非物理专业大学物理实验课程设置一览表

大学物理实验

教学大纲

课程编码：0622015/0622016

学时：12～36学时

学分：

课程属性：非独立设课

开课单位：物理学院  竞彩平台

先修课程：无

一、实验性质

物理学是一门实验学科，是理科各专业的奠基学科。物理实验课是培养学生实践能力和创新能力的主要途径，是理工科各专业特别是物理专业学生的一门主干必修基础课。普通物理实验教学与普通物理理论课课堂教学相配合，使学生理论学习与实践相结合，逐步培养学生用实验方法观察研究物理现象和规律的能力。作为实验物理基础的普通物理实验是师范院校开设普通物理课程各专业比修的一门重要基础课。

普通物理实验课程是后续普通物理实验课及其他专业实验课的基础。课程选取物理思想清晰、设计思想精巧、实验方法典型的一组实验，着重使学生掌握实验的基础知识、基本方法和基本技能，通过对物理量的测量和物理规律的研究，使学生理解和掌握基本物理实验的设计思想、基本的实验方法，掌握基本仪器原理及构造，并会正确使用，正确地选择仪器和应用有效数字进行数据处理和误差分析。

二、实验教学目的和要求

学习实验误差、有效数字及数据处理的基本知识，主要任务学习长度、时间、质量、温度及电流等基本物理量的测量方法和相应的基本测量仪器及助视光学仪器的操作使用。使学生接受初步的系统训练，尤其是基本操作与实验素养的训练，为以后学习打下一个良好的基础。其目的要求有：

1．使学生在物理实验的基本知识、基本方法和基本技能方面受到基本的训练，使学生具有初步的科学实验能力。

2．通过对实验现象的观察分析，从理论与实践的结合上加深对物理基本概念和规律的认识。

3．培养学生严肃认真，实事求是的科学态度和作风。

三、实验项目名称和学时分配

注：1.实验类型指技能训练性、演示性、验证性、综合性、设计性等实验；

2.实验项目编号规则：共10位，第1-7位为课程编码，第8、9、10位为流水号

四、实验项目具体内容

实验项目1

单摆运动规律的研究

实验目的：

1、了解测重力加速度的原理，利用单摆测重力加速度；

2、掌握周期的测定方法，验证单摆的摆长与周期的关系；

3、练习坐标作图处理数据。

实验内容：

1、测量摆长

2、测量摆动周期

3、计算重力加速度

4、作T²－L关系曲线图，由作图求解g

5、作T－θ_m关系曲线

主要仪器：

单摆实验装置一套、米尺、游标卡尺、电子秒表等。

教学方式：

以学生自主操作（提前预习、现场演练）与教师临阵指导相结合。

预习要求：

阅读教材，明确实验目的，搞清实验原理和测量方法，初步了解所用量具、仪器、装置的主要性能及使用方法。写出简明扼要的预习报告。

实验项目2

固体和液体密度的测定

实验目的：

1、了解物理天平的构造原理，掌握它的使用方法；

2、学会用流体静力称衡法测定固体或液体的密度；

3、了解用比重瓶测定小颗粒固体或液体密度的原理和方法；

4、学习如何从仪器上正确的读取数据、记录数据以及处理数据，并熟练掌握直接测量和间接测量物理量的不确定度计算。

实验内容：

1、 首先了解熟悉物理天平的构造，按操作步骤调节好天平，根据物理天平的正确使用方法称出物体的质量。

2、 用流体静力称衡法测量铜块、石蜡、酒精（或盐水）的密度

3、 用比重瓶法测量盐水（或酒精）、不规则小金属粒的密度

主要仪器：

物理天平、温度计、待测固体和液体、玻璃烧杯、细线、比重瓶等。

教学方式：

以学生自主操作（提前预习、现场演练）与教师临阵指导相结合。

预习要求：

阅读教材，明确实验目的，搞清实验原理和测量方法，初步了解所用量具、仪器、装置的主要性能及使用方法。写出简明扼要的预习报告。

实验项目3

碰撞的研究

实验目的

1、熟悉碰撞过程，验证动量守恒定律。

2、了解完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点。

实验内容

1、调节气轨水平。

2、观察并测量完全弹性碰撞。一共测量5组。

3、观察并测量完全非弹性碰撞。一共测量5组。

主要仪器

气垫导轨、MUJ-6B电脑通用计数器、两个滑块及碰撞弹簧、尼龙搭钩等。

教学方式

采取以学生双人一组、互相配合实验为主，教师课堂讲授为辅的教学方式，着重让学生研究并分析在气垫导轨上进行碰撞实验的条件、特点及操作方法。

预习要求

要求在实验前先熟悉教材有关完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的内容，了解碰撞的测量方法，按格式写出预习报告。

