《普通物理实验》教学大纲.doc
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陇南师范高等专科学校教学大纲·物理教育专业·普通物理实验
《普通物理实验》教学大纲
说明
课程性质
本课程是三年制高等师范专科学校物理教育专业必修的基础实验课，它与普通物理理论课既有紧密联系，又相互独立，是一门独立设置的专业基础课。
教学目的
通过本课程的学习，使学生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。
在物理实验的基本知识、基本方法、基本技能等方面受到系统的训练，加深对物理学基本概念和基本规律的理解和掌握，培养良好的科学素质、创新精神和实践能力。
教学内容
1、力学实验
序号
实验名称
实验类型
课时
备注
0
绪论、测量误差与数据处理
4
讲授
1
物体密度的测量
验证性
2
必做实验
2
单摆
验证性
2
必做实验
3
自由落体运动
验证性
2
必做实验
4
测量滑块的速度和加速度
验证性
2
必做实验
5
牛顿第二定律的验证
综合性
2
必做实验
6
碰撞实验
设计性
2
必做实验
7
杨氏模量的测定（伸长法）
综合性
2
必做实验
8
切变模量的测定
综合性
2
必做实验
9
三线摆
综合性
2
必做实验
10
复摆振动的研究
综合性
2
必做实验
11
惯性秤
验证性
2
必做实验
12
弦振动的研究
综合性
2
必做实验
13
声速的测量
综合性
2
必做实验
14
液体粘性系数的测量（落球法）
验证性
2
必做实验
15
液体表面张力系数的测定（拉脱法）
综合性
2
必做实验
2、热学实验
序号
实验名称
实验类型
课时
备注
0
绪论及数据处理基础知识
4
讲授
1
金属线膨胀系数的测定
验证性
2
必做实验
2
温差电偶定标
设计性
2
必做实验
3
金属电阻温度系数的测量
验证性
2
必做实验
4
热敏电阻温度特性的研究
设计性
2
必做实验
5
电阻温度计与非平衡直流电桥
综合性
2
必做实验
6
PN结正向压降与温度关系的研究
综合性
2
必做实验
7
集成温度传感器AD590的温度特性测量
综合性
2
必做实验
8
金属比热容的测量
验证性
2
必做实验
9
不良导体热导系数的测量
验证性
2
必做实验
10
气体绝热系数的测量
验证性
2
必做实验
11
水的汽化热的测量
验证性
2
必做实验
12
冰的熔解热的测量
验证性
2
必做实验
13
液体比热容的测量
验证性
2
必做实验
14
固体比热容的测量
验证性
2
必做实验
15
水的沸点与压强关系的研究
综合性
2
必做实验
3、电磁学实验
序号
实验名称
实验类型
课时
备注
0
电磁学实验基础知识
2
讲授
1
电子示波器的使用
验证性
2
必做实验
2
伏安法测电阻
设计性
2
必做实验
3
惠斯通电桥测电阻
设计性
2
必做实验
4
低电阻的测量
验证性
2
必做实验
5
板式电位差计测量电源电动势
设计性
2
必做实验
6
箱式电位差计较正电表
设计性
2
必做实验
7
电表的改装与校准
设计性
2
必做实验
8
静电场的描绘
验证性
2
必做实验
9
磁场的描绘
验证性
2
必做实验
10
霍耳效应
综合性
2
必做实验
11
电子束的偏转与聚焦
综合性
2
必做实验
12
交流电桥
综合性
2
必做实验
13
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线
综合性
2
必做实验
14
冲击电流计测电容和高电阻
综合性
2
必做实验
15
串联电路的暂态过程
综合性
2
必做实验
4、光学实验
序号
实验名称
实验类型
课时
备注
0
光学实验基础知识
2
讲授
1
薄透镜焦距的测定
综合性
2
必做实验
2
光具组基点的测定
综合性
2
必做实验
3
望远镜和显微镜
设计性
2
必做实验
4
双缝干涉测单色光波长
验证性
2
必做实验
5
单缝衍射的光强分布
验证性
2
必做实验
6
光的偏振现象研究
验证性
2
必做实验
7
双棱镜干涉测光波波长
综合性
2
必做实验
8
牛顿环及光的等厚干涉
设计性
2
必做实验
9
分光计的调节与棱镜折射率的测定
综合性
2
必做实验
10
透射光栅测定光波波长
综合性
2
必做实验
11
光电效应测定普朗克常量
综合性
2
必做实验
12
