普通物理试验教学大纲.docx

1、普通物理试验教学大纲普通物理实验课程标准说 明普通物理实验是三年制高等师范专科学校物理专业必修的基础课程。通过教学，应使学生：1. 接受基本实验理论和操作技能的训练，熟练掌握基本物理量的测量原理和常用的测量方法，能合理选择与正确使用基本仪器，能正确运用有效数字并掌握基本的实验数据处理方法，能对实验结果做出正确的分析和判断，能写出符合要求的实验报告。2. 用实验的方法去观察、研究物理现象、规律，应用所学得的理论知识指导实验，从理论和实验的结合上加深、扩展对物理基本概念和规律的认识，加强理论联系实际和提高指导中学实验的能力。本课程总学时为114学时，每个实验为3学时。教学内容绪 论（9学时）1.

2、普通物理实验的地位和作用2. 普通物理实验的过程和各个教学环节的要求3. 实验室规则误差和数据处理的基本知识（一）1. 测量和误差的基本概念2. 测量结果的正确表示3. 误差的估算及其意义4. 有效数字的概念和运算法则5. 数据处理的基本方法误差和数据处理的基本知识（二）1. 随机误差的概念2. 标准误差的计算3. 系统误差的一般知识力学实验（33学时）力学实验是师专物理专业首先开设的基础物理实验，除了起到加深对物理规律认识、培养实验基本技能的作用外，还特别重视对学生进行实验课学习方法的指导，和良好科学实验习惯的培养，为以后的实验教学打下基础。通过实验，要求学生掌握长度、时间、质量三个基本物理

3、量的测量方法，懂得正确使用游标卡尺、螺旋测微仪、测量显微镜、秒表、数字式毫秒计及光电门、天平、气垫导轨、光杠杆等基本测量仪器和实验设备。能应用误差理论正确处理实验数据，并对实验结果作出正确的分析。本部分共列出15个实验。实验一 长度的测量1. 分别用游标卡尺及螺旋测微计测量长方形、球形、圆环等试样的尺寸，并求体积。2. 利用测量显微镜测一半导体集成电路图形（或类似图形）的尺寸。练习在弯游标及不同的测微螺旋上读数。3. 多次测量误差的运算，求绝对误差和相对误差。说明和要求（1）掌握游标及螺旋测微原理。（2）学会正确使用游标卡尺、螺旋测微计及测量显微镜。（3）掌握多次等精度测量误差的估算方法与有效

4、数字的基本运算。实验二 单摆的研究1. 用多周期测量法测不同摆长L下周期T，作L图线，并求出重力加速度g。2. 测定同一摆长下，相应于不同摆角的周期，作T图，得出结论。说明和要求（1）学会镜尺和秒表的使用。（2）掌握用单摆测定重力加速度的方法。（3）研究单摆的周期和摆长，周期和摆角的关系。（4）学习用作图法处理测量数据。实验三 固体和液体密度的测定1. 物理天平的调整。2. 用流体静力称衡法测固体的密度。3. 用比重瓶法测液体的密度。说明和要求（1）熟练掌握物理天平的调节和正确使用方法。（2）掌握测定固体和液体密度的两种方法液体静力称衡法和比重瓶法。实验四 惯性秤1. 对惯性秤进行定标，作定标

5、曲线。2. 用惯性秤测量待测物的惯性质量。3. 用天平称量待测物的引力质量，研究物体惯性质量和引力质量的关系。说明和要求（1）掌握用惯性秤测定惯性质量的原理和方法。（2）测定物体的惯性质量，加深对惯性质量和引力质量的理解。实验五 牛顿第二定律的验证1. 调整光电计时系统和气垫导轨。2. 研究滑块质量一定时，加速度和所受外力的关系；研究外力一定时，加速度和质量的关系。说明和要求（1）熟悉气垫导轨的构造，掌握其正确的调整和使用方法。（2）熟悉用光电计时系统测量短暂时间的方法。（3）学会测运动物体的速度和加速度。（4）验证牛顿第二定律。实验六（a）动量守恒定律的验证（用气垫导轨）1. 测定滑块在弹性

