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外系大学物理实验大纲
2018-05-18 11:01  

目录

一、材料科学与工程

《大学物理实验》教学大纲.............................................................................................. 1

 

二、采矿工程

《大学物理实验》教学大纲............................................................................................ 10

 

三、测绘工程

《大学物理实验》教学大纲............................................................................................ 19

 

四、环境工程

《大学物理实验》教学大纲............................................................................................ 28

 

五、车辆工程(闽台合作)

《大学物理实验》教学大纲............................................................................................ 37

 

六、机械设计制造及其自动化(闽台合作)                

《大学物理实验》教学大纲............................................................................................ 46

 

七、土木工程 (闽台合作)

《大学物理实验》教学大纲............................................................................................ 55

 

八、数学与应用数学(师范)

《大学物理实验》教学大纲............................................................................................ 64

 

九、土木工程

《大学物理实验》教学大纲............................................................................................ 73

 

十、应用化学

《大学物理实验》教学大纲............................................................................................ 82

 

十一、电气工程及其自动化

《大学物理实验》教学大纲............................................................................................ 91

 

十二、机械设计制造及其自动化

《大学物理实验》教学大纲.......................................................................................... 100

 

十三、车辆工程

《大学物理实验》教学大纲.......................................................................................... 109


《大学物理实验》教学大纲

一、课程基本信息

1.课程名称:大学物理实验             2.课程编号:06523004                 

3.课程总学时/总学分:96学时/6学分  4.实验学时数/学分:32学时/2学分          

5.课程类别:学科基础课实验           6.适用专业:材料科学与工程               

7.应开设实验项目数:12

                       

二、课程与人才培养标准实现矩阵的关系说明

《大学物理实验》课程是材料科学与工程专业学生工程科学基础知识的重要组成部分,为本专业学生学习后续的光电学科基础知识和专业知识提供重要基础保证。

大学物理实验是一门建立在实验基础上的学科,物理概念的建立、规律的发现都以严格的科学实验为基础,并通过实验来证实,因此物理实验在物理学的发展过程中起着重要的和直接的推动作用。

大学物理实验课程是理工科专业的必修专业课,通过完成一定数量的实验,使学生掌握物理实验的基本知识,学会一些物理量的常用测量方法,常用仪器的使用方法和原理;培养和提高学生的动手能力;学会用实验去观察、分析、研究物理现象和物理规律并加深对理论知识的理解;学会对实验数据的处理及误差的分析;培养学生养成良好的实验习惯和严谨的科学作风,为后继的实验课程打好基础。

三、实验教学目的

1.教学内容:力学概念、公式和规律是力学实验的基本原理, 电磁学实验根据电磁学基本规律、基本电学及磁学等量的测量原理设计实验, 光学实验依据光学课程中几何光学和物理光学原理设计实验。力学实验要求学生能掌握长度、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、螺旋测微计、读数显微镜、秒表、天平以及气垫导轨、光电门、光杠杆等基本仪器,要求能应用误差理论正确处理实验数据,能对实验结果作出正确的分析。电磁学实验要求学生能掌握基本实验技能训练,基本电学、磁学等量的测量,以及在此基础之上的综合设计性实验等方面。光学实验要求学生能做好依据光学课程中几何光学和物理光学原理所设计的实验,实验内容包括基本技能训练、基本数据获得方法等,使学生更深刻地理解光学基础知识和基本概念,更好地培养学生动手操作能力及分析问题和解决问题的能力。

2.基本要求

1.由指导教师讲清实验基本原理、基本操作方法。在教学中适当介绍一些物理实验史料和物理实验在工程技术中的应用知识,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
.在实验教学过程中,引导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
.了解测量误差的基本知识,具有正确处理实验数据的能力。其中包括下列内容:测量误差的基本概念;直接测量量的不确定度计算;间接测量量的不确定度计算;处理实验数据的一些重要方法,如列表法、作图法和一元线性函数的最小二乘法等。
    4
.按每组1人进行实验,记录数据,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;并基本掌握常用的操作技术。例如:零位调整;水平、铅直调整;光路的共轴调整;消视差调节;逐次逼近调节;根据给定的电路图正确接线等。
   
3) 了解物理实验中常用的实验方法和测量方法。例如:比较、放大、转换、模拟、补偿、平衡和干涉等方法。
   
4) 能够进行常用物理量的一般测量。例如:长度、质量、时间、热量、温度、电流强度、电压、电动势、电阻、磁感应强度、折射率等。
   
5) 了解常用仪器的性能,并学会其使用。例如:测长仪器、记时仪器、测温仪器、变阻器、电表、直流电桥、直流电势(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的过程中,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、解决实验中的问题。

5.处理数据并写出实验报告。报告应分析实验结果,讨论实验中的问题。

四、实验项目内容、基本要求与学时分配

 

实验名称

目的要求、内容提要

每组

人数

实验

时数

实验

类型

必做

选做

所在实

验分室

0

绪论

 

 

测量与误差,测量及其种类,真值与误差,系统误差,偶然误差,标准偏差,错误数据剔除准则。测量不确定度与测量结果的表述,标准不确定度的A类分量及B类分量,合成标准不确定度,相对不确定度、直接测量量的结果及标准不确定度,间接测量量的结果及标准不确定度。有效数字及其运算,仪器读数、记录与有效数字、运算后的有效数字、数值的修约规则,数据处理的基本方法:列表法、图示法、图解法、逐差法、分组计算法、最小二乘法。电磁学实验基础知识,电磁学实验基本内容及教学安排,光学实验的基本知识光学仪器的调试方法

全班

6

 

 

 

1

长度测量

练习使用测量长度的几种常用仪器;练习做好记录和计算不确定度。用螺旋测微计测量滚球的直径;用游标卡尺测量圆管的体积;用读数显微镜测量毛细管的直径。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

2

密度的测定

熟悉物质密度的测量方法—液体静力称衡法和比重瓶法。用静力称衡法测固体的密度;用比重瓶测液体的密度。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

3

倾斜气垫导轨上滑块运动的研究

用倾斜气垫导轨测定重力加速度;初步掌握气垫导轨和数字测时器的使用方法;分析和校正实验中的系统误差。测滑块的运动时间、求粘性阻尼常量及滑块的加速度;求赣州市的重力加速度。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

4

碰撞实验

验证动量守恒定律;了解非完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点。气垫导轨上两滑块作非完全弹性碰撞;气轨上两滑块作完全非弹性碰撞。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

5

弦振动的研究

观察弦振动时形成的弦波;测量弦线的线密度;用两种方法测量弦线上横波的传播速度,验证弦振动的波长与张力的关系。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

6

杨氏模量的测定(伸长法)

用伸长法测定金属丝的杨氏模量;掌握光杠杆测量微小长度变化的原理及其使用方法。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

7

三线摆

掌握三线摆测定转动惯量的原理和方法。测量三线摆下圆盘的转动惯量;测量圆柱体的转动惯量;验证转动惯量的平行轴定理。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

8

声速的测定(超声)

了解超声波产生和接收的原理,加深对相位概念的理解. 掌握测量空气中声速的方法. 用相位比较法、振幅极值法(或时差法)测量空气中的声速并与其理论值比较。

1

3

综合实验

选做

力学实验室

9

单摆

练习使用停表、周期测定仪和米尺,测单摆的周期和摆长;用停表或周期测定仪测量不同摆长时单摆的振动时间;求出当地重力加速度g的值。

1

3

验证实验

选做

力学实验室

10

转动惯量的测定

学习测量不同形状物体的转动惯量。

1

3

综合实验

选做

力学实验室

11

弹簧振子的研究

学习设计性实验的基本方法,培养实验的设计能力;研究弹簧本身质量对振动的影响;测定弹簧的有效质量和劲度系数。

1

3

设计实验

必做

力学实验室

12

热功当量

 

掌握牛顿冷却定律的应用,测量热功当量

 

1

3

综合实验

必做

热学实验室

13

冰的熔解热的测定

 

学习热学两个基本量— 温度与热量的测量方法,用混合法测定冰的熔解热,学习一种粗略修

正散热的方法。

 

1

3

验证实验

必做

热学实验室

14

液体粘度的测量(圆柱转动法)

加深对液体内摩擦定律的理解;学会用旋转圆筒法测定液体的粘度。测量砝码匀速下落时间,求液体的粘度。

1

3

验证实验

必做

热学实验室

15

不良导体导热系数的测定

掌握稳态平板法测量导热系数的原理;用稳态平板法测定不良导体的导热系数;

1

3

综合实验

必做

热学实验室

16

绝热指数的测量

学习传感器的原理,用绝热膨胀法测定空气的绝热指数

1

3

验证实验

必做

热学实验室

17

金属线胀系数的测量

学习利用光杠杆或千分尺测量金属棒的线胀系数。

1

3

综合实验

选做

热学实验室

18

固体比热容的测量(混合法)

掌握基本的量热方法—混合法;测定金属的比热容;学习一种修正系统误差的方法。用混合法测金属的比热容;

1

3

验证实验

选做

热学实验室

       

19

电子示波器的使用

了解通用示波器结构和工作原理;初步掌握示波器的使用方法;学习用示波器观察电信号波形、测量电压频率和相位。

           

1

       

3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

      

20

磁场的描绘

 

研究载流线圈内磁场分布,加深对毕奥—萨伐尔定律的理解,掌握感应法测磁场的原理和方法,考查亥姆霍兹线圈的磁场均匀区。

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

      

21

万用表的使用

熟悉并掌握万用表的基本原理,正确地使用万用表测量电压、电流、电阻等。

1

3

验证实验

必做

电磁学

实验室

      

22

半导体热敏电阻特性的研究

 

研究热敏电阻的温度特性;掌握非平衡电桥的原理;了

 

1

3

验证实验

必做

电磁学

实验室

      

23

LRC电路的稳态特性

研究交流信号在LRC串联电路中的相频和幅频特性;学习使用双踪示波器,掌握相位差的测量方法。

 

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

       

24

用惠斯通电桥测电阻

掌握惠斯通电桥测电阻的原理;了解提高电桥灵敏度的几种途径。

 

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

25

低电阻的测量

掌握用伏安法测量低电阻的方法;学习用直流双臂电桥测量低电阻的原理及方法。

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

       

26

霍尔效应

了解霍尔效应的物理意义;学会霍尔效应元件测量磁场的方法。

 1

    3

  

实验

   必做

 

电磁学

实验室

       

      

27

伏安法测二极管特性

掌握分压器和限流器的使用方法;熟悉测量伏安特性的两种方法及其修正计算;了解二极管的正向伏安特性。

 1

    3

验证  

实验

   必做

 

电磁学

实验室

       

28

铁磁物质动态磁滞回线的测量

 

了解用示波法测量铁磁物质动态磁滞回线的基本原理;进一步了解磁性材料的特性。

 

 1

    3

验证  

实验

   必做

 

电磁学

实验室

29

LRC电路的暂态过程研究

研究LRC电路的暂态特性; 加深L、R、C各元件在电路中的作用;进一步熟悉使用示波器。

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

      

30

静电场的描绘

学习用模拟法研究静电场,圆柱形电容器中等势线分布的模拟测绘,二根无限长平行直导线周围等势线分布的模拟测绘。

 1

    3

   验证

实验

   选做

 

电磁学

实验室

31

居里点的测量

 

了解铁磁物质由铁磁性转变为顺磁性的微观机理;掌握用居里温度测试仪,测定居里温度的

原理和方法;测定铁磁样品的居里温度。

 

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

32

用板式电势差计测量电池的电动势及内阻

掌握用电势差计测量电池的电动势的原理,测量干电池的

电动势和内阻。

 1

    3

   验证

实验

   选做

 

电磁学

实验室

       

33

万用表的设计安装和校准

 

掌握万用电表的基本原理和设计方法;学习万用电表的组装与定标。

 

 1

    6

   设计

实验

   必做

 

电磁学

实验室

34

薄透镜焦距的测定

学会调节光学系统使之共轴,了解视差原理的实际应用,掌握薄透镜焦距测定的常用方法,测会聚透镜焦距,测发散透镜焦距。

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

35

分光计的调节与使用

1.         了解分光计的结构,学会调节分光计

2.         利用分光计来测定某棱镜的顶角

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

36

菲涅耳双棱镜干涉测钠灯波长

1.         掌握用菲涅尔双棱镜获得双光束干涉条纹的方法。

2.         进一步理解产生干涉现象的必要条件

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

37

椭圆偏振光的产生和验证

1.         了解光的偏振性

1、  掌握偏振光的产生方法和检验方法

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

38

用牛顿环干涉测透镜曲率半径

 

掌握用牛顿环测定透镜曲率半径的方法,通过实验加深对等厚干涉原理的理解,调节牛顿环和显微镜,测出干涉环纹的半径,并计算出透镜的曲率半径。

 

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

39

光栅衍射测量汞灯的光谱

1.         了解光栅分光作用的基本原理

2.         学会用透射光栅测定光波波长

3.         学会利用透射光栅演示复色光的光谱

1

3

综合

实验

必做

 

光学

实验室

40

迈克耳孙干涉仪的调节和使用

 

掌握迈克耳孙干涉仪的调节和使用方法,调节和观察迈克耳孙干涉仪产生的干涉图,以加深对各种干涉条纹的理解,用迈克耳孙干涉仪测定钠D双线平均波长和波长差。

 

1

3

综合

实验

必做

 

光学

实验室

41

测定不透明物体的折射率

1、  学会找资料

2、  掌握撰写设计性实验报告

1

6

设计

实验

选做

光学

实验室

 

五、考核方式及成绩评定办法

实验报告必须包括:①实验目的;②实验原理;③实验主要仪器及型号;④实验内容与步骤;⑤注意事项⑥实验测试数据及数据处理⑥实验误差分析及结果讨论。实验报告按物理系《物理实验报告评分标准》给分.

