大学物理实验课程教学大纲

西安建筑科技大学大学物理实验课程教学大纲课程名称：大学物理实验英文名称：College Physics Experiment实验课程编号：110309课程性质：基础必修课课程属性：工科各专业本科生必修教材名称：大学物理实验实验指导书名称： （无）课程总学时：56实验总学时：56开设实验项目数：17总学分：3.5应开实验学期：一年级第2学期，二年级第1学期适用专业：工科各专业本科生先修课程： 高等数学本大纲主撰人：凌亚文审核人：王占民负责人：史 彭一、 课程的目标及基本要求物理学是一门实验科学。物理规律的发展及其理论的建立，都必须以严格的物理实验为基础，并受到实验的检验。为了适应社会飞速发展的要求，需要培养大量有创造性的工程技术人才。为此要求工科大学毕业生，不仅要具有较宽广的基础理论知识，而且还要具有能从事现代科学实验的较强能力。物理实验是学生入学后，受系统实验技能训练的开端，是一系列实验训练的重要基础。因此，在整个物理学的教学过程中，必须十分注意实验技能的训练，物理实验应与理论教学具有同等重要的地位，而不是作为理论课的附属环节。二、课程实验的目的要求在一定的物理知识和中学物理实验的基础上，对学生进行实验方法和技能的基础训练。要求学生弄懂实验原理，了解一些物理量的测量方法。要求学生熟悉常用仪器的基本原理和性能，并了解使用方法。要求学生能够正确记录、处理实验数据，分析判断实验结果，并能写出比较完整的实验报告。培养和提高学生观察、分析实验现象的本领和独立工作能力。并通过实验中的观察、测量和分析，加深对物理学中某些概念、规律和理论的理解。培养学生严肃认真的工作作风，实事求是的科学态度和爱护国家财产、遵守纪律的优良品德。三、适用专业 工科各专业本科生。四、实验方式与基本要求实验方式：物理实验课是一门实验基础课，其教学的着重点是严格的基础技能和思维判断能力的训练，而不是对所谓“成果”的追求。物理实验课的基础实验内容基本上都属于验证性实验，即重复前人已有的实验过程。学生在教师的指导下通过实验过程学习实验的理论与技术，提高各方面的能力。每个实验过程一般都要经历三个阶段：（1）实验前的预习：为了在规定的时间内完成实验内容，实验者一定要作好实验前的预习。理论准备：从讲义的有关章节和有关书籍了解实验原理。实验者要在课前弄懂有关实验原理，否则，在进行实验时只能机械地按照规定步骤进行实验，尽管能够照猫画虎地取得一些数据，但不会注意到实验方法中的技巧，不能理解实验现象，当然更谈不上深入理解各种现象的本质，并对这些现象进行主动的分析了。实验仪器的准备：阅读教材中对仪器介绍的有关部分，包括仪器的构造原理、使用方法、注意事项等，做到心中有数。经过对教材及有关材料的阅读、理解，实验者在实验前应该通过对下列问题的思考来检查自己的预习效果：“这次实验要达到的目的是什么？我应在实验中掌握哪些实验理论和实验技能？在实验中实现预定目的的基本步骤是什么？”实验者应在实验前写好预习报告。（2）实验过程：一般实验课开始时，教师均要作重点问题的提示性讲解。在听讲解时要特别注意弄清预习时未弄懂的有关问题和讲义上未涉及的一些实验技术问题。在这段时间内，教师也会讲一些需要特别注意的地方，或宣布一些在本实验中必须遵守的特殊规定。实验的第一步是要安装或调整仪器。实验者必须将每件仪器都调整到最好的状态。实验者应了解仪器的性能和使用方法，在调整过程中要仔细、要有耐心。为了使仪器达到最佳的工作状态，调整仪器通常要占用实验的大部分时间。仪器调整好了，测量就会比较顺利。所有的测量都必须记录原始实验数据，即直接从仪器上读到的数据。