普通物理实验课程教学大纲

《普通物理实验》课程教学大纲

（英文名称General Physics Experiments）

适用专业：应用物理学课程编号：010602 学分：6.0

一、课程名称

《普通物理实验》

二、课程性质和任务

（一）课程性质

《普通物理实验》是为应用物理学专业学生开设的一门必修主干课程，是一门独立的科学实验的基础课，是应用物理学专业学生接受系统实验方法和实验技能训练的开端，它重在培养学生具有科学素养和初步掌握进行科学实验研究的能力，是一系列科学实验训练的重要基础。

（二）课程任务

本课程的任务是：通过本课程的学习，将有关物理实验思想、物理实验基本原理、物理实验基本方法、物理实验基本仪器和物理实验基本技能以及对实验数据的综合处理能力传授给学生，并通过实验培养学生严肃认真、细致踏实、一丝不苟、实事求是的科学态度；培养学生克服困难、坚忍不拔的工作作风；培养学生具有初步的科学研究能力；培养学生的创新精神与创造能力。

三、课程主要教学内容

普通物理实验的教学内容包括力学、热学、电学、光学等近三十个实验项目。从大学第三学期开始，分两个学期完成。具体的教学内容如下：

1、绪论

讲述普通物理实验的地位和作用；物理实验的一般进程及各教学环节的要求；实验误差和数据处理基础知识。

2、基本测量

掌握游标卡尺、螺旋测微器及读数显微镜的原理及正确的使用方法；掌握有效数字、算术平均误差和相对误差的计算方法；学习多次直接测量和间接测量的误差计算方法。

3、三线摆法测刚体转动惯量

了解三线摆构造，掌握用三线悬摆法测定刚体的转动惯量的方法；利用三线扭摆测量圆盘、圆环、圆柱体的转动惯量；通过圆柱体转动惯量的测量验证平行轴定理。

4、杨氏模量的测定

掌握用光杠杆测量微小长度变化的原理和方法，测定金属丝的杨氏模量；训练正确地调整测量系统的能力；学会用逐差法进行数据处理的能力。

5、气垫导轨上物体的运动

观察匀速直线运动，测量滑块的运动速度；学习使用气垫导轨和存储式数字毫秒计；测量物体的瞬时速度和加速度；研究发生完全弹性、完全非弹性碰撞的两物体碰撞前后所遵循的规律。

6、落球法测定液体的黏滞系数

根据斯托克斯公式用落球法测定液体的粘滞系数；学习斯托克斯公式的修正方法；用作图外推法处理实验数据。

7、弦振动的研究

观察横波在弦线上所形成的驻波波形；验证弦线上的横波波长与弦线张力、密度的关系。

8、毛细管法测定水的表面张力系数

学习毛细管法测定水的表面张力系数的原理和方法；学习读数显微镜的调节及使用，测量微小长度。

9、稳态法测定橡胶板的导热系数

掌握不良导体导热系数的测定方法——稳态平板法；利用物体的散热速率求传热速率；了解相关仪器及热电偶测温度。

10、动态法测定杨氏模量

学习用动力学悬挂法测量金属材料杨氏模量的方法；学习真假共振峰的辨别方法；学习确定试样节点处共振频率的方法。

11、示波器的原理与使用

学习示波器调整；用示波器观察信号波形；测量交流信号电压和频率，测量信号的频率；利用示波器观察李萨如图形。

12、静电场的描绘

测长直同轴圆柱面电极间的电场分布；测量平行长直圆柱体电极间的电场分布；画出待测电场的等位线和电力线，并指出何处电场较强，何处电场较弱，进一步说明：等位线、电力线和电场强度之间的关系。

13、伏安特性曲线的测绘

自拟实验步骤，连接电路，测量所给电阻的电压、电流数据；用图示法绘出线性大、小

电阻以及晶体二极管的伏安特性曲线。

14、惠斯登电桥

用自组板式电桥测量电阻；用箱式电桥测量电阻；用箱式惠斯登电桥测量电桥灵敏度。

15、导体电阻率的测定

用直流箱式双臂电桥测量待测铜导线的电阻；用直流板式双臂电桥测量待测铜导线的电阻；计算室温下铜导体的电阻率。

16、十一线板式电位差计

用板式电位差计测干电池电动势和内阻；通过实验掌握补偿法测电动势的原理和方法。

17、霍耳效应法测磁场

测量霍尔电压；利用霍尔效应测量长螺线管轴线上的磁场分布。

18、直流电表的改装与校准

学习将表头改装成电压、电流表；校准电表及确定准确度等级；学习滑线式变阻器分压、分流接法。

19、超声声速的测量

进一步熟悉掌握示波器调整及使用；利用共振干涉法、相位法测量声速；学习利用逐差法处理数据。

20、太阳能电池伏—安特性的研究

了解太阳电池的工作原理及其应用；测量太阳电池的伏安特性曲线。

21、牛顿环与劈尖法测细丝直径

观察牛顿环和劈尖干涉现象；测量牛顿环直径和劈尖干涉条纹间距；测量平凸透镜曲率半径和细丝直径。

22、分光计的调节与使用

学习分光计的调节，联系分光计中水平的调节；用分光计测定透射光栅常数、光波波长。

23、迈克耳逊干涉仪的调节和使用

调节迈克尔逊干涉仪，观察干涉条纹；等倾干涉现象的观察和氦－氖激光器光波波长的测定。

24、光强分布的测量

观察、测量单缝夫琅和费衍射；调节可变单缝宽度，观察衍射图样的变化。

25、折射率的测量

学习调整分光计；利用分光计测量三棱镜顶角；测量棱镜折射时最小偏向角；测量三棱

镜折射率。

26、光学干涉的应用研究

进一步熟悉迈克尔逊干涉仪的结构、原理和调节方法；测量当前温度下空气的折射率；研究空气折射率与压强的关系。

27、普通照相技术与数码摄影

熟悉普通照相机的构造和工作原理；学习使用普通相机拍摄景物；学习普通照片的冲洗技术；熟悉数码相机的构造和工作原理；学习使用数码相机拍摄景物。

四、基本要求及重点、难点说明

本课程所涉及物理实验中力学、热学、电磁学、光学等内容，知识面广，要求学生必须具备基础的理论知识和基本实验能力。具体要求：

1、通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理知识，加深对物理学原理的理解。

2、培养学生从事科学实验的初步能力。这些能力包括：能自行阅读资料、仪器说明书或实验教材，做好实验前的准备；能借助说明书或教材，正确使用常用仪器；能正确记录原始数据和处理实验数据；学会设计表格和绘制曲线说明实验结果；能够用物理学理论对实验现象和结论进行分析；学会撰写合格的实验报告；能够自行设计并完成简单的设计性实验。

3、培养和提高学生的科学素养，理论联系实际和实事求是的科学作风，严肃认真的科学素质，主动学习和刻苦钻研的学习精神，遵守纪律、团结协作的团队精神，爱护公物的优良品德

本课程教学重点是独立实验的能力和理论联系实际的能力。学生通过阅读实验教材、查询有关资料能够独立完成实验内容并完成实验报告。学生在实验中能发现问题、分析问题并学习解决问题的科学方法，并逐步培养实验基本技能和素质。

本课程教学难点是综合分析能力和创新能力。学生能够融合实验原理、实验方法及相关的理论知识对实验结果进行分析。学生在完成实验要求的基础上能完成初步的研究性或创意性实验，逐步培养学生的创新能力。