    实验成绩评定办法:实验报告成绩占60%,实验笔试成绩30%,平时实验成绩占10%,按此比例计算学生该门课程的学期的成绩。

六、主要仪器设备及材料配置

游标卡尺、螺旋测微计、读数显微镜,物理天平,分析天平,比重瓶,单摆,秒表,型气轨,  智能数字测时器,自由落体运动实验仪,实验仪控制面板,计算机,自由落体实验金属支架,周期测定仪,杨氏模量测定仪,三线摆,电振音叉(频率约为100Hz),刚体转动实验仪,双踪示波器,信号发生器(超声波),粘度计,固体线胀系数测定仪(电热法),千分表,导热系数测定仪,接触调压器(自耦变压器),多量程直流数字电压表,量热器,精密温度计(050℃,分度值为0.1℃),数字显示温度计(精度为0.1℃),加热器,小量筒,焦利秤,流电源、电阻箱、检流计、待测电阻、开关、安培表、毫伏表、检流计、电阻、低压电源、双电桥、待测低电阻、电容器、晶体管毫伏表、音频信号发生器、标准电容箱、 标准电感、电子示波器、运算放大器(uA741型或其它型号)、低频信号发生器、霍尔效应仪、测试仪、方波发生器、万用表、无感电阻箱、电流表、滑线变阻器、稳压电源、待测二极管、密立根油滴实验仪(附直流高压电源、数字电压表、秒表)、喷油器、非线性电路混沌实验仪、万用表、光具座、望远镜、测量显微镜、读数显微镜、分光计、钠灯、汞灯、双棱镜、测微目镜、牛顿环仪、单色仪、迈克耳孙干涉仪、氦—氖激光器、偏振光实验仪、旋光仪、普朗克常量测定仪。

七、实验指导书及主要参考

1、杨述武.普通物理实验(第一部分:力、热学)[M]. 第三版.北京: 高等教育出版,2000.

2、杨述武.普通物理实验(第二部分:电磁学)[M]. 第三版.北京: 高等教育出版,2000.

3、杨述武.普通物理实验(第三部分:光学)[M]. 第三版.北京: 高等教育出版社,2000.

4、杨述武. 普通物理实验(四、综合及设计部分)[M]. 第三版.北京: 高等教育出版社,2000.

5、李平舟,陈秀华,吴兴林.大学物理实验[M].西安;西安电子科技大学出版社,2002.

6、杜义林. 大学实验物理教程[M]. 合肥:中国科学技术大学出版社,2002.

7、《基础物理实验》,沈元华、陆申龙主编,高等教育出版社,2003 12

8、曾金根等,大学实验物理教程[M]. 上海:同济大学出版社,2002.

9、林福忠等,《大学物理实验教程》第二版

 

 

撰写人:林福忠                  审定人:赖国忠

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

《大学物理实验》教学大纲

一、课程基本信息

1.课程名称:大学物理实验             2.课程编号:0962103 /0962104                 

3.课程总学时/总学分:52学时/5学分  4.实验学时数/学分:28学时/2学分          

5.课程类别:学科基础课实验           6.适用专业:采矿工程               

7.应开设实验项目数:10

                       

二、课程与人才培养标准实现矩阵的关系说明

《大学物理实验》课程是采矿工程专业学生工程科学基础知识的重要组成部分,为本专业学生学习后续的光电学科基础知识和专业知识提供重要基础保证。

大学物理实验是一门建立在实验基础上的学科,物理概念的建立、规律的发现都以严格的科学实验为基础,并通过实验来证实,因此物理实验在物理学的发展过程中起着重要的和直接的推动作用。

大学物理实验课程是理工科专业的必修专业课,通过完成一定数量的实验,使学生掌握物理实验的基本知识,学会一些物理量的常用测量方法,常用仪器的使用方法和原理;培养和提高学生的动手能力;学会用实验去观察、分析、研究物理现象和物理规律并加深对理论知识的理解;学会对实验数据的处理及误差的分析;培养学生养成良好的实验习惯和严谨的科学作风,为后继的实验课程打好基础。

三、实验教学目的

1.教学内容:力学概念、公式和规律是力学实验的基本原理, 电磁学实验根据电磁学基本规律、基本电学及磁学等量的测量原理设计实验, 光学实验依据光学课程中几何光学和物理光学原理设计实验。力学实验要求学生能掌握长度、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、螺旋测微计、读数显微镜、秒表、天平以及气垫导轨、光电门、光杠杆等基本仪器,要求能应用误差理论正确处理实验数据,能对实验结果作出正确的分析。电磁学实验要求学生能掌握基本实验技能训练,基本电学、磁学等量的测量,以及在此基础之上的综合设计性实验等方面。光学实验要求学生能做好依据光学课程中几何光学和物理光学原理所设计的实验,实验内容包括基本技能训练、基本数据获得方法等,使学生更深刻地理解光学基础知识和基本概念,更好地培养学生动手操作能力及分析问题和解决问题的能力。

2.基本要求

1.由指导教师讲清实验基本原理、基本操作方法。在教学中适当介绍一些物理实验史料和物理实验在工程技术中的应用知识,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
.在实验教学过程中,引导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
.了解测量误差的基本知识,具有正确处理实验数据的能力。其中包括下列内容:测量误差的基本概念;直接测量量的不确定度计算;间接测量量的不确定度计算;处理实验数据的一些重要方法,如列表法、作图法和一元线性函数的最小二乘法等。
    4
.按每组1人进行实验,记录数据,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;并基本掌握常用的操作技术。例如:零位调整;水平、铅直调整;光路的共轴调整;消视差调节;逐次逼近调节;根据给定的电路图正确接线等。
   
3) 了解物理实验中常用的实验方法和测量方法。例如:比较、放大、转换、模拟、补偿、平衡和干涉等方法。
   
4) 能够进行常用物理量的一般测量。例如:长度、质量、时间、热量、温度、电流强度、电压、电动势、电阻、磁感应强度、折射率等。
   
5) 了解常用仪器的性能,并学会其使用。例如:测长仪器、记时仪器、测温仪器、变阻器、电表、直流电桥、直流电势(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的过程中,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、解决实验中的问题。

5.处理数据并写出实验报告。报告应分析实验结果,讨论实验中的问题。

四、实验项目内容、基本要求与学时分配

 

实验名称

目的要求、内容提要

每组

人数

实验

时数

实验

类型

必做

选做

所在实

验分室

0

绪论

 

 

测量与误差,测量及其种类,真值与误差,系统误差,偶然误差,标准偏差,错误数据剔除准则。测量不确定度与测量结果的表述,标准不确定度的A类分量及B类分量,合成标准不确定度,相对不确定度、直接测量量的结果及标准不确定度,间接测量量的结果及标准不确定度。有效数字及其运算,仪器读数、记录与有效数字、运算后的有效数字、数值的修约规则,数据处理的基本方法:列表法、图示法、图解法、逐差法、分组计算法、最小二乘法。电磁学实验基础知识,电磁学实验基本内容及教学安排,光学实验的基本知识光学仪器的调试方法

全班

6

 

 

 

1

长度测量

练习使用测量长度的几种常用仪器;练习做好记录和计算不确定度。用螺旋测微计测量滚球的直径;用游标卡尺测量圆管的体积;用读数显微镜测量毛细管的直径。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

2

密度的测定

熟悉物质密度的测量方法—液体静力称衡法和比重瓶法。用静力称衡法测固体的密度;用比重瓶测液体的密度。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

3

倾斜气垫导轨上滑块运动的研究

用倾斜气垫导轨测定重力加速度;初步掌握气垫导轨和数字测时器的使用方法;分析和校正实验中的系统误差。测滑块的运动时间、求粘性阻尼常量及滑块的加速度;求赣州市的重力加速度。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

4

碰撞实验

验证动量守恒定律;了解非完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点。气垫导轨上两滑块作非完全弹性碰撞;气轨上两滑块作完全非弹性碰撞。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

5

弦振动的研究

观察弦振动时形成的弦波;测量弦线的线密度;用两种方法测量弦线上横波的传播速度,验证弦振动的波长与张力的关系。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

6

杨氏模量的测定(伸长法)

用伸长法测定金属丝的杨氏模量;掌握光杠杆测量微小长度变化的原理及其使用方法。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

7

三线摆

掌握三线摆测定转动惯量的原理和方法。测量三线摆下圆盘的转动惯量;测量圆柱体的转动惯量;验证转动惯量的平行轴定理。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

8

声速的测定(超声)

了解超声波产生和接收的原理,加深对相位概念的理解. 掌握测量空气中声速的方法. 用相位比较法、振幅极值法(或时差法)测量空气中的声速并与其理论值比较。

1

3

综合实验

选做

力学实验室

9

单摆

练习使用停表、周期测定仪和米尺,测单摆的周期和摆长;用停表或周期测定仪测量不同摆长时单摆的振动时间;求出当地重力加速度g的值。

1

3

验证实验

选做

力学实验室

10

转动惯量的测定

学习测量不同形状物体的转动惯量。

1

3

综合实验

选做

力学实验室

11

弹簧振子的研究

学习设计性实验的基本方法,培养实验的设计能力;研究弹簧本身质量对振动的影响;测定弹簧的有效质量和劲度系数。

1

3

设计实验

必做

力学实验室

12

热功当量

 

掌握牛顿冷却定律的应用,测量热功当量

 

1

3

综合实验

必做

热学实验室

13

冰的熔解热的测定

 

学习热学两个基本量— 温度与热量的测量方法,用混合法测定冰的熔解热,学习一种粗略修

正散热的方法。

 

1

3

验证实验

必做

热学实验室

14

液体粘度的测量(圆柱转动法)

加深对液体内摩擦定律的理解;学会用旋转圆筒法测定液体的粘度。测量砝码匀速下落时间,求液体的粘度。

1

3

验证实验

必做

热学实验室

15

不良导体导热系数的测定

掌握稳态平板法测量导热系数的原理;用稳态平板法测定不良导体的导热系数;

1

3

综合实验

必做

热学实验室

16

绝热指数的测量

学习传感器的原理,用绝热膨胀法测定空气的绝热指数

1

3

验证实验

必做

热学实验室

17

金属线胀系数的测量

学习利用光杠杆或千分尺测量金属棒的线胀系数。

1

3

综合实验

选做

热学实验室

18

固体比热容的测量(混合法)

掌握基本的量热方法—混合法;测定金属的比热容;学习一种修正系统误差的方法。用混合法测金属的比热容;

1

3

验证实验

选做

热学实验室

       

19

电子示波器的使用

了解通用示波器结构和工作原理;初步掌握示波器的使用方法;学习用示波器观察电信号波形、测量电压频率和相位。

           

1

       

3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

      

20

磁场的描绘

 

