物理学专业试验课教学大纲太原师范学院物理系文档格式.docx

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学习本课程的目的：

使学生学习物理实验基础知识的同时，在力学实验的基本方法、基本技能等方面受到较系统的训练，掌握初步的实验能力，逐步具有实践能力和创新能力，养成良好的实验习惯以及严谨求实的科学作风。

学习本课程的要求：

1．掌握力学基本物理量的测量。

2．了解常用仪器的性能，并掌握使用方法。

3．巩固实验数据处理方法的应用。

4．初步独立设计实验方案。

四、评价

本课程采用平时考核和期末考核、定性考核与定量考核相结合的方式评定学生的成绩。

平时考核（平时成绩包括预习报告、实验操作、实验习惯和实验报告等几部分组成）占70%，期末考核成绩占30%。

五、实验项目设置和内容

物理实验的基本知识（讲授）

目的要求

1．理解测量与不确定度的基本概念。

2．掌握实验数据的处理方法。

3．学会写实验报告。

内容要点

1．测量与误差的基本概念

2．系统误差与偶然误差的基本概念

3．测量结果与测量不确定度

4．有效数字及其运算

5．实验数据的图示法和图解法

6．组合测量与最佳直线参数

7．如何撰写实验报告

计划时数6

实验性质必做

每组人数全体

实验一、长度的测量

1．练习使用测长度的几种常用仪器。

2．练习做好记录和计算不确定度。

实验内容

用测长仪器分别测量：

1．钢球的直径。

2．圆环的体积。

3．样品的微小宽度。

4．眼镜片的厚度。

5．对上述测量结果进行不确定度评定。

主要仪器设备螺旋测微计、游标卡尺、移测显微镜、百分表。

计划时数3

实验类型基础

每组人数1

实验二、密度的测量

目的要求

熟悉物质密度的测量方法。

1．用绝对测量法测铜质圆柱体的密度，并进行不确定度计算。

2．用液体静力衡量法测铜质不规则物体的密度，并进行不确定度计算。

3．用液体静力衡量法测盐水的密度。

4．用比重瓶法测酒精的密度。

主要仪器设备物理天平、比重瓶。

实验三、小粒状固体密度的测量

测定球形小粒状固体的密度

1．设计一个测定球形小粒状固体密度的实验方案。

2．列出数据表格，对实验数据进行处理。

3．写出实验报告。

主要仪器设备所需仪器设备自行提出。

实验类型设计

实验四、单摆

1．练习使用停表和米尺，测单摆的周期和摆长。

2．求出当地重力加速度的值。

3．考查单摆的系统误差对测重力加速度的影响。

1．用金属球组成单摆测重力加速度，并进行不确定度计算。

2．用乒乓球组成单摆测重力加速度，并考察空气浮力对测的影响。

主要仪器设备单摆、停表。

实验五、偶然误差的统计规律

从摆的周期测量值的变化，认识偶然误差的规律性。

1．测量摆的周期。

2．数据的统计。

3．分析测量结果。

主要仪器设备复摆、停表、周期测定仪。

实验性质选做

实验六、弹性模量的测定（粱弯曲法）

用粱弯曲法测定金属的弹性模量。

1．调节光学系统，使其处于正常工作状态。

2．测出金属梁在负载作用下的弛垂度。

3．将有关参量测出，求出金属梁的弹性模量及弹性模量的不确定度。

主要仪器设备弹性模量测定仪、螺旋测微计、游标卡尺、米尺。

实验七、转动惯量的测定

测量不同形状物体的转动惯量。

1．测空台转动惯量。

2．测圆盘转动惯量。

3．测圆环转动惯量。

主要仪器设备刚体转动实验仪。

每组人数2

实验八、复摆振动的研究

1．考查复摆振动时振动周期与质心到支点距离的关系。

2．测出重力加速度、回转半径和转动惯量。

1．测量相应不同支点的周期。

2．测定重心的位置。

3．用作图法考查复摆振动时振动周期与质心到支点距离的关系。

4．用最小二乘法处理实验数据，求出重力加速度、回转半径和转动惯量。

主要仪器设备复摆实验装置、停表。

实验九、声速的测量（超声）

1．在超声中用振幅极值法测量声速。

2．在超声中用相位法测量声速。