6、和非弹性碰撞前后的速度，验证动量守恒定律。2. 由碰撞前后的速度值计算恢复系数和碰撞前后的动能比值，并和理论计算结果比较。说明和要求（1）验证动量守恒定律。（2）进一步熟悉气垫导轨的使用方法。（3）用观察法研究弹性和非弹性碰撞的特点。实验六（b）动量守恒定律的验证（用碰撞仪）1. 根据摆球（或圆柱体）摆动的位移，间接求出它们在弹性和非弹性碰撞前后的速度，验证动量守恒定律。2. 由碰撞前后的速度值计算恢复系数和碰撞前后的动能损失。说明和要求（1）验证动量守恒定律。（2）用观察法研究弹性和非弹性碰撞的特点。实验七（a）杨氏弹性模量的测定（拉伸法）1. 用拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量。2. 用逐差

7、法计算测量结果，求出杨氏弹性模量。说明和要求（1）掌握用光杠杆测量微小长度变化的原理和方法，测定金属丝的杨氏弹性模量。（2）训练正确地调整测量系统的能力。（3）学会用逐差法进行数据处理的方法。实验七（b）杨氏弹性模量的测定（弯曲法）1. 测量梁在不同负载P下的弛垂度Y，绘制PY图线。2. 有PY图线的斜率求杨氏弹性模量。说明和要求（1）学会用梁的弯曲法测定杨氏弹性模量，验证梁的弯曲公式。（2）学习应用测量显微镜（或测高仪）测量微小长度变化的方法。实验八（a）刚体转动惯量的测定（用扭摆）1. 用扭摆测定刚体的转动惯量。2. 验证转动惯量的平行轴定理。说明和要求（1）学习用扭摆测定刚体的转动惯量的

8、原理和方法。（2）验证平行轴定理。实验八（b）刚体转动惯量的测定（用三线摆）1. 测定圆盘、圆环及任意形状物体的转动惯量。2. 测定离转轴一定距离的两圆柱体的转动惯量，验证平行轴定理。说明和要求（1）掌握用三线摆测定转动惯量的原理和方法。（2）验证平行轴定理。实验八（c）刚体转动实验（用刚体转动实验仪）1. 验证刚体的转动定律，求出转动惯量。2. 观测转动惯量与质量分布关系。检验平行轴定理。3. 用作图法处理数据。说明和要求（1）验证刚体的转动定律，测定刚体的转动惯量并观测刚体的转动惯量随质量及质量分布而改变的情况。（2）验证平行轴定理。（3）掌握用作图法（曲线改直）处理数据。实验九 液体粘滞

9、系数的测定1. 用分析天平测小球的质量。2. 用螺旋测微计测小球的直径，用游标卡尺及米尺测玻璃管的直径及刻线间的长度。3. 用密度计测蓖麻油的密度。说明和要求（1）用落体法测定液体的粘滞系数。（2）掌握分析天平的调整方法和使用方法。实验十 弦振动的研究1. 利用驻波现象测定电动音叉的频率。2. 验证振动频率一定时，波长的平方与弦线所受张力成正比。说明和要求（1）验证弦线上的横波波长与弦线张力、密度的关系。（2）观察横波所形成的驻波波形，用驻波法测频率。实验十一（a）谐振动的研究（气垫导轨）1. 用光电测量系统直接测出滑块在导轨上振动时位移及速度随时间的变化关系。2. 测量滑块质量m改变时及弹簧

10、的倔强系数K变时的振动周期T，验证。说明和要求（1）验证在弹性恢复力作用下物体作谐振动时，其位移、速度与时间的关系。（2）证明谐振动的周期决定于振动系统本身的特性而与初始条件无关。实验十一（b）谐振动的研究（弹簧振子）1. 测定悬挂不同质量m的砝码时，弹簧振子的振动周期T，画出m图线。2. 由图线求得倔强系数和弹簧的等效质量。说明和要求（1）验证弹簧振子的运动规律，测出弹簧的倔强系数。（2）用图解法求弹簧的等效质量。实验十二 阻尼振动的研究1. 测定不同阻尼情况下的衰减振动曲线，计算阻尼因数。2. 由振动衰减曲线求半衰期、阻尼常数和品质因数。说明和要求（1）研究振动系统所受的阻尼力和速度成正比