研究载流线圈内磁场分布,加深对毕奥—萨伐尔定律的理解,掌握感应法测磁场的原理和方法,考查亥姆霍兹线圈的磁场均匀区。

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

      

21

万用表的使用

熟悉并掌握万用表的基本原理,正确地使用万用表测量电压、电流、电阻等。

1

3

验证实验

必做

电磁学

实验室

      

22

半导体热敏电阻特性的研究

 

研究热敏电阻的温度特性;掌握非平衡电桥的原理;了

 

1

3

验证实验

必做

电磁学

实验室

      

23

LRC电路的稳态特性

研究交流信号在LRC串联电路中的相频和幅频特性;学习使用双踪示波器,掌握相位差的测量方法。

 

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

       

24

用惠斯通电桥测电阻

掌握惠斯通电桥测电阻的原理;了解提高电桥灵敏度的几种途径。

 

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

25

低电阻的测量

掌握用伏安法测量低电阻的方法;学习用直流双臂电桥测量低电阻的原理及方法。

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

       

26

霍尔效应

了解霍尔效应的物理意义;学会霍尔效应元件测量磁场的方法。

 1

    3

  

实验

   必做

 

电磁学

实验室

       

      

27

伏安法测二极管特性

掌握分压器和限流器的使用方法;熟悉测量伏安特性的两种方法及其修正计算;了解二极管的正向伏安特性。

 1

    3

验证  

实验

   必做

 

电磁学

实验室

       

28

铁磁物质动态磁滞回线的测量

 

了解用示波法测量铁磁物质动态磁滞回线的基本原理;进一步了解磁性材料的特性。

 

 1

    3

验证  

实验

   必做

 

电磁学

实验室

29

LRC电路的暂态过程研究

研究LRC电路的暂态特性; 加深L、R、C各元件在电路中的作用;进一步熟悉使用示波器。

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

      

30

静电场的描绘

学习用模拟法研究静电场,圆柱形电容器中等势线分布的模拟测绘,二根无限长平行直导线周围等势线分布的模拟测绘。

 1

    3

   验证

实验

   选做

 

电磁学

实验室

31

居里点的测量

 

了解铁磁物质由铁磁性转变为顺磁性的微观机理;掌握用居里温度测试仪,测定居里温度的

原理和方法;测定铁磁样品的居里温度。

 

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

32

用板式电势差计测量电池的电动势及内阻

掌握用电势差计测量电池的电动势的原理,测量干电池的

电动势和内阻。

 1

    3

   验证

实验

   选做

 

电磁学

实验室

       

33

万用表的设计安装和校准

 

掌握万用电表的基本原理和设计方法;学习万用电表的组装与定标。

 

 1

    6

   设计

实验

   必做

 

电磁学

实验室

34

薄透镜焦距的测定

学会调节光学系统使之共轴,了解视差原理的实际应用,掌握薄透镜焦距测定的常用方法,测会聚透镜焦距,测发散透镜焦距。

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

35

分光计的调节与使用

3.         了解分光计的结构,学会调节分光计

4.         利用分光计来测定某棱镜的顶角

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

36

菲涅耳双棱镜干涉测钠灯波长

3.         掌握用菲涅尔双棱镜获得双光束干涉条纹的方法。

4.         进一步理解产生干涉现象的必要条件

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

37

椭圆偏振光的产生和验证

2.         了解光的偏振性

2、  掌握偏振光的产生方法和检验方法

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

38

用牛顿环干涉测透镜曲率半径

 

掌握用牛顿环测定透镜曲率半径的方法,通过实验加深对等厚干涉原理的理解,调节牛顿环和显微镜,测出干涉环纹的半径,并计算出透镜的曲率半径。

 

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

39

光栅衍射测量汞灯的光谱

4.         了解光栅分光作用的基本原理

5.         学会用透射光栅测定光波波长

6.         学会利用透射光栅演示复色光的光谱

1

3

综合

实验

必做

 

光学

实验室

40

迈克耳孙干涉仪的调节和使用

 

掌握迈克耳孙干涉仪的调节和使用方法,调节和观察迈克耳孙干涉仪产生的干涉图,以加深对各种干涉条纹的理解,用迈克耳孙干涉仪测定钠D双线平均波长和波长差。

 

1

3

综合

实验

必做

 

光学

实验室

41

测定不透明物体的折射率

3、  学会找资料

4、  掌握撰写设计性实验报告

1

6

设计

实验

选做

光学

实验室

 

五、考核方式及成绩评定办法

实验报告必须包括:①实验目的;②实验原理;③实验主要仪器及型号;④实验内容与步骤;⑤注意事项⑥实验测试数据及数据处理⑥实验误差分析及结果讨论。实验报告按物理系《物理实验报告评分标准》给分.

    实验成绩评定办法:实验报告成绩占60%,实验笔试成绩30%,平时实验成绩占10%,按此比例计算学生该门课程的学期的成绩。

六、主要仪器设备及材料配置

游标卡尺、螺旋测微计、读数显微镜,物理天平,分析天平,比重瓶,单摆,秒表,型气轨,  智能数字测时器,自由落体运动实验仪,实验仪控制面板,计算机,自由落体实验金属支架,周期测定仪,杨氏模量测定仪,三线摆,电振音叉(频率约为100Hz),刚体转动实验仪,双踪示波器,信号发生器(超声波),粘度计,固体线胀系数测定仪(电热法),千分表,导热系数测定仪,接触调压器(自耦变压器),多量程直流数字电压表,量热器,精密温度计(050℃,分度值为0.1℃),数字显示温度计(精度为0.1℃),加热器,小量筒,焦利秤,流电源、电阻箱、检流计、待测电阻、开关、安培表、毫伏表、检流计、电阻、低压电源、双电桥、待测低电阻、电容器、晶体管毫伏表、音频信号发生器、标准电容箱、 标准电感、电子示波器、运算放大器(uA741型或其它型号)、低频信号发生器、霍尔效应仪、测试仪、方波发生器、万用表、无感电阻箱、电流表、滑线变阻器、稳压电源、待测二极管、密立根油滴实验仪(附直流高压电源、数字电压表、秒表)、喷油器、非线性电路混沌实验仪、万用表、光具座、望远镜、测量显微镜、读数显微镜、分光计、钠灯、汞灯、双棱镜、测微目镜、牛顿环仪、单色仪、迈克耳孙干涉仪、氦—氖激光器、偏振光实验仪、旋光仪、普朗克常量测定仪。

七、实验指导书及主要参考

1、杨述武.普通物理实验(第一部分:力、热学)[M]. 第三版.北京: 高等教育出版,2000.

2、杨述武.普通物理实验(第二部分:电磁学)[M]. 第三版.北京: 高等教育出版,2000.

3、杨述武.普通物理实验(第三部分:光学)[M]. 第三版.北京: 高等教育出版社,2000.

4、杨述武. 普通物理实验(四、综合及设计部分)[M]. 第三版.北京: 高等教育出版社,2000.

5、李平舟,陈秀华,吴兴林.大学物理实验[M].西安;西安电子科技大学出版社,2002.

6、杜义林. 大学实验物理教程[M]. 合肥:中国科学技术大学出版社,2002.

7、《基础物理实验》,沈元华、陆申龙主编,高等教育出版社,2003 12

8、曾金根等,大学实验物理教程[M]. 上海:同济大学出版社,2002.

9、林福忠等,《大学物理实验教程》第二版

 

 

撰写人:林福忠                  审定人:赖国忠

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

《大学物理实验》教学大纲

一、课程基本信息

1.课程名称:大学物理实验             2.课程编号:09030004 / 09030004                 

3.课程总学时/总学分:80学时/5学分  4.实验学时数/学分:16学时/1学分          

5.课程类别:学科基础课实验           6.适用专业:测绘工程               

7.应开设实验项目数:6

                       

二、课程与人才培养标准实现矩阵的关系说明

《大学物理实验》课程是测绘工程专业学生工程科学基础知识的重要组成部分,为本专业学生学习后续的光电学科基础知识和专业知识提供重要基础保证。

大学物理实验是一门建立在实验基础上的学科,物理概念的建立、规律的发现都以严格的科学实验为基础,并通过实验来证实,因此物理实验在物理学的发展过程中起着重要的和直接的推动作用。

大学物理实验课程是理工科专业的必修专业课,通过完成一定数量的实验,使学生掌握物理实验的基本知识,学会一些物理量的常用测量方法,常用仪器的使用方法和原理;培养和提高学生的动手能力;学会用实验去观察、分析、研究物理现象和物理规律并加深对理论知识的理解;学会对实验数据的处理及误差的分析;培养学生养成良好的实验习惯和严谨的科学作风,为后继的实验课程打好基础。

三、实验教学目的

1.教学内容:力学概念、公式和规律是力学实验的基本原理, 电磁学实验根据电磁学基本规律、基本电学及磁学等量的测量原理设计实验, 光学实验依据光学课程中几何光学和物理光学原理设计实验。力学实验要求学生能掌握长度、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、螺旋测微计、读数显微镜、秒表、天平以及气垫导轨、光电门、光杠杆等基本仪器,要求能应用误差理论正确处理实验数据,能对实验结果作出正确的分析。电磁学实验要求学生能掌握基本实验技能训练,基本电学、磁学等量的测量,以及在此基础之上的综合设计性实验等方面。光学实验要求学生能做好依据光学课程中几何光学和物理光学原理所设计的实验,实验内容包括基本技能训练、基本数据获得方法等,使学生更深刻地理解光学基础知识和基本概念,更好地培养学生动手操作能力及分析问题和解决问题的能力。

2.基本要求

1.由指导教师讲清实验基本原理、基本操作方法。在教学中适当介绍一些物理实验史料和物理实验在工程技术中的应用知识,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
.在实验教学过程中,引导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
.了解测量误差的基本知识,具有正确处理实验数据的能力。其中包括下列内容:测量误差的基本概念;直接测量量的不确定度计算;间接测量量的不确定度计算;处理实验数据的一些重要方法,如列表法、作图法和一元线性函数的最小二乘法等。
    4
.按每组1人进行实验,记录数据,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;并基本掌握常用的操作技术。例如:零位调整;水平、铅直调整;光路的共轴调整;消视差调节;逐次逼近调节;根据给定的电路图正确接线等。
   
3) 了解物理实验中常用的实验方法和测量方法。例如:比较、放大、转换、模拟、补偿、平衡和干涉等方法。
   
4) 能够进行常用物理量的一般测量。例如:长度、质量、时间、热量、温度、电流强度、电压、电动势、电阻、磁感应强度、折射率等。
   
5) 了解常用仪器的性能,并学会其使用。例如:测长仪器、记时仪器、测温仪器、变阻器、电表、直流电桥、直流电势(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的过程中,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、解决实验中的问题。

5.处理数据并写出实验报告。报告应分析实验结果,讨论实验中的问题。

四、实验项目内容、基本要求与学时分配

 

实验名称

目的要求、内容提要

每组

人数

实验

时数

实验

类型

必做

选做

所在实

验分室

0

绪论

 

 

测量与误差,测量及其种类,真值与误差,系统误差,偶然误差,标准偏差,错误数据剔除准则。测量不确定度与测量结果的表述,标准不确定度的A类分量及B类分量,合成标准不确定度,相对不确定度、直接测量量的结果及标准不确定度,间接测量量的结果及标准不确定度。有效数字及其运算,仪器读数、记录与有效数字、运算后的有效数字、数值的修约规则,数据处理的基本方法:列表法、图示法、图解法、逐差法、分组计算法、最小二乘法。电磁学实验基础知识,电磁学实验基本内容及教学安排,光学实验的基本知识光学仪器的调试方法

全班

6

 

 

 

1

长度测量

练习使用测量长度的几种常用仪器;练习做好记录和计算不确定度。用螺旋测微计测量滚球的直径;用游标卡尺测量圆管的体积;用读数显微镜测量毛细管的直径。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

2

密度的测定

熟悉物质密度的测量方法—液体静力称衡法和比重瓶法。用静力称衡法测固体的密度;用比重瓶测液体的密度。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

3

倾斜气垫导轨上滑块运动的研究

用倾斜气垫导轨测定重力加速度;初步掌握气垫导轨和数字测时器的使用方法;分析和校正实验中的系统误差。测滑块的运动时间、求粘性阻尼常量及滑块的加速度;求赣州市的重力加速度。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

