《大学物理实验（3）》课程教学大纲

《大学物理实验（3）》课程教学大纲(实践课程)

一、

课程说明

（一）课程概况课程中文名称：《大学物理实验（3）》课程英文名称：Physical

Experiment（Ⅲ）开课学院：理学院适用专业/开课学期：物理学/第四学期学分/周学时：2/2大学物理实验是理工科物理类专业开设的一门独立的、必修的专业基础实验课，是学生进入大学后受到系统的实验技能训练的开端，是理工科类专业对学生进行科学实验训练的重要基础。物理实验教学和物理理论教学具有同等重要的地位，它们既有深刻的内在联系，又有各自的任务和作用。

（二）课程目标大学物理实验通过对物理量的测量，能使学生进一步掌握物理实验的基本知识、基本方法和基本技能，并能运用物理学理论、物理实验方法研究物理现象和规律，加深对物理学理论的理解。同时培养和提高学生严谨的科学思维素质，实事求是的科学作风，严肃认真的工作态度，以及在实验过程中同学之间相互协作、共同探索的合作精神。《大学物理实验（三）》的教学目的是：在大学物理实验（一）、（二）的基础上，以光学实验为主，进一步加大开设提高型和综合设计型实验的比例，提升学生的科学素养、培养学生分析、解决问题的综合实践能力。同时培养学生从事科学实验的素质，学习掌握科学研究的基本方法，使学生具有一定的创新能力和创新意识，为以后进行科学实验打下良好的基础。

（三）学时分配序号项目名称主要内容授课地点项目类型学时分配每组人数项目类别1用动态悬挂法测定杨氏模量1.悬挂法测定金属材料的杨氏模量。2.培养学生综合应用物理仪器的能力。3.设计性扩展实验，培养学生研究探索的科学精神。力学实验室综合32必做2半导体PN结的物理特性及弱电流测量1.测量PN结电流与电压关系。2.运算放大器组成电流一电压变换器测量弱电流。3.测量玻尔兹曼常数。电磁学实验室综合性32必做3用示波器观测铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线1.测绘磁化曲线、磁滞回线的原理。2.测绘磁化曲线、磁滞回线的方法。电磁学实验室综合性32必做4用菲涅耳双棱镜测单色光波长1.学会使用测微目镜。2.测单色光波长。光学实验室综合32必做5最小偏向角法测定三棱镜材料的折射率1.进一步掌握分光计的调节和使用。2.测定三棱镜的最小偏向角。光学实验室综合32必做6用阿贝折射仪测液体的折射率1.测定三种糖溶液的折射率和百分浓度。光学实验室基础32必做7观察光的偏振现象1.学习起偏、检偏的方法。2.对线偏振光，圆偏振光和椭圆偏振光的分析和检验。光学实验室综合32必做8迈克尔逊干涉仪测光波波长1.调整迈克耳逊干涉仪并观察点光源的干涉条纹。2.观察等厚、等倾干涉条纹并测量He－Ne激光的波长。光学实验室综合32必做9单缝衍射光强的分布1.测量、描绘单缝衍射光强的分布图。光学实验室综合32必做10分光计测光波波长及光栅特性1.已知波长测光栅常数，已知常数测波长。2.用汞灯作光源，测角色散。光学实验室综合32必做11透镜组基点的测定1.测量组成透镜组的各个透镜的焦距。2.测量由两个透镜组成的复光具组的主点和焦点的位置。光学实验室综合32人选做12菲涅尔单缝衍射1.观察菲涅尔单缝衍射现象。2.用光电元件测量相对光强分布。光学实验室基础32选做13菲涅尔直边衍射1.理解菲涅尔直边衍射。2.观察菲涅尔直边衍射光强分布。光学实验室综合32选做14声速测定1.学习测量超声波在媒质中的传播速度的方法。2.用共振干涉法、相位比较法测量声速，并加深对驻波、振动合成、波的干涉等理论知识的理解。3.通过实验了解作为传感器的压电陶瓷的功能并培养综合使用仪器的能力。力学实验室综合32选做15弦线上驻波实验1.观察在弦上形成的驻波，并用实验确定弦线振动时驻波波长与张力的关系。2.在弦线张力不变时，用实验确定弦线振动时驻波波长与振动频率的关系。3.学习对数作图或最小二乘法进行数据处理。力学实验室综合32选做16RLC电路的暂态过程研究1.RC和RL电路的暂态过程，理解时间常数τ的意义。2.RLC串联电路的暂态过程及其阻尼振荡规律。电磁学实验室综合32选做17交流电桥的原理和设计1.交流电桥的原理和平衡条件。2.交流电桥测量电容。3.交流电桥测量电感。4.交流电桥测量电阻。电磁学实验室设计32选做

