普通物理实验（三）

教学大纲

课程编码：0641127

学时：48

学分：2

课程属性：独立设课

开课单位：物理学院  竞彩平台

先修课程：普通物理实验（一）、（二）

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课是师范院校物理专业独立设置的一门重要基础课。

普通物理实验（三）课程是后续普通物理实验课、近代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。使学生接受系统的训练，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。

4. 学习计算机在普通物理实验中的应用，仿真实验及进行实时测量的控制实验，使学生掌握新技术、新方法。

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：

电磁学实验基本训练

实验目的：

1、学习电流表、电压表和万用电表的正确使用及其方法误差。

2、学习滑线变阻器的两种用法及对电路的控制作用。

实验内容：

1、伏安法测电阻。

2、万用电表的使用。

3、测量滑线变阻器在不同负载电阻下的分压曲线。

主要仪器：

电流表、电压表、万用电表、滑线变阻器、直流稳压电源、待测元件

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：

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：

利用伏安法测量晶体二极管、小灯泡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3：

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4：

模拟法测绘静电场

实验目的：

1、学习用电流场模拟静电场的方法。

2、描绘两个带异种电荷的无限长同轴圆柱面间的等位线和电力线。

实验内容：

1、描绘两个带异种电荷的无限长同轴圆柱面间的等位线和电力线。

2、利用回归法验证公式的正确性。

主要仪器：

静电场测绘仪

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5：

多功能电表的设计与校准

实验目的：

1、按照实验原理设计测量电路。

2、了解电流计的量程和内阻在实验中所起的作用，掌握测量内阻的方法。

3、掌握毫安表、电压表和欧姆表的改装、校准和使用。

实验内容：

1、设计测量电路，并测定电流计的内阻。

2、改装电流计为10mA量程的电流表。

3、改装电流计为1V量程的电压表。

4、校正电流表和电压表，并定出改装表的级别。

5、改装电流计为欧姆表。

主要仪器：

电表的设计实验仪

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6：

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7：

低值电阻的测量

实验目的：

1、理解开尔文电桥测量低值电阻的原理和方法。

2、用开尔文电桥测量不同金属材料的电阻率和电流表的分流电阻。

实验内容：

用滑线式或箱式开尔文电桥测量不同材料金属棒的阻值，计算其电阻率。

主要仪器：

滑线式开尔文电桥、箱式开尔文电桥

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：

磁场分布的测量

实验目的：

1、掌握用感应法测量磁场的原理。

2、研究载流圆线圈轴线上磁场的分布。

3、用感应法描绘载流圆线圈磁感应线的分布和亥姆霍兹线圈的磁场均匀区。

实验内容：

1、测量圆形电流线圈轴线上各点磁场强度B的分布。

2、描绘载流圆线圈的磁感应线分布。

3、描绘载流圆线圈竞彩平台 处△B/B₀=1%的均匀区。

主要仪器：

磁场分布实验仪

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：

RLC串联电路谐振特性研究

实验目的：

1．观察RLC串联电路的谐振现象。

2．掌握RLC串联电路谐振曲线的测量方法。

3．理解电路品质因数的物理意义。

实验内容：

1. 改变正弦电压频率（从200～1400Hz），测绘谐振曲线；

2. 计算谐振频率，并与实验值比较；

3. 作电流谐振曲线I－f图；

4. 求电感的损耗电阻；

5. 计算电路品质因数Q。

主要仪器：

RLC电路谐振特性实验仪

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12：

交流电桥测量电容电感

实验目的：

1. 了解交流电桥的平衡原理，掌握调节平衡的方法。

2. 用自搭交流电桥测量电容器的电容量的损耗，测量空心线圈的电感量及损耗。

3. 用成品电桥测量电容、电感。

实验内容：

用自搭电桥和成品电桥分别测量电容器、电容量、损耗和空心线圈的电感量、损耗，并将两种电桥测量结果进行比较。

主要仪器：

交流电桥实验仪、数字电桥

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13：

RLC电路暂态过程的研究

实验目的：

1. 观察RC和RL电路的暂态过程，加深对电容和电感特性的认识。

2．观察RLC串联电路的暂态过程，加深对阻尼运动规律的理解。

实验内容：

1. 观察RC电路的暂态过程，并测量电路的时间常数；

2. 观察RL电路的暂态过程；

3. 观察RLC电路的暂态过程。

主要仪器：

示波器、电阻箱、电容箱、电感、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14：

PN结正向压降温度特性

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、在恒流供电测绘PN结正向降压随温度变化曲线，并由此确定其灵敏度及PN结材料的禁带宽度。