3．用空气中声速求空气的比热容比。

1．调整测试系统的谐振频率。

2．在超声中分别用振幅极值法和相位法测量声速。

3．用逐差法算出声波波长的平均值。

4．根据测量数据，计算出空气中声速和空气的比热容比，并估算声速测量的不确定度，分析测量结果。

主要仪器设备声速测定仪、示波器。

实验类型综合

实验十、弹簧振子的研究

1．测定弹簧振子的劲度系数和等效质量。

2．检验弹簧振子振动周期与质量的关系。

由所给仪器按以下要求设计一个实验方案。

1．用静力伸长法测定弹簧的劲度系数。

3．测定弹簧振子的等效质量。

主要仪器设备焦利弹簧秤、砝码、停表。

六、主要参考书

1．杨述武主编：

《普通物理实验》，第三版，高等教育出版社，2000

2．李学慧主编：

《大学物理实验》，高等教育出版社，2005

3．赵家凤主编：

《大学物理实验》，科学出版社，1999

4．林抒龚镇雄主编：

《普通物理实验》，人民教育出版社，1981

七、说明

1．本课程采用理论教学和学生分组实验相结合，分组集中讲解与个别指导相结合的教学方法。

2．如在本课程教学学时外另安排实验操作考查时间，可将选做实验项目改为必做项目，或将选做实验项目安排在开放实验中完成。

热学实验

课程名称热学实验

英文名称thermodynamicsexperiment

学时学分15/1

开设学期二

先修课程高等数学、力学、热学

热学实验是面向物理学专业本科生开设的一门重要基础课程。

课程内容为热学领域基本物理量的测量、基本实验方法、常用测量仪器的原理及应用和实验设计的基本能力等。

“加强基础，循序渐进，因材施教，全面提高”，精心选择了三个类型（基础型实验、综合型实验和设计型实验）五个实验项目。

使学生学习物理实验基础知识的同时，在热学实验的基本方法、基本技能等方面受到较系统的训练，掌握初步的实验能力，逐步具有实践能力和创新能力，养成良好的实验习惯以及严谨求实的科学作风。

1．掌握热学基本物理量的测量。

平时考核（平时成绩包括预习报告、实验操作、实验习惯和实验报告等几部分组成）占80%，期末考核成绩占20%。

实验一、表面张力系数的测量（拉脱法）

1．学习力敏传感器的定标方法。

2．用拉脱法测量室温下水的表面张力系数。

1．力敏传感器的定标。

2．用数学温度传感器测量水的温度。

3．水的表面张力系数的测量。

主要仪器设备表面张力系数实验仪、螺旋测微计、游标卡尺。

实验二、金属线胀系数的测量

学习测量金属棒线胀系数的方法。

1．游标卡尺测金属棒的长度。

2．把金属棒放在加热炉内加热，并记录温度和金属棒的长度变化。

3．逐差法处理数据。

4．估计测量的不确定度，分析测量结果。

主要仪器设备线胀系数测定仪、千分表、游标卡尺。

实验三、水的汽化热的测定

用混合法测定水在沸腾时的汽化热。

1．使蒸汽发生器产生蒸汽。

2．测出混合系统吸热部分的热容及初温。

3．测出混合系统的平衡温度及系统放热部分的热容。

4．计算水的汽化热及其不确定度。

主要仪器设备水的汽化热实验仪、水的汽化热实验装置、物理天平。

实验四、冰的熔化热的测定

1．用电加热法测定冰的熔化热。

2．学习消除测量系统热散失的影响。

1．将一定量的冰水混合物装满在保温瓶中，使瓶上细管中水面处于标记位置。

2．实验过程中，要随时调节活塞位置使细管中水柱位于标记处。

在通电前每隔一分钟记录一次活塞位置与相应的时刻，测五至六次。

3．通电，注意调节活塞，每隔半分钟记录一次活塞位置与相应的时刻，同时观察电流、电压值有无变化并记录。

4．断电，继续记录几次。

5．用作图法处理实验数据，求出结果并评价。

主要仪器设备冰的熔化热测定仪。

实验五、测定液体的比热容

测定液体的比热容。

实验内容

设计一个测定液体比热容的实验方案。

光学实验

课程名称光学实验

英文名称opticalexperiment

课程性质独立设课

学时学分30学时2学分

开设学期第3学期

先修课程力热实验

适用专业