《大学物理实验A》教学大纲.docx
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《大学物理实验A》教学大纲
《大学物理实验A》教学大纲
实验名称：
大学物理实验A
学时：
60学时（含绪论课4学时）
学分：
4
适用专业：
理、工类各专业
执笔人：
王阳恩
审订人：
田永红
一、实验目的与任务
《大学物理实验A》是理工科大学生入校之后开设的第一门基础实验课程，是理工类各专业的一门学科基础课，是对学生进行科学实验方法和实验技能的基本训练、培养和提高学生科学实验素养以及分析和解决实际问题的能力的实践性课程。
本课程的具体任务是：
通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，使学生学习物理实验知识和基本实验方法，并加深对物理原理的理解；培养与提高学生的科学实验能力，包括自学能力、动手能力、分析能力、表达能力、初步设计能力；培养与提高学生的科学实验素养。
二、教学基本要求
1、通过《大学物理实验》课程的教学，使学生掌握物理实验基本知识、基本方法（实验设计方法：
如比较法、放大法、补偿法、模拟法、干涉法、转换测量法等；数据处理方法：
如列表法、逐差法、作图法、最小二乘法等），掌握基本仪器的使用，加深对物理现象及基础理论知识的理解，培养学生实验动手能力及创新能力。
2、通过实验绪论课（4学时）的教学，使学生掌握实验误差理论（如测量及其误差，标准偏差，仪器误差等）、有效数字及其运算、测量不确定度及其估算、减小系统误差常用方法等。
3、应用物理学专业必做实验为1、2、3、4、8、15、21、22、23、24、26、28，共12项，计37学时，还需选19学时，选做实验不得选光学、光电子方面的实验；其它理工类专业（地球物理各专业除外）必做实验12项，计38学时，还需选做18学时的实验。
三、实验项目与类型
序号
实验项目
学时
实验类型
备注
验证
综合
设计
必做
选做
1
不规则固体及液体密度的测量
3
√
√
2
三线摆测刚体转动惯量
3
√
√
3
液体粘滞系数的测定
3
√
√
4
杨氏模量的测量
3
√
√
5
复摆的振动研究
3
√
√
6
惯性秤
3
√
√
7
弦振动研究
3
√
√
8
超声声速的测量
3
√
√
9
刚体转动的研究
3
√
√
10
动量守恒定律的验证
3
√
√
11
冰的熔化热的测量
3
√
√
12
水的汽化热的测量
3
√
√
13
表面张力系数的测量
3
√
√
14
良导体导热系数的测量
3
√
√
15
金属线胀系数的测量
4
√
√
16
热功当量的测量
3
√
√
17
空气比热容比的测量
3
√
√
18
液体比热容的测量
3
√
√
19
不良导体导热系数的测量
3
√
√
20
空气相对压力系数的测定
3
√
√
21
惠斯通电桥测电阻
3
√
√
22
静电场模拟
3
√
√
23
电位差计测电池的电动势和内阻
3
√
√
24
示波器的原理和使用
3
√
√
25
万用电表的设计与定标
4
√
√
26
霍耳效应测磁场
3
√
√
27
非平衡电桥原理及应用
3
√
√
28
磁滞回线的研究
3
√
√
29
温差电动势的测量
3
√
√
30
周期信号的傅里叶分解与合成研究
3
√
√
31
电子比荷的测量
3
√
√
32
RLC电路的稳态特性研究
3
√
√
33
RLC电路的暂态过程研究
3
√
√
34
用非线性电路研究混沌现象
3
√
√
35
光电管特性的研究
3
√
√
36
薄透镜焦距的测量
3
√
√
37
分光计的调整和棱镜折射率的测定
5
√
√
38
迈克耳逊干涉仪的调节及使用
3
√
√
39
旋光现象的研究
2
√
√
40
用衍射光栅测定光波波长
3
√
√
41
牛顿环
3
√
√
42
衍射光强的分布研究
3
√
√
43
用双棱镜干涉测钠光波长
4
√
√
44
偏振光实验
3
√
√
45
透镜组基点的测定
3
√
√
46
用阿贝折射仪测透明介质的折射率
2
√
√
47
自组望远镜和显微镜
4
√
√
48
平行光管的调整和使用
3
√
√
49
自组投影仪
4
√
√
50
光具组节点和光具组焦距的测定
4
√
√
51
全息照相
3
√
√
52
夫兰克—赫兹实验
3
√
√
53
氢氘原子光谱
4
√
√
54
塞曼效应
4
√
√
55
白光光学/数字图象信息处理实验
4
√
√
56
核磁共振实验
4
√
√
57
光泵磁共振
4
√
√
58
普朗克常数的测定
3
√
√
59
密立根油滴实验
3
√
√
60
黑体辐射实验
3
√
√
61
傅立叶变换光谱实验
4
√
√
62
光拍法测量光的速度
4
√
√
63
电光调制实验
3
√
√
64
声光调制实验
3
√
√
65
法拉第效应实验
3
√
√
四、实验教学内容及学时分配
实验一不规则固体及液体密度的测定（3学时）
1、目的要求
熟练掌握分析天平的调节和使用方法，掌握静力称衡法。
