《大学物理》实验教学大纲.doc

实 验 教 学 大 纲大学物理贵州大学科技学院2010年6月 大学物理实验教学大纲课程名称：大学物理（Experiment of college physics）课程编号：课程性质：专业必修课程设置类别：独立课程总学时：实验总学时：54实验总学分：1实验周学时：3适用专业及年级：通信工程、计算机科学与技术、电子信息工程及电子信息科学与技术专业先修课程：高等数学、线性代数大纲主撰人： 一、实验教学目的和基本要求教学目的：大学物理实验是对大学生进行科学实验基础训练的一门独立的必修课。它在培养大学生实践能力和知识方面有其它课程不可替代的作用。将为学生终生学习和继续发展奠定必要基础。该门课程是原国家教委设立的六门重点课程之一，它的主要目的是：使学生在中学物理实验的基础上，按照循序渐进的原则，学习物理实验知识和方法，得到实验技能的训练，从而初步了解学实验的主要过程与基本方法，为今后进一步学习奠定良好的基础。本课程的具体任务是：1、通过观察物理实验现象，培养学生分析问题和解决问题的初步能力。2、培养学生科学实验能力：（1） 通过阅读实验教材和对照实物做实验前的准备。（2） 通过阅读仪器说明书，正确使用常用仪器。（3） 正确记录和处理实验数据，拟定合格的实验报告。（4） 通过拟定实验报告，培养学生科技写作能力和语言表达能力。3、培养学生严谨的治学态度和实事求是的科学作风。4、能完成简单的设计性实验，培养学生主动精神和创新意识。教学要求：1.能够完成预习，进行实验和撰写报告等主要实验程序。2能够调整常用实验装置，并基本掌握常用的操作技术。例如：零位调整；水平、铅直调整；光路的共轴调整；消视差调节；逐次逼近调节；根据给定的电路图正确接线等。3.了解物理实验中常用的实验方法和测量方法。例如：比较、放大、转换、模拟、补偿、平衡和干涉等方法。4.能够进行常用物理量的一般测量。例如：长度、质量、时间、热量、温度、电流强度、折射率等。5.了解常用仪器的性能，并学会使用方法。例如：测长仪器、测温仪器、变阻器、直流电表、通用示波器、低频信号发生器、常用电源和常用光源等。6.能用计算机处理实验数据，学习计算机仿真实验。7.了解测量误差的基本知识，具有正确处理数据的初步能力。其中包括：测量误差的基本概念；直接测量量的误差计算；数据处理的一些基本方法；例如：列表法，作图法和一元线性函数的最小二乘法等；能分析系统误差，了解减小或消除系统误差的方法。实验方式及注意事项：本课程所有实验均需在实验室进行，每个实验都明确规定了实验目的，并根据实验要求提供若干难度不同的实验题。实验室为学生提供实验指导书及实验报告册，学生在实验室时应根据教师具体安排来完成实验。为了提高实验室工作的效率，要求：1、学生按照实验要求，实验前写好实验预习报告，内容包括：实验目的、内容、实验步骤。2、实验时应按实验要求完成每一个实验的内容。3、课后认真书写并提交实验报告，教师应认真批阅实验报告。二、实验内容及学时分配 实验一 基本测量工具的使用（3学时）（一）实验目的：1掌握米尺、游标卡尺、螺旋测微器的测量原理及正确的使用方法。 2了解一般仪器的读数规则。 3通过基本长度的测量，初步掌握有效数字、误差等概念及近似计算在物理实验中的运用。（二）实验设备：1米尺，游标卡尺， 螺旋测微器2待测物（金属空心圆柱体、实心圆柱体、钢球、小玻片）（三）实验内容：1、使用米尺测量物体2、使用游标卡尺测量待测物3、使用螺旋测微器测量微待测物（四）实验要求：1、掌握测量工具的使用2、理解有效数字实验二 单摆实验测定重力加速度（3学时）（一）实验目的：1验证单摆等时性原理。 2研究单摆的周期与摆球质量之间的关系。 3掌握用累积法测定单摆的周期，再测定重力加速度。 4学习光电计时装置的使用。（二）实验设备：单摆实验仪 一台 光电计时器 一台直尺 一把 游标卡尺 一把（三）实验内容：1、组装单摆实验装置2、研究周期与摆球质量的关系，验证单摆等时性原理。3、验证摆球质量对周期的影响。