基础物理实验教学大纲.doc

基础物理实验教学大纲（供理科非物理类专业使用）一、本课程的性质和任务本课程是一门面向全校理科非物理类专业独立开设的基础实验课程。通过本课程学习，使学生在物理实验的基本知识、基本方法、基本技能等方面受到一定的训练，加深对物理学基本概念和基本规律的理解和掌握，培养学生初步的实验能力、良好的实验习惯以及严谨求实的科学作风，使学生具有良好的实验素质，并为有关各学科的后继实验课程和今后用物理方法解决本学科问题打好基础。二、教学要求与教学方法全部内容包括力热学、电磁学、光学和近代物理四个方面的基本实验19个，其中12个为必做实验，7个为选作实验，根据学时要求可将内容进行适当组合。通过本课程的教学，要求达到：1培养学生实事求是的精神，如实地记录实验出现的物理现象和实验数据，能根据实验要求设计数据表格与作图，并写出正规的实验报告；2初步学会用实验方法观察、分析、研究物理现象和规律。通过实验加深对某些重要物理现象和规律的认识和理解；3掌握一些常用物理量（如长度、时间、质量、温度、电流、电压、电阻、电感、电容、磁场强度、频率、波长、折射率等）的测量方法和技术。能正确使用常用物理仪器和量具，了解计算机在实验中的一些基本应用；4培养学生正确处理实验数据、正确表达和评价实验结果的初步能力；5注意培养学生的实验能力；尤其是进行实验时的动手能力。注意使学生初步养成良好的实验习惯。教师重点讲授实验要求、操作要点及注意事项，认真指导、考查学生实验过程，进行实验情况的讲评。要求学生在实验中手脑并用，学会思索、发现，以及强调科学求实的精神。运用CIA、计算机网络、多媒体、电视机能教学手段于本课程的教学中，提高教学效率和教学质量。三、教学学时分配和安排本课程讲授按每周34学时安排，全学时共54学时。教学内容及具体学时分配见下表：周 次教 学 内 容学时数第2周绪论、测量及不确定度、有效数字3第3周至第14周（大循环）实验1、气垫导轨实验弹簧振子的简谐振动4实验2、声速的测定4实验3、用混合法测固体的比热容4实验4、用拉脱法测液体的表面张力系数4实验5、直流电桥测电阻4实验6、用补偿法测量电压、电流和电阻4实验7、交流电路的谐振4实验8、示波器的原理及应用4实验9、薄透镜焦距的测定4实验10、分光计的调节和使用4实验11、等厚干涉的应用4实验12、摄影技术4第15周实验13、学生自选性实验4第16周实验14、学生自选性实验4第17周实验15、考试3四、教学目的要求和教学内容实验一 气垫导轨实验 弹簧振子的简谐振动目的要求 1、学习气垫导轨的使用方法2、测量弹簧振子的振动周期T3、求弹簧的倔强系数和有效质量。教学内容 1、气垫导轨的构造及使用技术2、测量弹簧振子的振动周期3、求弹簧的倔强系数和有效质量（逐差法和作图法）仪器用具气垫导轨、滑块、附加砝码、弹簧、光电门、数字毫秒计实验二 声速的测定目的要求 1、了解用驻波法测定声速的原理2、掌握用驻波法测定空气中声速的方法3、学会用逐差法处理实验数据教学内容超声驻波仪的调节、频率的选择、驻波形成、声速测定。仪器用具声波驻波仪、低频信号发生器、数字频率计、毫伏表、屏蔽导线。实验三 用伸长法测钢丝的杨氏模量目的要求 1、掌握光杠杆的原理及其应用2、学会用伸长法测定钢丝的杨氏模量教学内容光杠杆、望远镜、标尺的调整；等量加减砝码，多次测量金属丝的伸长（缩短）量；用逐差法处理数据求得E。仪器用具杨氏模量仪、光杠杆、水准仪、螺旋测微器、钢卷尺、游标尺。实验四 用混合法测固体的比热容目的要求 1掌握用混合法测量固体的比热容的原理与方法2了解外推法散热的修正原理教学内容工业天平（或电子天平）的使用方法；用混合法测定铝（铜）块的比热容Cx；用外推法确定水的初温和末温，求Cx。仪器用具量热器、天平、铝（铜）块、电炉、停表、搅拌器、冰块、温度计2支（050.00和0100.0各一支）实验五 用拉脱法测液体的表面张力系数目的要求学习用拉脱法测液体表面张力的原理与方法教学内容 焦利氏秤的调节；测弹簧的弹性系数k；测水的表面张力，测肥皂水的表面张力。仪器用具焦利氏秤，游标卡尺、酒精灯、温度计、镊子、玻璃皿实验六 伏安法测晶体二极管特性目的要求 1具体了解和分析二极管的伏安特性曲线2学会分析伏安法的电表接入误差，正确选择电路使其误差最小。3学会电表、电阻器、电源等基本仪器的使用。教学内容 1伏安法测晶体二极管2AP13（锗管）的伏安特性曲线。2用图3-1-5测晶体二极管2CP13（硅管）的伏安特性曲线。3用“最佳”电路测2AP13的曲线（选作）仪器用具 安培计、伏特计、变阻器、转盘电阻箱、甲电池、待测二极管、导线、双刀双掷倒向开关、单刀开关。实验七 直流电桥测电阻目的要求 1掌握单臂电流电桥测电阻的原理及其方法2了解双臂直流电桥测低电阻的原理及其方法。