4

碰撞实验

验证动量守恒定律;了解非完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点。气垫导轨上两滑块作非完全弹性碰撞;气轨上两滑块作完全非弹性碰撞。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

5

弦振动的研究

观察弦振动时形成的弦波;测量弦线的线密度;用两种方法测量弦线上横波的传播速度,验证弦振动的波长与张力的关系。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

6

杨氏模量的测定(伸长法)

用伸长法测定金属丝的杨氏模量;掌握光杠杆测量微小长度变化的原理及其使用方法。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

7

三线摆

掌握三线摆测定转动惯量的原理和方法。测量三线摆下圆盘的转动惯量;测量圆柱体的转动惯量;验证转动惯量的平行轴定理。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

8

声速的测定(超声)

了解超声波产生和接收的原理,加深对相位概念的理解. 掌握测量空气中声速的方法. 用相位比较法、振幅极值法(或时差法)测量空气中的声速并与其理论值比较。

1

3

综合实验

选做

力学实验室

9

单摆

练习使用停表、周期测定仪和米尺,测单摆的周期和摆长;用停表或周期测定仪测量不同摆长时单摆的振动时间;求出当地重力加速度g的值。

1

3

验证实验

选做

力学实验室

10

转动惯量的测定

学习测量不同形状物体的转动惯量。

1

3

综合实验

选做

力学实验室

11

弹簧振子的研究

学习设计性实验的基本方法,培养实验的设计能力;研究弹簧本身质量对振动的影响;测定弹簧的有效质量和劲度系数。

1

3

设计实验

必做

力学实验室

12

热功当量

 

掌握牛顿冷却定律的应用,测量热功当量

 

1

3

综合实验

必做

热学实验室

13

冰的熔解热的测定

 

学习热学两个基本量— 温度与热量的测量方法,用混合法测定冰的熔解热,学习一种粗略修

正散热的方法。

 

1

3

验证实验

必做

热学实验室

14

液体粘度的测量(圆柱转动法)

加深对液体内摩擦定律的理解;学会用旋转圆筒法测定液体的粘度。测量砝码匀速下落时间,求液体的粘度。

1

3

验证实验

必做

热学实验室

15

不良导体导热系数的测定

掌握稳态平板法测量导热系数的原理;用稳态平板法测定不良导体的导热系数;

1

3

综合实验

必做

热学实验室

16

绝热指数的测量

学习传感器的原理,用绝热膨胀法测定空气的绝热指数

1

3

验证实验

必做

热学实验室

17

金属线胀系数的测量

学习利用光杠杆或千分尺测量金属棒的线胀系数。

1

3

综合实验

选做

热学实验室

18

固体比热容的测量(混合法)

掌握基本的量热方法—混合法;测定金属的比热容;学习一种修正系统误差的方法。用混合法测金属的比热容;

1

3

验证实验

选做

热学实验室

       

19

电子示波器的使用

了解通用示波器结构和工作原理;初步掌握示波器的使用方法;学习用示波器观察电信号波形、测量电压频率和相位。

           

1

       

3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

      

20

磁场的描绘

 

研究载流线圈内磁场分布,加深对毕奥—萨伐尔定律的理解,掌握感应法测磁场的原理和方法,考查亥姆霍兹线圈的磁场均匀区。

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

      

21

万用表的使用

熟悉并掌握万用表的基本原理,正确地使用万用表测量电压、电流、电阻等。

1

3

验证实验

必做

电磁学

实验室

      

22

半导体热敏电阻特性的研究

 

研究热敏电阻的温度特性;掌握非平衡电桥的原理;了

 

1

3

验证实验

必做

电磁学

实验室

      

23

LRC电路的稳态特性

研究交流信号在LRC串联电路中的相频和幅频特性;学习使用双踪示波器,掌握相位差的测量方法。

 

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

       

24

用惠斯通电桥测电阻

掌握惠斯通电桥测电阻的原理;了解提高电桥灵敏度的几种途径。

 

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

25

低电阻的测量

掌握用伏安法测量低电阻的方法;学习用直流双臂电桥测量低电阻的原理及方法。

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

       

26

霍尔效应

了解霍尔效应的物理意义;学会霍尔效应元件测量磁场的方法。

 1

    3

  

实验

   必做

 

电磁学

实验室

       

      

27

伏安法测二极管特性

掌握分压器和限流器的使用方法;熟悉测量伏安特性的两种方法及其修正计算;了解二极管的正向伏安特性。

 1

    3

验证  

实验

   必做

 

电磁学

实验室

       

28

铁磁物质动态磁滞回线的测量

 

了解用示波法测量铁磁物质动态磁滞回线的基本原理;进一步了解磁性材料的特性。

 

 1

    3

验证  

实验

   必做

 

电磁学

实验室

29

LRC电路的暂态过程研究

研究LRC电路的暂态特性; 加深L、R、C各元件在电路中的作用;进一步熟悉使用示波器。

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

      

30

静电场的描绘

学习用模拟法研究静电场,圆柱形电容器中等势线分布的模拟测绘,二根无限长平行直导线周围等势线分布的模拟测绘。

 1

    3

   验证

实验

   选做

 

电磁学

实验室

31

居里点的测量

 

了解铁磁物质由铁磁性转变为顺磁性的微观机理;掌握用居里温度测试仪,测定居里温度的

原理和方法;测定铁磁样品的居里温度。

 

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

32

用板式电势差计测量电池的电动势及内阻

掌握用电势差计测量电池的电动势的原理,测量干电池的

电动势和内阻。

 1

    3

   验证

实验

   选做

 

电磁学

实验室

       

33

万用表的设计安装和校准

 

掌握万用电表的基本原理和设计方法;学习万用电表的组装与定标。

 

 1

    6

   设计

实验

   必做

 

电磁学

实验室

34

薄透镜焦距的测定

学会调节光学系统使之共轴,了解视差原理的实际应用,掌握薄透镜焦距测定的常用方法,测会聚透镜焦距,测发散透镜焦距。

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

35

分光计的调节与使用

5.         了解分光计的结构,学会调节分光计

6.         利用分光计来测定某棱镜的顶角

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

36

菲涅耳双棱镜干涉测钠灯波长

5.         掌握用菲涅尔双棱镜获得双光束干涉条纹的方法。

6.         进一步理解产生干涉现象的必要条件

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

37

椭圆偏振光的产生和验证

3.         了解光的偏振性

3、  掌握偏振光的产生方法和检验方法

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

38

用牛顿环干涉测透镜曲率半径

 

掌握用牛顿环测定透镜曲率半径的方法,通过实验加深对等厚干涉原理的理解,调节牛顿环和显微镜,测出干涉环纹的半径,并计算出透镜的曲率半径。

 

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

39

光栅衍射测量汞灯的光谱

7.         了解光栅分光作用的基本原理

8.         学会用透射光栅测定光波波长

9.         学会利用透射光栅演示复色光的光谱

1

3

综合

实验

必做

 

光学

实验室

40

迈克耳孙干涉仪的调节和使用

 

掌握迈克耳孙干涉仪的调节和使用方法,调节和观察迈克耳孙干涉仪产生的干涉图,以加深对各种干涉条纹的理解,用迈克耳孙干涉仪测定钠D双线平均波长和波长差。

 

1

3

综合

实验

必做

 

光学

实验室

41

测定不透明物体的折射率

5、  学会找资料

6、  掌握撰写设计性实验报告

1

6

设计

实验

选做

光学

实验室

 

五、考核方式及成绩评定办法

实验报告必须包括:①实验目的;②实验原理;③实验主要仪器及型号;④实验内容与步骤;⑤注意事项⑥实验测试数据及数据处理⑥实验误差分析及结果讨论。实验报告按物理系《物理实验报告评分标准》给分.

    实验成绩评定办法:实验报告成绩占60%,实验笔试成绩30%,平时实验成绩占10%,按此比例计算学生该门课程的学期的成绩。

六、主要仪器设备及材料配置

游标卡尺、螺旋测微计、读数显微镜,物理天平,分析天平,比重瓶,单摆,秒表,型气轨,  智能数字测时器,自由落体运动实验仪,实验仪控制面板,计算机,自由落体实验金属支架,周期测定仪,杨氏模量测定仪,三线摆,电振音叉(频率约为100Hz),刚体转动实验仪,双踪示波器,信号发生器(超声波),粘度计,固体线胀系数测定仪(电热法),千分表,导热系数测定仪,接触调压器(自耦变压器),多量程直流数字电压表,量热器,精密温度计(050℃,分度值为0.1℃),数字显示温度计(精度为0.1℃),加热器,小量筒,焦利秤,流电源、电阻箱、检流计、待测电阻、开关、安培表、毫伏表、检流计、电阻、低压电源、双电桥、待测低电阻、电容器、晶体管毫伏表、音频信号发生器、标准电容箱、 标准电感、电子示波器、运算放大器(uA741型或其它型号)、低频信号发生器、霍尔效应仪、测试仪、方波发生器、万用表、无感电阻箱、电流表、滑线变阻器、稳压电源、待测二极管、密立根油滴实验仪(附直流高压电源、数字电压表、秒表)、喷油器、非线性电路混沌实验仪、万用表、光具座、望远镜、测量显微镜、读数显微镜、分光计、钠灯、汞灯、双棱镜、测微目镜、牛顿环仪、单色仪、迈克耳孙干涉仪、氦—氖激光器、偏振光实验仪、旋光仪、普朗克常量测定仪。

七、实验指导书及主要参考

1、杨述武.普通物理实验(第一部分:力、热学)[M]. 第三版.北京: 高等教育出版,2000.

2、杨述武.普通物理实验(第二部分:电磁学)[M]. 第三版.北京: 高等教育出版,2000.

3、杨述武.普通物理实验(第三部分:光学)[M]. 第三版.北京: 高等教育出版社,2000.

4、杨述武. 普通物理实验(四、综合及设计部分)[M]. 第三版.北京: 高等教育出版社,2000.

5、李平舟,陈秀华,吴兴林.大学物理实验[M].西安;西安电子科技大学出版社,2002.

6、杜义林. 大学实验物理教程[M]. 合肥:中国科学技术大学出版社,2002.

7、《基础物理实验》,沈元华、陆申龙主编,高等教育出版社,2003 12

8、曾金根等,大学实验物理教程[M]. 上海:同济大学出版社,2002.

9、林福忠等,《大学物理实验教程》第二版

 

 

撰写人:林福忠                  审定人:赖国忠

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

《大学物理实验》教学大纲

一、课程基本信息

1.课程名称:大学物理实验             2.课程编号:06983003                

3.课程总学时/总学分:96学时/6学分  4.实验学时数/学分:32学时/2学分          

5.课程类别:学科基础课实验           6.适用专业:环境工程               

7.应开设实验项目数:12

                       

二、课程与人才培养标准实现矩阵的关系说明

《大学物理实验》课程是环境工程专业学生工程科学基础知识的重要组成部分,为本专业学生学习后续的光电学科基础知识和专业知识提供重要基础保证。

大学物理实验是一门建立在实验基础上的学科,物理概念的建立、规律的发现都以严格的科学实验为基础,并通过实验来证实,因此物理实验在物理学的发展过程中起着重要的和直接的推动作用。

大学物理实验课程是理工科专业的必修专业课,通过完成一定数量的实验,使学生掌握物理实验的基本知识,学会一些物理量的常用测量方法,常用仪器的使用方法和原理;培养和提高学生的动手能力;学会用实验去观察、分析、研究物理现象和物理规律并加深对理论知识的理解;学会对实验数据的处理及误差的分析;培养学生养成良好的实验习惯和严谨的科学作风,为后继的实验课程打好基础。

三、实验教学目的

1.教学内容:力学概念、公式和规律是力学实验的基本原理, 电磁学实验根据电磁学基本规律、基本电学及磁学等量的测量原理设计实验, 光学实验依据光学课程中几何光学和物理光学原理设计实验。力学实验要求学生能掌握长度、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、螺旋测微计、读数显微镜、秒表、天平以及气垫导轨、光电门、光杠杆等基本仪器,要求能应用误差理论正确处理实验数据,能对实验结果作出正确的分析。电磁学实验要求学生能掌握基本实验技能训练,基本电学、磁学等量的测量,以及在此基础之上的综合设计性实验等方面。光学实验要求学生能做好依据光学课程中几何光学和物理光学原理所设计的实验,实验内容包括基本技能训练、基本数据获得方法等,使学生更深刻地理解光学基础知识和基本概念,更好地培养学生动手操作能力及分析问题和解决问题的能力。

