《力学和热学实验》.docx

《力学和热学实验》.docx

《《力学和热学实验》.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《力学和热学实验》.docx（78页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

《力学和热学实验》

《力学和热学实验》

课程教学大纲

一、课程基本信息

课程名称力学和热学实验

英文名称ExperimentforMechanics&Thermodynamics

课程性质必修

课程属性专业基础课

学时学分36/2

开设学期第二学期

先修课程高等数学、力学、热学

适用专业科学教育

二、课程简介

力学和热学实验是学生本科阶段接触的第一门物理实验课。

课程分为物理实验的基本知识、力学和热学实验三个基本部分，共可开出实验十个。

物理实验的基本知识主要讲授物理实验数据的处理方法与物理实验课的注意事项，对物理实验的基本方法只作简略介绍。

力学和热学实验内容以加强基础训练为主，让学生在学习物理实验知识，掌握实验方法和实验技能等方面受到系统地基本训练。

三、实验课程目的与要求

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、热实验的基本方法、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、热基本物理量的测量。

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80%，期末考核成绩占20%。

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

目的要求

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

实验性质必做

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。

实验内容

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。

计划时数3

实验性质必做

实验类型基础

每组人数1

实验三、单摆

目的要求

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。

实验内容

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。

计划时数3

实验性质选做

实验类型基础

每组人数1

实验四、弹性模量的测定（粱弯曲法）

目的要求用粱弯曲法测定金属的弹性模量。

实验内容

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，用最小二乘法计算标尺数值随砝码质量变化的变化量，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。

