中南大学物理实验教学大纲

当前位置: 网站首页 - 实验教学 - 教学大纲 2.物理实验（） 教学大纲（48学时）课程编号：14010071课程名称：物理实验英文名称：physics experiment 适应专业：工科专业（与大学物理配套）执 笔 人：徐富新、刘碧兰实验教材（指导书）：大学物理实验教程， 袁冬缓等编，中南大学出版社，2001年8月出版 大学物理实验教程，周克省等编，中南大学出版社，2001年1月出版一、学时与学分总学时：48 总学分：1.5 实验学时：48 实验学分：1.5二、实验课的任务、性质与目的（一）本实验课的任务：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培养和提高学生的科学素养，使其形成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德。（二）本实验课的性质与目的物理学是一门实验科学，物理规律的发现及其理论的建立，都必须以严格的物理实验为基础，并受到实验的检验。物理实验课在高素质的工程技术人才培养中具有十分重要的作用。其目的是通过实验知识、实验方法的教学和实验技能的训练，能使学生了解科学实验的全过程，为今后的学习和工作奠定良好的实验基础。同时把理论与实际、方法与技能结合起来，促使学生既动手又动脑，在实践中学习，培养创新精神和科学实验能力。三、基本原理物理实验是在理论思想指导下为达到某项目标而进行的实验，物理实验的语言是数据，实验的成功与失败必须用测量数据来说明。要求掌握测量误差的基本知识，具有正确处理实验数据的能力，熟悉物理实验中基本的实验方法，能够进行常用物理量的一般测量，常用实验装置的调整与基本的操作技术，了解常用仪器的性能，并学会使用方法。四、实验方式与基本要求（一）实验方式：1每人一组，独立进行实验。为使学生有充足的时间进行实验和分析思考，每次安排3学时。2全面实行开放式实验教学，增加学生选择实验项目和实验时间的自主性。3大纲列出45个实验项目，分必做与选做两类。在选择实验项目和内容时，应注意加强基本技能的训练，同时，在内容安排上要有一定的广度。适当地介绍一些物理实验史料，对学生进行辩证唯物主义世界观和方法论的教育。以综合性实验项目为主体，以利于提高学生的综合性实验能力；开设一定数量的设计性实验，使学生在实验方法的考虑、测量仪器的选择、测量条件的确定等方面受到良好的训练。（二）基本要求：1自行完成实验预习，独立进行实验，撰写规范的实验报告。2掌握常用实验装置的调整与基本的操作技术。例如：零位校准；水平及铅直调整；光路的同轴等高调整；视差的消除；逐次逼近调节；正确连接电路等。3熟悉物理实验中基本的实验方法，例如：比较法、转换测量法、模拟法、补偿法和干涉法等。4能够进行常用物理量的一般测量。例如：长度、质量、时间、力、温度、电流强度、电压、电阻、磁感应强度、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、计时仪器、测温仪器、直流电桥、电位差计、通用示波器、信号发生器、分光计等。6掌握测量误差的基本知识，具有正确处理实验数据的能力。其中包括下列内容：测量误差的基本概念；直接测量结果的误差表示；间接测量的误差计算；处理实验数据的一些重要方法，例如列表法、作图法和最小二乘法等。五、实验项目的设置与内容提要序号实验名称实验时数每组人数实验类型实验要求实验类别内容提要绪论3基础必修基础误差知识，数据处理，实验方法和实验仪器的介绍预备引导实验不占学时1基础选修基础认识多种物理量的测量仪器，掌握有关仪器的工作原理及操作方法，进行一些基本测量1气轨上运动定律的研究31基础必修基础学习气垫技术,掌握光电计时方法，测量匀变速运动的加速度和重力加速度。并开出选做内容:测摩擦系数2杨氏弹性模量的测定31基础选修基础学习望远镜的结构原理和使用方法，掌握光杠杆测微法，运用拉伸法测量杨氏模量。3刚体转动惯量的测定31基础必修基础学用扭摆法测转动惯量，掌握数据处理及误差计算的基本方法4电桥实验31基础必修基础学习电桥中的桥式测量法，掌握检流计等精密电学仪器的使用，必做内容为直流电桥测量电阻R并正确计算误差。选做内容为直流电桥的优化测量和交流电桥测阻抗5示波器及应用31基础必修基础了解示波器工作的物理原理，熟悉其使用方法，用示波器检测波形，测量频率6光的等厚干涉31基础必修基础观察光的等厚干涉，测量干涉环的直径，算出平凸透镜曲率半径。选做内容：测量劈尖的厚度7螺线管磁场测量仿真实验31基础选修基础学习微机仿真实验的方法，测量长螺线管中的磁场8超声声速测定31综合选修基础了解声电转换的原理和超声探头的工作特性，通过驻波共振法、相位比较法、时差法等三种方法测定空气中超声波的传播速度9电位差计实验31综合选修基础掌握补偿法的原理，自行组装电位差计并用精密标准电池进行校正，采用自组电位差计校准伏特表。