11、时，其振幅随时间衰减的规律。（2）测定振动系统的半衰期和品质因数。（3）测定滑块的阻尼常数。实验十三 伯努利方程的验证1. 用汾丘里流量计测定流速和压强的关系。2. 验证伯努利方程。说明和要求（1）测定流速和压强的关系。（2）验证伯努利方程。实验十四（a）声速的测定（用昆特管）1. 用昆特管测定声音在金属棒中传播的速度。2. 测定金属棒的杨氏弹性模量。说明和要求（1）学会利用共振干涉法测定声音在固体中的传播速度。（2）观察纵波所形成的驻波波形。实验十四（b）声速的测定（用共鸣管）用音叉和共鸣管测定声波在空气中的传播速度。说明和要求（1）测定声速在空气中的传播速度。（2）验证声速与声源的频率无关

12、。实验十四（c）声速的测定（用音频波）1. 利用共振干涉法测量声速。2. 用逐差法进行运算求出波长及声速。说明和要求（1）学会利用共振干涉法测定声速。（2）了解利用电声换能器进行电声转换和测量的方法。（3）从使用角度初步熟悉示波器和音频信号发生器的功能和使用方法。实验十五（a）复摆1. 测定复摆摆动周期和相应的回转轴到重心的距离，绘出图线。2. 由图线确定不同周期时的等值摆长，求重力加速度。说明和要求（1）研究复摆摆动周期与回转轴到重心距离的关系。（2）测量重力加速度。实验十五（b）可倒摆用光电测量系统测可倒摆的周期，求得重力加速度。说明和要求用可倒摆精确测定重力加速度。热学实验通过本部分实验

13、，使学生加深对热传导、热膨胀、相变等热现象规律的认识，掌握温度、压强等基本物理量的测量方法，学会正确使用温度计、气压计、量热器等热学仪器，懂得系统误差的补正。本部分共列出10个实验。实验一 金属比热的测定1. 用混合法测定金属的比热。2. 利用温升曲线进行散热修正。说明和要求（1）学会基本的量热方法混合法。（2）测定金属的比热。（3）学习热学实验中系统散热带来的误差的修正方法。实验二 金属线胀系数的测定用光杠杆法测定金属棒的线胀系数。说明和要求掌握线胀系数的一种测定方法。实验三 水的汽化热的测定1. 测定水在沸腾温度下的汽化热。2. 测定杜瓦瓶量热器的有效热容量。说明和要求（1）学会测定水在沸

14、腾温度下的汽化热。（2）学会测定杜瓦瓶量热器的有效热容量。实验四（a）热功当量的测定测定热功当量，并与标准值比较，计算测量误差，用热功当量测定仪。说明和要求研究机械功与热量的转换，测定热功当量。实验四（b）热功当量的测定1. 用电热法测定热功当量。2. 做时间温度曲线进行散热修正。说明和要求（1）学会用电热方法测定热功当量。（2）进一步熟悉热学实验中系统散热的修正。实验五 气体三定律及气态方程验证1. 应用气体定律实验仪验证气体三定律。2. 验证气态方程和计算R值。说明和要求（1）验证气体三定律及气态方程。（2）测定普适常数R。（3）学会使用福廷气压计。实验六（a）良导体导热系数的测定1. 用

15、稳态法测定铜的导热系数2. 利用热电偶测量试件两端的温度差。说明和要求掌握测定良导体导热系数的一种方法。实验六（b）不良导体导热系数的测定用稳态平板法测定不良导体（橡皮或胶木）的导热系数。说明和要求测定不良导体的导热系数。实验七 液体比热的测定用已知比热的水作为比较对象，用电流量热器测定变压器油（或甘油）的比热。明白“清除”与环境热交换带来影响的方法。说明和要求学会用比较测量法测液体的比热。实验八 沸点与压强关系的研究测定在压强减小及增加时，水沸点的变化。说明和要求研究水的沸点随压强变化的规律。实验九（a）液体表面张力系数的测定（拉脱法）1. 测定弹簧的倔强系数。2. 用拉脱法测定水（或其他液