二、教学方法和手段采用“分段式”教学模式，加强学生实验前的预习，力求通过预习了解实验的原理和方法，培养学生的实际操作技能，必要的示范可以使得学生准确掌握实验的要领。从仪器的操作，数据的记录及处理，实验报告的撰写都要力求规范化，为进一步学习物理实验知识打下坚实的基础。在实验教学中，采用自主化开放式的实验教学模式。理论与实践相结合、演示引导与动手实践相结合、发挥学生丰富想象空间等教学方法和手段。实验室采用重点开放和集中开放相结合的方式，一些实验项目是学生可以自主选择的题目，实验中心安排老师指导、答疑。

三、教学内容项目一、用动态悬挂法测定杨氏模量（3学时）一、教学目标1.掌握悬挂法测定金属材料的杨氏模量；2.培养学生综合应用物理仪器的能力；3.设计性扩展实验，培养学生研究探索的科学精神。二、教学重、难点重点：悬挂法测定金属材料的杨氏模量。难点：共振频率的调节。三、教学内容（一）主要仪器设备、材料、药品等杨氏模量实验仪（包括试样、杨氏模量测试台、型信号发生器），ST16示波器。（二）实验内容（1）测样品长度、直径、质量（2）找共振点（3）测样品固有频率（4）计算杨氏模量项目二、半导体PN结的物理特性及弱电流测量（3学时）一、教学目标1.在室温时，测量PN结电流与电压关系，证明此关系符合玻尔兹曼分布律；2.在不同温度条件下，测量玻尔兹曼常数；3.学习用运算放大器组成电流一电压变换器测量弱电流。二、教学重、难点重点：不同温度条件下测量玻尔兹曼常数。难点：测量半导体PN结电流与电压关系。三、教学内容（一）主要仪器设备、材料、药品等PN结物理特性实验仪、保温杯、标准水银温度计。（二）实验内容（1）测PN结电压与电流关系（2）拟合波尔兹曼常数（3）测温度与正向电压关系（4）测对应温度与电压关系项目三、用示波器观测铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线（3学时）一、教学目标1.掌握磁滞、磁滞回线和磁化曲线的概念，加深对铁磁材料的主要物理量：矫顽力、剩磁和磁导率的理解；2.学会用示波法，测绘基本磁化曲线和磁滞回线；3.根据磁滞回线确定磁性材料的饱和磁感应强度Bs、剩磁Br和矫顽力Hc的数值；4.研究不同频率下动态磁滞回线的区别，并确定某一频率下的磁感应强度Bs、剩磁Br和矫顽力Hc数值；5.改变不同的磁性材料，比较磁滞回线形状的变化。二、教学重、难点重点：示波法测绘基本磁化曲线和磁滞回线。难点：示波法的调节。三、教学内容（一）主要仪器设备、材料、药品等DH4516C型磁滞回线测量仪、双踪示波器。（二）实验内容（1）连接线路（2）示波器调节（3）测磁化曲线（4）退磁项目四、用菲涅耳双棱镜测单色光波长（3学时）一、教学目标1.调节双棱镜干涉装置并观察光的干涉现象；2.利用光的干涉现象测单色光的波长。二、教学重、难点重点：利用光的干涉现象测单色光的波长。难点：干涉现象的调节。三、教学内容（一）主要仪器设备、材料、药品等WSZ-715A型光具座、双棱镜、钠光灯、可调狭缝、测微目镜、凸透镜。（二）实验内容（1）调节目镜（2）调节狭缝（3）测量暗条纹间间距（4）测量两虚光源间间距项目五、最小偏向角法测定三棱镜材料的折射率实验（3学时）一、教学目标1.进一步掌握分光计的调节和使用；2.测定三棱镜材料的折射率。二、教学重、难点重点：测定三棱镜材料的折射率。难点：分光计的调节和使用。三、教学内容（一）主要仪器设备、材料、药品等分光计、三棱镜、钠光灯。（二）实验内容（1）调节分光计（2）观测最小偏向角（3）测量最小偏向角项目六、用阿贝折射仪测液体的折射率（3学时）一、教学目标1.掌握阿贝折射计的原理折射极限法；2.学习使用阿贝折射计测液体的折射率。二、教学重、难点重点：测液体的折射率。难点：阿贝折射计的调节和使用。三、教学内容（一）主要仪器设备、材料、药品等阿贝折射仪、待测液体。（二）实验内容（1）校准阿贝折射仪读数（2）测定液体的折射率项目七、观察光的偏振现象（3学时）一、教学目标1.了解获得偏光的几种方法、并验证偏振光；2.验证布儒斯特定律；3.了解波长及其对偏振光的作用。二、教学重、难点重点：观察光的偏振现象。难点：利用波片寻找椭圆偏光三、教学内容（一）主要仪器设备、材料、药品等偏振光演示仪一套（二）实验内容（1）用偏振片产生线偏振光（2）观察产生的线偏振光（3）观察多次折射产生的偏振（4）观察波片作用项目八、用迈克尔逊干涉仪测光波波长（3学时）一、教学目标1.了解迈克尔逊干涉仪的干涉原理；2.测量He—Ne激光波长；3.测量钠双线的波长差。二、教学重、难点重点：等倾干涉花样的调整与He-Ne