计划时数3

实验性质必做

实验类型基础

每组人数1

实验五、转动惯量的测定

目的要求测量不同形状物体的转动惯量。

实验内容

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。

计划时数3

实验性质必做

实验类型基础

每组人数2

实验六、声速的测量（超声）

目的要求

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。

实验内容

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。

计划时数3

实验性质必做

实验类型综合

每组人数1

实验七、小粒状固体密度的测量

目的要求测定球形小粒状固体的密度

实验内容

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。

计划时数3

实验性质必做

实验类型设计

每组人数1

实验八、表面张力系数的测量（拉脱法）

目的要求

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。

实验内容

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。

计划时数3

实验性质必做

实验类型综合

每组人数1

实验九、金属线胀系数的测量

目的要求学习测量金属棒线胀系数的方法。

实验内容

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。

计划时数3

实验性质必做

实验类型基础

每组人数1

实验十、水的汽化热的测定

目的要求用混合法测定水在沸腾时的汽化热。

实验内容

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。

计划时数3

实验性质必做

实验类型基础

每组人数1

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。

《光学实验》

课程教学大纲

一、课程基本信息

课程名称光学实验

英文名称OpticalExperiment

课程性质必修

课程属性专业基础课

学时学分24学时2学分

开设学期第5学期

先修课程力热实验

适用专业科学教育专业

二、课程简介

光学实验是普通物理实验的一个重要部分，其经典的实验方法仍然是现代物理实验方法的基本内容。

三、实验课程目的与要求

学习本门课程的目的：

⒈学习和掌握光学实验的基本知识、基本方法；⒉培养学生从事科学实验的初步能力；⒊培养学生实事求是的科学态度、严谨踏实的工作作风

学习本门课程的要求：

⒈学习光学中基本物理量的测量方法⒉学会使用一些常用的光学仪器⒊学习分析光学实验中的基本光路⒋继续学习分析误差的方法和提高对实验数据的处理能力。

通过研究一些基本的光学现象，加深对经典光学理论的理解，提高对实验方法和技术的认识。

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

实验一、薄透镜焦距的测定

目的要求⒈学习测量薄透镜焦距的几种方法。

⒉掌握简单光路的分析和调整方法。

3了解透镜成像原理，观察透镜成像的像差

实验内容

（一）同轴等高的调整

（二）测量凸透镜焦距

（1）自准法

（2）物距像距法（3）共轭法（三）测量凹透镜的焦距（四）观察透镜成像的像差

主要仪器设备光学实验平台

计划时数3课时

实验性质必做

实验类型基础

每组人数1人

实验二、测量显微镜的放大率

目的要求⒈了解显微镜的构造及其放大原理，掌握其正确使用方法；

⒉测量显微镜的放大率；

实验内容

（一）装配显微镜并测定其放大率

（二）测量实用显微镜的放大率主要仪器设备光学实验平台

计划时数2课时

实验性质必做

实验类型设计

实验三、测量望远镜的放大率

目的要求⒈了解望远镜的构造及其放大原理，掌握其正确使用方法；

⒉测量望远镜的放大率；

实验内容

（一）装配望远镜并测定其放大率

（二）测定实用望远镜的放大率主要仪器设备光学实验平台

计划时数2课时

实验性质必做

实验类型设计

每组人数1人

实验四、分光计调整及测定棱镜角

目的要求⒈了解分光计构造的基本原理，学习分光计的调整方法。

⒉测定棱镜角

实验内容

（一）调整分光计

（二）棱镜顶角的测定

主要仪器设备分光计三棱镜

计划时数3课时

实验性质必做

实验类型基础

每组人数1人

实验五、测量三棱镜的折射率

目的要求⒈观察色散现象，测定三棱镜对各色光的折射率。

实验内容

（一）将三棱镜放在载物台上，调整分光计

（二）测量最小偏向角（三）计算折射率

主要仪器设备分光计三棱镜钠灯汞灯

计划时数3课时

实验性质必做

实验类型基础

每组人数1人

实验六、双棱镜干涉

目的要求⒈观察、描述双棱镜干涉现象及其特点。

⒉用双棱镜测定光的波长。

实验内容

（一）观察、描述双棱镜干涉现象及其特点

（二）用双棱镜测光的波长。

主要仪器设备光学实验平台双棱镜钠灯He-Ne激光器

计划时数4课时

实验性质必做

实验类型基础

每组人数2人

实验七、等厚干涉—牛顿环

目的要求⒈观察和研究等厚干涉现象及其特点。

⒉练习用干涉法测量透镜的曲率半径、微小直径（或厚度）。

实验内容

（一）根据牛顿环测透镜的曲率半径

（二）光波波长的相对测量主要仪器设备移测显微镜钠灯牛顿环

计划时数3课时

实验性质必做

实验类型基础

每组人数1人

实验八、光栅的衍射

目的要求⒈观察光线通过光栅后的衍射现象。

⒉进一步熟悉分光计的调节和使用。

3测定汞灯在可见光范围内几条光谱线的波长。

实验内容

（1）调整分光计

（2）安置光栅（3）测量汞灯各光谱线的衍射角（4）将测得的衍射角代入公式，计算相应的光波波长

主要仪器设备分光计平面透射光栅汞灯

计划时数4课时

实验性质必做

实验类型基础

每组人数1人

六、主要参考书

《物理实验》基础部分华中工学院天津大学上海交通大学编

《普通物理实验》（三、光学部分）杨述武主编

七、说明⒈实验二、显微镜和实验三、望远镜为设计实验，学生1人或2人，通过查找资料，设计实验内容、实验方案进行实验。

⒉实验六、双棱镜干涉，该实验需要两个人配合才能进行,一人操作不方便。

《电磁学实验》

课程教学大纲

一、课程基本信息

课程名称电磁学实验

英文名称ExperimentforElectromagnetism

课程性质必修

课程属性专业基础课

学时学分27/2

开设学期第4学期

先修课程电磁学

适用专业科学教育专业

二、课程简介

1.电阻的测量

1.1伏安法

1.2.替代法测电阻,

1.3测绘半导体P-N结的伏安特性曲线，学会用伏安法测量P-N结的伏安特性曲线

1.4学会计算电表接入误差

2.电桥测量

2.1惠斯登电桥的原理和使用

2.2用QJ23型单电桥测电阻值及电桥灵敏度

2.3用电阻箱和检流计自搭电桥测两个电阻值

2.4用双电桥测量低电阻。

2.5用双电桥实验板和QJ44型开尔文电桥箱分别测铜、铝导线的电阻和电阻率,从而理解双电桥的原理及其使用方法.

2.6用电阻箱和标准电容箱,标准电感自搭桥路测电感、电容值.从而了解交流电桥的原理,特点及调节方法

3.电位差计

3.1十一线电位差计的原理和接线

3.2十一线电位差计的工作电流标准化

3.3用十一线电位差计测干电池的电动势.设置故障让学生排除

3.4学习与了解UJ31型低电势直流电位差计的构造的工作原理

3.5利用UJ31型电位差计来校正毫伏表,毫安表

4.灵敏电流计

4.1测定灵敏电流计（AC型）常数及内阻

4.2观察它的三种运动状态,从而了解灵敏电流计的机理和使用方法

5.螺旋管磁场测量

5.1用冲击电流计测定电容

5.2用亥姆霍兹线圈测定长螺线管的磁场强度分布,从而了解其原理及使用方法

6.模拟法研究静电场

6.1学会用模拟法研究静电场,在导电纸上测绘出两平行线电荷间的静电场分布。

 验证由高斯定律导出的两线电荷间的电位计算公式,并求两线电荷的密度。

7.RLC串联电路

7.1研究RLC串联电路的暂态过程

7.2用双踪示波器观察RC,RL,RLC电路的暂态过程

7.3了解电容,电感元件的特性,加深对阻尼运动规律的理解

7.4观察RLC串联电路的幅频特性和相频特性

7.5学会用双踪示波器测量两个同频率信号位相差的方法

8.交流电路的谐振现象

8.1测定RLC串联电路的I-f曲线

8.2测定RLC并谐电路的Z-f曲线

8.3观察交流电路的两种谐振现象,学会测量谐振曲线的方法

9.电子束线在电磁场的特性

9.1电子束线的电、磁偏转

9.2电子束线的电、磁聚焦

三、实验课程目的与要求

科学教育专业的学生应系统掌握数学、物理、化学、地理、生物等自然科学的基本理论、基础知识和基本技能，形成较完整的自然科学知识结构，了解各学科之间的内在联系，将它们有机结合起来并在某一学科内形成专长；了解自然科学发展历史、发展动态以及科学技术与社会环境的关系；有良好的科学思维和科学研究能力。

