“大学物理实验（A）”教学大纲
COLLEGE PHYSICS EXPERIMENTS (A)
课程中文名称：大学物理实验（A）
课程英文名称：COLLEGE PHYSICS EXPERIMENTS (A)
课程编号：PHYS1007
实验学时：48
学分：1.5
适用专业：理工科
先修课程：高等数学,大学物理
开课学院：理学院
开课学期：第2,3学期
教材及实验指导书：大学物理实验
王红理，黄丽清主编，陕西科学技术出版社，2003年。
一、实验课程简介
大学物理实验是对理工科大学生进行科学实验基础训练的一门独立的必修课，它包括力学、热学、电磁学、光学、原子物理等方面的基础实验内容，是一门实践性课程，是学生进入大学后接受系统实验方法和实验技能训练的开端。通过本课程的学习使学生了解科学实验的主要过程与基本方法，它旨在培养学生科学素质、动手能力和创新能力等，将为学生后续课程学习和科研工作奠定必要的基础，本课程以基本物理量的测量方法，基本物理现象的观察和研究，常用测量仪器的结构和使用方法为主要内容进行教学，对学生的基本实验能力、分析能力、表达能力和综合性运用能力进行严格的培养。
二、实验课性质、目的和任务
性质:
大学物理实验是对大学生进行科学实验基础训练的一门独立的必修课。
目的:
它包括力学、热学、电磁学、光学、声学等方面的基础实验内容，旨在培养大学生科学素质、动手能力和创新能力等，将为学生后续课程学习和科研工作奠定必要的基础.
任务:
它的主要任务是：（1）通过对各种物理量的测量，通过实验手段观察实验现象，培养学生分析解决问题的能力和创新能力；（2）培养学生科学实验能力，即通过阅读实验教材，做好实验前的各种准备工作；通过阅读仪器说明书，正确使用常规仪器；正确记录和处理实验数据，撰写合格的实验报告；通过撰写课程论文和公开答辩，培养学生科技写作能力、语言表达能力和应变能力等综合素质；（3）培养学生严谨的治学态度和实事求是的科学作风；（4）学生能够完成简单的综合性、设计性、研究性等实验，培养学生精神和创新意识。
三、实验课教学基本要求
1. 本课程包含力学、热学、光学、电磁学、近代物理等方面的基本物理量的测量和物理规律的验证性、设计性和综合性实验，总学时为48学时，分二个学期完成，从以下实验中选择实验项目完成。
2. 课内教学活动主要通过实验来培养学生的实验动手能力、熟悉科学实验过程、撰写实验报告、独立完成实验的能力及合作精神、科学的工作作风等。四、实验教学的内容与基本要求
1．实验项目名称：绪论、测量误差及数据处理
实验目的：学习测量结果的有效数字表示。掌握实验数据的处理和误差分析。
教学基本要求：掌握测量结果的有效数字表示。学习误差的分析处理方法和实验结果的科学表示。
实验内容提要：学习利用有效数字表示测量结果，掌握实验数据的处理和误差分析。它是整个物理实验的基础内容。
实验类型：综合性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：电视机、VCD机。
2． 实验项目名称：物体密度的测定
实验目的： 掌握游标卡尺、螺旋测微计和物理天平的使用方法；学会用流体静力称衡法测定固体或液体的密度；了解用比重瓶测小块固体或液体密度的原理。
教学基本要求：掌握质量和长度测量的方法以及仪器的使用。利用有效数字表示测量结果，并对测量误差进行分析，正确表示测量结果。
实验内容提要： 学习利用流体静力称衡法和定义法测量物体的密度。掌握物理天平、游标卡尺和螺旋测微计的使用。利用有效数字和不确定度的概念处理实验结果。
实验类型：验证性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：游标卡尺、螺旋测微计、物理天平等。
3． 实验项目名称：物体转动惯量的研究
实验目的： 了解扭摆和三线摆的结构、需要测量的设备参数。学会测量物体的转动惯量，掌握长度、质量和时间的测量方法。验证平行轴定理，学会曲线改直线的数据处理方法。
教学基本要求：掌握物体转动惯量的物理意义，学习利用三线摆和扭摆测量转动惯量的方法，以及时间的测量。验证平行轴定理。