调整及测量中如遇到有疑问之处，应反复测量，争取发现其规律，并可与指导教师商量、讨论。实验测量结果必须经指导教师审阅。原始数据应记录在报告册的规定栏内。原始数据不能随意涂改，若有记录错误需要修改，应另列记录表格，而不应在原有数据上涂改。须在原始数据经指导教师检查、签字后，实验者才能整理仪器，离开实验室。（3）书写实验报告：这部分内容是在实验课后完成。实验报告是实验工作的总结，撰写实验报告也是实验能力的一个方面，实验者必须认真完成实验报告中的每个项目中的规定内容。基本要求：（1） 实验者应在规定时间内进行实验，不得随意迟到或缺席。凡因病需请假者，需将医院证明交给指导教师；凡应事需请假者，应在课前将由院级所开有关证明交指导教师，方可准假。否则，均按旷课处理；（2） 进入实验室后，应将已完成的预习报告放在实验台上，经指导教师检查认可后，方可进行实验；（3） 凡迟到超过十分钟或没有预习或预习不合格者，不得进行实验；（4） 进入实验室后，应注意保持实验室的安静和整洁。实验者应对号入座，不得擅自搬动或使用其它实验台上的仪器；（5） 实验中若发现仪器工作不正常或测量数据不合理，应立即与指导教师联系；（6） 遵守仪器操作规则，注意人身安全和设备安全。光学仪器严禁用手触摸光学表面；电学实验中电路连接好后，应经过指导教师的检查许可后，方可接通电源，否则，自负其责；（7） 实验完成后，原始数据经指导教师审阅检查后，方可整理仪器，离开实验室；（8） 每次实验后应留两名同学打扫实验室卫生。五、主要仪器设备实验项目一：分光计，光栅，汞光灯实验项目二：电位差计，电压表，电源实验项目三；CCD密立根油滴仪实验项目四：杨氏弹性模量测量仪实验项目五：双臂电桥，标准电阻实验项目六：示波器，信号源，超声波波速测定仪实验项目七：迈克尔逊干涉仪，激光实验项目八：霍尔效应实验仪实验项目九：指针式毫安表，滑线变阻器，电阻箱等实验项目十：分光计实验项目十一：伏特表，安培表，电阻等实验项目十二：智能转动惯量实验仪实验项目十三：气垫导轨，气源实验项目十四：单臂电桥实验半板，检流计，电源，电阻箱等实验项目十五：示波器，信号源，整流、滤波电路板实验项目十六：读数显微镜，牛顿环，劈尖，钠光灯实验项目十七：静电场模拟测量仪六、考核与实验报告平时考核：包括学生每次实验的预习情况，实验操作具体表现，实验报告撰写情况等；考试考核：一般在课程结束后进行，有笔试或实验操作等；实验课程成绩综合考试考核和平时考核给出，或者由平时实验及报告成绩综合给出（不进行独立考试考核时）。实验报告：共包括八部分（一）实验名称（二）实验目的（三）主要仪器名称，型号，编号，规格等（四）预习思考题（五）原始数据记录（六）指导教师签字（七）数据处理（八）回答问题与讨论前四部分构成预习报告，实验之前完成；后两部分实验结束之后完成。七、实验项目设置与内容 实验项目一：（1）实验名称：衍射光栅的研究（2）实验性质：验证性实验（3）实验类别：基础实验（4）实验学时：3（5）每组人数：32（6）开出要求：必修（7）实验内容：观察光栅衍射现象，测量光栅的主要参数和低压汞灯谱线波长。（8）实验目的： 1.观察光栅衍射现象，了解衍射测量技术；2. 测量光栅的主要参数；3.测量汞灯谱线波长；4.进一步掌握分光计的使用。（9）主要仪器设备及套数：32台（10）所在实验室：物理实验室实验项目二：（1）实验名称： 电位差计的应用（2）实验性质： 设计性实验（3）实验类别： 基础实验（4）实验学时：3（5）每组人数：32（6）开出要求：必修（7）实验内容：利用电位差计测量干电池的电动势，校准电流表（电压表）（8） 实验目的：1. 