《大學物理實驗》教學大綱一、課程基本信息課程編號：3201007[0]課程英文名稱：Physicsexperimentoftheuniversity學

分：

2.5

學

時：40開課部門：

實驗中心開課學期：2016-2017學年適用專業：

全校工科各專業課程類別：公共基礎課課程屬性：

必修實驗教程及參考書：《大學物理實驗》

郭獻章主編

科學出版社

二、教學目標物理實驗課是對學生進行科學實驗基本訓練的一門獨立的、必修的基礎課程。本課程應在中學物理實驗的基礎上，按照循序漸進的原則，對學生進行物理實驗知識、物理實驗方法和物理實驗技能等基礎訓練，為今后的學習和工作奠定良好的實驗基礎。本課程的具體要求是：1、在教學中要適當地介紹一些物理實驗發展史和物理實驗在工程技術中的應用知識，使學生了解科學實驗的重要性：要注意對學生進行辨證唯物主義世界觀和方法論的教育，使學生逐步養成用唯物辯證法指導自己的科學實驗活動。2.使學生逐步掌握物理實驗基本知識和基本實驗技術。其中包括：（1）掌握預習、實驗操作和撰寫實驗報告等基本實驗程序：（2）掌握基本的操作技術，例如，零位校準，水平、鉛直調整，回路接線法，光路的共軸調整，視差的消除，逐次逼近調節與測量等：(3)

掌握基本的實驗方法，例如，比較法，放大法，轉換測量法，模擬法，橋路法，補償法，干涉法等：(4)

掌握基本儀器的結構原理、性能和使用方法，這些儀器有：游標尺，螺旋測微計，天平，秒表，數字毫秒計，溫度計，熱電偶，直流電表，滑線式變阻器，電阻箱，檢流計，直流電橋，電位差計，萬用表，通用示波器，低頻信號發生器，直流穩壓電源，分光計，讀數顯微鏡，單色儀，光具座，常用光源（鈉光燈和激光器）等。(5)掌握常用物理量的基本測試手段，這些物理量有：長度（及其微小變化），角度，質量，時間，力、溫度，熱量，電流，電壓，電動勢，電阻，磁感強度，頻率或周期，波長，折射率等；(6)掌握數據處理基本知識，其中包括：測量的種類;誤差的概念及誤差種類;有效數字的讀取和運算;了解不確定度的概念和種類;精密度、正確度、準確度和精度;處理實驗數據的列表法、作圖法、逐差法。3.培養與提高學生的科學實驗能力，其中包括：（1）引導學生自行閱讀實驗教材或實驗資料，正確理解其原理，培養學生的閱讀能力；（2）引導學生逐步養成獨立進行測試，獨立排除一般故障，培養學生的實際動手能力；（3）引導學生注意對實驗現象的觀察和分析，加深對物理學基本概念和規律的理解，培養學生運用物理理論對實驗現象進行分析判斷的能力；（4）引導學生不斷提高實驗報告的撰寫質量，培養學生的歸納能力和撰寫能力；（5）引導學生注意實驗方案的確定、實驗儀器和方法的選配，提高學生的設計能力和獨立工作能力。4.培養與提高學生的科學實驗素養，其中包括：(1)

理論聯系實際和實事求是的科學作風；(2)

嚴肅認真、一絲不茍的工作態度；(3)

積極思維、主動研究問題的探索精神；(4)

遵守紀律、愛護公共財物的優良品質。課程教學目標與畢業要求的對應關系畢業要求指標點課程教學目標具有扎實的自然科學基礎；具有科學研究的基本素養1、掌握基本的實驗原理、實驗方法、實驗手段以發展社會需要、學生滿意的高等教育為出發點以提高學生的實踐能力和創新能力為最終目標通過課內外結合的實驗課程全方位培養學生的科學思想方法、動手能力、實踐能力、創新精神等基本科學素質。2、具有一定的實驗能力，如撰寫實驗報告，基本的數據處理方法、做誤差分析等。具有一定的創新思維和創新實踐能力1、逐步養成獨立進行測試，獨立排除一般故障，培養學生的實際動手能力；