2.基本要求

1.由指导教师讲清实验基本原理、基本操作方法。在教学中适当介绍一些物理实验史料和物理实验在工程技术中的应用知识,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
.在实验教学过程中,引导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
.了解测量误差的基本知识,具有正确处理实验数据的能力。其中包括下列内容:测量误差的基本概念;直接测量量的不确定度计算;间接测量量的不确定度计算;处理实验数据的一些重要方法,如列表法、作图法和一元线性函数的最小二乘法等。
    4
.按每组1人进行实验,记录数据,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;并基本掌握常用的操作技术。例如:零位调整;水平、铅直调整;光路的共轴调整;消视差调节;逐次逼近调节;根据给定的电路图正确接线等。
   
3) 了解物理实验中常用的实验方法和测量方法。例如:比较、放大、转换、模拟、补偿、平衡和干涉等方法。
   
4) 能够进行常用物理量的一般测量。例如:长度、质量、时间、热量、温度、电流强度、电压、电动势、电阻、磁感应强度、折射率等。
   
5) 了解常用仪器的性能,并学会其使用。例如:测长仪器、记时仪器、测温仪器、变阻器、电表、直流电桥、直流电势(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的过程中,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、解决实验中的问题。

5.处理数据并写出实验报告。报告应分析实验结果,讨论实验中的问题。

四、实验项目内容、基本要求与学时分配

 

实验名称

目的要求、内容提要

每组

人数

实验

时数

实验

类型

必做

选做

所在实

验分室

0

绪论

 

 

测量与误差,测量及其种类,真值与误差,系统误差,偶然误差,标准偏差,错误数据剔除准则。测量不确定度与测量结果的表述,标准不确定度的A类分量及B类分量,合成标准不确定度,相对不确定度、直接测量量的结果及标准不确定度,间接测量量的结果及标准不确定度。有效数字及其运算,仪器读数、记录与有效数字、运算后的有效数字、数值的修约规则,数据处理的基本方法:列表法、图示法、图解法、逐差法、分组计算法、最小二乘法。电磁学实验基础知识,电磁学实验基本内容及教学安排,光学实验的基本知识光学仪器的调试方法

全班

6

 

 

 

1

长度测量

练习使用测量长度的几种常用仪器;练习做好记录和计算不确定度。用螺旋测微计测量滚球的直径;用游标卡尺测量圆管的体积;用读数显微镜测量毛细管的直径。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

2

密度的测定

熟悉物质密度的测量方法—液体静力称衡法和比重瓶法。用静力称衡法测固体的密度;用比重瓶测液体的密度。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

3

倾斜气垫导轨上滑块运动的研究

用倾斜气垫导轨测定重力加速度;初步掌握气垫导轨和数字测时器的使用方法;分析和校正实验中的系统误差。测滑块的运动时间、求粘性阻尼常量及滑块的加速度;求赣州市的重力加速度。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

4

碰撞实验

验证动量守恒定律;了解非完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点。气垫导轨上两滑块作非完全弹性碰撞;气轨上两滑块作完全非弹性碰撞。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

5

弦振动的研究

观察弦振动时形成的弦波;测量弦线的线密度;用两种方法测量弦线上横波的传播速度,验证弦振动的波长与张力的关系。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

6

杨氏模量的测定(伸长法)

用伸长法测定金属丝的杨氏模量;掌握光杠杆测量微小长度变化的原理及其使用方法。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

7

三线摆

掌握三线摆测定转动惯量的原理和方法。测量三线摆下圆盘的转动惯量;测量圆柱体的转动惯量;验证转动惯量的平行轴定理。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

8

声速的测定(超声)

了解超声波产生和接收的原理,加深对相位概念的理解. 掌握测量空气中声速的方法. 用相位比较法、振幅极值法(或时差法)测量空气中的声速并与其理论值比较。

1

3

综合实验

选做

力学实验室

9

单摆

练习使用停表、周期测定仪和米尺,测单摆的周期和摆长;用停表或周期测定仪测量不同摆长时单摆的振动时间;求出当地重力加速度g的值。

1

3

验证实验

选做

力学实验室

10

转动惯量的测定

学习测量不同形状物体的转动惯量。

1

3

综合实验

选做

力学实验室

11

弹簧振子的研究

学习设计性实验的基本方法,培养实验的设计能力;研究弹簧本身质量对振动的影响;测定弹簧的有效质量和劲度系数。

1

3

设计实验

必做

力学实验室

12

热功当量

 

掌握牛顿冷却定律的应用,测量热功当量

 

1

3

综合实验

必做

热学实验室

13

冰的熔解热的测定

 

学习热学两个基本量— 温度与热量的测量方法,用混合法测定冰的熔解热,学习一种粗略修

正散热的方法。

 

1

3

验证实验

必做

热学实验室

14

液体粘度的测量(圆柱转动法)

加深对液体内摩擦定律的理解;学会用旋转圆筒法测定液体的粘度。测量砝码匀速下落时间,求液体的粘度。

1

3

验证实验

必做

热学实验室

15

不良导体导热系数的测定

掌握稳态平板法测量导热系数的原理;用稳态平板法测定不良导体的导热系数;

1

3

综合实验

必做

热学实验室

16

绝热指数的测量

学习传感器的原理,用绝热膨胀法测定空气的绝热指数

1

3

验证实验

必做

热学实验室

17

金属线胀系数的测量

学习利用光杠杆或千分尺测量金属棒的线胀系数。

1

3

综合实验

选做

热学实验室

18

固体比热容的测量(混合法)

掌握基本的量热方法—混合法;测定金属的比热容;学习一种修正系统误差的方法。用混合法测金属的比热容;

1

3

验证实验

选做

热学实验室

       

19

电子示波器的使用

了解通用示波器结构和工作原理;初步掌握示波器的使用方法;学习用示波器观察电信号波形、测量电压频率和相位。

           

1

       

3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

      

20

磁场的描绘

 

研究载流线圈内磁场分布,加深对毕奥—萨伐尔定律的理解,掌握感应法测磁场的原理和方法,考查亥姆霍兹线圈的磁场均匀区。

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

      

21

万用表的使用

熟悉并掌握万用表的基本原理,正确地使用万用表测量电压、电流、电阻等。

1

3

验证实验

必做

电磁学

实验室

      

22

半导体热敏电阻特性的研究

 

研究热敏电阻的温度特性;掌握非平衡电桥的原理;了

 

1

3

验证实验

必做

电磁学

实验室

      

23

LRC电路的稳态特性

研究交流信号在LRC串联电路中的相频和幅频特性;学习使用双踪示波器,掌握相位差的测量方法。

 

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

       

24

用惠斯通电桥测电阻

掌握惠斯通电桥测电阻的原理;了解提高电桥灵敏度的几种途径。

 

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

25

低电阻的测量

掌握用伏安法测量低电阻的方法;学习用直流双臂电桥测量低电阻的原理及方法。

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

       

26

霍尔效应

了解霍尔效应的物理意义;学会霍尔效应元件测量磁场的方法。

 1

    3

  

实验

   必做

 

电磁学

实验室

       

      

27

伏安法测二极管特性

掌握分压器和限流器的使用方法;熟悉测量伏安特性的两种方法及其修正计算;了解二极管的正向伏安特性。

 1

    3

验证  

实验

   必做

 

电磁学

实验室

       

28

铁磁物质动态磁滞回线的测量

 

了解用示波法测量铁磁物质动态磁滞回线的基本原理;进一步了解磁性材料的特性。

 

 1

    3

验证  

实验

   必做

 

电磁学

实验室

29

LRC电路的暂态过程研究

研究LRC电路的暂态特性; 加深L、R、C各元件在电路中的作用;进一步熟悉使用示波器。

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

      

30

静电场的描绘

学习用模拟法研究静电场,圆柱形电容器中等势线分布的模拟测绘,二根无限长平行直导线周围等势线分布的模拟测绘。

 1

    3

   验证

实验

   选做

 

电磁学

实验室

31

居里点的测量

 

了解铁磁物质由铁磁性转变为顺磁性的微观机理;掌握用居里温度测试仪,测定居里温度的

原理和方法;测定铁磁样品的居里温度。

 

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

32

用板式电势差计测量电池的电动势及内阻

掌握用电势差计测量电池的电动势的原理,测量干电池的

电动势和内阻。

 1

    3

   验证

实验

   选做

 

电磁学

实验室

       

33

万用表的设计安装和校准

 

掌握万用电表的基本原理和设计方法;学习万用电表的组装与定标。

 

 1

    6

   设计

实验

   必做

 

电磁学

实验室

34

薄透镜焦距的测定

学会调节光学系统使之共轴,了解视差原理的实际应用,掌握薄透镜焦距测定的常用方法,测会聚透镜焦距,测发散透镜焦距。

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

35

分光计的调节与使用

1.         了解分光计的结构,学会调节分光计

2.         利用分光计来测定某棱镜的顶角

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

36

菲涅耳双棱镜干涉测钠灯波长

1.         掌握用菲涅尔双棱镜获得双光束干涉条纹的方法。

2.         进一步理解产生干涉现象的必要条件

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

37

椭圆偏振光的产生和验证

1.         了解光的偏振性

1、  掌握偏振光的产生方法和检验方法

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

38

用牛顿环干涉测透镜曲率半径

 

掌握用牛顿环测定透镜曲率半径的方法,通过实验加深对等厚干涉原理的理解,调节牛顿环和显微镜,测出干涉环纹的半径,并计算出透镜的曲率半径。

 

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

39

光栅衍射测量汞灯的光谱

1.         了解光栅分光作用的基本原理

2.         学会用透射光栅测定光波波长

3.         学会利用透射光栅演示复色光的光谱

1

3

综合

实验

必做

 

光学

实验室

40

迈克耳孙干涉仪的调节和使用

 

掌握迈克耳孙干涉仪的调节和使用方法,调节和观察迈克耳孙干涉仪产生的干涉图,以加深对各种干涉条纹的理解,用迈克耳孙干涉仪测定钠D双线平均波长和波长差。

 

1

3

综合

实验

必做

 

光学

实验室

41

测定不透明物体的折射率

1、  学会找资料

2、  掌握撰写设计性实验报告

1

6

设计

实验

选做

光学

实验室

 

五、考核方式及成绩评定办法

实验报告必须包括:①实验目的;②实验原理;③实验主要仪器及型号;④实验内容与步骤;⑤注意事项⑥实验测试数据及数据处理⑥实验误差分析及结果讨论。实验报告按物理系《物理实验报告评分标准》给分.

    实验成绩评定办法:实验报告成绩占60%,实验笔试成绩30%,平时实验成绩占10%,按此比例计算学生该门课程的学期的成绩。

六、主要仪器设备及材料配置

游标卡尺、螺旋测微计、读数显微镜,物理天平,分析天平,比重瓶,单摆,秒表,型气轨,  智能数字测时器,自由落体运动实验仪,实验仪控制面板,计算机,自由落体实验金属支架,周期测定仪,杨氏模量测定仪,三线摆,电振音叉(频率约为100Hz),刚体转动实验仪,双踪示波器,信号发生器(超声波),粘度计,固体线胀系数测定仪(电热法),千分表,导热系数测定仪,接触调压器(自耦变压器),多量程直流数字电压表,量热器,精密温度计(050℃,分度值为0.1℃),数字显示温度计(精度为0.1℃),加热器,小量筒,焦利秤,流电源、电阻箱、检流计、待测电阻、开关、安培表、毫伏表、检流计、电阻、低压电源、双电桥、待测低电阻、电容器、晶体管毫伏表、音频信号发生器、标准电容箱、 标准电感、电子示波器、运算放大器(uA741型或其它型号)、低频信号发生器、霍尔效应仪、测试仪、方波发生器、万用表、无感电阻箱、电流表、滑线变阻器、稳压电源、待测二极管、密立根油滴实验仪(附直流高压电源、数字电压表、秒表)、喷油器、非线性电路混沌实验仪、万用表、光具座、望远镜、测量显微镜、读数显微镜、分光计、钠灯、汞灯、双棱镜、测微目镜、牛顿环仪、单色仪、迈克耳孙干涉仪、氦—氖激光器、偏振光实验仪、旋光仪、普朗克常量测定仪。

七、实验指导书及主要参考

1、杨述武.普通物理实验(第一部分:力、热学)[M]. 第三版.北京: 高等教育出版,2000.

