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《大学物理实验（一）（二）》课程实验教学大纲一、实验教学基本信息课程中文名称大学物理实验（一）（二）课程英文名称ExperimentsinCollegePhysics（1）编撰院系信息科学与工程学院建制实验室大学物理实验中心开课情况开课专业名称课程类型实验课性质课程总学时实验学时开设学期机械工程,车辆工程,测控技术与仪器,工业设计,...等专业校公共课独立54542二、实验教学目的与基本要求一、课程的性质和任务大学物理实验是对我校理工科各专业学生进行科学实验基本训练的一门独立的必修基础课，是学生进入大学后受到系统实验训练的开端。物理实验教学和物理理论教学具有同等重要的地位，他们既有深刻的内在联系和配合，又有各自的任务和作用。本课程应在中学的基础上，按照循序渐进的原则，学习物理实验知识，方法和技能，使学生了解科学实验的主要课程与基本方法，为以后的学习和工作奠定良好的实验基础。本课程的教学应充分注意我校境外生大部分学生没有经过中学系统物理教学过程的特点。二、本课程的教学任务1通对物理现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理实验知识，加深对物理学原理的理解。2培养与提高学生的科学实验能力。其中包括：(1)能阅读实验指导书或资料，做好实验前的准备；(2)能借助教材或说明书正确使用常用仪器。(3)能应用理论对实验现象做初步的分析判断；(4)能正确记录和处理实验数据，绘制曲线，说明实验结果；(5)能完成简单的设计性实验；3培养与提高学生的科学实验素养。三、教学基本要求1在教学中适当地介绍一些物理实验史料，对学生进行辩证唯物主义世界观和方法论的教育，使学生了解科学实验的重要性，明确物理实验课程的地位、作用和任务。2在整个实验教学过程中，要教育学生养成良好的实验习惯，爱护公共财产，遵守安全制度，树立优良的学风。3要求学生了解测量误差的基本知识，具有正确处理实验数据的初步能力。其中包括下列内容：测量误差的基本概念；直接测量结果的误差表示(可用平均绝对误差、仪器误差或估计误差来表示测量结果的误差限值)；间接测量的误差计算；处理实验数据的一些重要方法，例如列表法、作图法和简单线性函数的最小二乘法等。在教学中要注意系统误差的分析。随着微机的普及，可在部分实验项目中对学生进行使用微机的训练。4通过物理实验的基本训练，要求学生做到：(1)能够自行完成预习、进行实验和撰写报告等主要实验程序。(2)能够调整常用实验装置，并掌握基本的操作技术。例如：零位校准；水平、铅直调整；光路的等高共轴调整；视差的消除；逐次逼近调节；根据给定的电路图正确接线等。(3)熟悉物理实验中基本实验方法和测量方法。例如，比较法，放大法，转换测量法，模拟法，补偿法和干涉法等。(4)能够进行常用物理量的测量。例如，长度、质量、时间、力、温度、电流强度、电压、电阻、磁感应强度、折射率等。(5)了解常用仪器的性能，并学会使用方法。例如，测长仪器、记时仪器、测温仪器、变阻器、直流电表、电位差计、通用示波器、低频信号发生器、分光计、常用电源和常用光源等。在进行以上各项基本训练过程中，要重视对物理现象的观察和分析，引导学生运用理论去指导实践，解决实践中的问题。5要开设一定数量的近代和综合性物理实验，以利于学生对近代物理概念的理解，提高进行综合性物理实验的能力。6要开设少量设计性实验使学生在实验方法的考虑、测量仪器的选择和配合、测量条件的确定等方面受到初步训练。三、主要仪器设备转动惯量实验仪、NKY-2杠杆式杨氏模量测定仪、FD-VR-A受迫振动与共振实验仪、FD-NCD空气比热容测定仪、声速测定仪、示波器、非平衡电桥、智能磁滞回线测试仪、霍尔效应实验组合仪、读数显微镜、分光计、计算机、弗兰克-赫兹实验仪、密立根油滴实验仪、传感器实验仪、非线性电路混沌实验仪、HLD-PN-III型PN结物理特性综合测定仪、声光效应实验仪。四、主要消耗材料导线、开关、三棱镜、光栅片、铅块、物理天平五、实验项目设置序号项目编号实验项目名称实验目的内容提要学时数实验类型实验要求每组人数所属实验室100003401实验1基本长度的测量1．