选做：准确测量电池内阻10光波波长的测定31综合选修基础正确调节分光计，必做内容是运用光栅衍射原理测定光波波长;选做内容为声光衍射法测定光波波长11氢原子光谱实验32综合选修基础掌握定标法的物理原理，用标准汞灯对光谱仪定标，测出氢光谱的波长并计算Rh12迈克尔逊干涉实验31综合选修基础掌握迈氏干涉仪的使用方法，观察干涉的定域性，测定激光波长13激光全息照相32综合选修基础掌握全息成相的原理，学习光路的调节方法，拍摄全息照片并进行暗室处理14霍尔效应及应用32综合选修基础掌握霍尔效应的物理本质，学习各种副效应的消除方法，精确测定螺线管磁场15光栅光谱实验32综合选修基础利用光栅进行分光，以光电倍增管做为接收器件，用计算机处理数据，测定多种光源的光谱特征。选做内容：用黑体辐射法测量温度16电子综合实验32综合选修基础学习电子学的基础知识和D/A转换的物理原理，进行电子学综合测量与检测17光纤传输实验31综合选修基础学习光纤传输系统的组成及工作原理，测量该系统的电光特性和光电特性 18阿贝成像与空间滤波32综合选修基础了解透镜的副里叶变换性质，掌握光学滤波技术，测量空间频谱 19液晶电光特性测试31综合选修基础了解液晶的显示原理，掌握其基本特性测试测试技术20分光计测量折射率31综合选修基础利用最小偏向角测量三棱镜的折射率21电子荷质比测量31综合选修基础根据电子在电磁场中的运动行为，测定其电荷值与其质量之比22铁磁材料居里点测试31综合选修基础连续升温，对样品的磁特性进行动态测量，确定其居里点温度23热导率测量31综合选修基础利用自然冷却法测量不良导体的热导率，并测其热膨胀系数24光速测量31综合选修基础利用两束激光传输的延时关系（即相位关系），测定激光在玻璃光纤中的传播速度25PN结物理特性测试31综合选修基础理解PN结的工作原理，测量PN结的伏安特性，扩散电流与结电压之间的关系26密立根油滴实验31综合选修基础以微小的荷电粒子在极板间的运动为测量对象，测其运动时间，用最小公约数法确定电子电荷值27核磁共振实验34综合选修基础以蒸馏水作为样品，确定质子旋磁比和朗德因子，并了解NMR在化学化工、生物医学等领域的应用28光磁共振实验34综合选修基础利用光抽运效应测试原子超精细结构Zeeman 能级间的跃迁，计算g值, 选做地磁场测量29微波电子顺磁共振34综合选修基础观察电子自旋共振现象及其产生的共振信号，测量DPPH中电子的g因子和共振线宽30Frank-Hertz实验31综合选修基础观察氩原子被激发的物理现象，并测定其第一激发电位31动态法测定杨氏模量31综合选修基础利用交变电信号激励样品杆振荡，测其频率，确定杨氏模量32传感器技术实验32综合选修基础熟悉传感器的基本原理、应用。并能使用最常用的几种常用的示波器。本实验可开出40个左右的系列实验。33普朗克常数测定31综合选修基础利用金属表面的电子逃逸现象及光电效应方程，测量Planck常数34声光效应实验31综合选修基础掌握并调节并观察声光衍射现象，必做内容为声光效应中的声光偏转和声光调制曲线;选做:声光晶体的带宽及中心频率的测量,光波波长测定;涉及的工程技术有电声转换,光电转换,多普勒频移等技术35热敏电阻特性研究41设计选修基础测试热敏电阻的温度特性，掌握它在传感器中的应用36万用电表的制作41设计选修基础设计实验方案，选择元件与器材组装万用电表，并对其电流、电压及欧姆档进行校正，确定其精度等级37电阻测量优化实验41设计选修基础学习误差设计理论，掌握测量电阻的多种不同方法 ，针对不同阻值的电阻进行测量方案的优选，并做细致的误差分析和修正38简谐振动的研究41设计选修基础设计实验测量方案，掌握量纲分析法在物理现象的数学模型建立中的作用，通过作图法处理数据，归纳出振动周期的变化规律39电学组合实验41设计选修基础利用电学实验平台，自选实验课题，自行设计实验方案，进行电学量测试和方案优化40介质损耗测试研究41研究选修基础测试电介质的阻容特性，并分析计算其损耗系数41脆性材料抗弯强度的测试52研究选修基础学习科学研究的方法，查阅资料了解测量材料强度的多种方法，利用新颖的物理思路解决工程实际中硅片抗弯强度的测量问题42工程物理量测量实验54研究选修基础运用红外光谱仪、紫外光谱仪、差动分析仪、四探针法等，自行设计研究方案，进行物质成分的分析及物理性能的测试研究，解决科研中的实际问题43光纤实验模块（光纤色散系数测量/3学时、光纤衰减系数测量/3学时、光纤光栅调制/3学时、光纤液位传感器/4学时）不定2研究选修基础自主选择其中的实验项目，完成从原理掌握，仪器调试及参数测量的整过程44电阻蠕变特性测试装置设计52研究选修基础掌握蠕变的基本原理及其影响，学习测量电阻蠕变的测试技术45半导体材料特性研究54研究选修基础掌握半导体测试仪的使