实验项目4

测量物体的转动惯量

实验目的：

1、熟悉扭摆的构造及使用方法，测定扭摆的设备常数（弹簧的扭转系数）K；

2、用扭摆测量几种不同形状刚体的转动惯量，并与理论值进行比较；

3、验证转动惯量的平行轴定理。

实验内容：

1、熟悉扭摆的结构及数字式计时仪的使用方法，调整扭摆基座底部螺钉，使水准泡中的气泡居中；

2、用数字式电子天平测量所有待测的质量；

3、用游标卡尺及钢尺分别测量各待测物体的几何尺寸；

4、装上金属载物盘，测量其10次摆动所用时间，测3次；

5、将塑料圆柱、金属圆筒分别同轴地垂直放于载物盘上，测量其10次摆动所用地时间，测3次；

6、取下载物盘，分别装上实心球及金属细杆，测量其10次摆动所用时间，测3次；

7、将两滑块对称地放置在细杆两边地凹槽内，质心离轴的距离分别为5.00 cm、10.00 cm、15.00 cm、20.00 cm、25.00 cm，分别测量细杆5次摆动所用时间，验证平行轴定理。

主要仪器：

扭摆装置及其附件（塑料圆柱体等）、数字式计时仪、数字式电子天平、钢直尺、游标卡尺。

教学方式：

以学生自主操作（提前预习、现场演练）与教师临阵指导相结合。

预习要求：

阅读教材，明确实验目的，搞清实验原理和测量方法，初步了解所用量具、仪器、装置的主要性能及使用方法。写出简明扼要的预习报告。

实验项目5

元件伏安特性的测量

实验目的：

1. 观擦液体的内摩擦现象，了解小球在液体中下落的运动规律；

2. 掌握用多管落球法测定液体粘滞系数的原理和方法；

3. 学习用作图法处理实验数据，掌握作图规则。

实验内容：

1. 用落球实验仪测定蓖麻油实时温度下的粘滞系数；

2. 学习用外延扩展法后的理想体检的思想方法；

主要仪器：

落球实验仪，停表，小钢球，镊子，比重计，温度计，游标卡尺。

教学方式：

课堂讲授与指导学生动手操作相结合，对于抽象内容辅之以部分课堂演示或计算机教学课件演示。

预习要求：

阅读教材，明确实验目的，搞清实验原理和测量方法，初步了解仪器的主要性能及使用方法。写出简明扼要的预习报告。

实验项目6

元件伏安特性的测量

实验目的：

1、掌握分压器和限流器的使用方法。

2、熟悉测量伏安特性的两种方法及其修正计算。

3、了解二极管的伏安特性。

实验内容：

利用伏安法测量电阻、晶体二极管等元件的伏安特性曲线，并利用回归分析法处理数据。

主要仪器：

元件伏安特性实验仪

教学方式：

课堂讲授与指导学生动手操作相结合，对于抽象内容辅之以部分课堂演示或计算机教学课件演示。

预习要求：

阅读教材，明确实验目的，搞清实验原理和测量方法，初步了解仪器的主要性能及使用方法。写出简明扼要的预习报告。

实验项目7

惠斯登电桥测中值电阻

实验目的：

1、掌握惠斯登电桥测电阻的原理。

2、学会正确使用电桥测电阻的方法。

实验内容：

1、用自组电桥测定待测电阻的阻值，并用交换法消除误差。

2、测定电桥的灵敏度。

3、用箱式电桥测定待测电阻的阻值。

主要仪器：

定值电阻、电阻箱、检流计、箱式电桥等

教学方式：

课堂讲授与指导学生动手操作相结合，对于抽象内容辅之以部分课堂演示或计算机教学课件演示。

预习要求：

阅读教材，明确实验目的，搞清实验原理和测量方法，初步了解仪器的主要性能及使用方法。写出简明扼要的预习报告。

实验项目8

直流电位差计原理及应用

实验目的：

1、了解电位差计的工作原理和线路结构。

2、掌握用电位差计测量电池电动势和内阻的方法。

3、学会用电位差计校正电表。

实验内容：

1、测量电池的电动势。

2、测量电池的内阻随电流的变化曲线。

3、用电位差计校正电表。

主要仪器：

直流电位差计实验仪

教学方式：

课堂讲授与指导学生动手操作相结合，对于抽象内容辅之以部分课堂演示或计算机教学课件演示。

预习要求：

阅读教材，明确实验目的，搞清实验原理和测量方法，初步了解仪器的主要性能及使用方法。写出简明扼要的预习报告。

实验项目9

霍尔效应及其应用

实验目的：

1、观察霍耳效应。