16、体）在室温下的表面张力系数。说明和要求（1）掌握焦利氏秤测量微小力的原理和方法。（2）测定液体的表面张力系数。实验九（b）液体表面张力系数的测定（毛细管法）测定液体在毛细管中上升的高度，毛细管半径，算出表面张力系数。说明和要求掌握用毛细管测定液体表面系数的方法。实验十 真空的获得与测量1. 用机械泵获得低真空，并用火花检漏仪来判断真空度及检漏。用热偶真空计测量真空度。2. 利用扩散泵在预备真空基础上获得高真空。用电离真空计测真空度。说明和要求（1）学习真空的获得及测量方法。（2）熟悉有关真空仪器、设备的操作方法。电磁学实验电磁学实验的内容包括：电场和磁场的描绘；直流电路和交流电路；带电粒子在电

17、场、磁场中的运动和非电量与电量的相互转化等四个方面。通过本部分实验使学生加深对静电场和稳恒磁场的分布规律的认识，掌握电流、电压、电阻、电动势和磁感应强度等基本量的测量方法，熟练使用电流表、电压表、电桥、电位差计、检流计等基本测量仪器与仪表，进一步学会用示波器观察各种波形及进行有关的测量，能初步分析实验中存在的系统误差，并能运用随机误差处理的方法计算平均值、标准差和作图，从而能居高临下、更好地指导和安排中学电学实验教学。本部分共列出16个实验。实验一 电学实验基本知识1. 详细考察电表、电阻箱、滑线变阻器、开关的结构。2. 连接限流和分压电路。3. 观察滑线变阻器滑动头的位置和电压、电流的关系。

18、说明和要求（1）学习电学实验室的规则、操作规程和安全知识。（2）了解电学实验的基本仪器的性能和使用方法。（3）学习连接电路的一般方法。实验二 静电场的描绘1. 测量和描绘同轴电缆中的等位线。2. 测量两根平行的无限长直导线间的等位线。说明和要求了解模拟法适用的条件，学习用电流场模拟静电场的原理和方法，从而加深对静电场性质的理解。实验三 伏安法测电阻1. 分别用电流表内、外接电路测待测电阻。2. 分析电表的接入误差，分别用各自修正公式对测量结果进行修正。3. 画出所测电阻的伏安特性曲线。说明和要求（1）掌握用伏安法测电阻的方法。（2）正确使用伏特表、毫安表等。（3）了解电表的接入误差。实验四 用

19、惠斯通电桥测电阻1. 用滑线式电桥或电阻箱组装电桥测量电阻。2. 用箱式电桥测量电阻和电桥的灵敏度。说明和要求（1）掌握用惠斯通电桥测电阻的原理。（2）学会用电桥测电阻的方法。（3）学会测量电桥灵敏度的方法，并了解提高电桥灵敏度的途径。实验五 灵敏电流计特性的研究1. 观察灵敏电流计线圈的三种运动状态。2. 测定灵敏电流计的内阻和灵敏度。说明和要求（1）了解灵敏电流计的基本结构和工作原理。（2）掌握测量灵敏电流计内阻和灵敏度的方法。（3）学会正确使用灵敏电流计。实验六（a）用电位差计测量电池的电动势和内阻测量干电池的电动势和内阻。说明和要求掌握用补偿法测电动势的原理。实验六（b）用电位差计校正

20、电表用电位差计校正直流电压表或电流表，画出误差曲线。说明和要求（1）掌握电位差计的工作原理及使用方法。（2）掌握校正电表的方法。实验七 电表的改装1. 将表头改装为安培计、伏特计。2. 校正改装后的电表，并定出级别。说明和要求（1）了解磁电式电表的基本结构。（2）掌握电表扩大量程的方法。（3）掌握电表的校正方法。实验八（a）万用电表的设计制作和定标1. 用微安表头改装成具有直流电流、直流电压、交流电压、电阻各两档的万用电表。2. 对自制万用电表校验和定标。说明和要求（1）掌握万用电表的基本原理。（2）培养学生具有初步设计和制作简单万用电表的能力。（3）学会万用电表的定标，达到能熟练使用万用电表