实验内容提要： 利用扭摆和三线摆测定物体的转动惯量，验证平行轴定理。
实验类型：验证性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：扭摆装置、三线摆装置、天平、停表、游标卡尺、直尺
4． 实验项目名称：固定均匀弦振动的研究
实验目的： 了解固定均匀弦振动的传播规律；观察驻波的形成；测量横波在固定均匀弦中传播的速度。
教学基本要求：了解波在固定均匀弦中的传播和驻波的形成。研究弦振动中弦的线密度、张力和波速三者之间的关系。掌握驻波形成的条件。
实验内容提要：观察振动在固定均匀弦中的传播和驻波的形成。研究弦振动中弦的线密度、张力和波速三者之间的关系。掌握驻波形成的条件。
实验类型：验证性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：固定均匀弦振动实验装置、砝码。
5． 实验项目名称：不良导体导热系数的测定
实验目的：学会用稳态平板法测定不良导体的导热系数；学习用作图法求散热速率。
教学基本要求：了解傅立叶热传导方程和导热系数 。学习利用稳态法测量不良导体的导热系数。掌握利用作图法得到物体在某一温度下的散热速率。
实验内容提要：学习傅立叶热传导方程和导热系数的物理意义。利用稳态平板法测量不良导体的导热系数。利用作图法得到物体在某一温度下的散热速率。
实验类型：综合性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：导热系数测定仪，热电偶，直流数字电压表，停表。
6． 实验项目名称：非线性电阻特性的研究
实验目的： 测试非线性电阻元件的伏安特性曲线；从伏安特性曲线求等效电阻和动态电阻。
教学基本要求： 掌握内接、外接和补偿电路测量电阻的方法。利用作图法表示非线性电阻的伏安特性。并求出在某一电流下的等效电阻和动态电阻。
实验内容提要：在内、外接电路测量电阻方法的基础上设计补偿电路，来测量非线性电阻。了解动态、等效电阻的含义。分析电阻非线性的来源。
实验类型：设计性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：伏特表、毫安表、微安表、滑线变阻器、直流稳压电源、电键、导线。
7． 实验项目名称：中值、低值及高值电阻的测定
实验目的：学习用惠斯通电桥测量中值电阻及用开尔文电桥测量低值电阻的原理和方法；了解电阻温度计的原理；学习用线性拟合法或图解法处理实验数据，求出金属导体电阻温度系数；测定黄铜和铝的电阻率。
教学基本要求：学习惠斯通电桥和开尔文电桥测量电阻的原理和使用方法。掌握低值电阻和高值电阻的测量方法。分析金属电阻的温度特性。学习用线性拟合法或图解法处理实验数据
实验内容提要： 利用惠斯通电桥和开尔文电桥测量中值和低值电阻。学习高值电阻的测量方法。分析金属电阻的温度特性。学习用线性拟合法或图解法处理实验数据
实验类型：设计性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：惠斯通电桥、开尔文电桥、温度电阻、待测电阻、水浴系统。
8． 实验项目名称：用电流场模拟静电场
实验目的： 了解模拟实验法及其适用条件；加深对电场强度和电势概念的理解；学会用模拟法测量和研究二维静电场；学会用图示法表达实验结果。
教学基本要求：学习模拟法实验的特点和使用条件。掌握电流场和静电场的分布特点。描绘电压场的分布，利用正交关系描绘静电场。
实验内容提要：测量电流场中等电势点的分布，描绘电压场的分布，并利用正交关系描绘与静电场类似的电流场。
实验类型：验证性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：双层式静电场描绘仪、专用电源
9． 实验项目名称：电子示波器及其应用
实验目的：了解电子示波器的基本工作过程和扫描原理；学习使用示波器观察波形。
教学基本要求：了解电子示波器的工作原理。掌握示波器的使用方法。利用电子示波器观察整流滤波电路各点的波形，并用于测量电学物理量。
