振子的研究弹簧振子的研究 要求 研究弹簧本身质量对振动的影响 实验类型 综合实验 学时分配 2 学时 实验十三实验十三表面张力系数的测定 毛细管法 表面张力系数的测定 毛细管法 要求 用毛细管法测量室温下水的表面张力系数 掌握用焦利秤测量微小力的原理和方法 实验类型 综合实验 学时分配 2 学时 第二部分第二部分热学实验 热学实验 3232 学时 学时 实验十四实验十四固体比热容的测量 混合法 固体比热容的测量 混合法 要求 掌握基本的量热法 混合法 测固体的比热容 掌握热学实验中系统误差的修正 实验类型 综合实验 学时分配 4 学时 实验十五实验十五热功当量热功当量 要求 掌握牛顿冷却定律的应用 测量热功当量 实验类型 综合实验 学时分配 4 学时 实验十六实验十六冷却法测定液体的比热冷却法测定液体的比热 要求 掌握应用冷却法测定液体的比热 实验类型 综合实验 学时分配 4 学时 实验十七实验十七金属线胀系数的测量金属线胀系数的测量 要求 掌握线胀系数的一种测定方法 学会用千分表测微小长度变化的方法 实验类型 综合实验 学时分配 4 学时 4 实验十八实验十八冰的熔解热的测定冰的熔解热的测定 要求 学习热学两个基本量 温度与热量的测量方法 用混合法测定冰的熔解热 学习一种粗略修 正散热的方法 实验类型 验证实验 学时分配 2 学时 实验十九实验十九水的汽化水的汽化热的测定热的测定 要求 用量热器测定水在沸腾时的气化热 实验类型 综合实验 学时分配 2 学时 实验二十实验二十热电偶定标热电偶定标 要求 掌握热电偶定标的一种方法 实验类型 综合实验 学时分配 2 学时 实验二十一实验二十一热电式传感器特性的测量热电式传感器特性的测量 要求 用数字万用表和电位差计测定热敏电阻 热电偶 PN 结的温度与电阻 电动势 电压的关 系 实验类型 综合实验 学时分配 4 学时 实验二十二实验二十二 变温液体粘度的测量 落球法 变温液体粘度的测量 落球法 要求 根据斯托克斯公式用落体法测定不同温度下油的粘度 实验类型 综合实验 学时分配 4 学时 实验二十三实验二十三良导体导良导体导热系数的测量热系数的测量 要求 用稳定流动法测定铜的导热系数 实验类型 综合实验 学时分配 4 学时 第三部分第三部分电磁学实验 电磁学实验 11 个实验 个实验 32 学时 学时 实验一实验一制流电路与分析电路制流电路与分析电路 要求 了解基本仪器的性能和使用方法 掌握制流与分压两种电路的联接方法 性能和特点 学习 检查电路故障的一般方法 实验类型 设计实验 学时分配 4 学时 5 实验二实验二伏安法测非线性元件的特性伏安法测非线性元件的特性 要求 了解二极管伏安特性 掌握分压器和限流器的使用方法 熟悉测量伏安特性的方法 实验类型 验证实验 学时分配 2 学时 实验三实验三静电场的描绘静电场的描绘 要求 用模拟法研究静电场 描绘二种场结构的等势线 实验类型 验证实验 学时分配 2 学时 实验四实验四用惠斯通电桥测电阻用惠斯通电桥测电阻 要求 掌握惠斯通电桥测电阻的原理 学会正确使用箱式电桥测电阻的方法 了解提高电桥灵敏度 的几种途径 实验类型 验证实验 学时分配 2 学时 实验五实验五低电阻的测量低电阻的测量 要求 掌握用双电桥测量低电阻的原理和方法 实验类型 验证实验 学时分配 2 学时 实验六实验六半导体热敏电阻特性的研究半导体热敏电阻特性的研究 要求 研究热敏电阻的温度特性 掌握非平衡电桥的原理 