阿贝折射仪测定透明介质折射率
验证性
2
必做实验
13
迈克耳逊干涉仪的调节与使用
综合性
2
必做实验
14
用旋光仪测定糖溶液的浓度
验证性
2
必做实验
15
单色仪的定标
综合性
2
必做实验
教学时数
36×4=144学时
教学方式
实验室分组操作，教师巡回指导。
绪论、测量误差与数据处理
教学要点
1、普通物理实验的地位与作用。
2、测量误差与数据处理基础知识。
3、物理实验操作规则。
教学内容
（一）基础物理实验的地位和作用及实验课的目的。
（二）误差和数据处理基础知识
1、测量与误差的基本概念
2、误差的处理
3、有效数字及其运算
4、测量结果的评定和不确定度
5、数据处理的几种常用方法
（三）实验报告基本要求和内容。
（四）力学、热学实验基本仪器。
考核要求
1、理解普通物理实验的地位与作用。
2、掌握误差和数据处理基础知识。
3、知道物理实验操作规则。
一、力学实验
实验一物体密度的测定
实验目的
1、掌握测定规则物体密度的一种方法。
2、掌握游标卡尺、螺旋测微器、物理天平的正确使用方法。
3、理解误差和有效数字的概念，并能正确地表示测量结果。
4、学习不规则物体密度的测量方法。
实验内容
1、规则物体密度的测定
2、用静力称衡法测量不规则固体的密度
3、用静力称衡法测量液体的密度
4、用比重瓶测量液体的密度
实验仪器
物理天平，游标卡尺，螺旋测微器，烧杯，比重瓶，定容瓶，温度计。
被测物：
规则固体（金属块圆柱体），不规则物体（石块、玻璃），液体（酒精、盐水等）。
考核要求
1、熟练掌握物理天平的调节和正确使用方法。
2、规则物体密度的测定
实验二单摆
实验目的
1、用单摆测量当地的重力加速度；
2、研究摆振动的周期和摆长的关系。
实验内容
1、学习用停表、米尺和游标卡尺测量单摆周期和摆长；
2、测定当地重力加速度和其不确定度；
3、研究单摆振动和摆长的关系，并利用作图法求重力加速度ɡ值。
实验仪器
单摆，米尺，电子秒表，游标卡尺，铁架台。
考核要求
1、学会游标卡尺和秒表的使用。
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。
实验三自由落体运动
实验目的
1、验证自由落体运动方程,理解匀加速直线运动的规律。
2、学会用数字毫秒计测量微小时间间隔。
3、测定当地重力加速度。
实验内容
1、用光电计时器测量时间间隔；
2、用光电法测量重力加速度；
3、用逐差法进行数据处理。
实验仪器
自由落体实验仪，数字毫秒计，小铁球。
考核要求
1、掌握用自由落下的物体测量重力加速度的原理和方法；
2、掌握数字毫秒计的使用方法。
实验四测量滑块的速度和加速度
实验目的
1、掌握气垫导轨上测量滑块的速度和加速度的一种方法。
2、学习使用气垫导轨和数字毫秒计。
3．测量当地重力加速度。
实验内容
1、学习气垫导轨的调平及测量速度和加速度；
2、学会利用倾斜气轨测定重力加速度；
3、分析和校正实验中的系统误差。
实验仪器
气垫导轨，滑块，垫块，遮光框，光电门，数字毫秒计，气源，螺旋测微器，游标卡尺。
考核要求
1、掌握使用气垫导轨和光电计时系统测定速度和加速度的原理和方法；
2、用倾斜气垫导轨测定重力加速度；
3、学会分析和校正实验中的系统误差。
实验五、牛顿第二定律的验证
实验目的
1、熟悉气垫导轨的构造，掌握正确的调整方法。
2、熟悉用光电测量系统测量短时间的方法。
3、验证牛顿第二定律。
实验内容
1、调整光电测量系统和气垫导轨，测定粘性阻尼常量；
2、验证质量m一定时，加速度a与外力F成正比；
3、验证F一定时，加速度a与质量m成反比。
实验仪器
气垫导轨、气源、数字毫秒计、物理天平、游标卡尺、砝码（5g、10g、10g、20g）。
考核要求
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。
实验六碰撞实验
实验目的
1、进一步熟悉和掌握气垫导轨和数字毫秒计的使用方法。
2、在气垫导轨上来验证动量守恒定律和机械能守恒定律。
3、加强对弹性碰撞和非弹性碰撞特点的理解。
实验内容
1、学习在气垫导轨上验证动量守恒定律；
2、求证完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞，碰撞前后的动量和动能变化，及其恢复系数。
实验仪器
气垫导轨、数字毫秒计、滑块、物理天平、游标卡尺。