实验内容提要：学习电子示波器的工作原理。掌握示波器的使用方法。利用电子示波器测量电池的电压和交流电电压的峰峰值，并推算其有效值。观察、记录整流滤波电路各点的电压波形。
实验类型：设计性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：电子示波器、变压器、整流滤波电路板
10． 实验项目名称：分光计的调整和折射率的测定
实验目的：了解分光计的结构、熟悉分光计的调整和使用；利用分光计测量三棱镜的顶角和最小偏向角，从而确定棱镜玻璃的折射率。
教学基本要求：了解分光计的结构，学习分光计的使用调整方法。掌握测量玻璃三棱镜折射率的原理和方法。
实验内容提要：将分光计调整到使用状态。测量玻璃三棱镜的顶角，观察棱镜分光光谱，测量绿光的最小偏向角，计算玻璃三棱镜折射率。
实验类型：设计性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：分光计、汞灯、玻璃三棱镜
11． 实验项目名称：金属杨氏摸量的测定
实验目的： 掌握用光杠杆测量长度微小变化量的原理和方法；学会用逐差法或作图法处理数据。
教学基本要求：了解杨氏摸量的物理意义和测量方法。学习光杠杆的原理和使用。掌握各种长度的测量方法和误差评估。正确表示测量结果。
实验内容提要：调节光杠杆和标尺望远镜观察和记录金属丝在外力作用下的伸长量。测量实验中的各种长度并评估误差。正确表示测量结果。
实验类型：设计性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：支架、光杠杆、标尺望远镜、直尺、卡尺、千分尺、砝码
12． 实验项目名称：铁磁性材料居里温度的测定
实验目的：初步了解铁磁物质由铁磁性转变为顺磁性的微观机理；掌握居里温度测试仪测定居里温度的原理和方法；测定铁磁材料的居里温度。
教学基本要求：了解铁磁材料的磁化特点和机理。利用磁滞回线法和磁感应强度随温度变化曲线法测量铁磁材料的居里温度。
实验内容提要：了解铁磁材料的磁化特点和机理。在示波器上显示和观察磁滞回线，并根据磁滞回线的消失和磁感应强度随温度变化曲线法测量铁磁材料的居里温度。
实验类型：综合性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：居里温度测试仪、待测样品、示波器
13． 实验项目名称：用示波器测量相位差及频率
实验目的： 利用示波器观察两个相互垂直的同频率及不同频率的简谐振动的合成；学习用李萨如图形及其他方法测量相位差及频率。
教学基本要求：学习在示波器上观察两个电振动叠加形成的李萨如图的方法和原理，掌握利用李萨如图测量两个电振动的相位差和频率间的倍数关系的方法。
实验内容提要：在示波器上形成和观察移相电路中电容两端电电压和流经电流叠加形成的李萨如图，测量它们的相位差。并利用形成的稳定李萨如图测量两个垂直电振动的频率间的倍数关系。
实验类型：设计性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：双通道示波器、信号发生器、RC电路板、变压器
14． 实验项目名称：用磁聚焦法测定电子荷质比
实验目的： 加深理解电子在电场和磁场中的运动规律；了解静电聚焦和磁聚焦等的基本原理；学习用磁聚焦法测定电子的荷质比。
教学基本要求：学习电子束在螺线管磁场中做螺旋运动的规律，观察电子的磁聚焦现象。掌握利用磁聚焦法测量电子电量和质量比值的原理和方法，测定电子的荷质比。
实验内容提要：正确连接线路，观察电子在螺线管中的磁聚焦现象。利用电子束在螺线管磁场中做螺旋运动的规律，测量电子在不同加速电压下聚焦电流的大小，从而计算出电子电量和质量的比值。
实验类型：综合性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：长直螺线管、阴极射线示波管、电子荷质比测定仪电源、电键仪表板
15． 实验项目名称：等厚干涉及其应用
实验目的： 观察等厚干涉现象，了解等厚干涉的原理和特点；学习用牛顿环测量透镜曲率半径及用劈尖干涉测量薄膜片厚度的方法；正确使用测量显微镜，学习用逐差法处理数据。