了解半导体温度计的结构及使用方法 实验类型 验证实验 学时分配 4 学时 实验七实验七用电势差计测热电偶的温差电动势用电势差计测热电偶的温差电动势 要求 掌握电势差计的工作原理 结构和特点 学会用电势差计测量热电偶的电动势和内阻 实验类型 验证实验 学时分配 2 学时 实验八实验八电子示波器的使用电子示波器的使用 要求 了解通用示波器的结构和工作原理 初步掌握示波器各个旋钮的作用和使用方法 实验类型 验证实验 学时分配 4 学时 实验九实验九铁磁物质动态磁滞回线的测试铁磁物质动态磁滞回线的测试 要求 了解用示波法测铁磁物质动态磁滞回线的基本原理 进一步了解磁性材料的特性 实验类型 验证实验 学时分配 4 学时 实验十实验十螺线管内轴线上磁场的测量螺线管内轴线上磁场的测量 要求 学习测量磁感应强度的原理和方法 实验类型 验证实验 学时分配 2 学时 6 实验十一实验十一霍耳效应测磁场霍耳效应测磁场 要求 观察霍耳效应现象 理解霍耳效应的物理意义 了解应用霍耳效应测量磁场的方法 实验类型 验证实验 学时分配 4 学时 实验十二实验十二电子束偏转 聚焦和电子荷质比的测定电子束偏转 聚焦和电子荷质比的测定 要求 了解电子束线管的结构和原理 研究带电粒子在电磁场中偏转 聚集的规律 学习测量电子 荷质比的一种方法 实验类型 验证实验 学时分配 4 学时 实验十三实验十三LRC 电路的暂态过程研究电路的暂态过程研究 要求 研究 LRC 电路的暂态特性 加深 L R C 各元件在电路中的作用 进一步熟悉示波器的使用 实验类型 综合实验 学时分配 4 学时 实验十四实验十四居里点的测试居里点的测试 要求 了解铁磁物质由铁磁性转变为顺磁性的微观机理 掌握用居里温度测试仪 测定居里温度的 原理和方法 测定铁磁样品的居里温度 实验类型 验证实验 学时分配 4 学时 实验十五实验十五万用表的设计安装和校准万用表的设计安装和校准 要求 掌握万用电表的基本原理和设计方法 学习万用电表的组装与定标 实验类型 设计性实验 学时分配 4 学时 第四部分第四部分光学实验 光学实验 8 个实验 个实验 32 学时 学时 实验一实验一薄透镜焦距的测定薄透镜焦距的测定 要求 用自准法和两次成像法测凸透镜的焦距 由物像放大率测目镜焦距 实验类型 验证实验 学时分配 4 学时 实验二实验二透镜组节点和焦距的测定透镜组节点和焦距的测定 要求 了解透镜组的特点 理解节点的坐标 掌握透镜组的主要参数的测量方法 实验类型 验证实验 学时分配 4 学时 实验三实验三自组显微镜和自组望远镜自组显微镜和自组望远镜 要求 掌握显微镜和望远镜的原理 通过所提供的光学器件自组显微镜和望远镜 并测量其放大率 7 实验类型 设计实验 学时分配 4 学时 实验四实验四杨氏双缝实验杨氏双缝实验 要求 理解光的干涉原理 通过杨氏双缝干涉实验 计算光的波长 实验类型 验证实验 学时分配 4 学时 实验五实验五 菲菲涅耳干涉实验涅耳干涉实验 要求 理解菲涅耳干涉的原理 掌握菲涅耳双棱镜干涉 菲涅耳双镜干涉的实验方法 实验类型 验证实验 学时分配 4 学时 实验六实验六牛顿环牛顿环 要求 通过牛顿环干涉实验 测量透镜的曲率半径 实验类型 验证实验 学时分配 4 学时 实验七实验七衍射实验衍射实验 要求 理解光的衍射原理 掌握夫琅和费圆孔衍射 菲涅耳单缝衍射的实验方法 实验类型 验证实验 学时分配 4 学时 实验八实验八光栅衍射光栅衍射 要求 掌握光栅衍射原理 测量