激光器波长的测量。难点：等厚干涉花样的调整与观察。三、教学内容（一）主要仪器设备、材料、药品等迈克尔逊干涉仪、He—Ne激光器、钠光源、扩束镜、毛玻璃等。（二）实验内容（1）观察干涉花样（2）测量钠光光波波长（3）测量钠光双线波长差

项目九、单缝衍射的光强分布（3学时）一、教学目标1.加深对夫琅和费衍射的理解；2.掌握用光电元件测量相对光强分布的方法。二、教学重、难点重点：观察单缝衍射现象。难点：用光电元件测量单缝衍射的相对光强分布。三、教学内容（一）主要仪器设备、材料、药品等单缝衍射光强分布测试仪，He—Ne激光器，光电元件，高灵敏度检流计等。（二）实验内容（1）单缝衍射的光强分布及单缝宽度的测量（2）小孔的夫琅和费衍射及小孔的直径测量（3）细丝直径的测量项目十、分光计测光波波长及光栅特性（3学时）一、教学目标1.了解光栅的主要特性；2.用光栅测量光波波长。二、教学重、难点重点：衍射光栅测定钠光的波长。难点：分光计的调节和使用。三、教学内容（一）主要仪器设备、材料、药品等分光计、光栅、平面镜、汞灯等。（二）实验内容（1）调整分光计（2）测钠光的波长项目十一、透镜组基点的测定（3学时）一、教学目标1.测定透镜组的基点（主点、节点、焦点）；2.进一步了解光学系统基点的性质。二、教学重、难点重点：透镜组的基点的测量。难点：测节器法和焦距仪法测定透镜组的基点和焦距。三、教学内容（一）主要仪器设备、材料、药品等ＹＪＣ型光学参数测定仪（二）实验内容（1）调整平行光管，使它出射平行光（2）共轴调节（3）测透镜组厚度（4）找到基点项目十二、菲涅尔单缝衍射（3学时）一、教学目标1.观察菲涅尔单缝衍射现象；2.掌握用光电元件测量相对光强分布的方法。二、教学重、难点重点：观察菲涅尔单缝衍射现象。难点：光电元件测量相对光强分布。三、教学内容（一）主要仪器设备、材料、药品等He—Ne激光器、小孔径扩束镜、单面可调狭缝、光强分布测试仪、光电元件、高灵敏度检流计等。（二）实验内容（1）光路调节（2）观察菲涅尔单缝衍射现象（3）测量相对光强分布项目十三、菲涅尔直边衍射（3学时）一、教学目标1.理解菲涅尔直边衍射；2.观察菲涅尔直边衍射现象。二、教学重、难点重点：观察菲涅尔直边衍射现象。难点：理解菲涅尔直边衍射。三、教学内容（一）主要仪器设备、材料、药品等He—Ne激光器、小孔径扩束镜、刀片、光强分布测试仪、光电元件、高灵敏度检流计等。（二）实验内容（1）光路调节（2）观察菲涅尔直边衍射现象（3）测量相对光强分布项目十四、声速测定（3学时）一、教学目标