教学基本要求：掌握产生等厚干涉的条件及满足的方程，利用等厚干涉理论测量牛顿环装置中一凸透镜的曲率半径和劈尖装置中铝泊的厚度。加深对波动光学知识的认识和应用。
实验内容提要：利用测量显微镜在钠光下观察牛顿环和劈尖干涉条纹，并利用等厚干涉理论测量牛顿环装置中一凸透镜的曲率半径和形成劈尖装置中铝泊的厚度。利用逐差法处理实验数据。
实验类型：设计性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：测量显微镜、钠光灯、牛顿环装置、劈尖装置
16． 实验项目名称：用光栅测量光波波长
实验目的： 进一步熟悉分光计的调整和使用；观察光栅光谱，测量汞灯谱线的波长。
教学基本要求：进一步熟悉分光计的调整和使用，观察光栅光谱，认识光的波动特性，掌握光栅方程的具体应用。测量汞灯的光波波长。
实验内容提要：正确调整和使用分光计，观察光栅光谱，测量光栅对汞灯的衍射角度，利用光栅方程来计算汞灯光中的几个波长。
实验类型：综合性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：分光计、汞灯、光栅
17． 实验项目名称：单缝衍射
实验目的： 观察单缝夫琅和费衍射现象；掌握单缝衍射相对光强的测量方法，并求出单缝宽度。
教学基本要求： 观察单缝对He-Ne激光的夫琅和费衍射，了解光的波动特性。测量衍射光强的分布，与理论结果进行对比。
实验内容提要： 观察单缝对He-Ne激光的夫琅和费衍射，了解光的波动特性。通过测量衍射光强的分布，推算出狭缝的宽度。
实验类型：综合性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：He-Ne激光器、光强测试仪、单缝、检流计
18． 实验项目名称：声速的测定
实验目的： 了解超声波的产生、发射和接收的方法；用驻波法、行波法和时差法测量声速。
教学基本要求： 掌握利用驻波法、行波法和时差法测量声波在空气中和水中的传播速度的方法。学习声波产生、接收以及驻波形成的条件。
实验内容提要： 利用驻波法、行波法和时差法测量声波在空气中和水中的传播速度。掌握声波产生、接收以及驻波形成方法。
实验类型：设计性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：声速测试仪、示波器、声速测试仪信号源
19． 实验项目名称：霍耳效应
实验目的： 学习霍耳效应的物理过程和测量磁场的方法和原理；测量霍尔控制电流与霍尔电压之间的关系；测定励磁电流和霍尔电压线性关系的范围。
教学基本要求：了解产生霍耳效应的物理过程和测量磁场的方法和原理。验证霍耳电流和霍耳电压间的线性关系。
实验内容提要：学习霍耳效应的物理过程和测量磁场的方法和原理。通过实验验证霍耳电流和霍耳电压间的线性关系。
实验类型：综合性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：霍耳效应仪、恒流电源
20． 实验项目名称：金属电子逸出功的测定
实验目的： 了解热电子发射的基本规律；用里查孙直线法测定金属钨的电子逸出功；掌握避开不易测量物理量的实验数据处理方法。
教学基本要求： 了解热电子发射的基本规律和电子单向导电性。学习利用里查孙直线法测定金属钨的电子逸出功的方法。学会避开不易测量物理量的实验数据处理方法。
实验内容提要： 认识理想二极管的结构和电子导电的特性，了解热电子发射的基本规律和电子单向导电性。测量不同灯丝电压下阴极电流和电压之间的关系。利用里查孙直线法测定金属钨的电子逸出功。
实验类型：验证性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：理想二极管、直流电压表、直流电流表、逸出功测定仪
21． 实验项目名称：光电效应及普朗克常数的测定
实验目的：了解光电效应的基本规律，加深对光量子理论的认识；了解光电管的结构和性能，测定其基本特性曲线，为正确使用光电管提供依据；验证爱因斯坦光电方程，测定普朗克常数；学习用作图法和线性拟合法处理实验数据。