2、引導學生注意實驗方案的確定、實驗儀器和方法的選配，提高學生的設計能力和獨立工作能力

三、實驗項目與教學安排序號實驗項目名稱學時實驗性質實驗類型每組人數1緒論2必做理論課大班課2示波器的原理及應用3必做驗證性13旋光實驗2必做驗證性14霍爾效應實驗2必做驗證性15用雙臂電橋測低電阻3必做綜合性16鐵磁性材料的磁化曲線和磁滯回線2必做驗證性1

7等厚干涉的應用-牛頓環、劈尖2必做驗證性18衍射光柵2必做驗證性19測玻璃三棱鏡的折射率3必做驗證性110光強的分布3必做驗證性111組合式多功能光柵光譜儀原理及應用2必做研究性112波爾共振實驗3必做綜合性113密立根油滴實驗2必做綜合性114邁克爾遜干涉儀的應用2必做綜合性115超聲波傳播速度的測量2必做綜合性116脈沖核磁共振儀原理及應用3必做研究性117弗蘭克-赫茲實驗2必做驗證性1

四、實驗教學內容實驗（一）：示波器的使用1、實驗內容（1）熟悉示波器各旋鈕的作用，觀察掃描情況；（2）利用低頻信號發生器輸出，在熒光屏上調出有一定要求的正弦波形；（3）測量校準電信號電壓峰---峰值的表觀大小；（4）利用李薩如圖形測未知頻率。2、實驗目的（1）了解示波器的主要組成部分，掌握各旋鈕的作用及調節方法；（2）掌握掃描與整步的作用原理，加深對振動合成的理解；（3）掌握用示波器觀測信號波形的方法（4）掌握用李薩如圖形測量正弦振動頻率的方法，用比較法測量電壓。3、教學要求（1）預習時要基本了解示波器的工作原理、實驗目的與任務，并寫出預習報告；（2）在指導教師的課堂講解后，掌握示波器的使用方法和本次實驗的操作流程；（3）通過實際動手操作，完成規定的實驗內容，規范完整記錄實驗數據，并分析實驗中發生的異常現象；（4）課后獨立完成實驗報告，要求數據完整，書寫規范，格式正確。4、主要儀器設備：

雙蹤超低頻模擬信號示波器，數字函數信號發生器實驗方式：儀器操作實驗場地與設備：綜合實驗樓

實驗（二）分光計的調整1、實驗內容（1）了解分光計的構造和使用方法（2）學習調整分光計2、實驗目的（1）了解光學基本儀器分光計的構造、使用方法和調節方法（2）鍛煉學生基本的操作能力和調節儀器的能力3、教學要求

能了解光學基本儀器的構造、原理，調節方法，測量方法，鍛煉學生基本操作能力。4、主要儀器設備：分光計，鈉光燈實驗方式：儀器操作實驗場地與設備：綜合實驗樓

實驗（三）：歐姆定律的應用1、實驗內容（1）驗證歐姆定律；（2）用伏安法測電阻；（3）計算絕對誤差和相對誤差。儀器與用具：2、實驗目的（1）驗證歐姆定律；（2）掌握用伏安法測電阻的方法；（3）學會電壓表、電流表、電阻箱和滑線變阻器的正確用法。3、教學要求指導學生學會簡單電路的原理及連線方法、規則。通過測量，能自己分析解決基本電路問題。4、主要儀器設備：穩壓電源、毫安表、伏特表、單刀單擲開關、單刀雙擲開關、待測電阻。實驗方式：儀器操作實驗場地與設備：綜合實驗樓

