普通物理实验大纲(修订).doc

《普通物理学实验》教学大纲
课程编号：30212212
适用专业：初等教育（科学）
总学时数：51学时 学分数：3学分

一、课程性质与教育目标
物理学是一门理论和实验紧密结合的学科，重要的物理实验常常是新兴科学技术的生长点。物理学发展的事实说明，在一定生产实践的背景下，实验—理论—实验，相互促进，促使物理学及其它科学技术获得长足的进步。
通过物理实验：
1. 培养学生对物理现象的观察能力和分析能力，引导他们了解实验物理在物理概念的产生、形成和发展过程中的作用。
2. 学习物理实验中的一些常用方法、技术、仪器的知识，为学生掌握、应用和发展新技术打好物理实验基础。
二、实验内容和基本要求
实验项目的设置及学时分配
序号
实 验 项 目
学时
实 验 性 质
每组人数
1
测量误差及实验数据处理1
3
必做
1
2
测量误差及实验数据处理2
3
必做
1
3
外径千分尺游标卡尺的使用
3
必做
1
4
固体密度的测定
3
必做
1
5
速度、加速度的测定
3
必做
2
6
重力加速度的测定
3
必做
2
7
碰撞法验证机械能守恒
3
必做
2
8
惠斯通电桥测电阻
3
必做
2
9
示波器原理及应用
3
必做
2
10
非线性元件的伏-安特性
3
必做
2
11
霍尔效应及其参数测定
3
选做
2
12
薄透镜焦距的测定
3
必做
2
13
分光计的调整与应用
3
选做
2
14
照相机的使用
3
选做
2
15
光纤通信
3
选做
2
16
动手与创新实验
3
选做 设计性
1
注：选做学时中，至少有6学时的实验为必做。*号为动手与创新实验参考。
测量误差及实验数据处理1、2
一、实验学时：6学时
二、实验目的
1、 了解测量与误差的基本知识。
2、了解误差分析的基本知识。
3、掌握测量结果的误差估计和不确定度合成。
4、掌握测量结果的表示与数据处理方法。
三、主要内容
1、 测量误差——误差的基本概念、误差的分类及其特点、测量结果的表示、有效数字、误差理论和不确定度简介。
2、 实验数据的处理方法。
3、 物理实验与物理学、科学技术的关系。
4、 基本测量与实验方法的简介。
5、物理实验课的三个教学环节——练习、实验和报告的要求。
外径千分尺游标卡尺的使用
一、实验学时：3学时
二、实验类型：综合型
三、实验目的和主要内容
1、了解外径千分尺游标卡尺的原理。
2、学习用外径千分尺游标卡尺测量。
3、正确读取外径千分尺游标卡尺。
四、需用仪器、设备：外径千分尺、游标卡尺等。
五、报告要求
1、仪器介绍，200字以内。
2、数据处理(包括实验数据表格)。
3、讨论及建议(包括：回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)。
固体密度的测定
一、实验学时：3学时
二、实验类型：综合型
三、实验目的和主要内容
1、学习用外径千分尺游标卡尺测量。
2、正确读取外径千分尺游标卡尺。
3、学习规则物体密度的测量与数据处理。
四、需用仪器、设备：外径千分尺、游标卡尺、圆柱体等。
五、报告要求
1、数据处理(包括实验数据表格)。
2、讨论及建议(包括：回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)。
速度、加速度的测定
一、 实验学时：3学时
二、 实验类型：综合型
三、 实验目的和主要内容
1、了解气垫导轨的原理。
2、 学习气垫导轨的使用。
3、 学习数字毫秒计的原理及使用。
四、需用仪器、设备：气垫导轨、数字毫秒计等。
五、实验方法及步骤
1、气垫导轨的水平调节。
2、光电门的设置、调节。
3、数字毫秒计的功能选择、正确读数。
六、报告要求
1、仪器介绍，200字以内。
2、数据处理(包括实验数据表格和作图)。
3、讨论及建议(包括：回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)。
重力加速度的测定
一、实验学时：3学时
二、实验类型：综合型
三、实验目的和主要内容
1、学习用单摆法测量重力加速度的方法。
2、正确读取秒表。
四、需用仪器、设备：单摆、秒表等。
五、报告要求
1、数据处理(包括实验数据表格)。
2、讨论及建议(包括：回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)。
碰撞法验证机械能守恒
一、实验学时：3学时
二、实验类型：综合型
三、实验目的和主要内容
1、掌握气垫导轨的使用。
2、学习数字毫秒计的原理及使用。
四、需用仪器、设备：气垫导轨、数字毫秒计等。
五、实验方法及步骤
1、气垫导轨的水平调节。
2、光电门的设置、调节。
3、数字毫秒计的功能选择、正确读数。
六、报告要求
1、仪器介绍，200字以内。
2、数据处理(包括实验数据表格和作图)。
3、讨论及建议(包括：回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)。
静电场描绘
一、实验学时：3学时
二、实验类型：综合型
三、实验目的和主要内容
1、了解静电场的性质。
2、学习静电场描绘仪的原理及使用。
四、需用仪器、设备：静电场描绘仪、学生电源等。
五、报告要求
1、仪器介绍，200字以内。
2、数据处理(包括实验数据表格和作图)。
3、讨论及建议(包括：回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)。

