大学物理实验 实验课程教学大纲.docx
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大学物理实验实验课程教学大纲
大学物理实验实验课程教学大纲
实验课程名称:
大学物理实验
英文名称:
实验课程编号:
010202
实验课程性质:
__________实验课程属性:
__________________
实验教材及实验指导讲义(书)名称:
<大学物理实验教程>
学时学分:
课程总学时54学时总学分实验学时实验学分
应开实验学期:
年级学期
面对专业:
先修课程:
全院理工学门类本科各专业
一、实验课程简介及基本要求:
一、课程的任务与教学基本要求
1.本课程的任务是培养学生的综合实验能力,使学生在实验思想、实验方法、实验技能和处理数据几个方面得到训练,了解科学实验的主要过程、基本方法、培养用实验方法研究问题、解决问题的能力,养成科学、严谨的作风与习惯。
教学基本要求
(1)实验理论的教学在课程中应占三分之一的份量。
实验理论包括实验思想、实验方法和技巧以及数据处理方面的内容,使学生能获得较系统的知识。
(2)很好掌握常用仪器、仪表的使用方法,能熟练使用这些仪器和仪表测量基本物理量和导出量。
(3)通过基础实验理论的学习和应用,牢固掌握几种常用的数据处理方法;牢固掌握误差计算和分析方法,本课程以使用标准误差为主;建立正确的有效数字概念,能正确表示观测结果和试验结果。
(4)能正确运用作图法绘制实验曲线,表示某些实验结果。
初步了解什么是科学观测和科学实验的全过程,要求能独立设计并完成比较简单的设计性实验。
(5)能写出正确合理、有条不紊的实验报告。
二、实验目的要求
三.主要仪器设备
四、实验方式与基本要求
A、基础实验板块(27学时)
实验一测量误差及实验数据处理
一、实验学时:
4学时
二、实验目的
1、了解测量与误差的基本知识。
2、了解误差分析的基本知识。
3、掌握测量结果的误差估计和不确定度合成。
4、掌握测量结果的表示与数据处理方法。
三、主要内容
1、测量误差——误差的基本概念、误差的分类及其特点、测量结果的表示、有效数字、误差理论和不确定度简介。
2、实验数据的处理方法。
3、物理实验与物理学、科学技术的关系。
4、基本测量与实验方法的简介。
5、物理实验课的三个教学环节——练习、实验和报告的要求。
四、适用专业:
车辆、材料、生物、计算机、电子、数学各专业本科。
实验二示波器的使用
一、实验学时:
3学时
二、实验类型:
综合型
三、实验目的和主要内容
1、了解示波器显示图象的原理。
2、学习用示波器观察电信号的波形。
3、学习用示波器测定电信号的电压和频率。
四、需用仪器、设备:
双踪示波器、多用信号发生器等。
五、实验方法及步骤
1、示波器的调节及交流电压波形的观察。
2、示波器定标,测量交直流电压的大小及频率。
3、测量RC电路中的相位差。
六、报告要求
1、仪器介绍,200字以内。
2、数据处理(包括实验数据表格和作图)。
3、讨论及建议(包括:
回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)。
七、适用专业:
车辆、材料、生物、计算机、电子、数学各专业本科。
实验三声速测量
一、实验学时:
3学时
二、实验类型:
综合型
三、实验目的和主要内容
1、了解声波在空气中传播速度与气体状态参量的关系。
2、了解超声波的产生和接收的原理。
3、学习用相位比较法和共振干涉法测量空气中的声速。
四、需用仪器、设备:
声速测量仪、双踪示波器、多用信号发生器等
五、实验方法及步骤
1、振频率处用共振法测波长。
2、在谐振频率处用相位法测波长。
3、测出相对温度,用校准后的声速公式计算声速,并比较结果。
六、报告要求
1、测量原理、公式及说明(200字以内)。
2、数据处理。
3、实验结果及误差分析。
4、讨论及建议(包括:
回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)
七、适用专业:
车辆、材料、生物、计算机、电子、数学各专业本科。
实验四伏安法测电阻及补偿法测电压
一、实验学时:
3学时;
二、实验类型:
验证型
三、实验目的和主要内容
1、学习电学基本仪器的使用。
2、了解系统误差的来源及其对实验结果的影响
3、初步掌握消除和修正简单系统误差的方法。
4、掌握补偿法测电压的原理及方法。
四、常用仪器、设备:
双路直流稳压电源、万用表、检流计;微安表、电压表等。
五、实验方法及步骤
1、万用表欧姆档的使用及电阻粗测。
2、用外接法和内接法测电阻。
3、用补偿法测电压。
六、报告要求
1、测量原理。
2、数据处理及作图。
3、实验结果及误差计算分析。
4、讨论及建议。
.