（四）实验要求：1、认真记录和整理测试数据，按要求填入表格并计算结果。2、对测试结果进行理论分析，找出产生误差的原因。实验三 不良导体导热系数的测定（3学时）（一）实验目的：1掌握稳态法测定不良导体导热系数的方法。 2了解物体散热速率和传热速率的关系。（二）实验设备：1THQDC-1型导热系数测定仪。 2游标卡尺。 3物理天平。 4镊子。三）实验内容：1、 测定散热盘散热率。；2、 改变加热盘温度设定值，可设定1060，70，80，90，100，110，重复实验步骤5、6，测定样品在不同温度下导热系数； 3、 改变待测样品，重复以上实验步骤，测定不同样品的导热系数。（四）实验要求：1、测定样品在不同温度下的导热系数，比较不同温度下同一样品导热系数大小，分析导热系数与温度的关系。2、测定不同样品的导热系数，比较不同样品导热系数的大小，分析不同样品的导热性能。实验四 测量液体表面张力系数（3学时）（一）实验目的：1学习用拉脱法测量液体的表面张力系数的方法。 2研究溶质对液体表面张力系数的影响。 3了解非平衡电桥的工作原理。（二）实验设备：1液体表面张力系数测量实验仪 2液体表面张力系数测试台3金属环、酒精、蒸馏水、烧杯等（三）实验内容：1、用逐差法求出传感器灵敏度K，也可用最小二乘法直线拟合求K值及拟合线性相关系数r。2、测量水的表面张力系数。（四）实验要求：1先对传感器定标，用逐差法求传感器灵敏度K值。2根据 算出液体表面张力。3根据公式 算出液体表面张力系数，并与标准值进行比较。实验五 测定物体转动惯量（3学时）（一）实验目的：1用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量和弹簧的扭转常数,并与理论值进行比较。 2验证转动惯量平行轴定理。（二）实验设备：1转动惯量测试仪 2数字式电子台秤3扭摆及几种有规则的待测转动惯量的物体4游标卡尺（三）实验内容：1熟悉扭摆的构造及使用方法，以及转动惯量测试仪的使用方法。 2测定扭摆的扭转常数（弹簧的扭转常数）K。 3测定塑料圆柱体、金属圆筒、木球与金属细杆的转动惯量。并与理论值比较，求百分误差。改变滑块在金属细杆上的位置，验证转动惯量平行轴定理。（四）实验要求：1弹簧的扭转常数K值不是固定常数，它与摆动角度略有关系，摆角在90o左右基本相同，在小角度时变小。2弹簧有一定的使用寿命和强度，千万不要随意玩弄弹簧，为了降低实验时由于摆动角度变化过大带来的系统误差，在测定各种物体的摆动周期时，摆角不宜过小，也不宜过大,摆幅也不宜变化过大。3光电探头宜放置在挡光杆平衡位置处，挡光杆不能和它相接触，以免增大摩擦力矩。4机座应保持水平状态。实验六 气垫导轨实验（3学时）（一）实验目的：1了解气垫导轨工作原理 2验证牛顿第二定律 3在弹性碰撞和完全非弹性碰撞两种情形下验证动量守恒定律（二）实验设备：1气垫导轨、气源 2气垫导轨附件：光电门2个、滑行器、砝码盘、砝码、挡光片、配重块等3物理天平（公用）4游标卡尺（三）实验内容：1验证动量守恒定律2验证牛顿第二定律（四）实验要求：1气垫导轨是一套精密的实验仪器，它的几何精度直接影响实验效果，在使用过程中，切忌剧烈震动撞击、重压以导致变形，尤其是导轨和滑行器的工作面不要让硬物碰伤。2导轨工作面和滑行器内表面应有较好的表面粗糙度值，且二者配合良好。使用前应用酒精擦拭干净导轨工作面以及滑行器内表面，不要用手抚摸涂拭。使用时要先通气，再把滑行器放在导轨上，严禁在未通气前就将滑行器放在导轨工作面上滑动，以免擦伤导轨表面，使用完毕后，先取下滑行器再关掉气源。实验七 测量薄透镜焦距（3学时）（一）实验目的：1、熟悉cxj1型光具座的组成结构和使用方法，练习光具座的安装。2、了解测量薄透镜焦距的几种方法，学会使用这几种方法来测量凸和凹透镜的焦距。（二）实验设备：1、cxj1光具座 1套； 2、凸透镜和凹透镜 各1块； 3、平面反射镜 1个； 3、白光光源 1个； 4、“1”字物屏、白屏 各1块；（三）实验内容：1、平面镜法测量凸透镜的焦距2、公式法测量凸透镜的焦距3、共轭成像法测量凸透镜的焦距4、用物距像距法测量凹透镜的焦距5、用平面镜法测量凹透镜的焦距（四）实验要求：1、在寻找物体的清晰实像时，应前后移动透镜直到出现在屏上的像最清晰为止。