21、。实验八（b）学习使用万用电表1. 测量直流电压并修正。2. 测量电阻及校准欧姆表。3. 用万用电表检查电路故障。说明和要求（1）掌握电表的接入误差。（2）了解欧姆档的设计，能正确使用万用电表。（3）了解线路故障检查的一般方法。实验九 用直流双臂电桥测量低值电阻1. 用双电桥测定金属棒的电阻。2. 用螺旋测微计和毫米尺测量金属棒的直径和长度，求出金属棒的电阻率。说明和要求（1）掌握双电桥测低电阻的原理。（2）学会用双电桥测低电阻的方法。实验十 磁场的描绘1. 测量载流圆线圈轴向磁场的分布。2. 用感应法描绘亥姆霍兹线圈中的磁场均匀区。说明和要求（1）了解感应法测量磁场的原理。（2）研究载流圆线

22、圈轴向磁场的分布。（3）描绘亥姆霍兹线圈中的磁场均匀区。实验十一 示波器的使用1. 用示波器观察信号波形。2. 用示波器测一信号电压。 3. 用示波器测一信号的周期和频率。4. 用利萨如图形法测频率和相位差。说明和要求（1）了解通用示波器的结构和工作原理，掌握各个旋钮的作用和使用方法。（2）学会音频信号发生器的使用方法。（3）学会用示波器观察波形以及测量电压、频率和相位差。实验十二（a）用冲击电流计测电容及高电阻1. 用比较法测电容的电容量。2. 用电容漏电法测高电阻的阻值。说明和要求（1）了解冲击电流计测电量的工作原理，并熟悉冲击电流计的使用方法。（2）学会用比较法测电容，用电容漏电法测高电

23、阻的阻值。实验十二（b）用冲击电流计测螺线管内轴向磁场的分布1. 观察冲击电流计线圈的三种运动状态。2. 测定螺线管内轴向磁场的磁感应强度。说明和要求（1）了解冲击电流计测电量的工作原理，并熟悉冲击电流计的使用方法。（2）用冲击电流计测定螺线管内轴向磁场的分布。实验十三 交流电桥1. 用交流电桥测量电容器电容及其tg。2. 用交流电桥测自感及品质因数。说明和要求掌握交流电桥平衡的条件及调节平衡的方法。实验十四 半导体热敏电阻特性的研究用电桥法测定热敏电阻的温度特性曲线。说明和要求研究热敏电阻的温度特性。实验十五 电子束线的偏转1. 电偏转研究：偏转电压、加速电压和偏转距离三者之间的关系。2.

24、磁偏转研究：偏转磁场、加速电压和偏转距离三者之间的关系。说明和要求（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。实验十六 电子束线的聚焦1. 研究正向电聚焦的规律。2. 研究磁场聚焦的规律并测定电子荷质比。说明和要求（1）研究带电粒子在电场和磁场中的聚焦规律。（2）了解电子束线管的结构和原理。（3）掌握测量电子荷质比的一种方法。光学实验光学实验的内容包括几何光学、波动光学及近代光学基础的个别实验。通过本部分实验使学生对光学成象、像差、干涉、衍射、偏振、色散、最小偏向角等有一个清晰的认识，有助于掌握这些概念，提高光学理论课的教学质量。懂得正确使用基本的光学仪器，如

25、光具座、分光仪、干涉仪等。同时，掌握一些常用光源的正确使用方法，如汞灯、钠灯、激光器等。此外，还要掌握光学实验的光路调整及基本测量方法，初步分析实验误差。本部分共列出9个实验。实验一 薄透镜焦距的测定1. 用自准直法测量会聚透镜的焦距。2. 测量物距、像距，用成象公式求会聚透镜的焦距。3. 用移动透镜成二次象的方法测会聚透镜的焦距。4. 与会聚透镜配合，由成象公式测发散透镜的焦距。说明和要求（1）掌握测量会聚透镜和发散透镜焦距的方法。（2）验证透镜成象公式，并从感性上了解透镜成象公式的近似性。实验二 分光仪的调整及使用调整分光仪，测量三棱镜的顶角。说明和要求（1）了解分光仪的结构，学会调节和使