了解电位差计的测量原理和使用方法； 2. 掌握补偿测量法、平衡测量法的特点； 3. 应用电位差计测量电学量。（9）主要仪器设备及套数： 32套（10）所在实验室： 物理实验室实验项目三：（1）实验名称： 密立根油滴实验（2）实验性质： 验证性实验（3）实验类别： 基础实验（4）实验学时：3（5）每组人数：32（6）开出要求：必修（7）实验内容： 1.调节CCD密立根油滴仪，捕捉油滴，观察油滴的运动2.测量油滴运动的收尾速度和平衡电压，计算油滴的带电量和基本电荷的大小。（8） 实验目的：1. 学习了解CCD图像传感器的原理与应用； 2. 通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的测量，证明电荷的不连续性，并测量基本电荷的大小。（9）主要仪器设备及套数：16套（10）所在实验室：物理实验室 实验项目四： （1）实验名称：拉伸法测量钢丝的杨氏弹性模量（2）实验性质：验证性实验（3）实验类别：基础实验（4）实验学时：3（5）每组人数：32（6）开出要求：必修（7）实验内容：测量钢丝的杨氏弹性模量。（8）实验目的： 1. 掌握拉伸法测量金属丝杨氏弹性模量的方法；2. 了解放大测量法的特点；3. 掌握光杠杆装置测量微小长度变化量的原理；4. 掌握差数平均法处理资料的方法。（9）主要仪器设备及套数：32台（10）所在实验室：物理实验室实验项目五：（1）实验名称： 双臂电桥测电阻（2）实验性质： 验证性实验（3）实验类别： 基础实验（4）实验学时：3（5）每组人数：32（6）开出要求：必修（7）实验内容：利用双臂电桥测量低值电阻和电阻的温度系数（8）实验目的：1. 了解四端电阻的特征； 2. 掌握补偿测量法、平衡测量法的特点； 3. 应用双臂电桥测量电学量。（9）主要仪器设备及套数： 32套（10）所在实验室： 物理实验室实验项目六：（1）实验名称： 超声波波速的测量（2）实验性质： 综合性实验（3）实验类别： 基础实验（4）实验学时：3（5）每组人数：32（6）开出要求：必修（7）实验内容： 1.应用示波器和超声波波速测定仪，测量一超声信号在空气中的传播速度。（8） 实验目的：1. 学习示波器和超声波波速测定仪的使用； 2. 学习驻波法、相位法和双棕法测量波长的特点。（9）主要仪器设备及套数：32套（10）所在实验室：物理实验室 实验项目七：（1）实验名称：迈克尔逊干涉仪的应用（2）实验性质：综合性实验（3）实验类别：基础实验（4）实验学时：3（5）每组人数：32（6）开出要求：必修（7）实验内容：通过使用迈克尔逊干涉仪观察光的等倾干涉、等厚干涉条纹，测量激光波长和钠光黄双线的波长差，使学生进一步掌握光的干涉测量技术。（8）实验目的： 1.了解迈克尔逊干涉仪的构造原理和调节方法；2. 观察等倾干涉、等厚干涉条纹特点和形成条件；3. 用迈克尔逊干涉仪测量光波波长。（9）主要仪器设备及套数：16台（10）所在实验室：物理实验室实验项目八：（1）实验名称：利用霍尔效应测量元件参数（2）实验性质： 验证性实验（3）实验类别： 基础实验（4）实验学时：3（5）每组人数：32（6）开出要求：必修（7）实验内容：利用霍尔效应实验仪观察磁电效应现象，测量磁场及元件参数。（8） 实验目的：1. 了解霍尔效应测量磁场的原理和方法； 2. 观察磁电效应现象； 3. 学会用霍尔元件测量磁场及元件参数的基本方法。