长安大学《物理实验II》课程教学大纲.doc

长安大学物理实验II课程教学大纲一、基本信息课程编码：X英文名称：College Physics Experiment II授课语言：汉语学分：2学 时：36学时（授课3，实验33，上机0，课外0）适用对象：理工类各专业课程性质：通识教育必修课先修课程：高等数学、大学物理等开课院系：理学院应用物理系使用教材或讲义：主教材：【大学物理实验，潘渊、徐春龙主编，西北工业大学出版公司，2016.8第一版】二、课程简介物理学是一门实验科学，在长期的发展过程中，物理实验已形成了自己的一整套理论和方法体系。对工科院校的学生来说，物理实验是学生进行科学实验基本训练的一门必修课，也是学生进入大学后系统学习基本实验知识、实验方法和实验技能的开端。本课程通过对基本物理现象的观察分析，使学生能够掌握基本物理量的测量方法，常用实验仪器的结构原理和使用方法以及典型的实验思想等。通过本课程的学习，可以培养学生实验设计与实验操作的基本能力，对实验数据进行分析，给出实验结果及相应误差的能力。三、课程任务、目的与要求任务：使学生在物理实验的基础知识、基本方法和基本技能方面受到一定的训练，培养学生理论联系实际、严谨求实的科学作风和综合运用知识的能力，使学生具有良好的实验素质。为以后学习其它课程和今后用物理实验的方法解决各专业的问题打好基础。目的：物理实验课是为大学二年级学生开设的一门基础实验课。着重给学生以严格的实验基础训练。物理实验在实验方法和思想、实验条件的保证、实验仪器装置、实验技术、实验数据处理及误差分析等方面都形成了一套完整的体系，它是一门独立的课程。物理实验课程除了完成基本训练外，还在第二阶段的选开项目中增设了少量的设计性实验，以便提高学生的综合实验素质。要求：1.能通过阅读教材、仪器说明书及有关资料正确地使用仪器。2.会观察物理现象并运用所学的知识进行综合分析。3.能够正确记录和处理数据、说明实验结果、撰写合格的实验报告。4.具有完成简单设计性实验的能力。四、教学内容及要求序号实验项目名称学时分配实验属性实验类型实验者类 别每组人数必开/选开备注1绪论（误差理论与数据处理）3基础按班授课本科生30必开在第三学期开设,并采用开放式教学2示波器的原理和使用3基础综合本科生1选开3分光计的调整和使用3基础综合本科生1选开4等厚干涉3基础综合本科生1选开5刚体转动惯量的测定3基础验证本科生1选开6用拉伸法测金属丝的杨氏模量3基础综合本科生2选开7迈克尔逊干涉仪的调整和使用3基础综合本科生1选开8霍尔效应3基础综合本科生1选开9液体表面张力系数的测定3基础综合本科生1选开10惠斯通电桥测电阻3基础综合本科生1选开11密立根油滴实验3基础综合本科生1选开12静电场的模拟3基础综合本科生1选开13声速的测定3基础综合本科生1选开在第四学期开设,并采用开放式教学14光学综合实验3基础综合本科生2选开15全息照相实验3基础综合本科生2选开16超声光栅实验3基础综合本科生1选开17微波分光计实验3基础综合本科生2选开18非线性电路混沌实验3基础综合本科生1选开19声光效应实验3基础综合本科生1选开20交流电桥3基础综合本科生1选开21空气比热容比的测定3基础综合本科生1选开22夫兰克-赫兹实验3基础综合本科生1选开23用波尔共振仪研究受迫振动3基础综合本科生1选开24音频信号光纤传输技术实验3基础综合本科生1选开25铁磁材料居里温度的测定3基础综合本科生1选开26传感器综合实验3基础设计本科生2选开27核磁共振3基础综合本科生2选开28RLC串联电路暂态特性的研究3基础设计本科生1选开29温度传感器的设计与调试3基础设计本科生2选开30多普勒效应实验3基础综合本科生2选开31演示实验3基础演示本科生10选开单项实验的内容及要求实验1：绪论1.实验内容：讲授物理实验课程的任务及要求、测量不确定度及数据处理方法、实验报告书写要求及格式、物理实验教学安排及上课方式、考核评定办法等内容。2.实验要求：采用按班授课的形式，使学生了解或熟悉相关内容。实验2：示波器的原理和使用1.实验内容：理解示波器的原理并学会使用。2.实验要求：（1）了解示波器的工作原理，掌握其使用方法；（2）学会用示波器观察电信号的波形；（3）学会用李萨如图形测量正弦波的频率。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1示波器1252信号发生器125实验3：分光计的调整和使用1.实验内容：分光计的调整和使用。2.实验要求：（1）学会调整分光计，熟悉其使用方法；（2）观察光栅衍射光谱，利用已知波长的谱线对光栅常数进行测定。3应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1分光计1362汞灯133实验4：等厚干涉1.实验内容：用牛顿环测透镜的曲率半径。2.实验要求：（1）观察等厚干涉现象，理解等厚干涉原理；（2）学习用牛顿环仪测量透镜曲率半径的方法；（3）学习读数显微镜的使用方法，会用逐差法处理数据。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1读数显微镜1212钠光灯125实验5：刚体转动惯量的测定1.实验内容：用恒力矩转动法测刚体的转动惯量。2.实验要求：（1）熟悉转动惯量仪及智能计时计数器的其使用方法，并测定几种不同形状物体的转动惯量；（2）验证转动惯量平行轴定理。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1转动惯量实验仪1222实验6：用拉伸法测金属丝的杨氏模量1.