2、杨述武.普通物理实验(第二部分:电磁学)[M]. 第三版.北京: 高等教育出版,2000.

3、杨述武.普通物理实验(第三部分:光学)[M]. 第三版.北京: 高等教育出版社,2000.

4、杨述武. 普通物理实验(四、综合及设计部分)[M]. 第三版.北京: 高等教育出版社,2000.

5、李平舟,陈秀华,吴兴林.大学物理实验[M].西安;西安电子科技大学出版社,2002.

6、杜义林. 大学实验物理教程[M]. 合肥:中国科学技术大学出版社,2002.

7、《基础物理实验》,沈元华、陆申龙主编,高等教育出版社,2003 12

8、曾金根等,大学实验物理教程[M]. 上海:同济大学出版社,2002.

9、林福忠等,《大学物理实验教程》第二版

 

 

撰写人:林福忠                  审定人:赖国忠

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

《大学物理实验》教学大纲

一、课程基本信息

1.课程名称:大学物理实验             2.课程编号:04030003                 

3.课程总学时/总学分:80学时/5学分  4.实验学时数/学分:32学时/2学分          

5.课程类别:学科基础课实验           6.适用专业:车辆工程(闽台合作)               

7.应开设实验项目数:12

                       

二、课程与人才培养标准实现矩阵的关系说明

《大学物理实验》课程是车辆工程(闽台合作)专业学生工程科学基础知识的重要组成部分,为本专业学生学习后续的光电学科基础知识和专业知识提供重要基础保证。

大学物理实验是一门建立在实验基础上的学科,物理概念的建立、规律的发现都以严格的科学实验为基础,并通过实验来证实,因此物理实验在物理学的发展过程中起着重要的和直接的推动作用。

大学物理实验课程是理工科专业的必修专业课,通过完成一定数量的实验,使学生掌握物理实验的基本知识,学会一些物理量的常用测量方法,常用仪器的使用方法和原理;培养和提高学生的动手能力;学会用实验去观察、分析、研究物理现象和物理规律并加深对理论知识的理解;学会对实验数据的处理及误差的分析;培养学生养成良好的实验习惯和严谨的科学作风,为后继的实验课程打好基础。

三、实验教学目的

1.教学内容:力学概念、公式和规律是力学实验的基本原理, 电磁学实验根据电磁学基本规律、基本电学及磁学等量的测量原理设计实验, 光学实验依据光学课程中几何光学和物理光学原理设计实验。力学实验要求学生能掌握长度、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、螺旋测微计、读数显微镜、秒表、天平以及气垫导轨、光电门、光杠杆等基本仪器,要求能应用误差理论正确处理实验数据,能对实验结果作出正确的分析。电磁学实验要求学生能掌握基本实验技能训练,基本电学、磁学等量的测量,以及在此基础之上的综合设计性实验等方面。光学实验要求学生能做好依据光学课程中几何光学和物理光学原理所设计的实验,实验内容包括基本技能训练、基本数据获得方法等,使学生更深刻地理解光学基础知识和基本概念,更好地培养学生动手操作能力及分析问题和解决问题的能力。

2.基本要求

1.由指导教师讲清实验基本原理、基本操作方法。在教学中适当介绍一些物理实验史料和物理实验在工程技术中的应用知识,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
.在实验教学过程中,引导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
.了解测量误差的基本知识,具有正确处理实验数据的能力。其中包括下列内容:测量误差的基本概念;直接测量量的不确定度计算;间接测量量的不确定度计算;处理实验数据的一些重要方法,如列表法、作图法和一元线性函数的最小二乘法等。
    4
.按每组1人进行实验,记录数据,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;并基本掌握常用的操作技术。例如:零位调整;水平、铅直调整;光路的共轴调整;消视差调节;逐次逼近调节;根据给定的电路图正确接线等。
   
3) 了解物理实验中常用的实验方法和测量方法。例如:比较、放大、转换、模拟、补偿、平衡和干涉等方法。
   
4) 能够进行常用物理量的一般测量。例如:长度、质量、时间、热量、温度、电流强度、电压、电动势、电阻、磁感应强度、折射率等。
   
5) 了解常用仪器的性能,并学会其使用。例如:测长仪器、记时仪器、测温仪器、变阻器、电表、直流电桥、直流电势(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的过程中,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、解决实验中的问题。

5.处理数据并写出实验报告。报告应分析实验结果,讨论实验中的问题。

四、实验项目内容、基本要求与学时分配

 

实验名称

目的要求、内容提要

每组

人数

实验

时数

实验

类型

必做

选做

所在实

验分室

0

绪论

 

 

测量与误差,测量及其种类,真值与误差,系统误差,偶然误差,标准偏差,错误数据剔除准则。测量不确定度与测量结果的表述,标准不确定度的A类分量及B类分量,合成标准不确定度,相对不确定度、直接测量量的结果及标准不确定度,间接测量量的结果及标准不确定度。有效数字及其运算,仪器读数、记录与有效数字、运算后的有效数字、数值的修约规则,数据处理的基本方法:列表法、图示法、图解法、逐差法、分组计算法、最小二乘法。电磁学实验基础知识,电磁学实验基本内容及教学安排,光学实验的基本知识光学仪器的调试方法

全班

6

 

 

 

1

长度测量

练习使用测量长度的几种常用仪器;练习做好记录和计算不确定度。用螺旋测微计测量滚球的直径;用游标卡尺测量圆管的体积;用读数显微镜测量毛细管的直径。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

2

密度的测定

熟悉物质密度的测量方法—液体静力称衡法和比重瓶法。用静力称衡法测固体的密度;用比重瓶测液体的密度。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

3

倾斜气垫导轨上滑块运动的研究

用倾斜气垫导轨测定重力加速度;初步掌握气垫导轨和数字测时器的使用方法;分析和校正实验中的系统误差。测滑块的运动时间、求粘性阻尼常量及滑块的加速度;求赣州市的重力加速度。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

4

碰撞实验

验证动量守恒定律;了解非完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点。气垫导轨上两滑块作非完全弹性碰撞;气轨上两滑块作完全非弹性碰撞。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

5

弦振动的研究

观察弦振动时形成的弦波;测量弦线的线密度;用两种方法测量弦线上横波的传播速度,验证弦振动的波长与张力的关系。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

6

杨氏模量的测定(伸长法)

用伸长法测定金属丝的杨氏模量;掌握光杠杆测量微小长度变化的原理及其使用方法。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

7

三线摆

掌握三线摆测定转动惯量的原理和方法。测量三线摆下圆盘的转动惯量;测量圆柱体的转动惯量;验证转动惯量的平行轴定理。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

8

声速的测定(超声)

了解超声波产生和接收的原理,加深对相位概念的理解. 掌握测量空气中声速的方法. 用相位比较法、振幅极值法(或时差法)测量空气中的声速并与其理论值比较。

1

3

综合实验

选做

力学实验室

9

单摆

练习使用停表、周期测定仪和米尺,测单摆的周期和摆长;用停表或周期测定仪测量不同摆长时单摆的振动时间;求出当地重力加速度g的值。

1

3

验证实验

选做

力学实验室

10

转动惯量的测定

学习测量不同形状物体的转动惯量。

1

3

综合实验

选做

力学实验室

11

弹簧振子的研究

学习设计性实验的基本方法,培养实验的设计能力;研究弹簧本身质量对振动的影响;测定弹簧的有效质量和劲度系数。

1

3

设计实验

必做

力学实验室

12

热功当量

 

掌握牛顿冷却定律的应用,测量热功当量

 

1

3

综合实验

必做

热学实验室

13

冰的熔解热的测定

 

学习热学两个基本量— 温度与热量的测量方法,用混合法测定冰的熔解热,学习一种粗略修

正散热的方法。

 

1

3

验证实验

必做

热学实验室

14

液体粘度的测量(圆柱转动法)

加深对液体内摩擦定律的理解;学会用旋转圆筒法测定液体的粘度。测量砝码匀速下落时间,求液体的粘度。

1

3

验证实验

必做

热学实验室

15

不良导体导热系数的测定

掌握稳态平板法测量导热系数的原理;用稳态平板法测定不良导体的导热系数;

1

3

综合实验

必做

热学实验室

16

绝热指数的测量

学习传感器的原理,用绝热膨胀法测定空气的绝热指数

1

3

验证实验

必做

热学实验室

17

金属线胀系数的测量

学习利用光杠杆或千分尺测量金属棒的线胀系数。

1

3

综合实验

选做

热学实验室

18

固体比热容的测量(混合法)

掌握基本的量热方法—混合法;测定金属的比热容;学习一种修正系统误差的方法。用混合法测金属的比热容;

1

3

验证实验

选做

热学实验室

       

19

电子示波器的使用

了解通用示波器结构和工作原理;初步掌握示波器的使用方法;学习用示波器观察电信号波形、测量电压频率和相位。

           

1

       

3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

      

20

磁场的描绘

 

研究载流线圈内磁场分布,加深对毕奥—萨伐尔定律的理解,掌握感应法测磁场的原理和方法,考查亥姆霍兹线圈的磁场均匀区。

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

      

21

万用表的使用

熟悉并掌握万用表的基本原理,正确地使用万用表测量电压、电流、电阻等。

1

3

验证实验

必做

电磁学

实验室

      

22

半导体热敏电阻特性的研究

 

研究热敏电阻的温度特性;掌握非平衡电桥的原理;了

 

1

3

验证实验

必做

电磁学

实验室

      

23

LRC电路的稳态特性

研究交流信号在LRC串联电路中的相频和幅频特性;学习使用双踪示波器,掌握相位差的测量方法。

 

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

       

24

用惠斯通电桥测电阻

掌握惠斯通电桥测电阻的原理;了解提高电桥灵敏度的几种途径。

 

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

25

低电阻的测量

掌握用伏安法测量低电阻的方法;学习用直流双臂电桥测量低电阻的原理及方法。

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

       

26

霍尔效应

了解霍尔效应的物理意义;学会霍尔效应元件测量磁场的方法。

 1

    3

  

实验

   必做

 

电磁学

实验室

       

      

27

伏安法测二极管特性

掌握分压器和限流器的使用方法;熟悉测量伏安特性的两种方法及其修正计算;了解二极管的正向伏安特性。

 1

    3

验证  

实验

   必做

 

电磁学

实验室

       

28

铁磁物质动态磁滞回线的测量

 

了解用示波法测量铁磁物质动态磁滞回线的基本原理;进一步了解磁性材料的特性。

 

 1

    3

验证  

实验

   必做

 

电磁学

实验室

29

LRC电路的暂态过程研究

研究LRC电路的暂态特性; 加深L、R、C各元件在电路中的作用;进一步熟悉使用示波器。

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

      

30

静电场的描绘

学习用模拟法研究静电场,圆柱形电容器中等势线分布的模拟测绘,二根无限长平行直导线周围等势线分布的模拟测绘。

 1

    3

   验证

实验

   选做

 

电磁学

实验室

31

居里点的测量

 

了解铁磁物质由铁磁性转变为顺磁性的微观机理;掌握用居里温度测试仪,测定居里温度的

原理和方法;测定铁磁样品的居里温度。

 

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

32

用板式电势差计测量电池的电动势及内阻

掌握用电势差计测量电池的电动势的原理,测量干电池的

电动势和内阻。

 1

    3

   验证

实验

   选做

 

电磁学

实验室

       

33

万用表的设计安装和校准

 

掌握万用电表的基本原理和设计方法;学习万用电表的组装与定标。

 

 1

    6

   设计

实验

   必做

 

电磁学

实验室

34

薄透镜焦距的测定

学会调节光学系统使之共轴,了解视差原理的实际应用,掌握薄透镜焦距测定的常用方法,测会聚透镜焦距,测发散透镜焦距。

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

35

分光计的调节与使用

3.         了解分光计的结构,学会调节分光计

4.         利用分光计来测定某棱镜的顶角

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

36

菲涅耳双棱镜干涉测钠灯波长

3.         掌握用菲涅尔双棱镜获得双光束干涉条纹的方法。

4.         进一步理解产生干涉现象的必要条件

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

37

椭圆偏振光的产生和验证

2.         了解光的偏振性

2、  掌握偏振光的产生方法和检验方法

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

38

用牛顿环干涉测透镜曲率半径

 

掌握用牛顿环测定透镜曲率半径的方法,通过实验加深对等厚干涉原理的理解,调节牛顿环和显微镜,测出干涉环纹的半径,并计算出透镜的曲率半径。

 

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

39

光栅衍射测量汞灯的光谱

4.         了解光栅分光作用的基本原理

5.         学会用透射光栅测定光波波长

6.         学会利用透射光栅演示复色光的光谱

1

3

综合

实验

必做

 

光学

实验室

40

迈克耳孙干涉仪的调节和使用

 

掌握迈克耳孙干涉仪的调节和使用方法,调节和观察迈克耳孙干涉仪产生的干涉图,以加深对各种干涉条纹的理解,用迈克耳孙干涉仪测定钠D双线平均波长和波长差。

 

1

3

综合

实验

必做

 

光学

实验室

41

测定不透明物体的折射率

3、  学会找资料

4、  掌握撰写设计性实验报告

1

6

设计

实验

选做

光学

实验室

 

五、考核方式及成绩评定办法

实验报告必须包括:①实验目的;②实验原理;③实验主要仪器及型号;④实验内容与步骤;⑤注意事项⑥实验测试数据及数据处理⑥实验误差分析及结果讨论。实验报告按物理系《物理实验报告评分标准》给分.