七、适用专业:
车辆、材料、生物、计算机、电子、数学各专业本科。
实验五霍耳效应及其参数测定
一、实验学时:
2学时
二、实验类型:
验证型
三、实验目的和主要内容
1、了解霍耳效应实验原理及有关霍耳元件对材料要求的知识。
2、学习用“抵消法”消除副效应的影响,测量试样的VH--IS和VH—IM曲线。
3、计算出样品的霍耳系数,确定其导电类型。
四、需用仪器、设备:
霍耳效应综合实验仪
五、实验方法及步骤
1、保持IM=0.900A不变,IS=0.300,0.600……1.800mA,测绘VH--IS曲线。
2、保持IS=1.800mA不变,IM=0.300,0.400……0.800A,测绘VH—IM曲线。
六、报告要求
1、测量原理、公式及说明(200宇以内)。
2、数据处理。
3、实验结果。
4、讨论及建议(包括:
回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)。
七、适用专业:
车辆、材料、生物、计算机、电子、数学各专业本科。
实验六组装惠斯登电桥测电阻
一、实验学时:
3学时
二、实验类型:
验证型
三、实验目的和主要内容
1、通过组装惠斯登电桥测量电阻,掌握调节电桥平衡的方法。
2、了解电桥灵敏度与元件参量之间的关系,正确选择元件,达到要求的测量精度。
四、需用仪器、设备:
万用表、检流计、直流稳压电源、电阻箱等
五、实验方法及步骤
1、组装惠斯登电桥测量电阻。
2、选择不同的参量,找到电桥灵敏度与元件参量的关系。
六、报告要求
1、测量原理,200字以内。
(含电路图及公式说明,推导出灵敏度及测量误差表达式)。
2、数据处理。
3、实验结果及误差分析。
4、讨论及建议(包括:
回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)
七、适用专业:
车辆、材料、生物、计算机、电子、数学各专业本科。
实验七用牛顿环测球面的曲率半径
一、实验学时:
3学时
二、实验类型:
验证型
三、实验目的和主要内容
1、了解等厚干涉仪的原理。
2、掌握读数显微镜的调节及使用。
四、需用仪器、设备:
读数显微镜、钠灯及电源等。
五、实验方法及步骤
1、读数显微镜的调整。
2、2、用牛顿环装置测平凸透镜的曲率半径。
六、报告要求
1、测量原理、公式及说明(200字以内)。
2、数据处理。
3、实验结果及误差分析。
4、讨论及建议(包括:
回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)
七、适用专业:
车辆、材料、生物、计算机、电子、数学各专业本科。
实验八迈克尔逊干涉仪测激光波长
一、实验学时:
3学时
二、实验类型:
综合型
三、实验目的和主要内容
1、了解迈克尔逊干涉仪的结构和调整方法。
2、观察等倾、等厚干涉图样。
3、测激光波长。
四、常用仪器、设备:
迈克尔逊干涉仪、多束光纤激光器等。
五、实验方法及步骤
1、调节迈克尔逊干涉仪,观察等倾干涉图样。
2、测量激光的波长λ。
*3、观察等厚干涉及白光干涉图样。
六、报告要求
1、测量原理、公式及说明(200字以内)。
2、数据处理。
3、实验结果及误差分析。
4、讨论及建议(包括:
回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)
七、适用专业:
车辆、材料、生物、计算机、电子、数学各专业本科。
实验九漫反射物体三维的全息摄影
一、实验学时:
3学时
二、实验类型:
综合型
三、实验目的和主要内容
1、掌握漫反射物体三维全息摄影的原理。
2、能熟练再现全息图虚像,观察并总结全息摄影的特点。
3、学习暗室技术。
四、需用仪器、设备:
激光器、全息台等。
五、实验方法及步骤
*1、排迈克尔逊光路,检查工作台稳定性。
2、排光路拍摄。
3、在暗室进行显影、定影、水洗及干燥等,并再现。
六、报告要求
1、拍摄、再现原理及说明(200字以内)。
2、实验结果(效果记录)。
3、讨论及建议(包括:
回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)。
七、适用专业:
车辆、材料、生物、计算机、电子、数学各专业本科。
B.提高实验板块(18学时)
(一)振动专题
实验十 简谐振动的研究
一、实验学时:
3学时
二、实验类型:
设计型
三、实验目的和主要内容
1、通过实验研究简谐振动的特性:
如周期T与系统质量M的关系,T与振幅A的关系。
2、通过简谐振动研究弹簧振子中的有效质量。
四、需用仪器、设备:
气垫导轨及记时记数测速仪等。
五、实验方法及步骤
1、验证弹簧振子系统的有效质量M´=M+M0。
2、验证振动周期与质量的关系T=2π(M´/K)1/2。
六、报告要求
1、测量原理及说明(200字以内,含仪器设备记录)。
2、数据处理(包括实验数据表格和作图)。
3、实验结果及误差分析。
4、讨论及建议(包括:
回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)。
七、适用专业:
车辆、材料、生物各专业本科。
实验十一受迫振动的研究