2、方法原理
，质量用天平称量，体积用阿基米德定律求出。
3、主要实验仪器及材料
分析天平、小烧杯、酒精、不规则铜块、π型架。
4、掌握要点
分析天平的调节和方法、测量密度的方法：
静力称衡法。
5、实验内容：
（1）学习调整和使用分析天平。
（2）用流体静力称衡法测固体的密度。
实验二三线摆测物体转动惯量（3学时）
1、目的要求
研究刚体转动时合外力矩与刚体转动角加速度的关系，考查刚体的质量分布改变时，对转动惯量的影响。
2、方法原理
刚体转动定律：
，平行轴定律：
3、主要实验仪器及材料
三线摆，秒表，游标卡尺，直尺。
4、掌握要点
三线摆的调节与使用。
5、实验内容：
（1）测量出三线摆转动的周期、各部分的尺寸，。
（2）改变重物的位置，考查质量分布对转动的影响。
实验三液体粘滞系数的测定（3学时）
1、目的要求
熟练使用基本仪器测量长度、时间和温度，观察液体内摩擦现象，学会用落球法测量液体的粘滞系数。
2、方法原理
根据斯托克斯定律．考虑到各种修正
3、主要实验仪器及材料
落球粘度仪、读数显微镜、游标卡尺、米尺、秒表、温度计、比重计、小球、蓖麻油。
4、掌握要点
用粘度仪测粘度的方法。
5、实验内容：
（1）调节粘度仪底板上的调螺钉，使玻璃筒轴线沿铅直方向。
（2）用游标卡尺测量玻璃筒仪内径Ｄ，用米尺测筒上两横线间的距离Ｌ。
（3）用读数显微镜测量小球的直径，测５次求平均值。
（4）测小球匀速下落通过距离Ｌ的时间。
（5）计算及不确定度，误差。
实验四杨氏模量的测量（3学时）
1、目的要求
用伸长法测定金属丝的杨氏模量，学习光杠杆原理并掌握使用方法。
2、方法原理
胡克定律指出，在弹性限度内，弹性体的应力和应娈成正比，设有一根长为横截面积为的钢丝，在外力作用下伸长了，则，此式中比例系数称为杨氏模量，单位为．设钢丝的直径为，则，代入上式并整理得出：
。
杨式模量表达了材料抵抗外力产生拉伸（压缩）形变的能力。
3、主要实验仪器及材料
杨氏模量测定仪、光杠杆、尺读望远镜、螺旋测微仪、游标卡尺、砝码、米尺、金属丝。
4、掌握要点
学习光杠杆原理。
5、实验内容：
（1）测量金属丝的长度和直径，金属丝直径要在金属丝下端测量。
（2）测量光杠杆镜面到直尺的距离。
（3）测量光杠杆前后足尖的垂直距离，可将光杠杆轻轻在纸上压下三个足痕，用游标卡尺去测量。
（4）测量加砝码前后的读数和。
（5）数据处理，算出金属丝的杨氏模量
实验五复摆的振动研究（3学时）
1、目的要求
测量复摆振动的周期，掌握复摆振动的规律。
2、方法原理
当物体围绕定轴作小角度的摆动时，其运动规律为简谐振动。
3、主要实验仪器及材料
复摆实验组合仪
4、掌握要点
复摆周期的测量。
5、实验内容：
复摆运动规律的研究，复摆周期的测量。
实验六惯性秤（3学时）
1、目的要求
掌握惯性秤测定物体质量的原理和方法。
2、方法原理
惯性秤称衡质量，是基于牛顿第二定律，在失重状态下可照常使用。
3、主要实验仪器及材料
惯性秤、秒表定标用标准质量块、待测圆柱体
4、掌握要点
惯性秤称衡质量的原理。
5、实验内容：
（1）惯性秤的定标，并作出拟合曲线。
（2）测量待测物的周期，并用拟合公式求出其质量。
实验七弦振动研究（3学时）
1、目的要求
学会测量弦线上横波传播速度的方法，用作图法验证弦振动基频与张力的关系。
2、方法原理
弦线上横波传播的速度为：
，由力学知识可知。
这两个速度相等。
3、主要实验仪器及材料
低压电源、电动音叉、弦线、分析天平、滑轮、砝码、米尺
4、掌握要点
弦振动基频与张力的关系。
5、实验内容：
（1）保持砝码的质量不变，改变弦长，使驻波数分别为１、２、３、４、５，验证基频和弦长的关系
（2）保持弦长不变，改变砝码的质量，使驻波数分别为１、２、３、４、５，验证基频和张力的关系。
（3）计算，比较两种方法测得的速度．
实验八超声声速的测定（3学时）
1、目的要求
用驻波法、相位法测定超声波在空气中传播速度。
2、方法原理
当超声波沿空气传播至不同介质反射时，由于介质的声阻抗大于空气的声阻抗，所以超声波在介质反射时有半波损失，即分界面就是波节，当两超声换能器的距离为时，在空气中形成驻波；当超声波经过不同路径传播时，其相位变化也不相同，因为其频率相同，两路超声波可在示波器上形成李萨如图形。
3、主要实验仪器及材料
超声声速测量仪、示波器、信号源。
4、掌握要点
用超声声速测量仪测超声声速的方法。
5、实验内容：
（1）线路的连接、仪器的调试。
（2）用超声声速测量仪测超声声速。
实验九刚体转动的研究（3学时）
1、目的要求
研究刚体转动时合外力矩与刚体转动角加速度的关系，考查刚体的质量分布改变时，对转动惯量的影响。
2、方法原理
刚体转动定律：
，平行轴定律：
3、主要实验仪器及材料
刚体转动实验仪，秒表，游标卡尺，定滑轮，砝码
4、掌握要点
刚体转动实验仪的调节与使作。
5、实验内容：
（1
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