    实验成绩评定办法:实验报告成绩占60%,实验笔试成绩30%,平时实验成绩占10%,按此比例计算学生该门课程的学期的成绩。

六、主要仪器设备及材料配置

游标卡尺、螺旋测微计、读数显微镜,物理天平,分析天平,比重瓶,单摆,秒表,型气轨,  智能数字测时器,自由落体运动实验仪,实验仪控制面板,计算机,自由落体实验金属支架,周期测定仪,杨氏模量测定仪,三线摆,电振音叉(频率约为100Hz),刚体转动实验仪,双踪示波器,信号发生器(超声波),粘度计,固体线胀系数测定仪(电热法),千分表,导热系数测定仪,接触调压器(自耦变压器),多量程直流数字电压表,量热器,精密温度计(050℃,分度值为0.1℃),数字显示温度计(精度为0.1℃),加热器,小量筒,焦利秤,流电源、电阻箱、检流计、待测电阻、开关、安培表、毫伏表、检流计、电阻、低压电源、双电桥、待测低电阻、电容器、晶体管毫伏表、音频信号发生器、标准电容箱、 标准电感、电子示波器、运算放大器(uA741型或其它型号)、低频信号发生器、霍尔效应仪、测试仪、方波发生器、万用表、无感电阻箱、电流表、滑线变阻器、稳压电源、待测二极管、密立根油滴实验仪(附直流高压电源、数字电压表、秒表)、喷油器、非线性电路混沌实验仪、万用表、光具座、望远镜、测量显微镜、读数显微镜、分光计、钠灯、汞灯、双棱镜、测微目镜、牛顿环仪、单色仪、迈克耳孙干涉仪、氦—氖激光器、偏振光实验仪、旋光仪、普朗克常量测定仪。

七、实验指导书及主要参考

1、杨述武.普通物理实验(第一部分:力、热学)[M]. 第三版.北京: 高等教育出版,2000.

2、杨述武.普通物理实验(第二部分:电磁学)[M]. 第三版.北京: 高等教育出版,2000.

3、杨述武.普通物理实验(第三部分:光学)[M]. 第三版.北京: 高等教育出版社,2000.

4、杨述武. 普通物理实验(四、综合及设计部分)[M]. 第三版.北京: 高等教育出版社,2000.

5、李平舟,陈秀华,吴兴林.大学物理实验[M].西安;西安电子科技大学出版社,2002.

6、杜义林. 大学实验物理教程[M]. 合肥:中国科学技术大学出版社,2002.

7、《基础物理实验》,沈元华、陆申龙主编,高等教育出版社,2003 12

8、曾金根等,大学实验物理教程[M]. 上海:同济大学出版社,2002.

9、林福忠等,《大学物理实验教程》第二版

 

 

撰写人:林福忠                  审定人:赖国忠

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

《大学物理实验》教学大纲

一、课程基本信息

1.课程名称:大学物理实验             2.课程编号:04030003                 

3.课程总学时/总学分:80学时/5学分  4.实验学时数/学分:24学时/1.5学分          

5.课程类别:学科基础课实验      6.适用专业:机械设计制造及其自动化(闽台合作)               

7.应开设实验项目数:9

                       

二、课程与人才培养标准实现矩阵的关系说明

《大学物理实验》课程是机械设计制造及其自动化(闽台合作)专业学生工程科学基础知识的重要组成部分,为本专业学生学习后续的光电学科基础知识和专业知识提供重要基础保证。

大学物理实验是一门建立在实验基础上的学科,物理概念的建立、规律的发现都以严格的科学实验为基础,并通过实验来证实,因此物理实验在物理学的发展过程中起着重要的和直接的推动作用。

大学物理实验课程是理工科专业的必修专业课,通过完成一定数量的实验,使学生掌握物理实验的基本知识,学会一些物理量的常用测量方法,常用仪器的使用方法和原理;培养和提高学生的动手能力;学会用实验去观察、分析、研究物理现象和物理规律并加深对理论知识的理解;学会对实验数据的处理及误差的分析;培养学生养成良好的实验习惯和严谨的科学作风,为后继的实验课程打好基础。

三、实验教学目的

1.教学内容:力学概念、公式和规律是力学实验的基本原理, 电磁学实验根据电磁学基本规律、基本电学及磁学等量的测量原理设计实验, 光学实验依据光学课程中几何光学和物理光学原理设计实验。力学实验要求学生能掌握长度、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、螺旋测微计、读数显微镜、秒表、天平以及气垫导轨、光电门、光杠杆等基本仪器,要求能应用误差理论正确处理实验数据,能对实验结果作出正确的分析。电磁学实验要求学生能掌握基本实验技能训练,基本电学、磁学等量的测量,以及在此基础之上的综合设计性实验等方面。光学实验要求学生能做好依据光学课程中几何光学和物理光学原理所设计的实验,实验内容包括基本技能训练、基本数据获得方法等,使学生更深刻地理解光学基础知识和基本概念,更好地培养学生动手操作能力及分析问题和解决问题的能力。

2.基本要求

1.由指导教师讲清实验基本原理、基本操作方法。在教学中适当介绍一些物理实验史料和物理实验在工程技术中的应用知识,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
.在实验教学过程中,引导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
.了解测量误差的基本知识,具有正确处理实验数据的能力。其中包括下列内容:测量误差的基本概念;直接测量量的不确定度计算;间接测量量的不确定度计算;处理实验数据的一些重要方法,如列表法、作图法和一元线性函数的最小二乘法等。
    4
.按每组1人进行实验,记录数据,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;并基本掌握常用的操作技术。例如:零位调整;水平、铅直调整;光路的共轴调整;消视差调节;逐次逼近调节;根据给定的电路图正确接线等。
   
3) 了解物理实验中常用的实验方法和测量方法。例如:比较、放大、转换、模拟、补偿、平衡和干涉等方法。
   
4) 能够进行常用物理量的一般测量。例如:长度、质量、时间、热量、温度、电流强度、电压、电动势、电阻、磁感应强度、折射率等。
   
5) 了解常用仪器的性能,并学会其使用。例如:测长仪器、记时仪器、测温仪器、变阻器、电表、直流电桥、直流电势(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的过程中,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、解决实验中的问题。

5.处理数据并写出实验报告。报告应分析实验结果,讨论实验中的问题。

四、实验项目内容、基本要求与学时分配

 

实验名称

目的要求、内容提要

每组

人数

实验

时数

实验

类型

必做

选做

所在实

验分室

0

绪论

 

 

测量与误差,测量及其种类,真值与误差,系统误差,偶然误差,标准偏差,错误数据剔除准则。测量不确定度与测量结果的表述,标准不确定度的A类分量及B类分量,合成标准不确定度,相对不确定度、直接测量量的结果及标准不确定度,间接测量量的结果及标准不确定度。有效数字及其运算,仪器读数、记录与有效数字、运算后的有效数字、数值的修约规则,数据处理的基本方法:列表法、图示法、图解法、逐差法、分组计算法、最小二乘法。电磁学实验基础知识,电磁学实验基本内容及教学安排,光学实验的基本知识光学仪器的调试方法

全班

6

 

 

 

1

长度测量

练习使用测量长度的几种常用仪器;练习做好记录和计算不确定度。用螺旋测微计测量滚球的直径;用游标卡尺测量圆管的体积;用读数显微镜测量毛细管的直径。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

2

密度的测定

熟悉物质密度的测量方法—液体静力称衡法和比重瓶法。用静力称衡法测固体的密度;用比重瓶测液体的密度。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

3

倾斜气垫导轨上滑块运动的研究

用倾斜气垫导轨测定重力加速度;初步掌握气垫导轨和数字测时器的使用方法;分析和校正实验中的系统误差。测滑块的运动时间、求粘性阻尼常量及滑块的加速度;求赣州市的重力加速度。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

4

碰撞实验

验证动量守恒定律;了解非完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点。气垫导轨上两滑块作非完全弹性碰撞;气轨上两滑块作完全非弹性碰撞。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

5

弦振动的研究

观察弦振动时形成的弦波;测量弦线的线密度;用两种方法测量弦线上横波的传播速度,验证弦振动的波长与张力的关系。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

6

杨氏模量的测定(伸长法)

用伸长法测定金属丝的杨氏模量;掌握光杠杆测量微小长度变化的原理及其使用方法。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

7

三线摆

掌握三线摆测定转动惯量的原理和方法。测量三线摆下圆盘的转动惯量;测量圆柱体的转动惯量;验证转动惯量的平行轴定理。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

8

声速的测定(超声)

了解超声波产生和接收的原理,加深对相位概念的理解. 掌握测量空气中声速的方法. 用相位比较法、振幅极值法(或时差法)测量空气中的声速并与其理论值比较。

1

3

综合实验

选做

力学实验室

9

单摆

练习使用停表、周期测定仪和米尺,测单摆的周期和摆长;用停表或周期测定仪测量不同摆长时单摆的振动时间;求出当地重力加速度g的值。

1

3

验证实验

选做

力学实验室

10

转动惯量的测定

学习测量不同形状物体的转动惯量。

1

3

综合实验

选做

力学实验室

11

弹簧振子的研究

学习设计性实验的基本方法,培养实验的设计能力;研究弹簧本身质量对振动的影响;测定弹簧的有效质量和劲度系数。

1

3

设计实验

必做

力学实验室

12

热功当量

 

掌握牛顿冷却定律的应用,测量热功当量

 

1

3

综合实验

必做

热学实验室

13

冰的熔解热的测定

 

学习热学两个基本量— 温度与热量的测量方法,用混合法测定冰的熔解热,学习一种粗略修

正散热的方法。

 

1

3

验证实验

必做

热学实验室

14

液体粘度的测量(圆柱转动法)

加深对液体内摩擦定律的理解;学会用旋转圆筒法测定液体的粘度。测量砝码匀速下落时间,求液体的粘度。

1

3

验证实验

必做

热学实验室

15

不良导体导热系数的测定

掌握稳态平板法测量导热系数的原理;用稳态平板法测定不良导体的导热系数;

1

3

综合实验

必做

热学实验室

16

绝热指数的测量

学习传感器的原理,用绝热膨胀法测定空气的绝热指数

1

3

验证实验

必做

热学实验室

17

金属线胀系数的测量

学习利用光杠杆或千分尺测量金属棒的线胀系数。

1

3

综合实验

选做

热学实验室

18

固体比热容的测量(混合法)

掌握基本的量热方法—混合法;测定金属的比热容;学习一种修正系统误差的方法。用混合法测金属的比热容;

1

3

验证实验

选做

热学实验室

       

19

电子示波器的使用

了解通用示波器结构和工作原理;初步掌握示波器的使用方法;学习用示波器观察电信号波形、测量电压频率和相位。

           

1

       

3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

      

20

磁场的描绘

 

研究载流线圈内磁场分布,加深对毕奥—萨伐尔定律的理解,掌握感应法测磁场的原理和方法,考查亥姆霍兹线圈的磁场均匀区。

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

      