2、实验时，屏上所成实像的大小要适当，一般选择物距在15f3f之间，像太大或太小不易判断它的清晰程度。实验八 双棱镜测定光波波长（3学时）（一）实验目的：1、掌握复杂光路的调整方法；学会测微目镜的使用。2、了解双棱镜产生双光束干涉的原理，分析双棱镜的干涉条纹。3、通过对双棱镜干涉条纹的测量，计算出光源的光波波长。 （二）实验设备：1、CXJ-2光具座及所附支架 1套； 2、可调单狭缝 1块； 3、双棱镜 1块； 4、凸透镜 1块； 5、钠光灯 1台； 6、白屏 1块； 7、测微目镜 1个； （三）实验内容：1、测量x，D、a （四）实验要求：1、认真预习实验指导书，了解实验原理和步骤。实验九 分光计的调节和使用（3学时）（一）实验目的：1、熟悉分光计的结构，掌握分光计的调节和使用。2、了解光的色散现象（二）实验设备：1、分光计 1台； 2、三棱镜 1块； 3、钠光源 1台；4、ccd摄像头和显示器 一台； （三）实验内容：1、调节分光计（四）实验要求：1、实验前必须按实验指导书要求预习2、按实验步骤完成实验内容，认真观察，仔细思考实验十 牛顿环实验（3学时）（一）实验目的：1、用牛顿环观察和分析等厚干涉现象。2、学习利用干涉现象测量透镜的曲率半径。3、学会使用读数显微镜测量微小距离。（二）实验设备：1、 Jyy1型读数显微镜 1台； 2、钠光源 1台；3、牛顿环组件 1套； （三）实验内容： 1、调节设备观察牛顿环（四）实验要求：1、实验前必须按实验指导书要求预习2、按实验步骤完成实验内容，认真观察，仔细思考实验十一 迈克尔逊干涉仪（3学时）（一）实验目的：1、了解迈克尔逊干涉仪的结构与作用；2、学会对迈克尔逊干涉仪的调节；3、利用迈克尔逊干涉仪测量激光波长；4、观察等倾干涉条纹和等厚干涉条纹。（二）实验设备：1、迈克尔逊干涉仪 一台； 2、He-Ne激光器 一台；3、激光扩束镜 一个； 4、小孔白屏和毛玻璃屏 各一个； （三）实验内容：1、等倾干涉2、等厚干涉（四）实验要求：1、实验前必须按实验指导书要求预习2、按实验步骤完成实验内容，认真观察，仔细思考实验十二 偏振光实验（3学时）（一）实验目的：1、观察光的偏振现象，了解光波的偏振性质。2、验证马吕斯定理。3、用布儒斯特定律测定玻璃的折射率。4、检验1/2波片和1/4波片对入射光波偏振态的变换作用。（二）实验设备：1、偏振光实验仪1套； 2、He-Ne激光器1台； 3、光电检流计1台； 4、起偏器和检偏器（偏振片）各1片； 5、 1/2波片和1/4波片各1片。 （三）实验内容： 1、偏振态不变的情形2、1/2波片与偏振光3、1/4波片与偏振光（四）实验要求：1、实验前必须按实验指导书要求预习2、按实验步骤完成实验内容，认真观察，仔细思考实验十三 电表的改装与校准（3学时）（一）实验目的：1学习掌握电表改装的基本原理和方法，按照实验原理设计测量线路。2了解电流计的量程Ig和内阻Rg在实验中所起的作用，掌握测量它们的方法。3掌握毫安表、电压表和欧姆表的改装、校准和使用方法，了解电表面板上符号的含义。4学习校准电表的刻度。5熟悉电表的规格和用法，了解电表内阻对测量的影响，掌握电表级别的定义。6训练按回路接线及电学实验的操作。7学习校准曲线的描绘和应用。（二）实验设备： 1THKDG-2型电表改装与校准实验仪 （三）实验内容：1测定电流计G的量程Ig和内阻Rg。测定内阻Rg；2改装电流计为5mA或10mA量程的毫安计；3改装电流计为1V量程的伏特计；4确定改装毫安计和伏特计的级别；5改装电流计为欧姆计（四）实验要求：1作出相关曲线2分析实验误差3回答预习思考题实验十四 直流电位差计（3学时）（一）实验目的：1学习和掌握电位差计的补偿工作原理、结构和特点。2学习用十一线式电位差计来测量未知电动势或电位差的方法和技巧。