示波器的原理及使用
一、实验学时：3学时
二、实验类型：综合型
三、实验目的和主要内容
1、了解示波器显示图象的原理。
2、学习用示波器观察电信号的波形。
3、学习用示波器测定电信号的电压和频率。
四、需用仪器、设备：双踪示波器、多用信号发生器等。
五、实验方法及步骤
1、示波器的调节及交流电压波形的观察。
2、示波器定标，测量交直流电压的大小及频率。
3、测量RC电路中的相位差。
六、报告要求
1、仪器介绍，200字以内。
2、数据处理(包括实验数据表格和作图)。
3、讨论及建议(包括：回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)。
非线性元件的伏-安特性
一、实验学时：3学时
二、实验类型：综合型
三、实验目的和主要内容
1、学习用示波器观察电信号的波形。
2、学习用示波器测定电信号的电压和频率。
3、学习用图示法表示结论的方法。
四、需用仪器、设备：双踪示波器、多用电表等。
五、实验方法及步骤
1、示波器的调节。
2、示波器定标，测量交直流电压的大小。
3、测量二极管电路中的电流与电压。
六、报告要求
1、仪器介绍，200字以内。
2、数据处理(包括实验数据表格和作图)。
3、讨论及建议(包括：回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)。

霍耳效应及其参数测定
一、实验学时：3学时
二、实验类型：验证型
三、实验目的和主要内容
1、 了解霍耳效应实验原理及有关霍耳元件对材料要求的知识。
2、 学习用“抵消法”消除副效应的影响，测量试样的VH--IS和VH—IM曲线。
3、 计算出样品的霍耳系数，确定其导电类型。
四、需用仪器、设备：霍耳效应综合实验仪
五、实验方法及步骤
1、 保持IM＝0.900A不变，IS＝0.300，0.600……1.800mA，测绘VH--IS曲线。
2、 保持IS＝1.800mA不变，IM＝0.300，0.400……0.800A，测绘VH—IM曲线。
六、报告要求
1、 测量原理、公式及说明(200宇以内)。
2、 数据处理。
3、 实验结果。
讨论及建议(包括：回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)
用牛顿环测球面的曲率半径
一、实验学时：3学时
二、实验类型：验证型
三、实验目的和主要内容
1、 了解等厚干涉仪的原理。
2、 掌握读数显微镜的调节及使用。
四、需用仪器、设备：读数显微镜、钠灯及电源等。
五、实验方法及步骤
1、 读数显微镜的调整。
2、用牛顿环装置测平凸透镜的曲率半径。
六、报告要求
1、 测量原理、公式及说明(200字以内)。
2、 数据处理。
3、 实验结果及误差分析。
4、 讨论及建议(包括：回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)
分光计测量三棱镜折射率
一、 实验学时：3学时
二、实验类型：综合型
三、实验目的和主要内容
1、 熟悉分光计的构造原理及其调整方法。
2、 观察色散现象，测定三棱镜对黄光的折射率。
四、需用仪器、设备：分光计等。
五、实验方法及步骤
1、 调整分光计。
2、 用反射法测定三棱镜顶角。
3、 测定最小偏向角。
4、 计算折射率，并与标准值比较。
六、报告要求
1、 测量原理及说明(200字以内，含仪器设备记录)。
2、 实验简要步骤和实验数据记录。
3、 数据处理(包括计算、图表、误差分析等)。
4、 实验结果(结论)。
5、 讨论及建议(包括：回答思考题、对实验方法和实验仪器和改进意见及心得体会)。
声速测量
一、实验学时：3学时
二、实验类型：综合型
三、实验目的和主要内容
1、了解声波在空气中传播速度与气体状态参量的关系。
2、了解超声波的产生和接收的原理。
3、学习用相位比较法和共振干涉法测量空气中的声速。
四、 需用仪器、设备：声速测量仪、双踪示波器、多用信号发生器等
五、 实验方法及步骤
1、振频率处用共振法测波长。
2、在谐振频率处用相位法测波长。
3、测出相对温度，用校准后的声速公式计算声速，并比较结果。
六、 报告要求
1、测量原理、公式及说明(200字以内)。
2、数据处理。
3、实验结果及误差分析。
4、 讨论及建议(包括：回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)