教学内容 1用板式电桥测电阻2用QJ-24型直流单臂电桥测电阻3用QJ-19型两用直流电桥测低电阻（自行设计测量方法）仪器用具板式滑线电桥、QJ-24单臂电桥、QJ-19两用直流电桥、检流计、微安表、甲电池、稳压电源、标准电阻、开关。实验八 用补偿法测量电压、电流和电阻目的要求 1掌握补偿法原理，了解其优缺点2掌握VJ-31型直流电位差计的原理，构造及使用方法3学会用VJ-31型电位差计来较准微安表及测量其内阻教学内容1 用滑线式电位差计测量电池的电动势2 用VJ-31校准微安表和测量其内阻仪器用具滑线式电位差计，VJ-31型电流电位差计、检流计、标准电池、待测电池、微安表头、电阻箱、电源。实验九 交流电路的谐振目的要求 1观察交流电路的串并联谐振现象，理解其实质，明确谐振条件和提高Q值的途径。 2学会测I曲线 3学会用谐振法测电容 4学会使用正弦信号发生器、晶体管毫伏计和它们的“共地”等。教学内容 1LCR串联电路的谐振观测与分析测R =30 时的I-f曲线；观测Q值与R的关系；观测f0、Q与C的关系；2RLC并联谐振的观测和分析仪器用具信号发生器、晶体管毫伏计、标准电容、标准电感、电阻箱。实验十 示波器的原理及应用目的要求 1了解示波器的结构及示波原理 2学会正确使用示波器展示波形，测量信号的幅值、频率、观测李沙育图形等教学内容 1显示电压波形 2检测和应用偏转灵敏度的倒数V/Div值 3观测李沙育图形 4检测示波器的校正信号CAL的频率fc值（选做）仪器用具CS-4125型示波器、低频信号发生器。实验十一 薄透镜焦距的测定目的要求 1学习光具座上各元件的共轴调节方法 2掌握测定薄透镜焦距的几种基本方法教学内容 1光具座上各元件的共轴调节 2用物距一象距法测凸透镜的焦距 3用贝塞尔法则凸透镜的焦距 4用自准直法测凸透镜的焦距5用物距一象距法测凹透镜的焦距仪器用具 光具座、凸透镜、凹透镜、平面反射镜、物（带十字线的毛玻璃屏）、像屏、光源实验十二 分光计的调节和使用目的要求1 了解分光计的结构和工作原理 2掌握分光计的调节要求和调节方法 3用分光计测定棱镜顶角和折射率教学内容 1分光计的调节 2用自准法和反射法测棱镜的顶角 3用最小偏向角法测棱镜折射率仪器用具分光计、平行平面反射镜、玻璃三棱镜、汞灯（钠灯）实验十三 等厚干涉的应用目的要求 1通过实验加深对等厚干涉原理的理解 2掌握用牛顿环测透镜曲率半径和用劈尖测微小直径（或微小厚度）的方法教学内容 1用牛顿环测定透镜的曲率半径 2用劈尖测量微丝直径仪器用具读数显微镜、牛顿环仪、平面玻璃板（两块）、钠光灯实验十四 衍射光栅目的要求 1观察光栅衍射现象，了解衍射光栅的主要特性 2掌握在分光计上用透射光栅测定光波波长、光栅常数及角色散的方法教学内容 1调节分光计和光栅到要求的状态 2测定光栅常数 3测定未知波波长及角色散率仪器用具分光计、平行平面反射镜、透射光栅、汞灯实验十五 摄影技术目的要求 1了解照相机的结构并熟悉其使用方法2 初步掌握黑白摄影与暗室技术教学内容 1拍摄几种类型的目的物，选择拍摄条件和冲洗条件进行拍照和暗室处理。 2印相和放大（选作）。仪器用具照相机、翻拍架、幻灯机、印相机、放大机、胶卷、暗室冲洗设备（显影液、定影液、安全灯、恒温水溶、暗室钟）实验十六 光电效应目的要求 1通过实验加深对光的量子性的认识 2验证爱因斯坦方程，并测定普朗克常数教学内容 1测定光电管暗电流特性曲线 2测定光电管的I-V曲线，确定截止电压-V0 3用直线拟合的方法或图解方法求普朗克常数h仪器用具 PC-型普朗克常数测定仪实验十七 夫兰克赫兹实验目的要求 1学习夫兰克赫兹实验的原理和方法 2了解原子结构的能级间跃迁量子化情况教学内容正确连接实验装置线路；根据F-H管参数，选择适当的灯丝电压VF和VG1K、VG2K的电压；调节加速电压，观察电流IP出现10个峰谷；完整真实地测绘出IP-VG2K曲线；求出汞的第一激发电位。仪器用具F-H管电源组，扫描电源、微电流放大器、F-H管、加热炉、控温装置。实验十八 CCD微机密立根油滴实验目的要求 1掌握密立根油滴法测电子电荷的基本原理和方法 2学习CCD图像传感器的原理与应用 3了解电视显微测量方法教学内容用平衡法测量油滴电荷，通过数据处理求得基本电荷e仪器用具OM988油滴仪、CCD电视显微镜、微机密立根油滴仪一套实验十九 用光学多道分析器（OMA）研究氢原子光谱目的要求 1测定氢原子巴耳末系发射光谱的波长和氢的里德伯常数 2了解光学多道分析器的原理和使用教学内容 1光栅单色仪定标（用汞的几条标准谱线）2测量H、H、H、H的波长3用线性拟合求出里德伯常数RH仪器用具氢灯、汞灯（笔型）、透镜、光学多道分析器五、考试方式及评分办法本课程考核以平时考核为主，结合期末实验操作考试，给出一个总成绩，根据学时数给出学分。平时成绩每个实验给出课堂实习操作分（占60%）和报告分