2、测量霍耳元件的霍耳系数、霍耳灵敏度，判断样品的导电类型。

3、学习使用高斯计（特斯拉计）测量磁场。

实验内容：

通过观测霍耳电势的方向，确定测量样品的导电类型，用特斯拉计测量霍耳元件所处磁场的大小，测量样品的霍尔系数，灵敏度及载流子浓度。

主要仪器：

霍耳效应实验仪

教学方式：

课堂讲授与指导学生动手操作相结合，对于抽象内容辅之以部分课堂演示或计算机教学课件演示。

预习要求：

阅读教材，明确实验目的，搞清实验原理和测量方法，初步了解仪器的主要性能及使用方法。写出简明扼要的预习报告。

实验项目10

示波器的原理及应用

实验目的：

1、了解示波器的结构和各部分的作用。

2、初步掌握示波器各旋钮的作用和调节方法。

3、学习用示波器观察电信号的波形，测量电压值、频率值及两个电压之间的位相差。

实验内容：

1、观察电信号（方波、正弦波、三角波等）的波形。

2、测量电信号的峰一峰值电压。

3、用李萨如图形测电信号电压的频率。

4、测量电路中电压与电流间的位相差。

主要仪器：

示波器、电阻箱、电容箱、信号源

教学方式：

课堂讲授与指导学生动手操作相结合，对于抽象内容辅之以部分课堂演示或计算机教学课件演示。

预习要求：

阅读教材，明确实验目的，搞清实验原理和测量方法，初步了解仪器的主要性能及使用方法。写出简明扼要的预习报告。

实验项目11

薄透镜焦距的测定及光路组合

实验目的：

１．学会简单光学系统的共轴调节。

２．掌握薄透镜焦距测定的一般方法。

３．研究透镜成像的规律

实验内容：

1.透镜焦距的测定

ａ、自准直法　　　　ｂ、二次成像法（贝塞尔法）

２．凹镜焦距的测定

３．总结透镜成像的规律

主要仪器：

光具座，会聚透镜，发散透镜，物屏，白屏，平面反射镜等。

教学方式：

教师精讲，学生独立实验操作，完成论文式实验报告。

预习要求：

阅读教材，明确实验目的，搞清实验原理和测量方法，初步了解仪器的主要性能及使用方法。写出简明扼要的预习报告。

实验项目12

分光计的调节及使用

实验目的：

１．了解分光计的结构及各个组成部分的作用。

２．掌握分光计的调节和使用方法

实验内容：

１．分光计调节使用。

２．测三棱镜玻璃的折射率

主要仪器：

分光计，平面反射镜，玻璃三棱镜，照明装置，汞灯(或钠灯)等．

教学方式：

教师精讲，学生独立实验操作，完成论文式实验报告。

预习要求：

阅读教材，明确实验目的，搞清实验原理和测量方法，初步了解仪器的主要性能及使用方法。写出简明扼要的预习报告。

五、实验课考核方式

（1）实验报告

实验报告是实验完成后的书面总结，是把感性认识转化为理性认识的过程，是培养表达能力的主要环节。认真书写实验报告，不仅可以为撰写科研报告和科学论文打基础，而且可以提高组织材料和写作能力，这是其他理论课程无法替代的。

物理实验报告一般包括以下几项内容：

实验名称

实验目的（或要求）

实验仪器用具

实验原理  简要叙述实验的物理思想和依据的物理规律，主要计算公式，电学和光学实验应画出相应的电路图和光路图。

数据表格及数据处理  把教师签字的原始数据如实地撰写在报告的正文中，写出计算结果的主要过程及误差或不确定度估算过程。进行数值计算时，要先写出公式，再代入数据，最后得出结果。若用作图法处理数据，应严格按作图要求，画出符合规定的图线。

讨论分析小结  讨论分析实验中的遇到的问题，写出自己的见解、体会和收获，提出对实验的改进意见等。讨论分析是培养分析能力的重要途径。

回答问题  回答指定的问题。

（2）实验课的考核方式和成绩评定办法。

1）实验预习情况考核；

2）出勤和实验操作完成情况考核；

3）实验报告质量考核；

六、实验指导书以及主要参考书

[1] 刘志存等. 普通物理学实验. 西安：竞彩网站 出版总社，2020.8第1版

[2] 吴俊林等. 基础物理学实验. 北京：科学出版社，2010.8第1版

[3] 肖  苏. 大学物理学实验. 合肥：中国电子科技大学出版社，2004.6第1版

[4] 吴俊林 刘志存. 大学物理学实验. 西安：竞彩网站 出版社，2009.1第2版