1.

学习测量超声波在媒质中的传播速度的方法；2.

用共振干涉法、相位比较法测量声速，并加深对驻波、振动合成、波的干涉等理论知识的理解；3.

通过实验了解作为传感器的压电陶瓷的功能并培养综合使用仪器的能力。二、教学重、难点重点：测量超声波在媒质中的传播速度。难点：示波器的调节。三、教学内容（一）主要仪器设备、材料、药品等SV-DH-5A型声速测试仪、SVX-5型声速测试仪信号源、示波器各一台。（二）实验内容（1）线路连接（2）调节谐振频率（3）利用驻波法测量声速（4）利用相位比较法测量声速项目十五、弦线上驻波实验（3学时）一、教学目标

1.观察在弦上形成的驻波，并用实验确定弦线振动时驻波波长与张力的关系；2.在弦线张力不变时，用实验确定弦线振动时驻波波长与振动频率的关系；3.学习对数作图或最小二乘法进行数据处理。二、教学重、难点重点：测量弦线振动时驻波波长与振动频率的关系。难点：数据处理。三、教学内容（一）主要仪器设备、材料、药品等可调频率的数显机械振动源、平台、固定滑轮、可调滑轮、砝码盘、米尺、弦线、砝码、分析天平等。（二）实验内容（1）固定一个波源振动的频率，改变弦上张力（2）验证横波的波长与弦线中的张力的关系（3）验证横波的波长与波源振动频率的关系项目十六、RLC电路的暂态过程研究（3学时）一、教学目标1.研究RLC电路的暂态特性，加深对R、L、C各元件在电路中的作用；2.学会用示波器测量电路半衰期的方法；3.了解方波电源加于RLC串联电路中时产生的阻尼衰减振荡的特性及测量方法；4.观察RC和RL电路的暂态过程，理解时间常数τ的意义；5.观察RLC串联电路的暂态过程及其阻尼振荡规律。二、教学重、难点重点：观察RLC串联电路的暂态过程及其阻尼振荡规律。难点：用示波器测量电路半衰期。三、教学内容（一）主要仪器设备、材料、药品等DH4503型RLC电路实验仪、双踪示波器。（二）实验内容（1）测试大时间常数RC串联电路暂态特性（2）测试小时间常数RC串联电路暂态特性（3）用双踪示波器观察RLC的阻尼振荡项目十七、交流电桥的原理和设计（3学时）一、教学目标1.掌握交流电桥的平衡条件和测量原理；2.设计各种实际测量用的交流电桥；3.验证交流电桥的平衡条件。二、教学重、难点重点：交流电桥原理。难点：交流电桥的设计。三、教学内容（一）主要仪器设备、材料、药品等D