實驗（四）：金屬楊氏模量的測定1、實驗內容（1）楊氏模量的概念；可能存在的系統誤差；儀器的選配；光杠桿原理；（2）儀器的調整；用外視法和內視法尋找標尺像；（3）拉伸法測鋼絲的楊氏模量；（4）逐差法計算測量結果。2、實驗目的（1）學習用拉伸法測量金屬絲的楊氏彈性模量；（2）掌握用光杠桿法測量微小長度變化的原理及方法；（3）學會用逐差法處理數據。3、教學要求（1）預習時要基本了解金屬楊氏彈性模量的物理意義、光杠桿的測量原理及逐差法處理數據的優點和適用條件，知道本實驗的目的與任務，并寫出預習報告；（2）在指導教師的課堂講解后，掌握尺讀望遠鏡使用方法、本次實驗的操作流程及數據處理方法；（3）通過實際動手操作，完成規定的實驗內容，規范完整記錄實驗數據，并分析實驗中發生的異常現象和誤差形成的環節；（4）課后獨立完成實驗報告，要求數據完整，繪圖清晰，書寫規范，格式正確。4、主要儀器設備：

楊氏模量測定儀（包括鏡尺系統、砝碼）、鋼尺、卡尺、千分尺實驗方式：儀器操作實驗場地與設備：綜合實驗樓

實驗（五）：旋光實驗1、實驗內容（1）測定旋光性溶液的旋光率和濃度2、實驗目的（1）觀察線偏振光通過旋光物質后的旋光現象（2）了解旋光儀的結構原理,學習測定旋光性溶液的旋光率和濃度的方法3、教學要求

（1）實驗驗證基本原理

（2）及學習旋光曲線測取方法（3）測未知旋光性溶液的濃度值4、主要儀器設備：圓盤旋光儀實驗方式：儀器操作實驗場地與設備：綜合實驗樓

實驗（六）：扭擺法測定物體轉動慣量1、實驗內容（1）熟悉扭擺的構造，使用方法，以及轉動慣量儀的使用方法；（2）測定扭擺的儀器常數（彈簧的扭轉常數）K；（3）測定塑料圓柱、金屬圓柱、木球等的轉動慣量，并與理論值比較求百分誤差；（4）改變滑塊在金屬細桿上的位置，驗證轉動慣量平行軸定理。2、實驗目的（1）加深理解轉動慣量的物理意義；（2）學習儀器的調整和使用；（3）用扭擺測幾種不同形狀物體的轉動慣量和彈簧的扭轉常數；驗證平行軸定理

3、教學要求1.

加深理解轉動慣量的物理意義；2.

學習“時間”基本物理量的測量；3.

學習儀器的調整和使用；4、主要儀器設備：扭擺、轉動慣量測試儀實驗方式：儀器操作實驗場地與設備：綜合實驗樓

實驗（七）：霍爾效應實驗1、實驗內容（1）測量霍爾片的霍爾電壓和工作電流之間關系,即霍爾效應。（2）用霍爾元件測量磁場,即測螺線管磁場（3）測量C型電磁鐵氣隙部分磁場分布,即磁感應強度和位置關系曲線和磁感應強度和勵磁電流關系曲線2、實驗目的（1）了解霍爾元件的性能，學習用“對稱測量法”消除副效應的影響，測量霍爾片的霍爾電壓和工作電流關系（2）學習用霍爾元件測量磁場的原理和基本方法。（3）測量C型電磁鐵氣隙部分和通電螺線管內部的磁場分布磁感應強度和位置關系曲線和勵磁特性即磁感應強度和勵磁電流關系曲線3、教學要求學習測霍爾電壓及場強的方法，實驗驗證基本原理、誤差處理,繪制相應的特性曲線。4、主要儀器設備：霍爾效應實驗儀;螺線管磁場實驗儀實驗方式：儀器操作實驗場地與設備：綜合實驗樓

實驗（八）：用雙臂電橋測低電阻1、實驗內容（1）用雙臂電橋測量不同導體的電阻、電阻率和電阻的溫度系數。2、實驗目的（1）了解雙臂電橋測低電阻的原理和方法。3、教學要求學會用雙臂電橋測量低電阻的方法及實驗驗證基本原理、測出低電阻阻值、電阻率和電阻的溫度系數,誤差處理等。4、主要儀器設備：組裝式雙臂電橋實驗方式：儀器操作實驗場地與設備：綜合實驗樓