21

万用表的使用

熟悉并掌握万用表的基本原理,正确地使用万用表测量电压、电流、电阻等。

1

3

验证实验

必做

电磁学

实验室

      

22

半导体热敏电阻特性的研究

 

研究热敏电阻的温度特性;掌握非平衡电桥的原理;了

 

1

3

验证实验

必做

电磁学

实验室

      

23

LRC电路的稳态特性

研究交流信号在LRC串联电路中的相频和幅频特性;学习使用双踪示波器,掌握相位差的测量方法。

 

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

       

24

用惠斯通电桥测电阻

掌握惠斯通电桥测电阻的原理;了解提高电桥灵敏度的几种途径。

 

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

25

低电阻的测量

掌握用伏安法测量低电阻的方法;学习用直流双臂电桥测量低电阻的原理及方法。

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

       

26

霍尔效应

了解霍尔效应的物理意义;学会霍尔效应元件测量磁场的方法。

 1

    3

  

实验

   必做

 

电磁学

实验室

       

      

27

伏安法测二极管特性

掌握分压器和限流器的使用方法;熟悉测量伏安特性的两种方法及其修正计算;了解二极管的正向伏安特性。

 1

    3

验证  

实验

   必做

 

电磁学

实验室

       

28

铁磁物质动态磁滞回线的测量

 

了解用示波法测量铁磁物质动态磁滞回线的基本原理;进一步了解磁性材料的特性。

 

 1

    3

验证  

实验

   必做

 

电磁学

实验室

29

LRC电路的暂态过程研究

研究LRC电路的暂态特性; 加深L、R、C各元件在电路中的作用;进一步熟悉使用示波器。

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

      

30

静电场的描绘

学习用模拟法研究静电场,圆柱形电容器中等势线分布的模拟测绘,二根无限长平行直导线周围等势线分布的模拟测绘。

 1

    3

   验证

实验

   选做

 

电磁学

实验室

31

居里点的测量

 

了解铁磁物质由铁磁性转变为顺磁性的微观机理;掌握用居里温度测试仪,测定居里温度的

原理和方法;测定铁磁样品的居里温度。

 

 1

    3

   验证

实验

   必做

 

电磁学

实验室

32

用板式电势差计测量电池的电动势及内阻

掌握用电势差计测量电池的电动势的原理,测量干电池的

电动势和内阻。

 1

    3

   验证

实验

   选做

 

电磁学

实验室

       

33

万用表的设计安装和校准

 

掌握万用电表的基本原理和设计方法;学习万用电表的组装与定标。

 

 1

    6

   设计

实验

   必做

 

电磁学

实验室

34

薄透镜焦距的测定

学会调节光学系统使之共轴,了解视差原理的实际应用,掌握薄透镜焦距测定的常用方法,测会聚透镜焦距,测发散透镜焦距。

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

35

分光计的调节与使用

5.         了解分光计的结构,学会调节分光计

6.         利用分光计来测定某棱镜的顶角

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

36

菲涅耳双棱镜干涉测钠灯波长

5.         掌握用菲涅尔双棱镜获得双光束干涉条纹的方法。

6.         进一步理解产生干涉现象的必要条件

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

37

椭圆偏振光的产生和验证

3.         了解光的偏振性

3、  掌握偏振光的产生方法和检验方法

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

38

用牛顿环干涉测透镜曲率半径

 

掌握用牛顿环测定透镜曲率半径的方法,通过实验加深对等厚干涉原理的理解,调节牛顿环和显微镜,测出干涉环纹的半径,并计算出透镜的曲率半径。

 

1

3

验证

实验

必做

 

光学

实验室

39

光栅衍射测量汞灯的光谱

7.         了解光栅分光作用的基本原理

8.         学会用透射光栅测定光波波长

9.         学会利用透射光栅演示复色光的光谱

1

3

综合

实验

必做

 

光学

实验室

40

迈克耳孙干涉仪的调节和使用

 

掌握迈克耳孙干涉仪的调节和使用方法,调节和观察迈克耳孙干涉仪产生的干涉图,以加深对各种干涉条纹的理解,用迈克耳孙干涉仪测定钠D双线平均波长和波长差。

 

1

3

综合

实验

必做

 

光学

实验室

41

测定不透明物体的折射率

5、  学会找资料

6、  掌握撰写设计性实验报告

1

6

设计

实验

选做

光学

实验室

 

五、考核方式及成绩评定办法

实验报告必须包括:①实验目的;②实验原理;③实验主要仪器及型号;④实验内容与步骤;⑤注意事项⑥实验测试数据及数据处理⑥实验误差分析及结果讨论。实验报告按物理系《物理实验报告评分标准》给分.

    实验成绩评定办法:实验报告成绩占60%,实验笔试成绩30%,平时实验成绩占10%,按此比例计算学生该门课程的学期的成绩。

六、主要仪器设备及材料配置

游标卡尺、螺旋测微计、读数显微镜,物理天平,分析天平,比重瓶,单摆,秒表,型气轨,  智能数字测时器,自由落体运动实验仪,实验仪控制面板,计算机,自由落体实验金属支架,周期测定仪,杨氏模量测定仪,三线摆,电振音叉(频率约为100Hz),刚体转动实验仪,双踪示波器,信号发生器(超声波),粘度计,固体线胀系数测定仪(电热法),千分表,导热系数测定仪,接触调压器(自耦变压器),多量程直流数字电压表,量热器,精密温度计(050℃,分度值为0.1℃),数字显示温度计(精度为0.1℃),加热器,小量筒,焦利秤,流电源、电阻箱、检流计、待测电阻、开关、安培表、毫伏表、检流计、电阻、低压电源、双电桥、待测低电阻、电容器、晶体管毫伏表、音频信号发生器、标准电容箱、 标准电感、电子示波器、运算放大器(uA741型或其它型号)、低频信号发生器、霍尔效应仪、测试仪、方波发生器、万用表、无感电阻箱、电流表、滑线变阻器、稳压电源、待测二极管、密立根油滴实验仪(附直流高压电源、数字电压表、秒表)、喷油器、非线性电路混沌实验仪、万用表、光具座、望远镜、测量显微镜、读数显微镜、分光计、钠灯、汞灯、双棱镜、测微目镜、牛顿环仪、单色仪、迈克耳孙干涉仪、氦—氖激光器、偏振光实验仪、旋光仪、普朗克常量测定仪。

七、实验指导书及主要参考

1、杨述武.普通物理实验(第一部分:力、热学)[M]. 第三版.北京: 高等教育出版,2000.

2、杨述武.普通物理实验(第二部分:电磁学)[M]. 第三版.北京: 高等教育出版,2000.

3、杨述武.普通物理实验(第三部分:光学)[M]. 第三版.北京: 高等教育出版社,2000.

4、杨述武. 普通物理实验(四、综合及设计部分)[M]. 第三版.北京: 高等教育出版社,2000.

5、李平舟,陈秀华,吴兴林.大学物理实验[M].西安;西安电子科技大学出版社,2002.

6、杜义林. 大学实验物理教程[M]. 合肥:中国科学技术大学出版社,2002.

7、《基础物理实验》,沈元华、陆申龙主编,高等教育出版社,2003 12

8、曾金根等,大学实验物理教程[M]. 上海:同济大学出版社,2002.

9、林福忠等,《大学物理实验教程》第二版

 

 

撰写人:林福忠                  审定人:赖国忠

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

《大学物理实验》教学大纲

一、课程基本信息

1.课程名称:大学物理实验             2.课程编号:09030004 / 09030004                 

3.课程总学时/总学分:96学时/6学分  4.实验学时数/学分:28学时/2学分          

5.课程类别:学科基础课实验           6.适用专业:土木工程 (闽台合作)              

7.应开设实验项目数:10

                       

二、课程与人才培养标准实现矩阵的关系说明

《大学物理实验》课程是土木工程 (闽台合作)专业学生工程科学基础知识的重要组成部分,为本专业学生学习后续的光电学科基础知识和专业知识提供重要基础保证。

大学物理实验是一门建立在实验基础上的学科,物理概念的建立、规律的发现都以严格的科学实验为基础,并通过实验来证实,因此物理实验在物理学的发展过程中起着重要的和直接的推动作用。

大学物理实验课程是理工科专业的必修专业课,通过完成一定数量的实验,使学生掌握物理实验的基本知识,学会一些物理量的常用测量方法,常用仪器的使用方法和原理;培养和提高学生的动手能力;学会用实验去观察、分析、研究物理现象和物理规律并加深对理论知识的理解;学会对实验数据的处理及误差的分析;培养学生养成良好的实验习惯和严谨的科学作风,为后继的实验课程打好基础。

三、实验教学目的

1.教学内容:力学概念、公式和规律是力学实验的基本原理, 电磁学实验根据电磁学基本规律、基本电学及磁学等量的测量原理设计实验, 光学实验依据光学课程中几何光学和物理光学原理设计实验。力学实验要求学生能掌握长度、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、螺旋测微计、读数显微镜、秒表、天平以及气垫导轨、光电门、光杠杆等基本仪器,要求能应用误差理论正确处理实验数据,能对实验结果作出正确的分析。电磁学实验要求学生能掌握基本实验技能训练,基本电学、磁学等量的测量,以及在此基础之上的综合设计性实验等方面。光学实验要求学生能做好依据光学课程中几何光学和物理光学原理所设计的实验,实验内容包括基本技能训练、基本数据获得方法等,使学生更深刻地理解光学基础知识和基本概念,更好地培养学生动手操作能力及分析问题和解决问题的能力。

2.基本要求

1.由指导教师讲清实验基本原理、基本操作方法。在教学中适当介绍一些物理实验史料和物理实验在工程技术中的应用知识,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
.在实验教学过程中,引导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
.了解测量误差的基本知识,具有正确处理实验数据的能力。其中包括下列内容:测量误差的基本概念;直接测量量的不确定度计算;间接测量量的不确定度计算;处理实验数据的一些重要方法,如列表法、作图法和一元线性函数的最小二乘法等。
    4
.按每组1人进行实验,记录数据,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;并基本掌握常用的操作技术。例如:零位调整;水平、铅直调整;光路的共轴调整;消视差调节;逐次逼近调节;根据给定的电路图正确接线等。
   
3) 了解物理实验中常用的实验方法和测量方法。例如:比较、放大、转换、模拟、补偿、平衡和干涉等方法。
   
4) 能够进行常用物理量的一般测量。例如:长度、质量、时间、热量、温度、电流强度、电压、电动势、电阻、磁感应强度、折射率等。
   
5) 了解常用仪器的性能,并学会其使用。例如:测长仪器、记时仪器、测温仪器、变阻器、电表、直流电桥、直流电势(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的过程中,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、解决实验中的问题。

5.处理数据并写出实验报告。报告应分析实验结果,讨论实验中的问题。

四、实验项目内容、基本要求与学时分配

 

实验名称

目的要求、内容提要

每组

人数

实验

时数

实验

类型

必做

选做

所在实

验分室

0

绪论

 

 

测量与误差,测量及其种类,真值与误差,系统误差,偶然误差,标准偏差,错误数据剔除准则。测量不确定度与测量结果的表述,标准不确定度的A类分量及B类分量,合成标准不确定度,相对不确定度、直接测量量的结果及标准不确定度,间接测量量的结果及标准不确定度。有效数字及其运算,仪器读数、记录与有效数字、运算后的有效数字、数值的修约规则,数据处理的基本方法:列表法、图示法、图解法、逐差法、分组计算法、最小二乘法。电磁学实验基础知识,电磁学实验基本内容及教学安排,光学实验的基本知识光学仪器的调试方法

全班

6

 

 

 

1

长度测量

练习使用测量长度的几种常用仪器;练习做好记录和计算不确定度。用螺旋测微计测量滚球的直径;用游标卡尺测量圆管的体积;用读数显微镜测量毛细管的直径。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

2

密度的测定

熟悉物质密度的测量方法—液体静力称衡法和比重瓶法。用静力称衡法测固体的密度;用比重瓶测液体的密度。

1

3

验证实验

必做

力学实验室

3

倾斜气垫导轨上滑块运动的研究

用倾斜气垫导轨测定重力加速度;初步掌握气垫导轨和数字测时器的使用方法;分析和校正实验中的系统误差。测滑块的运动时间、求粘性阻尼常量及滑块的加速度;求赣州市的重力加速度。