学习游标卡尺、螺旋测微器（千分尺）的原理及正确使用方法。2．复习误差及有效数字的基本概念和计算方法。测量小钢球，空心圆柱体，漆包线3验证性1大学物理实验中心200003402实验2固体密度的测量1．了解天平的秤衡原理，学习使用物理天平。2．掌握用流体静力秤衡法和比重瓶法测固体密度的原理和方法。测量铜柱体和铅块的密度3验证性1大学物理实验中心300003403实验3测定物体转动惯量用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量和弹簧扭转常数，并与理论值进行比较；验证转动惯量平行轴定理。测量金属载物圆盘、实心塑料圆柱体、空心金属圆筒、实心塑料球体、金属细杆的转动惯量3验证性1大学物理实验中心400003404实验4测定工程材料的杨氏模量1．用动态悬挂法测定金属材料的杨氏模量。2．设计性扩展实验，培养学生勇于探索的科学精神。1．测定试样在常温下的杨氏模量。2．用内插测量法测定在试样节点处的共振频率f。3综合性1大学物理实验中心500003405实验5用新型光杠杆放大法测定金属丝的杨氏模量1.掌握光杠杆放大法测量微小长度的原理，2.学会用逐差法处理数据测定钢丝的杨氏模量。3验证性1大学物理实验中心600003406实验8测定空气的比热容比1．学习用绝热膨胀法测定空气比热容之比。2．实地考察热力学系统状态变化过程的特征。3．学习用传感器精确测定气体压强和温度的原理与方法。测量压强、温度3综合性1大学物理实验中心700003407实验9声速的1．掌握用电声换能器1．连接及仪器调3综合性1大学物理测定（即压电陶瓷换能器）进行电声转换的测量方法。2．学会用驻波法和相位比较法测量超声波速度。整。2．相位比较法测声速。3．共振干涉法测声速实验中心800003408实验10电学基本器具的使用1．了解和掌握直流电源、直流电表、滑线变阻器、电阻箱等常用电学仪器设备的规格、性能及使用方法。2．学习电学实验的操作规程和一般方法。3．了解分压电路和制（限）流电路的使用方法。1．认识仪器，记录仪器的主要规格。2．了解各仪器的结构、使用方法及读数方法。3．研究制（限）流与分压电路。3验证性必做1大学物理实验中心900003409实验11万用表的使用1．了解万用表的结构和电路原理。2．练习使用万用表的测量方法。1．熟悉万用表的选择开关的使用方法，表面板的刻度和读数方法。2．测量直流电压。3．测量直流电流3验证性1大学物理实验中心1000003410实验12示波器的使用1．了解示波器的主要组成部分及简单工作原理。2．熟悉使用示波器和信号发生器的基本方法。3．学会使用示波器观察信号电压波形、测量交流电信号的电压、观察李萨如图形并测定信号频率。1．观察正弦波形和测量信号频率，2．测量交流电波形的电压，3．观察李萨如图形3验证性必做1大学物理实验中心1100003411实验13伏安法测非线性电阻．掌握伏安法的两种接线方法及使用条件。2．掌握用伏安法研究非线性电阻伏安特性的方法。3．了解二极管的正反向伏安特性。1．伏安法测电阻。2．晶体二极管伏安特性曲线3综合性1大学物理实验中心1200003412实验14用非平衡电桥测量热敏电阻的温度特性1．掌握热敏电阻的温度特性的测量方法。2．掌握非平衡电桥的原理及应用方法。1．测量金属材料热敏电阻器的电阻温度系数。2．测量半导体热敏电阻的Rx—T曲线和3综合性1大学物理实验中心Ug—T曲线。1300003413实验15铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线1.认识铁磁物质的磁化规律，比较两种典型的铁磁物质的动态磁化特性。2.测定样品的基本磁化曲线，作μ－H曲线。3.测定样品的HC、Br、Bm和（Hm?Bm）等参数。4.测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗。1.基本磁化曲线测量，2.观察和描绘磁滞回线以及测量Hm、Bm、Hc、Br、[BH]等参数3综合性1大学物理实验中心1400003414实验16交流电桥1．