實驗（九）：用電位差計測電動勢1、實驗內容(1)用單線式電位差計測電動勢；(2)用箱式電位差計測電動勢；(3)根據補償原理學習排除實驗中的有關故障。2、實驗目的（1）了解電位差計的補償原理；(2)了解電位差計的結構、正確使用方法。

3、教學要求使學生了解電位差計的結構及使用方法，了解電位差計的補償原理，會利于電位差計測量電位差，提高學生電路連接的基本技能。4、主要儀器設備：單線式電位差計，數值電流表、滑線變阻器、標準電池、待測電池、單刀單擲開關、單刀雙擲開關、箱式電位差計、直流穩壓電壓實驗方式：儀器操作實驗場地與設備：綜合實驗樓

實驗（十）：測鐵磁材料的磁化曲線和磁滯回線1、實驗內容（1）對試樣進行退磁，消除剩磁（2）觀察磁滯回線；（3）借助長余輝示波器觀察基本磁化曲線；（4）觀察比較樣品1和樣品2的磁化性能；（5）測繪B——H曲線；（6）測定樣品1的Bm

、Br

、

Hc、[BH]等參數。

2、實驗目的（1）研究磁性材料的磁滯回線和基本磁化曲線特性；（2）掌握用示波器觀察磁滯回線和基本磁化曲線并進行測繪的方法；（3）加深對磁性材料的磁滯回線和基本磁化曲線特性的認識。3、教學要求（1）預習時要基本了解磁性材料的磁滯回線和基本磁化曲線特性的原理、本實驗的目的與任務，并寫出預習報告；（2）在指導教師的課堂講解后，掌握組合測試儀器及示波器的使用方法和本次實驗的操作流程；（3）通過實際動手操作，完成規定的實驗內容，規范完整記錄實驗數據，并分析實驗中發生的異常現象；（4）課后獨立完成實驗報告，要求數據完整，繪圖清晰，書寫規范，格式正確。4、主要儀器設備：

示波器、磁滯回線實驗組合儀實驗方式：儀器操作實驗場地與設備：綜合實驗樓

實驗（十二）：

等厚干涉的應用——牛頓環、劈尖

1、實驗內容（1）讀數顯微鏡的調整；（2）測平凸透鏡的曲率半徑；（3）測空氣劈尖的微小夾角。

2、實驗目的（1）觀察、研究等厚干涉現象及其特點；（2）學會用干涉方法測量平凸透鏡的曲率半徑和滌綸片的厚度；（3）學會調節和使用讀數顯微鏡。3、教學要求（1）預習時要基本了解等厚干涉的原理、本實驗的目的與任務，并寫出預習報告；（2）在指導教師的課堂講解后，掌握讀數顯微鏡、鈉光燈、牛頓環、劈尖的使用方法和本次實驗的操作流程；（3）通過實際動手操作，完成規定的實驗內容，規范完整記錄實驗數據，并分析實驗中發生的異常現象；（4）課后獨立完成實驗報告，要求數據完整，繪圖清晰，書寫規范，格式正確。4、主要儀器設備：

讀數顯微鏡、鈉光燈、牛頓環、劈尖實驗方式：儀器操作實驗場地與設備：綜合實驗樓

實驗（十三）：衍射光柵1、實驗內容（1）按分光儀調節操作順序操作，使分光儀達到工作狀態；（2）觀察汞燈光源發出的衍射光譜線；（3）測各單色光波長；

2、實驗目的（1）觀察光線通過光柵后的衍射現象；（2）學會用分光儀測光波波長的方法；（3）熟悉分光儀的調節和使用。3、教學要求熟悉分光計的調節方法和使用方法，學會用分光計精確測量角度，理解衍射現象，并精確測得汞光譜中各單色光的波長。4、主要儀器設備：分光計、低壓汞燈。實驗方式：儀器操作實驗場地與設備：綜合實驗樓