3培养正确连接电学实验线路、分析线路和实验过程中排除故障的能力。（二）实验设备： 1直流电位差计实验仪（实验仪集成了4.5V直流稳压电源、1.0186V标准电动势、Ex1、Ex2两个待测电动势、数字检流计G、0999W可调变阻器（电阻箱）、保护电阻RP等）。2滑线式十一线电位差计。（三）实验内容： 1定标。2测量未知电动势。3取，则取；重复步骤1，2。（四）实验要求： 1自拟实验记录表格2记录实验步骤及现象3对实验数据进行分析。实验十五 磁阻效应实验（3学时）（一）实验目的： 1学习用霍尔效应法测量磁场强度的方法。 2研究锑化铟磁阻元件的阻值随磁感应强度的关系。（二）实验设备： 1THQCZ-1型 磁阻效应实验仪， 2THQCZ-1 型 磁阻效应测试仪（三）实验内容：1、 学习用霍尔元件测量磁场的方法。2、 测量磁阻元件的阻值随磁场强度的变化规律。（四）实验要求： 1、实验前必须按实验指导书要求预习2、按实验步骤完成实验内容，认真观察，仔细思考实验十六 霍尔效应实验（3学时）（一）实验目的： 1了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔元件对材料要求的知识。 2学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量并绘制试样的VHIS和VHIM曲线。 3确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。（二）实验设备： 1THH型霍尔效应实验仪，主要由规格为2500GS/A电磁铁、N型半导体硅单晶切薄片式样、样品架、IS和IM换向开关、VH和V（即VAC）测量选择开关组成。2THH型霍尔效应测试仪，主要由样品工作电流源、励磁电流源和直流数字毫伏表组成。（三）实验内容： 1测绘VHIs曲线 2测绘VHIs曲线3测量V值4确定样品的导电类型5求样品的RH、n、和 值（四）实验要求：1、实验前必须按实验指导书要求预习2、按实验步骤完成实验内容，认真观察，仔细思考实验十七 电子束的电聚焦（3学时）（一）实验目的：1掌握电子束在纵向不均匀电场作用下的运动规律。2学习电聚焦的基本原理和实验方法。 3测定截止栅偏压。（二）实验设备： 1THQEB-1型电子束实验仪。2示波管。3坐标板。（三）实验内容：1电子束的电聚焦2截止栅偏压的测定（四）实验要求： 1、实验前必须按实验指导书要求预习2、按实验步骤完成实验内容，认真观察，仔细思考实验十八 普朗克常数测定（3学时）（一）实验目的： 1了解光电效应的原理，加深对光的量子性的理解。 2验证光电效应的基本规律。 3验证爱因斯坦光电效应方程，测出普朗克常数。（二）实验设备： 1THQPC-1型 普朗克常数测定仪，它由微电流测量仪和实验仪组成。 微电流测定仪包括：微电流放大器、手动调节电压源等。2实验仪包括：高压汞灯、汞灯电源、滤色片转盘、光孔转盘、光电管等。（三）实验内容：1、 验证光电效应的基本规律（1）验证光频率一定时，光电流和光强成正比；（2）验证光电子的动能与光强无关，只与光的频率成正比；（3）验证光电效应是瞬时效应2、 测量截止电压 （四）实验要求： 1、实验前必须按实验指导书要求预习2、按实验步骤完成实验内容，认真观察，仔细思考三、主要仪器设备单摆实验仪；THQDC-1型导热系数测定仪；液体表面张力系数测量实验仪；THQSS-1型声速测试仪；转动惯量测试仪；数字式电子台秤；气垫导轨；cxj1光具座；CXJ-2光具座；分光计；Jyy1型读数显微镜；迈克尔逊干涉仪；THKDG-2型电表改装与校准实验仪；直流电位差计实验仪；THQCZ-1型 磁阻效应实验仪；THH型霍尔效应实验仪；THQEB-1型电子束实验仪；THQPC-1型 普朗克常数测定仪等。四、实验教学方式实验指导与现场讲授方式相结合。五、实验考核方式1、指导教师根据学生的预习报告、回答问题情况、实验态度、实验结果、实验报告，对学生评定考核成绩。2、实验成绩按五级计分制计。六、推