了解交流电桥的电路特性，平衡原理和调节方法。2．学会使用交流电桥测量电容，电感及有关参数1．用自组电容电桥测定待测电容Cx的电容量并计算△Cx和Rx、D。2．用自组电感电桥测量线圈的Lx和rL及Q值（要求Lx至少有三位有效位）。3综合性1大学物理实验中心1500003415实验17RLC电路的串联谐振1.观察交流电路的谐振现象.2.研究RLC串联电路的谐振特性。3.掌握串联谐振曲线方法。1.观察谐振现象。2.测定谐振曲线3验证性1大学物理实验中心1600003416实验18RLC串联电路的暂态特性1．观察RC和RL电路的暂态过程，理解电容、电感的特性。2．观察RLC串联电路的三种暂态过程，加深对阻尼运动规律的理解。1．观察RC电路的暂态波形。2．观察RL电路的暂态波形。3．RLC串联电路暂态特性的观测6设计性3大学物理实验中心1700003417实验19霍尔效应及其应用1．了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔器件对材料要求的知识。2．学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量试样的VH-IS和VH-IM曲线。3．确定试样的1．测绘VH－Is曲线。2．测绘VH-IM曲线。3．测量Vσ值3综合性1大学物理实验中心导电类型、载流子浓度以及迁移率。1800003418实验20用牛顿环测量球面曲率半径1.????????观察牛顿环产生的干涉条纹的特点，加深对等厚干涉现象的认识。2.掌握利用牛顿环测量平凸透镜的曲率半径的方法。3.学习使用读数显微镜。1、调整测量装置，观察干涉条纹的分布特征。2.测量平凸透镜的曲率半径3验证性1大学物理实验中心1900003419实验21分光计的调整和使用1．了解分光计的结构，掌握分光计的调节方法。2．掌握测量棱镜顶角的方法。3．测量棱镜玻璃的折射率。1.分光计调节，2.用分光计测量棱镜顶角，3.用分光计测定棱镜折射率3验证性必做1大学物理实验中心2000003420实验22用阿贝折射仪测定液体折射率1．掌握掠入射法测物体折射率的原理.2．了解阿贝折射仪的工作原理，熟悉其调节和测量物体折射率的方法。1.仪器调节。2.测量几种液体的折射率。3设计性3大学物理实验中心2100003421实验23衍射光栅1.巩固分光计的调整与使用方法；2.加深对光的干涉、衍射以及光栅分光作用的基本原理的理解；3.学会用透射光栅测定光的波长、光栅常数的方法。1.调节分光计。2.测光栅常数d。3.测光波的波长。3综合性1大学物理实验中心2200003422实验24用劈尖测量纸的厚度观察等厚干涉现象，并利用劈尖来测量纸（或细丝等）的厚度。测量纸的厚度6设计性1大学物理实验中心2300003423实验25大学物理仿真实验1．了解仿真实验的操作方法和应用。2．了解部分近代物理实验原理、内容及操作方法。油滴法测电子电荷实验等40个实验3综合性1大学物理实验中心2400003424实验26夫兰克-赫兹实验1．学习测定原子第一激发电位的方法，证明原子能级的存在；2．练习使用微机控制的实验数据采集系1．用手动方式、计算机联机方式测量原子的第一激发电位，并作比较。2．分析灯丝电压、拒斥3综合性5大学物理实验中心统；3．体会设计新实验的物理构思和设计技巧。电压的改变对夫兰克-赫兹实验曲线的影响。3．了解计算机数据采集、数据处理的方法。2500003425实验27密立根油滴实验-电子电荷的测量1．通过对带电油滴在重力和静电场中运动的测量，验证电荷的不连续性，并测定电子的电荷。学习验证电荷的不连续性及测量基本电荷电量。2．了解CCD图像传感器的原理和应用，学习电视显微测量方法。3．掌握密立根油滴实验的设计思想、实验方法和实验技巧。1．仪器调整与使用，2.测量练习，3.正式测量3综合性5大学物理实验中心2600003426实验28、29传感器技术1．了解霍尔式传感器的结构和工作原理。2．学会用霍尔传感器做静态位移测试，3．分析霍尔传感器特性（包括灵敏度和线性度）。随着位移变化，测量输出电压3综合性3大学物理实验中心27000