《普通物理实验》课程标准

１《普通物理实验》课程标准说明普通物理实验是三年制高等师范专科学校物理专业必修的基础课程。通过教学，应使学生：1.接受基本实验理论和操作技能的训练，熟练掌握基本物理量的测量原理和常用的测量方法，能合理选择与正确使用基本仪器，能正确运用有效数字并掌握基本的实验数据处理方法，能对实验结果做出正确的分析和判断，能写出符合要求的实验报告。2.用实验的方法去观察、研究物理现象、规律，应用所学得的理论知识指导实验，从理论和实验的结合上加深、扩展对物理基本概念和规律的认识，加强理论联系实际和提高指导中学实验的能力。本课程总学时为114学时，每个实验为3学时。教学内容绪论（9学时）1.普通物理实验的地位和作用2.普通物理实验的过程和各个教学环节的要求3.实验室规则误差和数据处理的基本知识（一）1.测量和误差的基本概念2.测量结果的正确表示3.误差的估算及其意义4.有效数字的概念和运算法则5.数据处理的基本方法误差和数据处理的基本知识（二）1.随机误差的概念2.标准误差的计算3.系统误差的一般知识力学实验（33学时）力学实验是师专物理专业首先开设的基础物理实验，除了起到加深对物理规律认识、培养实验基本技能的作用外，还特别重视对学生进行实验课学习方法的指导，和良好科学实验习惯的培养，为以后的实验教学打下基础。通过实验，要求学生掌握长度、时间、质量三个基本物理量的测量方法，懂得正确使用游标卡尺、螺旋测微仪、测量显微镜、秒表、数字式毫秒计及光电门、天平、气垫导轨、光杠杆等基本测量仪器和实验设备。能应用误差理论正确处理实验数据，并对实验结果作出正确的分析。２本部分共列出15个实验。实验一长度的测量1.分别用游标卡尺及螺旋测微计测量长方形、球形、圆环等试样的尺寸，并求体积。2.利用测量显微镜测一半导体集成电路图形（或类似图形）的尺寸。练习在弯游标及不同的测微螺旋上读数。3.多次测量误差的运算，求绝对误差和相对误差。说明和要求（1）掌握游标及螺旋测微原理。（2）学会正确使用游标卡尺、螺旋测微计及测量显微镜。（3）掌握多次等精度测量误差的估算方法与有效数字的基本运算。实验二单摆的研究1.用多周期测量法测不同摆长L下周期T，作L—2T图线，并求出重力加速度g。2.测定同一摆长下，相应于不同摆角的周期，作—T图，得出结论。说明和要求（1）学会镜尺和秒表的使用。（2）掌握用单摆测定重力加速度的方法。（3）研究单摆的周期和摆长，周期和摆角的关系。（4）学习用作图法处理测量数据。实验三固体和液体密度的测定1.物理天平的调整。2.用流体静力称衡法测固体的密度。3.用比重瓶法测液体的密度。说明和要求（1）熟练掌握物理天平的调节和正确使用方法。（2）掌握测定固体和液体密度的两种方法——液体静力称衡法和比重瓶法。实验四惯性秤1.对惯性秤进行定标，作定标曲线。2.用惯性秤测量待测物的惯性质量。3.用天平称量待测物的引力质量，研究物体惯性质量和引力质量的关系。说明和要求（1）掌握用惯性秤测定惯性质量的原理和方法。（2）测定物体的惯性质量，加深对惯性质量和引力质量的理解。３实验五牛顿第二定律的验证1.调整光电计时系统和气垫导轨。2.研究滑块质量一定时，加速度和所受外力的关系；研究外力一定时，加速度和质量的关系。说明和要求（1）熟悉气垫导轨的构造，掌握其正确的调整和使用方法。（2）熟悉用光电计时系统测量短暂时间的方法。（3）学会测运动物体的速度和加速度。（4）验证牛顿第二定律。实验六（a）动量守恒定律的验证（用气垫导轨）1.测定滑块在弹性和非弹性碰撞前后的速度，验证动量守恒定律。2.由碰撞前后的速度值计算恢复系数和碰撞前后的动能比值，并和理论计算结果比较。说明和要求（1）验证动量守恒定律。（2）进一步熟悉气垫导轨的使用方法。（3）用观察法研究弹性和非弹性碰撞的特点。实验六（b）动量守恒定律的验证（用碰撞仪）1.根据摆球（或圆柱体）摆动的位移，间接求出它们在弹性和非弹性碰撞前后的速度，验证动量守恒定律。2.由碰撞前后的速度值计算恢复系数和碰撞前后的动能损失。