音频信号光纤传输实验
一、 实验学时：3学时
二、实验类型：综合型
三、实验目的和主要内容
1、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。
2、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。
1、 训练音频信号光纤传输系统的调试技术。
四、需用仪器：YOF—A音频信号光纤传输技术实验仪、DOP—A型光功率计、音频信号发生器、双踪示波器等。
五、实验方法及步骤
1、 光信号的调制与发送。
①LED—传输光纤组件电光特性的测定。
②LED偏置电流与无截止畸变最大调制幅度关系的测定。
③光信号发送器调制放大电路幅度频特性的测定。
2、 光信号的接收
①硅光电二极管光电特性及响应度的测定
②光信号的检测。
③光信号的放大。
④语言信号的传输。
六、报告要求
1、 测量原理、公式及说明(200字以内)。
2、 数据处理。
3、 实验结果及误差分析。
4、讨论及建议(包括：回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)。实* RLC串联谐振
一、 实验学时：3学时
二、实验类型：综合型
三、实验目的和主要内容
学习用电学方法模拟受迫振动的研究方法。
四、需用仪器、设备：示波器、信号源等。
五，实验方法及步骤
1、 按图连接线路，并预热仪器。
2、选定参数，测绘谐振曲线。
3、改变参数，测定谐振频率及相应的电压幅值。
六、报告要求
1、 测量原理及说明(200字以内，含仪器设备记录)。
2、 实验简要步骤和实验数据记录。
3、 数据处理(包括计算、图表；误差分析等)。
4、 实验结果(结论)。
* 设计组装欧姆表
一、 实验学时：3学时
二、实验类型：设计型
三、实验目的和主要内容
1、 设计和制作多量程欧姆表。
2、 通过对欧姆表的设计、制作和校准，体会研制电气仪表的思路和方法。
四、需用仪器：直流稳压电源、欧姆表实验仪、电阻箱等。
五、实验提示
1、 欧姆表原理电路图。
2、 欧姆表调零(A、并联式调节电路；B、串联式调节电路)
3、 扩大量程。
六、报告要求
1、 设计电流表的Ig和Rg的测量方法并画出电路图。
2、画出组装三量程欧姆表的电路图，估算元件参数，选定合乎要求的元件，组装欧姆表
3、用0.1级的电阻箱校表：校正每个量程的中值电阻，误差不得超过5％。
4、 画出欧姆表表盘。
*　电流补偿法测电源电动势及内阻
一、实验学时：3学时
二、实验类型：验证型
三、实验目的和主要内容
1、了解电流补偿的原理。
2、用补偿法测定实际电压源的电动势，内阻及短路电流。
四、需用仪器、设备：直流稳压电源，电流表，检流计，电阻箱等
五、实验方法及步骤
1、 用补偿法测定实际电压源的V—I曲线，内阻及电动势。
2、 测定实际电压源的短路电流。
六、报告要求
1、测量原理。
1、 数据处理及作图。
2、 实验结果及误差计算分析。
4、讨论及建议。
* 小型制冷系统的测定
一、 实验学时：3学时
二、实验类型：综合型
三、实验目的和主要内容
1、学习制冷系统的制冷原理，加深对热学基本知识的理解。
2、测定小型制冷系统的制冷系数。
四、需用仪器、设备：小型制冷系统实验仪等。
五、实验方法及步骤
1、 压缩机功率测定。
2、 制冷量测定。
3、 制冷系数的测定。
六、报告要求
1、 测量原理及说明(200字以内，含仪器设备记录)。
2、 实验简要步骤和实验数据记录。
3、 数据处理(包括计算、图表、误差分析等)。
4、 实验结果(结论)。
5、 讨论及建议(包括：回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会)。

三、主要教学环节和教学方法
1．学习如何用实验方法和技术研究物理现象和规律，了解物理实验在物理学发展中的作用，培养学生在实验过程中发现问题、分析问题和解决问题的能力。
2．学习普通物理某些主要领域中的一些基本实验方法和技术，掌握有关仪器的性能和使用。通过实验着重培养学生阅读参考资料、观察现象、独立操作、正确测量、处理实验数据以及分析和总结实验结果等方面的能力。
3．通过实验加深对普通物理的基本现象和规律的理解。
4．巩固和加强有关实验数据处理及误差分析方面的训练。
5．培养实事求是、踏实细致、严肃认真的科学态度和克服困难的坚韧不拔的工作作风以及科学的、良好的实验素质和习惯。
四、实验考核办法及评分标准（参考）
（一）、成绩构成
期末考试成绩：闭卷笔试50分＋实验操作50分。
期末总评成绩由两部分成绩构成：①平时成绩占 30% ；②期末考试成绩占 70%。
（二）、考核项目：
1.闭卷笔试：误差理论
2.实验操作：在所做全部实验中，教师选定3-5个实验，学生随机抽取一个并当场独立进行实验操作。
（三）、评分标准：
1. 闭卷笔试：根据卷面内容确定
2. 实验操作：
1）按实验步骤打分，以50分为基数，错一步扣5分直至扣完；
2）操作不规范扣5分；
3）数据记录整理不准确扣10分。
五、选用教材及参考教材
教材：
《大学物理实验讲义》；郭家鹏等编；2009。
教学参考书：
《大学物理实验教程》；腾琴 刘传先主编；机械工业出版社；2008。
执笔：郭家鹏 修订日期： 2010 年 4月 20日
审订：周蓉蓉 审订日期： 2010年 4月 28日