（9）主要仪器设备及套数： 16套（10）所在实验室： 物理实验室实验项目九：（1）实验名称： 万用电表的设计与定标（2）实验性质： 设计性实验（3）实验类别： 基础实验（4）实验学时：4（5）每组人数：32（6）开出要求：必修（7）实验内容： 练习以指针式毫安表为显示器的万用电表的设计与组装（限于直流电流、直流电压、电阻和交流电压4种功能）。（8）实验目的：1. 掌握万用电表的基本原理和设计方法； 2. 学习万用电表的组装和定标。（9）主要仪器设备及套数：32套（10）所在实验室：物理实验室 实验项目十：（1）实验名称：分光计的调整与使用（2）实验性质：验证性实验（3）实验类别：基础实验（4）实验学时：4（5）每组人数：32（6）开出要求：必修（7）实验内容：调整分光计，验证光的反射定律。（8）实验目的： 1.学习分光计的调整方法；2. 学习分光计测量角度的方法。（9）主要仪器设备及套数：32台（10）所在实验室：物理实验室实验项目十一：（1）实验名称：伏安法测量元器件的电阻值（2）实验性质： 验证及设计性实验（3）实验类别： 基础实验（4）实验学时：3（5）每组人数：32（6）开出要求：必修（7）实验内容：用伏安法测出线性及非线性电阻元件的伏安特性曲线，并对电表引入的系统误差进行修正。（8） 实验目的：1. 掌握电阻元件伏安特性的测量方法，了解线性、非线性电阻的特性； 2. 了解伏安法测量电阻的方法误差、阻值修正及电路的选择； 3. 掌握常用的电学仪器的使用方法。 4. 掌握作图法处理实验数据的方法。 5设计非线性电阻的伏安特性测量方法及数据采集方法。（9）主要仪器设备及套数： 32套（10）所在实验室： 物理实验室实验项目十二：（1）实验名称：扭摆法测量物体的转动惯量（2）实验性质： 验证性实验（3）实验类别： 基础实验（4）实验学时：3（5）每组人数：32（6）开出要求：必修（7）实验内容：使物体作扭转摆，由摆动周期及其它参数的测量计算出物体的转动惯量。（8） 实验目的：1. 用扭摆测量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。（9）主要仪器设备及套数：32套（10）所在实验室：物理实验室 实验项目十三：（1）实验名称：速度和加速度的测量（2）实验性质：验证性实验（3）实验类别：基础实验（4）实验学时：3（5）每组人数：32（6）开出要求：必修（7）实验内容：本实验简要介绍气垫导轨的结构、性能，并从实验教学的角度讨论速度、加速度的测量。（8）实验目的： 1. 掌握气垫导轨和光电计时装置的调整与使用方法；2. 了解低摩擦情况下研究力学问题的方法；3. 掌握在气垫导轨上测量物体速度和加速度的方法；4. 掌握测量瞬时速度的方法。（9）主要仪器设备及套数：32台（10）所在实验室：物理实验室实验项目十四：（1）实验名称：单臂电桥测电阻（2）实验性质： 设计性实验（3）实验类别： 基础实验（4）实验学时：3（5）每组人数：32（6）开出要求：必修（7）实验内容：自组单臂电桥测量电阻（8） 实验目的：1. 设计单臂电桥； 2. 掌握用单臂电桥测量电阻的原理、方法； 3. 了解平衡测量法的特点。（9）主要仪器设备及套数： 32套（10）所在实验室： 物理实验室实验项目十五：（1）实验名称：双踪示波器的使用（2）实验性质： 验证性实验（3）实验类别： 基础实验（4）实验学时：3（5）每组人数：32（6）开出要求：必修（7）实验内容：用双踪示波器观察电信号波形及测量电信号的电压及频率（8） 实验目的：1.了解示波器的基本结构和工作原理、掌握示波器的调节和使用； 2.掌握用示波器观察电信号波形的方法；3.掌握用示波器测量电信号的电