说明和要求（1）验证动量守恒定律。（2）用观察法研究弹性和非弹性碰撞的特点。实验七（a）杨氏弹性模量的测定（拉伸法）1.用拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量。2.用逐差法计算测量结果，求出杨氏弹性模量。说明和要求（1）掌握用光杠杆测量微小长度变化的原理和方法，测定金属丝的杨氏弹性模量。（2）训练正确地调整测量系统的能力。（3）学会用逐差法进行数据处理的方法。实验七（b）杨氏弹性模量的测定（弯曲法）1.测量梁在不同负载P下的弛垂度Y，绘制P—Y图线。４2.有P—Y图线的斜率求杨氏弹性模量。说明和要求（1）学会用梁的弯曲法测定杨氏弹性模量，验证梁的弯曲公式。（2）学习应用测量显微镜（或测高仪）测量微小长度变化的方法。实验八（a）刚体转动惯量的测定（用扭摆）1.用扭摆测定刚体的转动惯量。2.验证转动惯量的平行轴定理。说明和要求（1）学习用扭摆测定刚体的转动惯量的原理和方法。（2）验证平行轴定理。实验八（b）刚体转动惯量的测定（用三线摆）1.测定圆盘、圆环及任意形状物体的转动惯量。2.测定离转轴一定距离的两圆柱体的转动惯量，验证平行轴定理。说明和要求（1）掌握用三线摆测定转动惯量的原理和方法。（2）验证平行轴定理。实验八（c）刚体转动实验（用刚体转动实验仪）1.验证刚体的转动定律，求出转动惯量。2.观测转动惯量与质量分布关系。检验平行轴定理。3.用作图法处理数据。说明和要求（1）验证刚体的转动定律，测定刚体的转动惯量并观测刚体的转动惯量随质量及质量分布而改变的情况。（2）验证平行轴定理。（3）掌握用作图法（曲线改直）处理数据。实验九液体粘滞系数的测定1.用分析天平测小球的质量。2.用螺旋测微计测小球的直径，用游标卡尺及米尺测玻璃管的直径及刻线间的长度。3.用密度计测蓖麻油的密度。说明和要求（1）用落体法测定液体的粘滞系数。（2）掌握分析天平的调整方法和使用方法。５实验十弦振动的研究1.利用驻波现象测定电动音叉的频率。2.验证振动频率一定时，波长的平方与弦线所受张力成正比。说明和要求（1）验证弦线上的横波波长与弦线张力、密度的关系。（2）观察横波所形成的驻波波形，用驻波法测频率。实验十一（a）谐振动的研究（气垫导轨）1.用光电测量系统直接测出滑块在导轨上振动时位移及速度随时间的变化关系。2.测量滑块质量m改变时及弹簧的倔强系数K变时的振动周期T，验证KmT2。说明和要求（1）验证在弹性恢复力作用下物体作谐振动时，其位移、速度与时间的关系。（2）证明谐振动的周期决定于振动系统本身的特性而与初始条件无关。实验十一（b）谐振动的研究（弹簧振子）1.测定悬挂不同质量m的砝码时，弹簧振子的振动周期T，画出m—2T图线。2.由图线求得倔强系数和弹簧的等效质量。说明和要求（1）验证弹簧振子的运动规律，测出弹簧的倔强系数。（2）用图解法求弹簧的等效质量。实验十二阻尼振动的研究1.测定不同阻尼情况下的衰减振动曲线，计算阻尼因数。2.由振动衰减曲线求半衰期、阻尼常数和品质因数。说明和要求（1）研究振动系统所受的阻尼力和速度成正比时，其振幅随时间衰减的规律。（2）测定振动系统的半衰期和品质因数。（3）测定滑块的阻尼常数。实验十三伯努利方程的验证1.用汾丘里流量计测定流速和压强的关系。2.验证伯努利方程。说明和要求（1）测定流速和压强的关系。６（2）验证伯努利方程。实验十四（a）声速的测定（用昆特管）1.用昆特管测定声音在金属棒中传播的速度。2.测定金属棒的杨氏弹性模量。说明和要求（1）学会利用共振干涉法测定声音在固体中的传播速度。（2）观察纵波所形成的驻波波形。实验十四（b）声速的测定（用共鸣管）用音叉和共鸣管测定声波在空气中的传播速度。说明和要求（1）测定声速在空气中的传播速度。（2）验证声速与声源的频率无关。实验十四（c）声速的测定（用音频波）1.利用共振干涉法测量声速。2.用逐差法进行运算求出波长及声速。说明和要求（1）学会利用共振干涉法测定声速。