具有一定的实验设计与独立工作能力，具备分析、归纳、总结实验结果和撰写科学研究论文的能力；掌握一定的与自然科学相关的生产实践与劳动技能。

学习本门课程的目的：

《电磁学实验》是科学教育专业学生进行科学实验训练的一门启蒙课程,是科学教育专业学生从事科学实验工作的入门向导。

它的主要任务与目标是:

学习电磁学实验的基本理论,典型的实验方法及其物理思想。

使学生获得必要的实验知识和操作技能训练,培养学生初步具有实验工作的能力。

培养学生实事求是、一丝不苟,严格认真的科学态度与工作作风。

掌握电学实验误差计算的基本知识,具有正确处理电学实验数据的初步能力。

熟悉电学实验工作的主要步骤:

预习（实验准备）、操作（接线,仪器检查）。

掌握基本量的测量方法、手段及电表、常用电子仪器的正确使用。

具有良好的工作作风与基本的实验能力。

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（平时成绩包括出勤率、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

实验一伏安法测二极管的特性

目的要求：

1．掌握分压器和限流器的使用方法；

2．熟悉测量伏安特性的方法；

3．了解二极管的正向伏安特性；

实验内容：

1、内接和外接法测电阻的比较；

2、描绘二极管正、反向特性曲线；

主要仪器设备：

可调稳压电源、滑线变阻器、电阻箱、毫安表、电压表、线性电阻、待测二极管

计划时数：

３

实验性质：

必做

实验类型：

基础

每组人数：

1人

实验二用惠斯通电桥测电阻

目的要求：

1、掌握用惠斯通电桥测电阻的原理；

2、学会正确使用箱式电桥测电阻的方法；

3、了解提高电桥灵敏度的几种途径。

实验内容：

1、用电阻箱、滑线变阻器组成惠斯通电桥测电阻。

2、测量电桥的相对灵敏度

3、使用箱式电桥测量。

主要仪器设备：

稳压电源、检流计（微安表）、电压表、滑线变阻器、电阻箱（3个）、待测电阻（阻值差异交大的2个）、箱式电桥、开关、导线。

计划时数：

３

实验性质：

必做

实验类型：

基础

每组人数：

1人

实验三用板式电势差计测量电池的电动势和内阻

目的要求：

1、掌握用电势差计测量电动势的原理。

2、测量干电池的电动势和内阻。

实验内容：

1、连接电路；

2、电流标准化调节；

3、测量U02值，取RS=10Ω，使R从0到5Ω变化，测量U02值；

主要仪器设备：

板式电势差计、检流计、滑线变阻器、电阻箱、待测干电池、开关、导线、直流电源、标准电池。

计划时数：

３

实验性质：

必做

实验类型：

基础

每组人数：

1人

实验四用箱式电势差计校正电表

目的要求：

1、了解箱式电势差计的结构和原理；

2、比较熟练地正确掌握箱式电势差计的使用；

3、应用箱式电势差计的校正电压表（或电流表）；

实验内容：

1、观察电势差计面板，了解各旋纽的作用；

2、校准工作电流；

3、校正电压表；

4、校正毫安表；

5、测量电势差计的灵敏度；

主要仪器设备：

箱式电势差计、检流计、滑线变阻器、电阻箱、开关、导线、直流电源、标准电池、待校正电表。

计划时数：

３

实验性质：

必做

实验类型：

基础

每组人数：

1人

实验五低电阻的测量

目的要求：

1、掌握用伏安法测量低电阻的方法。

2、学习双电桥测量低电阻的原理和方法。

实验内容：

1、用伏安法测粗铜线上长为L（50厘米以上）一段的电阻；

2、用箱式双电桥测上述金属丝的电阻；

3、测量金属丝的直径d，用电阻率ρ=（πd2）/（4L）·RX，求ρ值。

主要仪器设备：

检流计、滑线变阻器、电阻箱、开关、导线、直流电源、安培计、毫伏计、螺旋测微计、待测的低电阻。

计划时数：

３

实验性质：

必做

实验类型：

基础

每组人数：

1人

实验六电表改装与校准

目的要求：

1、了解电表的基本结构；

2、学会将电流表改装成安培计和伏特计；

3、掌握分压器和分流器的使用方法；

4．掌握校准电表的方法。

实验内容：

1、将微安计表头改装成安培计及其校准。

2、将微安计表头改装成伏特计及其校准。

主要仪器设备：

待改装电流计、毫安表、伏特计、滑线电阻器、电阻箱、直流电源、开关。