考核要求
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。
实验七杨氏模量的测定（伸长法）
实验目的
1、掌握用光杠杆法测量微小长度的原理和方法。
2、用杨氏弹性模量仪，掌握拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量。
3、学会用逐差法处理实验数据。
实验内容
1、学习光杠杆装置测量微小长度改变量的原理和调节方法；
2、用光杠杆测量金属丝在外力作用下的伸长量；
3、练习用逐差法、作图法处理数据，并将两种方法进行比较。
实验仪器
杨氏弹性模量仪（含光杠杆、尺度望远镜、砝码），钢卷尺，水准仪，游标卡尺，螺旋测微器。
考核要求
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。
实验八切变模量的测定
实验目的
1、掌握切变模量和扭摆的基本原理；
2、学习用摆动法测量物体的切变模量。
实验内容
1、测定金属棒的切变模量，
2、计算金属棒的切变模量及不确定度。
实验仪器
扭摆、圆环、游标卡尺、螺旋测微计、米尺、周期测定仪。
考核要求
1、掌握扭摆法测切变模量的基本原理；
2、学习用摆动法测量物体的切变模量。
实验九三线摆
实验目的
1、掌握三线摆法测定转动惯量的原理和方法。
2、验证平行轴定理。
实验内容
1、学习三线摆的原理和调整方法；
2、测量三线摆下盘周期，并求出下盘转动惯量；
3、测待测物的转动惯量；
4、验证平行轴定理。
实验仪器
三线摆，米尺，游标卡尺，托盘天平，周期测定仪，水准仪、圆环，相同的圆柱体两个。
考核要求
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。
实验十复摆振动的研究
实验目的
1、测定复摆中心的位置。
2、研究复摆振动周期与质心到支点距离的关系。
3、测定重力加速度、回转半径和转动惯量。
实验内容
1、测量复摆不同支点的周期；
2、作重心到支点位置与周期的关系图；
3、求出复摆的回转半径、转动惯量和当地重力加速度ɡ。
实验仪器
复摆、周期测定仪。
考核要求
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。
实验十一惯性秤
实验目的
1、了解惯性秤的结构并掌握用惯性秤测定物体质量的原理和方法；
2、了解仪器的定标和使用方法。
3、研究重力对惯性秤的影响。
实验内容
1、利用周期测定仪测量惯性秤的振动周期；
2、学习用作图法对惯性秤定标；
3、测量待测物质量，并考查重力对惯性秤的影响
实验仪器
惯性秤、周期测定仪、定标用标准质量块（共10块）、待测圆柱体。
考核要求
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。
实验十二弦振动的研究
实验目的
1．观察在弦线上形成的驻波，
2．频率不变时，验证横波的波长与弦线中张力的关系。
3．张力不变时，验证横波的波长与波源振动频率的关系。
实验内容
1、测量弦的线密度，观察弦振动时形成的驻波；
2、测定弦上横波波长与弦长的关系；
3、测定弦上横波波长与张力的关系；
实验仪器
弦振动实验仪，勾码，导线，直流电源。
考核要求
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。
实验十三声速的测量
实验目的
1、学会用共振干涉法和位相法测量超声波在空气中的传播速度。
2、学会使用示波器和信号发生器。
3、加强对驻波及振动合成等理论的理解。
实验内容
1、学会信号发生器的使用及利用示波器观察波形；
2、学习测试系统的调节方法，测定显示波形相邻振幅最大时的位置；
3、用分组逐差法测定波长，求出声速，并与空气中声速的理论值比较其误差。
实验仪器
声速测量仪、双踪示波器、信号发生器、Q9对接导线3根等。
考核要求
1、学会用共振干涉法和位相法测量超声波在空气中的传播速度。
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。
实验十四液体粘性系数的测量（落球法）
实验目的
1、依据斯托克斯公式用落球法则测液体的粘性系数；
2、了解斯托克斯公式的修正方法；
实验内容
1、掌握斯托克斯公式的基本原理，及其在实际情况下的修正方法；