實驗（十四）：測玻璃三棱鏡的折射率1、實驗內容（1）分光計的調整；（2）測三棱鏡頂角；（3）測三棱鏡對于λ=632.8nm鈉光的最小偏向角，求其折射率。

2、實驗目的（1）進一步了解分光計的使用方法和調節方法，提高操作技能。（2）了解光學基本知識，會用分光計精確測量角度3、教學要求（1）使學生了解光學實驗基本知識；（2）使學生了解分光計的結構原理及調整方法；彎游標讀數方法；（3）頂角及最小偏向角的精確測定；4、主要儀器設備：分光計、鈉光燈。實驗方式：儀器操作實驗場地與設備：綜合實驗樓

實驗（十五）：

光強的分布1、實驗內容

（1）觀察單縫、雙縫等衍射現象；（2）測量單縫衍射圖象的相對光強分布；（3）偏振光光強變化的測定。2、實驗目的（1）觀察單縫、雙縫等衍射現象,了解其特點;（2）測量單縫衍射時的相對光強分布；3、教學要求（1）觀察單縫、雙縫等衍射現象,及衍射圖形；（2）學習單縫、雙縫等衍射光強分布測取方法,實驗驗證基本原理、測出其縫

寬及相對光強分布，繪制相對光強分布曲線。（3）偏振光光強變化的測定；4、主要儀器設備：光具座、激光電源及激光器、起偏檢偏裝置、小孔

狹縫板及光柵板、二維調節架、檢流計。實驗方式：儀器操作實驗場地與設備：綜合實驗樓

實驗（十六）：

組合式多功能光柵光譜儀的原理與使用1、實驗內容

（1）光柵光譜儀的標定；（2）組合式多功能光柵光譜儀結構原理及正確使用方法；（3）練習測試溴鎢燈、低壓汞燈的譜線，并測量兩種濾光片的吸收與透過濾；（4）儀器的調整；（5）測量并繪制吸收率與透過度曲線.2、實驗目的（1）學習光柵光譜儀的分光原理及用途；（2）學會使用光柵光譜儀進行固體、液體的吸收光譜與透過光譜的測試、制作與分析；（3）學會用光譜法進行溶液濃度的簡單測量。3、教學要求（1）預習時要基本了解光柵光譜的形成原理及光柵光譜儀的工作原理，知道本實驗的目的與任務，并寫出預習報告；（2）在指導教師的課堂講解后，掌握光柵光譜儀的使用方法、本次實驗的操作流程及數據處理方法；（3）通過實際動手操作，完成規定的實驗內容，規范完整記錄實驗數據，并分析實驗中發生的異常現象和誤差形成的環節；（4）課后獨立完成實驗報告，要求數據完整，繪圖清晰，書寫規范，格式正確。4、主要儀器設備：組合式多功能光柵光譜儀，濾光片，比色皿實驗方式：儀器操作實驗場地與設備：綜合實驗樓

實驗（十七）：波爾共振實驗1、實驗內容（1）測定擺輪振幅不同時的固有頻率（2）測定阻尼系數（3）幅頻特性與相頻特性曲線的測定2、實驗目的（1）研究受迫振動的幅頻特性和相頻特性（2）研究不同阻尼力矩對受迫振動的影響，觀察共振現象。（3）學習用頻閃法測定運動物體的某些量。3、教學要求

（1）在預習中要明確實驗原理（2）明確儀器的設置及測量方法（3）學生通過實驗，能理解不同阻尼力矩對受迫振動的影響及受迫振動中幅頻特性與相頻特性4、主要儀器設備：波爾共振儀實驗方式：儀器操作實驗場地與設備：綜合實驗樓

實驗（十八）：密立根油滴實驗1、實驗內容（1）調整儀器；（2）練習選擇油滴和控制油滴，改變油滴運動方向；（3）練習測量油滴運動（自由下落）的時間；（4）用靜態平衡法測量油滴；（5）計算被測油滴帶電量q，并用“倒過來驗證”的方法求出油滴所帶電荷以及基本電荷值e。2、實驗目的（1）通過對帶電油滴在重力場和靜電場中運動的測量，驗證電荷的不連續性，并測定電子的電荷值e；（2）通過實驗對儀器的調整、油滴的選擇、耐心地跟蹤和測量以及數據的處理等，培養學生嚴肅認真和一絲不茍的科學實驗方法和態度。3、教學要求（1）通過預習了解實驗原理（2）學會調節密立根油滴儀（3）掌握密立根油滴儀的使用方法，測定基本電荷電量。（4）通過教學，培養學生耐心細致的科學品質4、主要儀器設備：密立根油滴儀實驗方式：儀器操作實驗場地與設備：綜合實驗樓