（2）了解利用电声换能器进行电声转换和测量的方法。（3）从使用角度初步熟悉示波器和音频信号发生器的功能和使用方法。实验十五（a）复摆1.测定复摆摆动周期和相应的回转轴到重心的距离，绘出图线。2.由图线确定不同周期时的等值摆长，求重力加速度。说明和要求（1）研究复摆摆动周期与回转轴到重心距离的关系。（2）测量重力加速度。实验十五（b）可倒摆用光电测量系统测可倒摆的周期，求得重力加速度。说明和要求用可倒摆精确测定重力加速度。７热学实验通过本部分实验，使学生加深对热传导、热膨胀、相变等热现象规律的认识，掌握温度、压强等基本物理量的测量方法，学会正确使用温度计、气压计、量热器等热学仪器，懂得系统误差的补正。本部分共列出10个实验。实验一金属比热的测定1.用混合法测定金属的比热。2.利用温升曲线进行散热修正。说明和要求（1）学会基本的量热方法——混合法。（2）测定金属的比热。（3）学习热学实验中系统散热带来的误差的修正方法。实验二金属线胀系数的测定用光杠杆法测定金属棒的线胀系数。说明和要求掌握线胀系数的一种测定方法。实验三水的汽化热的测定1.测定水在沸腾温度下的汽化热。2.测定杜瓦瓶量热器的有效热容量。说明和要求（1）学会测定水在沸腾温度下的汽化热。（2）学会测定杜瓦瓶量热器的有效热容量。实验四（a）热功当量的测定测定热功当量，并与标准值比较，计算测量误差，用热功当量测定仪。说明和要求研究机械功与热量的转换，测定热功当量。实验四（b）热功当量的测定1.用电热法测定热功当量。2.做时间—温度曲线进行散热修正。８说明和要求（1）学会用电热方法测定热功当量。（2）进一步熟悉热学实验中系统散热的修正。实验五气体三定律及气态方程验证1.应用气体定律实验仪验证气体三定律。2.验证气态方程和计算R值。说明和要求（1）验证气体三定律及气态方程。（2）测定普适常数R。（3）学会使用福廷气压计。实验六（a）良导体导热系数的测定1.用稳态法测定铜的导热系数2.利用热电偶测量试件两端的温度差。说明和要求掌握测定良导体导热系数的一种方法。实验六（b）不良导体导热系数的测定用稳态平板法测定不良导体（橡皮或胶木）的导热系数。说明和要求测定不良导体的导热系数。实验七液体比热的测定用已知比热的水作为比较对象，用电流量热器测定变压器油（或甘油）的比热。明白“清除”与环境热交换带来影响的方法。说明和要求学会用比较测量法测液体的比热。实验八沸点与压强关系的研究测定在压强减小及增加时，水沸点的变化。说明和要求研究水的沸点随压强变化的规律。９实验九（a）液体表面张力系数的测定（拉脱法）1.测定弹簧的倔强系数。2.用拉脱法测定水（或其他液体）在室温下的表面张力系数。说明和要求（1）掌握焦利氏秤测量微小力的原理和方法。（2）测定液体的表面张力系数。实验九（b）液体表面张力系数的测定（毛细管法）测定液体在毛细管中上升的高度，毛细管半径，算出表面张力系数。说明和要求掌握用毛细管测定液体表面系数的方法。实验十真空的获得与测量1.用机械泵获得低真空，并用火花检漏仪来判断真空度及检漏。用热偶真空计测量真空度。2.利用扩散泵在预备真空基础上获得高真空。用电离真空计测真空度。说明和要求（1）学习真空的获得及测量方法。（2）熟悉有关真空仪器、设备的操作方法。电磁学实验电磁学实验的内容包括：电场和磁场的描绘；直流电路和交流电路；带电粒子在电场、磁场中的运动和非电量与电量的相互转化等四个方面。通过本部分实验使学生加深对静电场和稳恒磁场的分布规律的认识，掌握电流、电压、电阻、电动势和磁感应强度等基本量的测量方法，熟练使用电流表、电压表、电桥、电位差计、检流计等基本测量仪器与仪表，进一步学会用示波器观察各种波形及进行有关的测量，能初步分析实验中存在的系统误差，并能运用随机误差处理的方法计算平均值、标准差和作图，从而能居高临下、更好地指导和安排中学电学实验教学。本部分共列出16个实验。实验一电学实验基本知识1.详细考察电表、电阻箱、滑线变阻器、开关的结构。2.连接限流和分压电