2、测定恒定温度下油的粘度；
3、计算恒定温度下测量值的不确定度，分析实验误差。
实验仪器
液体粘滞系数测定仪、直尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、小钢球、比重计、镊子。
考核要求
1、用落体法测定液体的粘滞系数。
2、掌握电子天平的调整方法和使用方法。
实验十五液体表面张力系数的测定（拉脱法）
实验目的
1、学习焦利秤的使用方法。
2、用拉脱法测量液体的表面张力系数，了解液体的表面特性。
实验内容
1、学习焦利秤的使用方法；
2、利用逐差法测定弹簧的弹性系数；
3、测量室温下水的表面张力系数及计算不确定度。
实验仪器
焦利秤，金属丝框，砝码，烧杯，游标卡尺，温度计
考核要求
1、掌握焦利秤的原理和使用方法；
2、学会用拉脱法测定室温下水的表面张力系数。
二、热学实验
实验一金属线胀系数的测量
实验目的
1、学习测量金属线膨胀系数的一种方法。
2、测定金属棒的线胀系数。
实验内容
1、了解固体长度与温度改变之间的关系；
2、学习掌握测微小长度的原理和方法；
3、用逐差法求金属棒的线胀系数及其不确定度。
实验仪器
热学综合实验平台、金属线膨胀系数测量实验装置、游标卡尺、千分表、待测金属棒。
考核要求
掌握利用光杠杆测量微小长度的原理和方法。
实验二温差电偶的定标
实验目的
1、加深对温差电现象的理解；
2、了解温差电偶测温的基本原理和方法；
3、了解温差电偶定标基本方法；
实验内容
1、用万用表测量温差电动势；
2、用水的沸点进行定标；
3、测量温差电动势与温度的关系。
实验仪器
铜—康铜温差电偶、热学实验平台、Pt100控温式传感器加热装置、温差电偶传感器、保温杯。
考核要求
1、理解温差电现象；
2、了解测量温差电偶电动势的基本原理和方法；
实验三金属电阻温度系数的测量
实验目的
1、测量金属电阻不同温度特性。
2、了解金属电阻的结构。
实验内容
1、测量金属电阻不同温度特性。
2、描绘金属电阻不同温度特性曲线。
实验仪器
热学实验平台、Pt100控温式传感器加热装置、（Pt100）（Cu50）金属电阻传感器、万用表等。
考核要求
1、掌握金属电阻不同温度特性。
2、了解金属电阻的结构。
实验三金属电阻温度系数的测量
实验目的
1、测量金属电阻不同温度特性。
2、了解金属电阻的结构。
实验内容
1、电阻与温度的关系
2、铂热电阻
3、铜热电阻
实验仪器
热学实验平台、Pt100控温式传感器加热装置、（Pt100）（Cu50）金属电阻传感器、万用表等。
考核要求
1、学会测量金属电阻不同温度特性。
2、了解金属电阻的结构。
实验四热敏电阻温度特性的研究
实验目的
测定热敏电阻器与温度的关系；
实验内容
1、负温度系数热敏电阻（NTC）的电阻-温度特性
2、正温度系数热敏电阻（PTC）的电阻-温度特性
实验仪器
热学实验平台、Pt100控温式加热装置、（NTC）（PTC）热敏电阻传感器、万用表等。
考核要求
1、测绘负温度系数热敏电阻（NTC）的电阻-温度特性曲线
2、测绘正温度系数热敏电阻（PTC）的电阻-温度特性曲线
实验五电阻温度计与非平衡直流电桥
实验目的
1、学习与掌握用非平衡直流电桥电压输出方法测量电阻的基本原理和操作方法。
2、学习与初步掌握非平衡电桥的设计方法，学习掌握根据不同待测电阻值选择桥式。
实验内容
1、学习非平衡直流电桥电压输出方法测量电阻的基本原理和操作方法。
2、学习非平衡电桥的设计方法。
3、用非平衡桥式测电阻。
实验仪器
热学实验平台、Pt100控温式温度传感器加热装置、PT100传感器、非平衡直流电桥实验模板、万用表、非平衡电桥及应用模板
考核要求
1、掌握用非平衡直流电桥电压输出方法测量电阻的基本原理和操作方法。
2、掌握根据不同待测电阻值选择桥式。
实验六PN结正向压降与温度关系的研究
实验目的
1、了解PN结正向压降随温度变化的基本关系式。
2、在恒定正向电流条件下，测绘PN结正向压降随温度变化曲线。
3、学习用PN结测温的方法，设计PN结数字温度计。
实验内容
1、温度特性的测量
2、数字温度计的设计与标定
实验仪器
热学实验平台、Pt100控温式加热装置、PN结传感器、PN结数字温度计实验模板、万用表。
考核要求
1、测绘PN结正向压降随温度变化曲线。
2、用PN结测温的方法设计PN结数字温度计。
实验七集成温度传感器AD590的温度特性测量