實驗（十九）：邁克爾遜干涉儀的應用1、實驗內容（1）觀察干涉條紋；（2）非定域干涉條紋的調節；（3）測量He—Ne激光的波長。2、實驗目的（1）了解邁克爾遜干涉儀的原理并掌握調節方法；(2)觀察等傾干涉、等厚干涉的條紋，并能區別定域干涉和非定域干涉；(3)測定He—Ne激光的波長；3、教學要求通過學習，進一步了解光的干涉原理，掌握邁克爾遜干涉的原理和儀器的調節方法，測量氦氖激光的波長。4、主要儀器設備：邁克爾遜干涉儀，氦氖激光器。實驗方式：儀器操作實驗場地與設備：綜合實驗樓

實驗（二十）：

超聲波傳播速度的測定1、實驗內容（1）用位相比較法進行測量；（2）用振幅極值法進行測量；（3）用逐差法計算測得聲波波長λ1（位相比較法）λ2（振幅極值法）；（4）計算聲速V1、V2；（5）用理論值與實驗結果比較求百分誤差；（6）試分析實驗中誤差來源，并比較兩種測量方法的準確程度。2、實驗目的（1）學習用駐波共振法和相位比較法測量超聲波在空氣中的傳播速度；（2）了解壓電換能器的工作原理及功能；（3）學會用逐差法處理數據。3、教學要求（1）預習時要基本了解駐波共振法和相位比較法的物理意義、換能器在傳感器中的地位，知道本實驗的目的與任務，并寫出預習報告；（2）在指導教師的課堂講解后，掌握超聲聲速測定儀的使用方法、本次實驗的操作流程及數據處理方法；（3）通過實際動手操作，完成規定的實驗內容，規范完整記錄實驗數據，并分析實驗中發生的異常現象和誤差形成的環節；（4）課后獨立完成實驗報告，要求數據完整，繪圖清晰，書寫規范，格式正確。4、主要儀器設備：

超聲聲速測定儀（含信號源）、示波器實驗方式：儀器操作實驗場地與設備：綜合實驗樓

實驗（二十一）：光電效應測定普朗克常數1、實驗內容（1）學習并掌握儀器的使用，（2）學習光電管的結構及原理，測定其基本特性曲線，（3）測定普朗克常數，2、實驗目的（1）了解光電效應的基本原理,加深對光量子性的認識（2）了解光電管的結構和性能,測定其基本特性曲線,為正確使用光電管提供依據（3）驗證愛恩斯坦光電效應方程,測定普朗克常數3、教學要求（1）用實驗的方法觀測光電效應的基本規律，

（2）驗證愛因斯坦光電效應方程，測定普朗克常數，（3）學習用作圖法和線性擬合法處理數據4、主要儀器設備：智能光電效應(普朗克常數)實驗儀實驗方式：儀器操作實驗場地與設備：綜合實驗樓

實驗（二十二）：

脈沖核磁共振儀原理及應用1、實驗內容（1）用自由感應衰減法測量表觀橫向弛豫時間，分析磁場均勻度對信號的影響。（2）用自旋回波法測量不同樣品的橫向弛豫時間。（3）用反轉恢復法測量不同樣品的縱向弛豫時間。（4）調節磁場均勻度，通過傅里葉變換測量樣品的化學位移。

2、實驗目的了解脈沖核磁共振的基本實驗裝置和基本物理思想，學會用經典矢量模型方法解釋脈沖核磁共振中的一些物理現象。3、教學要求（1）預習時要基本了解核磁共振的物理意義及核磁共振儀的工作原理，知道本實驗的目的與任務，并寫出預習報告；（2）在指導教師的課堂講解后，掌握脈沖核磁共振儀的使用方法、本次實驗的操作流程及數據處理方法；（3）通過實際