教学基本要求：了解光电效应的基本规律，加深对光量子理论的认识。研究光电管在不同频率、不同光强下的伏安特性。验证爱因斯坦光电效应方程，测定普朗克常数。
实验内容提要：了解光电管的基本结构，测量光电管在不同频率和光强下的伏安特性曲线。验证爱因斯坦光电效应方程，测定普朗克常数。
实验类型：综合性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：光电效应测试仪、可调节光源
22． 实验项目名称：密立根油滴法测电子电荷
实验目的： 验证电荷的量子性；测定电子的电荷值；学会作统计直方图。
教学基本要求：掌握密立根油滴仪测量带电油滴所带电量的原理和方法，并学会用统计直方图法验证电荷的量子性，计算最小电荷即电子电量。
实验内容提要：利用密立根油滴仪测量带电油滴所带电量并利用统计直方图法验证电荷的量子性，计算最小电荷即电子电量。
实验类型：验证性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：密立根油滴仪、喷雾器、气压计
23． 实验项目名称：直流电位差计及其应用
实验目的： 掌握补偿、平衡、比较三种测量方法；掌握电势差计的结构、工作原理和使用方法；了解热电偶的测温原理和方法，并熟悉灵敏电流计和标准电池的使用。
教学基本要求：直流电势差计是精确测量电压的仪器。掌握补偿、平衡、比较三种测量方法；掌握电势差计的结构、工作原理和使用方法；了解热电偶的测温原理和方法，并熟悉灵敏电流计和标准电池的使用。
实验内容提要：用标准电池校准直流直流电位差计，选择电位差计合适档位测量热电偶两端的电压。并在串联电路中通过测量已知电阻和未知电阻两端的电压来测量未知电阻。
实验类型：设计性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：低电势直流电势差计、检流计、直流电源、热电偶、标准电池、电阻箱
24．实验项目名称：液体动力粘度的测量
实验目的：观察液体的内摩擦现象，用落球法测量液体的动力粘度；学习光电检测法。
教学基本要求：了解仪器结构各使用方法，用落球法测量液体的动力粘度；学习光电检测法。
实验内容提要：用落球法测量液体的动力粘度，用光电法检测。
实验类型：综合性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：光电法液体动力粘度测量仪。
24． 实验项目名称：期末考核
实验目的：复习已学过的实验内容，全面、系统的掌握实验物理的思想、原理和方法。综合运用这些知识去分析解决一些未涉及的或实际中的问题
教学基本要求：通过复习考核，使学生系统、全面掌握实验物理的思想、原理和方法。巩固已学过和知识和掌握的技能，并应用于一些未涉及的或实际中的问题。考核成绩在期末成绩中占有一定的比例。
实验内容提要：以试题、专题作业和小制作等形式考核学生对实验物理的思想、原理和方法的掌握和运用。考核成绩在期末成绩中占有一定的比例。
实验类型：综合性
必修或选修：必修。
五、实验成绩的考核与评定办法
每次实验课的满分为20分，其中课内10分（包括预习、操作、数据及其它），实验报告10分（包括内容及格式、数据处理及结果、图表及曲线、分析及讨论和其它）。第一学期主要对学生进行“三基”的训练和实验作风的培养，因此严格要求，无故缺课及上课迟到15分钟以上者，该次实验成绩以0分记，缺3次实验课者，该学期实验成绩为不及格，不及格的学生，跟下一年级学生重修所有实验。期末的成绩就以该学生平时每次实验课的课内操作和实验报告为基础，折合成百分制。
对于第二学期的基础物理实验，期末要进行考试（如果是笔试，题目的量比较大，包含两个学期的实验内容；如果是操作，还含有少量的笔试题），考试成绩所占比例为40-60%之间。如果要求写一份课程总结报告，则该报告的成绩占总成绩的20%。
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