实验内容：

1、在恒流供电测绘PN结正向降压随温度变化曲线，并由此确定其灵敏度及PN结材料的禁带宽度。

2、利用回归分析法确立PN结正向压降随温度变化规律的表达式。

主要仪器：

PN结正向压降温度特性实验仪

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15：

牛顿环测透镜的曲率半径

实验目的：

１．掌握用牛顿环测定透镜曲率半径的方法。

２．加深对分振幅干涉和等厚干涉原理的理解。

实验内容：

１．熟悉读数显微镜的构造，调节方法和使用方法。

２．测定待测透镜曲率半径。

主要仪器：

读数显微镜、牛顿环实验仪、单色光源(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。

实验项目16：

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17：

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。

实验项目18：

迈克尔逊干涉仪的调节和使用

实验目的：

１．掌握迈克尔孙干涉仪的调节和使用方法。

２．用迈克尔孙干涉仪测定氦－氖激光的波长

实验内容：

１．熟悉迈克尔孙干涉仪的调节和使用方法。

２．测定氦－氖激光的波长。

主要仪器：

迈克耳逊干涉仪、氦氖激光器、扩束镜等

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19：

单缝衍射的光强分布及缝宽的测量

实验目的：

1．理解和观察单缝夫琅和费衍射现象。

2．学习使用硅光电池（或光电二极管）测量相对光强分布的方法。

3．绘出单缝衍射相对光强分布曲线，并与理论曲线进行对照。

实验内容：

1．在光具座上安装激光器和可调单缝等、并调节光路。

2．测量空间坐标位置和相应的光电流等。

3．根据测量数据，以距离为横轴；相对光强为纵轴，在坐标纸上作出的相对光强分布曲线，并与理论结果进行比较。

4．由实验光强分布曲线求出单缝缝宽。由曲线确定各次极大的位置和相对光强值，并和理论值进行比较。

主要仪器：

光强分布仪(光具座、支架、可调狭缝),He—Ne激光管及电源，光电池,  WJF型数字检流计。

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20：

显微镜、望远镜放大率的测定

实验目的：

1.熟悉显微镜和望远镜的构造及其放大原理。

2.学会测定显微镜和望远镜放大率的方法

实验内容：

1． 测定读数显微镜的放大率。

2． 测定望远镜的放大率

主要仪器：

读数显微镜，望远镜，米尺及标尺等．

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21：

掠入射法测液体和固体的折射率

实验目的：

１．了解用掠入法测定物质折射率的原理。

２．学会使用阿贝折射计。

实验内容：

１．调节阿贝折射计。

２．不同液体折射率的测定。

主要仪器：

阿贝折射仪、白炽灯、待测液体(酒精、甘油、石蜡等)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22：

衍射光栅

实验目的：

1. 加强对光的干涉，衍射和光栅分光作用原理的理解。

２．了解光栅参数的测定方法，学会用透射光栅测定光波波长

实验内容：

1.调节分光计与光栅。

２．测定光栅常数。　　　　

３．测定未知谱线波长及该谱线处的角色散率。

４．求光栅的分辨本领。

主要仪器：

分光计，透射光栅，汞灯等。

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。

实验项目23：

双棱镜测量光波波长

实验目的：

1．掌握用双棱镜获得双光束干涉的方法，加深理解分波前双光束干涉原理。

   2．学会用双棱镜测定钠光的波长。

实验内容：

 l．调节光路观察干涉条纹；

2．条纹宽度和相关参数测量与计测量算。

主要仪器：

光具座、单色光源(钠灯)，可凋狭缝，双棱镜，辅助透镜，测微目镜，白屏。

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24：

超声光栅测量声速

实验目的：

1  学习超声致光衍射的原理。

2  学会—种利用超声光栅测量超声波在液体中传播速度的方法

实验内容：

1．调整仪器到使用状态；

   2，调节观察超声光栅衍射光谱左右对称；

   3．衍射条纹间距及相关参数的测量；

   4，求出超声披在待测液体中的传播速度。

主要仪器：

超声光栅(超声池)、超声光栅仪、分光计、测微日镜、钠光灯等。

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。

实验项目25：

光电效应及普朗克常数测定

实验目的：

１．验证爱因斯坦方程，了解光的量子性。

２．测定普朗克常数。

实验内容：

１．验证爱因斯坦方程。

２．测定普朗克常数。

主要仪器：

普朗克常量测定仪一套，包括：工作台、磁性底座、光电管、光源、滤色片或单色仪、微电流放大器等。不同型号仪器略有差别，请参阅实验室提供的仪器使用说明书或有关资料。

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26：

光的偏振

实验目的：

１．观察光的偏振现象，验证光的偏振理论。

２．了解产生和检验各种偏振光的方法和元件。

实验内容：

　１．平面偏振光的产生和检验；起偏器和检偏器。

　２．圆偏振光　和椭圆偏振光的产生与检验

主要仪器：

　氦氖激光器，偏振片(或尼科耳棱镜)，半波片，1/4波片，硅光电池，灵敏电流汁，减光板，玻璃片

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；

4）实验理论笔试考核或实验操作考核。

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] 吴俊林等. 综合提高物理学实验. 北京：科学出版社，2010.8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

[5] 吴俊林等. 基础物理学实验. 西安：竞彩网站 出版社，2006.2第1版

[6] 张进治. 大学物理学实验. 北京：电子工业出版社，2003.5第1版

[7] 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

[8] 熊永红. 大学物理学实验. 武昌：华中科技大学出版社，2004.12第1版