实验内容：拉伸金属丝，用光杠杆法测量杨氏模量。2.实验要求：（1）学会用拉伸法测量金属丝的杨氏模量；（2）掌握用光杠杆测量微小长度变化的原理和光杠杆的调节方法；（3）会用逐差法处理实验数据。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1杨氏模量测试仪1202尺读望远镜125实验7：迈克尔逊干涉仪的调整和使用1.实验内容：了解其光学结构及干涉原理，学习使用方法。2.实验要求：（1）了解迈克尔逊干涉仪的结构，掌握它的使用方法；（2）用迈克尔逊干涉仪测量核氖激光的波长，进一步学习干涉测量的实验思想方法；（3）用迈克尔逊干涉仪测定钠双线的波长差。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1迈克尔逊干涉仪1232氦氖激光器122实验8：霍尔效应1.实验内容：用霍尔效应法测量磁场。2.实验要求：（1）了解霍尔效应产生的物理过程；（2）掌握霍尔效应法测磁场的基本原理和方法；（3）分析测量中产生系统误差的原因及消除方法。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1霍尔效应实验仪1222电压表1203电流表1204直流稳压电源1205滑线变阻器1206直流（数字）毫伏表120实验9：液体表面张力系数的测定1.实验内容：测定液体的表面张力系数。2.实验要求：（1）学习用焦利称测微小力的原理和方法；（2）拉托法测定水的表面张力系数；（3）进一步熟悉用逐差法处理数据。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1焦利氏秤1202烧杯240实验10：惠斯通电桥测电阻1.实验内容：用惠斯通电桥测电阻。2.实验要求：（1）掌握用惠斯通电桥测电阻的原理和方法；（2）学习一种基本的物理实验方法“比较法”。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1滑线式单电桥1202直流稳压电源120实验11：密立根油滴实验1.实验内容：测量油滴所带的电量。2.实验要求：（1）通过测量基本电荷电量e的值，验证电荷的量子性；（2）掌握用统计直方图算基本电荷量值的方法。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1密立根油滴仪1232秒表120实验12：静电场的模拟1.实验内容：用电流场模拟静电场。2.实验要求：（1）了解模拟法的特点和适用条件；（2）用模拟法绘制静电场的等位线和电力线。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1静电场描迹仪1122实验13：声速的测定1.实验内容：测定超声波在空气中的传播声速。，2.实验要求：（1）了解超声波产生和接收的原理；（2）学习一种测量空气中声速的方法，加深对波相位的理解。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1示波器1252超声声速测定仪128实验14：光学综合实验1.实验内容：光学平台上的综合实验之一：测定空气折射率。2.实验要求：（1）在光学平台上自组迈克尔逊干涉仪；（2）测定空气折射率；（3）熟悉显微镜的结构及放大原理；（4）在光学平台上自组一个显微镜系统，测定自组显微镜的放大率。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1光学实验平台（整套）1102实验15：全息照相实验1.实验内容：拍摄漫射全息图。2.实验要求：（1）了解全息照相的基本原理及特点；（2）学习拍摄漫射全息图的方法；（3）掌握再现像的观察方法。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1光学实验平台（整套）110实验16：超声光栅实验1.实验内容：用超声光栅测液体中的声速。 2.实验要求：（1）了解超声光栅形成原理；（2）用超声光栅测液体中的声速。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1分光计1222超声光栅声速测定仪122实验17：微波分光计实验1.实验内容：微波分光计实验2.实验要求：（1）学习微波的基本知识；（2）了解微波在波导中传播的特点；掌握微波分光仪基本测量技术；学习用其观测物理现象。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1微波分析仪152实验18：非线性电路混沌实验1.实验内容：非线性电路混沌实验2.实验要求：（1）了解非线性系统混沌现象的形成过程；（2）通过分析LC振荡器产生的正弦波与经过RC移相器移相的正弦波合成的相图，观察振动周期发生的分岔及混沌现象；（3）测量非线性负阻器件的伏安特性曲线。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1非线性混沌仪1202数字示波器120实验19：声光效应实验1.实验内容：声光效应实验2.实验要求：（1）了解声光效应的原理；（2）测量声光器件的衍射效率和带宽；（3）用声光效应测量声波在介质中的传播速度。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1声光效应实验仪1202示波器118实验20：交流电桥实验1.实验内容：交流电桥实验2.