实验目的
1、了解常用的集成温度传感器的基本原理和温度特性的测量方法。
2、掌握数字温度计的设计和调试技巧。
实验内容
1、常用的集成温度传感器的基本原理和温度特性的测量方法。
2、数字温度计的设计和调试技巧。
实验仪器
热学实验平台、Pt100控温式加热装置、AD590传感器、AD590传感器实验模板、万用表等。
考核要求
1、了解常用的集成温度传感器的基本原理和温度特性的测量方法。
2、掌握数字温度计的设计和调试技巧。
实验八金属比热容的测量
实验目的
1、掌握冷却法测定金属比热容的方法；
2、了解金属的冷却速率与环境之间的温差关系，以及进行测量的实验条件。
实验内容
1、冷却法测定金属比热容的方法；
2、金属的冷却速率与环境之间的温差关系。
实验仪器
热学实验平台、Pt100控温式传感器加热装置、（Pt100）（Cu50）金属电阻传感器、万用表等。
考核要求
1、掌握冷却法测定金属比热容的方法；
2、了解金属的冷却速率与环境之间的温差关系。
实验九不良导体热导系数的测量
实验目的
1、学习用稳态平板法测量材料的导热系数。
2、学习用作图法求冷却速率。
实验内容
1、了解热传导现象的物理过程。
2、学习用稳态平板法测量材料的导热系数。
3、学习用作图法求冷却速率。
实验仪器
热学实验平台、金属比热容的测量装置、热电偶、保温杯、物理天平
考核要求
1、掌握用稳态平板法测量材料的导热系数。
2、学会用作图法求冷却速率。
实验十气体绝热系数的测量
实验目的
1、用绝热膨胀法测定空气的比热容比。
2、观测热力学过程中状态变化及基本物理规律。
3、学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理及使用方法。
实验内容
1、观测热力学过程中状态变化及基本物理规律。
2、学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理及使用方法。
3、用绝热膨胀法测定空气的比热容比。
实验仪器
热学实验平台、绝热膨胀法测空气比热容实验装置。
考核要求
掌握用绝热膨胀法测定空气的比热容比。
实验十一水的汽化热的测量
实验目的
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。
实验仪器
热学实验平台、电加热蒸汽锅（蒸汽发生器）、量热器、温度计（精度0.1℃）、温度传感器、胶皮管、物理天平、20cc量筒。
考核要求
掌握用混合法测定水在沸腾时的汽化热的方法。
实验十二冰的熔解热的测量
实验目的
学习用量热器测热量法测定冰的熔解热。
实验内容
1、测定冰块的质量。
2、测出混合系统放热部分的热容及初温。
3、测出混合系统的平衡温度及系统吸热部分的热容。
实验仪器
热学实验平台、量热器、测温探头（温度传感器）、物理天平。
考核要求
掌握用量热器测热量法测定冰的熔解热的方法。
实验十三液体比热容的测量
实验目的
1、用电热法测定液体的比热容。
2、学习测定量热器的水当量。
实验内容
1、测定量热器的水当量
2、测定液体的比热容
实验仪器
热学综合实验平台、电加热量热器、测温探头（温度传感器）、物理天平。
考核要求
1、掌握用电热法测定液体比热容的方法。
2、学会测定量热器的水当量。
实验十四固体比热容的测量
实验目的
1、学习用混合法测固体的比热容。
2、学习用电热法测固体的比热容。
实验内容
1、混合法测固体的比热容。
2、电热法测固体的比热容。
实验仪器
热学综合实验平台、电加热量热器、测温探头（温度传感器）、物理天平、待测物（金属钢珠）。
考核要求
1、掌握用混合法测固体比热容的方法。
2、掌握用电热法测固体比热容的方法。
实验十五水的沸点与压强关系的研究
实验目的
研究水的沸点随压强而变化的规律。
实验内容
1、测定压强低于大气压时，水的沸点与压强关系；
2、压强大于大气压时，用沸腾法和饱和气压法测定水的沸点与压强关系
实验仪器
水的沸点与压强关系实验仪（含直通阀门），电炉、蒸汽发生器，抽气机、储气集露瓶，玻棒温度计；气压计。
考核要求
掌握水的沸点随压强变化的规律。
三电磁学实验
实验一电子示波器的使用
实验目的
1、了解电子示波器主要组成部分和工作原理。
2、掌握示波器的基本操作方法。
3、学
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