实验教学大纲

《大学物理实验》实验教学大纲 (新疆大学)
(非物理专业学生使用)

课程名称:大学物理实验(Experiment of College Physics )

课程编号:

课程性质:独立设课

课程要求:必修

课程类别:基础课

实验教材或指导书名称:新编 大学物理实验教程

学时学分:总学时:32 ,学分: 1(1)

开出学期:2、3学期

实验室名称:物理实验教学中心

适用专业:机械工程、电气工程、建筑工程、地质勘查、信息、通信、计算机、化学化工、纺织设计、计算机、数学等

一、课程简介:

       物理学是自然科学中最重要、最活跃的高度理论性的科学,从本质上说物理学又是一门实验科学。物理实验的方法、思想、仪器和技术已经被普遍地应用在各个自然科学领域和技术部门以及其他学科领域。

       “大学物理实验”是对高等院校非物理专业学生进行科学实验基本训练的一门公共必修基础课程。是学生进入大学后接受系统实验方法和实验技能训练的开端,也是大学生今后从事科学实验工作的入门课程,它的一整套实验知识、方法和技能也是各专业后续课程的基础之一。 大学物理实验是对理、工科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。物理实验的实验方法和思想、实验条件的保证、实验仪器装置、实验技术、实验的数据处理及误差分析等方面都有自身的理论基础和教学内容,它与“大学物理”理论课程既有紧密的联系,又互相独立,是一门独立开设的课程。

二、 物理实验课程的地位、作用与任务

1.课程的地位

       物理实验是对高等学校学生进行科学实验基本训练的一门独立的必修基础课程,是学生进入大学后受到系统实验方法和实验技能训练的开端,是理工科类专业对学生进行科学实验训练的重要基础。

2.课程的作用

       物理实验课覆盖面广,具有丰富的实验思想、方法、手段,同时能提供综合性很强的基本实验技能训练,是培养学生科学实验能力、提高学生科学素质的重要手段。它在培养学生严谨的治学态度、活跃的创新意识、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力等方面具有其他类课程不可替代的作用。

3.课程的任务

       (1)使学生通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量,学习物理实验知识,加深对物理原理的了解。

       (2)培养和提高学生的科学实验能力,其中包括:

       ①能够通过阅读实验教材或资料,作好实验前的准备;

       ②能够借助教材和仪器说明书,正确使用常用仪器;

       ③能够运用物理学理论对实验现象进行分析判断;

       ④能够正确记录和处理实验数据,正确绘制实验图线,分析实验结果,总结实验规律,撰写合格的实验报告;

       ⑤能够独立完成教学性的设计实验。

       (3)培养和提高学生的科学实验素质,使学生具有理论联系实际和实事求是的科学作风、严肃认真的工作态度、主动研究的探索精神,遵守纪律、团结协作和爱护公共财物的优良品德。

三、实验项目

第2学期 基础物理实验

       本学期安排力学、热学物理实验12项。其中验证、综合型实验10项,根据学生实际情况有选择地开出设计性实验2项。

序号
实验名称
实验内容及要求
实验类型
学时数
验证型
综合型
设计型
0 绪论 使学生掌握有效数字及运算、误差计算的基本概念及数据处理的基本方法。掌握标准不确定度的初步估算、掌握用列表法、作图法和逐差法处理数据。 2
1 长度的测量 理解游标原理,学会正确使用游标卡尺、千分尺、读数显微镜(掌握消视差调整),掌握直接比较测量法,掌握对测量结果的标准不确定度进行评定 2
2 固体密度的测定 掌握电子天平的使用方法,学会用几何法、流体静力称衡法、比重瓶法测物体的密度并求不确定度。(对长度量在不同位置多次测量) 2
3 自由落体法测重力加速度 学习使用光电计时仪器,掌握对测量结果的标准不确定度进行评定 2
4 验证牛顿第二定律 通过实验验证牛顿第二定律,学习使用气垫导轨、光电计时仪器 2
5 简谐振动的研究 通过实验验证简谐振动的基本规律,进一步熟悉气垫导轨、光电计时仪器的使用 2
6 测定金属丝的杨氏模量 学习用光杠杆测量微小长度变化的原理,掌握放大法,理解视差,掌握消视差调整,掌握用逐差法处理数据,掌握对测量结果的标准不确定度进行评定 2
7 弦振动的研究 了解驻波形成的条件,观察驻波的特点, 测量驻波波长与弦线张力的关系,用作图法确定弦线的振动频率, 掌握对测量结果的标准不确定度进行评定 2
8 用三线扭摆法测物体的转动惯量 了解用三线摆测量物体转动惯量的原理,并对若干样品进行具体测量.验证刚体转动的平行轴定理 2
9 水的比汽化热测定(混合法) 学习温度和热量的初步测定方法,掌握用混合法测定水的汽化热,学习用牛顿冷却定律修正散热,掌握对测量结果的标准不确定度进行评定 2
10 冰的熔解热测定 学习温度和热量的初步测定方法,掌握用混合法测定冰的熔解热,对测量结果的标准不确定度进行评定 2
11 金属的比热容测定 学习温度和热量的初步测定方法,掌握用混合法测定金属的比热容,对测量结果的标准不确定度进行评定 2
12 液体表面张力系数的测定 利用压电传感器测定液体表面张力系数,对测量结果的不确定度进行评定 2
13 食盐密度的测定 设计实验方案,选择实验方法和实验仪器,要求测定食盐密度,并进行不确定度和误差分析。 2
14 测定角速度和角加速度 设计实验方案,拟定实验步骤,测量定轴转动刚体的角加速度和角速度,并进行不确定度和误差分析。 2
15 用声驻波测空气中的声速 设计实验方案,拟定实验步骤,写出测量原理和公式。测量室温下空气中声速,进行不确定度分析。 2