26、用分光仪。（2）掌握测量三棱镜顶角。实验三 折射率的测定1. 测三棱镜对=5461埃， =4358埃和=5893埃的最小偏向角。2. 算出棱镜介质对某波长光波的折射率。说明和要求（1）掌握用最小偏向角的方法测定棱镜对某波长光波的折射率。（2）了解阿贝折射仪的工作原理，并学会使用方法。实验四（a）迈克耳逊干涉仪的调整、使用1. 调整迈克耳逊干涉仪，并观察点光源的干涉条纹。2. 观察等倾干涉条纹并测量HeNe激光的波长。3. 观察等厚干涉条纹并测量钠双线的波长差。说明和要求了解迈克耳逊干涉仪的构造和原理，学会调整和使用的方法。实验四（b）等厚干涉现象的研究利用牛顿环测定平凸透镜凸面的曲率半径。说明

27、和要求（1）观察牛顿环产生的等厚干涉条纹，加深对等厚干涉的认识。（2）测平凸透镜凸面的曲率半径。实验四（c）用菲涅耳双棱镜测波长1. 用双棱镜获得干涉条纹，观察条纹的特点，分析影响条纹对比度的因素，从而进一步理解产生干涉现象的必要条件。2. 测钠光的波长。说明和要求（1）掌握菲涅耳双棱镜获得双光束干涉的方法。（2）从感性上认识产生干涉现象的必要条件。（3）测定光波波长。实验五 用透射光栅测光波波长及角色散率1. 已知波长测光栅常数，已知光栅常数测波长。2. 用汞灯做光源，测得某波长对应的衍射角，求出谱线的角色散率。说明和要求（1）加深对光的干涉、衍射以及光栅分光作用基本原理的理解。（2）学会用

28、透射光栅测定光波的波长、光栅常数及角色散率。（3）学会利用透射光栅演示复色光的光谱。实验六 偏振现象的观察和分析1. 掌握起偏、检偏的方法。2. 对线偏振、圆偏振、椭圆偏振光的分析和检验。说明和要求加深对光的偏振现象的认识。实验七 透镜组基点的测定1. 应用测节器，测出透镜组的节点（主点）和焦点的位置，求出焦距。2. 验证主平面的性质。说明和要求（1）了解测节器的构造及工作原理。（2）学习确定透镜组的节点（主点）和焦点的方法，进一步了解光学系统基点和基平面的性质。实验八 全息照相1. 拍摄漫反射静物的全息照片。2. 观察全息照片的干涉花样。3. 观察全息照片的再现物象。说明和要求（1）加深对全

29、息照相原理的理解，掌握全息照相的方法。（2）了解全息照片的特点和再现的方法。实验九 用光电效应测普朗克常数改变照射到光电管的入射光频率，测得不同的截止电位V0作出V0图，由这条直线的斜率求出普朗克常数。说明和要求（1）通过实验加深对光的量子性的了解。（2）验证爱因斯坦方程测定普朗克常数。原子物理实验这部分的几个实验，在物理学史上都起过重大作用。一些实验方法，至今仍被物理研究和工程技术采用。希望通过这些实验，能对前人在探索道路上所表现的卓越物理思想及解决这些物理问题所采取的措施有所体会。本部分共列出5个实验。实验一 密立根油滴实验应用动态法或静态法测定带电油滴所带的电量。说明和要求（1）通过带电

30、油滴在重力场和静电场中运动的测量，验证电荷的不连续性并测量电子电荷的数值。（2）通过实验中对油滴的选择、捕捉和跟踪，培养严肃认真的实验态度和耐心细致的工作作风。实验二 夫兰克赫兹实验通过测定汞原子的第一激发电势，证明原子能级的存在。说明和要求证明原子能级的存在。实验三 氢原子光谱1. 摄取氢原子光谱片。2. 测量氢原子光谱巴耳末线前四条谱线的波长并计算里德伯常数。说明和要求（1）了解棱镜摄谱仪的结构和用法。（2）验证氢原子光谱的巴耳末公式。实验四 塞曼效应1. 利用法布里珀罗标准具来观察并测量汞谱线的塞曼分裂。2. 计算电子荷质比。说明和要求观察汞谱线的塞曼分裂，与理论结果进行比较，以期对原子内部能级结构有进一步的了解。实验五 GM计数管特性及放射性