计划时数：

３

实验性质：

必做

实验类型：

基础

每组人数：

1人

实验七电子束线的偏转

目的要求：

1、研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律；

2、了解电子束线管的结构和原理；

实验内容：

1、研究和验证示波管中电场偏转的规律；

2、研究和验证示波管中磁场偏转的规律；

主要仪器设备：

电子束线测试箱、直流电源、安培计、毫伏计、万用电表。

计划时数：

３

实验性质：

必做

实验类型：

基础

每组人数：

1人

实验八测量电容值的三种方法

目的要求：

1、了解示波器、冲击电流计、低频信号源、交流电压表的工作原理；

2、用冲击电流计法测电容、LRC电路谐振频率法测电容、RC电路充放电常数测电容；

实验内容：

1、学习双踪示波器的使用方法；

2、LRC电路谐振特性的研究及测电容；

3、RC电路的暂态研究及测电容常数；

4、根据冲击电流计铭牌的常数，设计电路。

用冲击电流计法测电容；

主要仪器设备：

冲击电流计、标准电感箱、示波器、交流毫伏表、直流电压表、变阻器、电阻箱、直流电源。

计划时数：

16

实验性质：

选做

实验类型：

综合

每组人数：

1人

六、主要参考书主要参考教材：

扬述武《普通物理实验》的《电磁学实验》的部分。

七、说明

1、《电磁学实验》的学时，由物理系根据教育部关于科学教育专业的规定确定的；

2、实验项目的选择由下列选定

（1）电与磁的比例

（2）现有的教学仪器及扬述武的教材《电磁学实验》配套性。

《无机化学实验》

课程教学大纲

一、课程基本信息

课程名称无机化学实验

英文名称InorganicChemistryExperiments

课程性质专业基础必修课

课程属性专业考查课

学时学分共计36学时，2学分

开设学期第一学期

先修课程无机化学

适用专业科学教育专业

二、课程简介

《无机化学实验》是科学教育专业一年级学生必修的专业基础课。

该课程与高中化学实验课程相衔接，具有重要的承上启下作用。

它是培养理科通才整体知识结构及能力结构的重要组成部分，同时也是后继化学实验课程的重要基础。

三、实验课程目的与要求

学习本门课程的目的：

使学生通过观察实验现象，了解和认识化学反应的事实，加深对化学基本原理和基础知识的理解；掌握无机化学实验的基本方法和操作技能；学会正确使用基本仪器测量实验数据，正确处理数据和表达实验结果；培养学生独立思考、独立解决问题的能力和良好的实验素质，为学习后续实验课程及培养初步的科研能力打下良好基础。

学习本门课程的要求：

1．通过本课程的学习，要求初步掌握以下操作：

玻璃管和滴管的制作、pH计的使用、分光光度计的使用、伏特计的使用等。

2．通过本课程的学习，要求熟练掌握以下基本操作：

无机化学实验室常用仪器的洗涤与干燥、配塞钻孔、酒精灯的使用、加热、固体的溶解、过滤（常压过滤、离心过滤、减压过滤）、蒸发、结晶（或重结晶）、溶液的配制、吸量管（移液管）的使用、容量瓶的使用、量筒的使用、试剂的取用、试管操作、滴定管的使用、台秤的使用、半自动电光分析天平的使用、启普发生器的使用、干燥器的使用。

3．通过本课程的学习，要求掌握简单无机试剂氯化钠的提纯方法，了解一般复盐的制备方法，了解固体碱熔氧化法制备高锰酸钾及纯度分析方法，了解晶体的制备方法。

4．通过本课程的学习，学生应该能够根据要求及提供的实验条件，运用已掌握的基本知识、基本原理和实验技能，进行一些简单的实验设计，独立完成操作，并具有一定的处理实验数据的能力。

四、评价

本课程采用平时考核和期末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

实验一、仪器的认领和洗涤

目的要求熟悉无机实验室的规则要求。

领取无机化学实验常用仪器并熟悉其

名称规格，了解使用注意事项，学习常用仪器的洗涤和干燥方法。

实验内容怎样进行无机化学实验；无机化学实验中的安全操作和事故处理；无机化学实验常用仪器认领、洗涤与干燥。

计划时数3学时

实验性质必做

实验类型基础

每组人数1人

实验二、灯的使用、玻璃管加工和塞子钻孔

目的要求了解酒精喷灯、酒精灯的构造和原理，掌握正确的使用方法。

初步学习玻