第3学期 基础物理实验

       本学期安排电磁学、光学物理实验12项。其中验证、综合型实验10项,根据学生实际情况有选择地开出设计性实验2项。

序号
实验名称
实验内容及要求
实验类型
学时数
验证型
综合型
设计型
1 用模拟法测绘静电场 掌握模拟法,了解模拟法描绘静电场的原理,学习测量稳恒电流场中电势分布的方法,测绘几种电极的电场分布 2
2 伏安法测电阻 学习电磁学常用仪器的使用方法,掌握根据电路图连接电路的基本技能,掌握替代比较测量法,掌握对测量结果的标准不确定度进行评定 2
3 电表的改装和校准 掌握根据电路图连接电路的基本技能,学习改装和校准电流表、电压表的原理和方法,绘制校准曲线,学习将微安表改装成欧姆表的原理和方法 2
4 单臂电桥测电阻 学习惠斯登电桥测量电阻的原理和方法,会用自组电桥和QJ23型惠斯登电桥测量电阻,掌握交换法、电学平衡法、电桥的灵敏度,掌握对测量结果的不确定度进行评定 2
5 用双电桥测量低电阻 了解用双电桥测量低电阻的原理和方法,学习用双电桥测量导体的电阻率、电阻的温度系数,掌握对测量结果的不确定度进行评定 2
6 示波器的使用及超声波声速的测量 了解示波器的工作原理,学习使用示波器和信号发生器,学习用利萨如图形测频率的方法。了解驻波共振法、相位比较法测量声速的原理,测量声波在空气中的传播速度,掌握测量结果标准不确定度评定 2
7 薄透镜焦距的测定 掌握光路的共轴调整,学习几种测量薄透镜焦距的原理和方法,掌握对测量结果的标准不确定度进行评定 2
8 阿贝折射仪测定液体折射率 了解用临界法测量折射率的原理,了解阿贝折射仪的结构及使用方法,用阿贝折射仪测量液体的折射率 2
9 用旋光仪测旋光性溶液的旋光率 观察旋光现象,了解旋光物质溶液的旋光角与浓度的关系,测量不同浓度旋光溶液的旋光角,绘制旋光角与浓度关系图线,并确定其旋光率。根据旋光角和旋光率可得出旋光溶液的浓度 2
10 分光仪的调整和测角 学习分光仪的测量原理及调节方法、掌握逐次逼近调整法,测定三棱镜的顶角,用最小偏向角法测定三棱镜玻璃对不同波长光的折射率,掌握对测量结果的不确定度进行评定 2
11 等厚干涉—牛顿环 观察和研究光的等厚干涉—牛顿环,掌握用干涉法测定平凸透镜的曲率半径,学习读数显微镜及测微目镜的使用,对测量结果的不确定度进行评定 2
12 薄片厚度的测量 设计实验方案,拟定实验步骤,画出光路图。利用干涉法精确测量薄片厚度,计算不确定度。 2
13 测量小灯泡的伏安特性曲线 设计实验方案,拟定实验步骤,利用最小二乘法处理实验数据,得到小灯泡两端电压与电流的函数关系。 2
14 自组直流电桥 设计实验方案,选择实验方法和实验仪器组装直流电桥,对测量结果进行不确定度评定。 2
15 电学黑盒子 根据所提供的实验仪器设计实验方案,写出实验原理,正确画出每个盒子内的元件连接电路图。 2

四、考核方式

       考查:根据学生平时的操作能力、完成实验报告情况、预习和考勤情况每学期评定成绩一次,共二次。