实验要求：（1）了解交流电桥的平衡条件和测量原理；（2）掌握用交流电桥测定电容；（3）掌握用交流电桥测定电感。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1DH4518型交流电桥实验仪1202实验21：空气比热容比的测定1.实验内容：空气比热容比的测定2.实验要求：（1）用绝热膨胀法测定空气的比热容比；（2）了解气体状态变化过程中压力、容积、温度的变化关系及吸热放热的情况；（3）学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理和使用方法。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1空气比热容比测定仪1222实验22：夫兰克-赫兹实验1.实验内容：用电子轰击稀薄气体原子的方法来证明原子能级的存在及玻尔理论的正确性。2.实验要求：（1）了解电子与原子之间的弹性碰撞和非弹性碰撞；（2）观察实验现象，加深对玻尔原子理论的理解；（3）绘制曲线，并求出氩原子的第一激发电位。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1FH-II型夫兰克赫兹实验仪1222实验23：用波尔共振仪研究受迫振动1.实验内容：用波尔共振仪研究受迫振动2.实验要求：（1）测定自由振动的固有频率；（2）测定阻尼振动的阻尼系数；（3）研究受迫振动的幅频特性和相频特性；（4）学习用逐差法处理实验数据。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1波尔振动仪1222实验24：音频信号光纤传输技术实验1.实验内容：音频信号光纤传输原理与技术2.实验要求：（1）熟悉半导体电光/光电器件的基本性能及主要特性的测试方法；（2）了解音频信号光纤传输系统的结构及选配各主要部件的原则；（3）掌握半导体电光/光电器件在模拟信号光纤传输系统中的应用技术；（4）训练音频信号光纤传输系统的调试技术。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1OFEB型光纤传输及光电技术综合实验仪， 1222OPT-B型光功率计122实验25：铁磁材料磁化曲线及居里温度的测定1.实验内容：观测铁磁材料磁滞回线，并测定其基本磁化曲线和居里温度。2.实验要求：（1）通过实验进一步加深对铁磁材料的认识；（2）学会用示波器观测磁滞回线的方法；（3）测定铁磁材料的基本磁化曲线；（4）测定铁磁材料的居里温度。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1JLD-型居里温度测试仪1222数字示波器122实验26：传感器综合实验1.实验内容：通过CSY2000型系列传感器实验项目的学习，掌握一些常见传感器的特性及工作原理。2.实验要求：（1）学习应变计在传感器中的使用方法；（2）比较单臂、半桥、全桥输出的灵敏度；（3）了解应变计直流全桥的应用及电路标定。（4）掌握霍尔位移传感器的原理并了解其应用。（5）学习直流激励时霍尔传感器测量位移的方法。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1CSY2000型系列传感器与检测技术实验台1102实验27：核磁共振1.实验内容：了解核磁共振的基本原理,测定样品核的旋磁比，朗德因子。2.实验要求：（1）了解核磁共振的基本原理。（2）利用核磁共振的方法测定样品核的旋磁比，朗德因子。（3）用比较法测定氟核的旋磁比。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1核磁共振实验仪1202特斯拉计1203数字示波器120实验28：RLC串联电路暂态特性的研究1.实验内容：研究RLC串联电路的暂态特性。2.实验要求：（1）学习使用数字示波器；（2）用实验的方法研究和串联电路的暂态过程，测量时间常数；（3）研究串联电路在三种阻尼状态下的暂态特性。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1DH4503型电路实验仪，1222DS1000数字示波器122实验29：温度传感器的设计与调试1.实验内容：了解不同传感器的原理与应用。设计温度传感器的相关参数，用组装好的温度传感器测温。2.实验要求：（1）了解以热敏电阻为测温元件的温度传感器的电路结构；（2）了解电路参数的设计原则，并具体设计温度传感器的电路参数；（3）学习运用电子线路知识分析温度传感器“电压温度”特性的基本方法；（4）测定负温度系数热敏电阻的“电阻温度”特性，并利用直线拟合的数据处理方法求热敏电阻的材料常数。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1温度传感综合技术实验仪1222计算机193数字万用表1204加热搅拌器120实验30：多普勒效应实验1.实验内容：了解多普勒效应的原理与应用。用多普勒效应研究物体的运动。2.实验要求：（1）了解一种常用的超声信号无线传输技术；（2）测量小车速度与接收的超声信号频率的关系，验证多普勒效应；（3）利用多普勒效应研究简谐振动；（4）利用多普勒效应研究匀变速直线运动，验证牛顿第二定律。3.应配备的主要设备名称和台件数序号设备名称每组应配备台件数现有台数备注1多普勒效应综合实验仪1172实验31：演示实验1.实验内容：根据实验课程安排，在两学期内均可开设部分演示实验项目。亦可作为科普教