一、实验学时:
3学时
二、实验类型;综合型
三、实验目的和主要内容
1、学习常用传感器及配套仪器的使用。
2、通过实验加深对振动的理解。
3、测绘受迫振动实验系统的频响曲线。
四、需用仪器、设备:
受迫振动实验系统、示波器、信号源等
五、实验方法及步骤
1、连接线路,安装好传感器。
2、连通电源,预热仪器。
3、低速运转,观察各部分是否正常工作。
4、从低到高改变转速,使系统处于受迫振动状态,记下相应的振幅和频率(转速)。
5、测绘频响曲线。
六、报告要求
1、测量原理及说明(200字以内,含仪器设备记录)。
2、实验简要步骤和实验数据记录。
3、数据处理(包括计算、图表、误差分析等)。
4、实验结果(结论)。
5、讨论及建议(包括:
回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)。
七、适用专业:
车辆、材料、生物各专业本科。
实验十二RLC串联谐振
一、实验学时:
3学时
二、实验类型:
综合型
三、实验目的和主要内容
学习用电学方法模拟受迫振动的研究方法。
四、需用仪器、设备:
示波器、信号源等。
五,实验方法及步骤
1、按图连接线路,并预热仪器。
2、选定参数,测绘谐振曲线。
3、改变参数,测定谐振频率及相应的电压幅值。
六、报告要求
1、测量原理及说明(200字以内,含仪器设备记录)。
2、实验简要步骤和实验数据记录。
3、数据处理(包括计算、图表;误差分析等)。
4、实验结果(结论)。
七、适用专业:
车辆、材料、生物各专业本科。
。
(二)杨氏模量的测量专题
实验十三 用动态法测定金属杨氏模量
一、实验学时:
3学时
二、实验类型:
综合型
三、实验目的和主要内容
1、了解用动态法测定弹性模量的原理,掌握实验方法。
2、掌握用外推法处理实验数据,并根据不同径长比进行修正。
3、掌握判别真假共振的基本方法及实验误差的处理。
四、需用仪器、设备:
动态弹性模量测定仪、信号源、示波器等。
。
五、实验方法及步骤
1、按要求联接各设备,启动信号源、示波器使整套装置处理工作状态。
2、找出并测量相同试样、不同支撑点的共振频率,作出频率-位置曲线。
3、改变试样验证直径-长度和共振频率的关系式并计算出杨氏模量。
六、报告要求
1、测量原理及说明(200字以内,含仪器设备记录)。
2、实验简要步骤和实验数据记录。
3、数据处理(包括计算、图表、误差分析等)。
4、实验结果(结论)。
5、讨论及建议(包括:
回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)。
七、适用专业:
车辆、材料、生物各专业本科。
实验十四用拉伸法测定金属丝杨氏模量
一、实验学时:
3学时
二、实验类型:
综合型
三、实验目的和主要内容
1、观察金属丝的弹性形变规律,学习用静力拉伸法测杨氏模量。
2、学会用光放大法测微小长度变化。
四、需用仪器、设备:
杨氏模量测定仪、尺读望远镜等。
五、实验方法及步骤
1、调整杨氏模量测定仪、光杠杆及尺读望远镜。
2、用对称法测量不同负荷下金属丝的伸长量。
3、用逐差法处理数据,并与标准值比较。
六、报告要求
1、测量原理及说明(200字以内,含仪器设备记录)。
2、实验简要步骤和实验数据记录。
3、数据处理(包括计算、图表、误差分析等)。
4、实验结果(结论)。
5、讨论及建议(包括:
回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)。
七、适用专业:
车辆、材料、生物各专业本科。
实验十五 单缝衍射法测杨氏模量
一、实验学时:
3学时
二、实验类型:
综合型
三、实验目的和主要内容
1、了解单缝衍射法测量杨氏模量的原理。
2、掌握测量方法,并用逐差法处理实验数据。
四、需用仪器、设备:
半导体激光器、光具座、待测件、单缝衍射组合仪等。
五、实验方法及步骤
1、按光学调整中的等高共轴原则调整测量光路、狭缝宽度及平行度,作好测量准备。
2、观察衍射现象,测量外力(增减砝码)使狭缝改变时的衍射条纹间距。
3、测量被测试样长宽厚,用逐差法计算狭缝改变量,并计算被测件杨氏模量。
六、报告要求
1、测量原理及说明(200字以内,含仪器设备记录)。
2、实验简要步骤和实验数据记录。
3、数据处理(包括计算、图表、误差分析等)。
4、实验结果(结论)。
5、讨论及建议(包括:
回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)。
七、适用专业:
车辆、材料、生物各专业本科。
(三)转换法专题
实验十六交流电桥磁通改变法测相对位移
一、实验学时:
3学时
二、实验类型:
综合型
三、实验目的和主要内容
1、了解非机械法测量相对位移的实验指导思想。
2、学会用电测法测量微小长度变化。
四、需用仪器、设备:
晶体管毫伏表、低频信号发生器等
五、实验方法及步骤
1、组装交流电桥,并调节电桥平衡。
2、测量微小位移引起的电势差。
六、报告要求
1、测量原理及说明(2凹字以内,含仪器设备记录)。
2、实验简要步骤和实验数据记录。
3、数据处理(包括计算、图表、误差分析等)。
4、验结果(结论)。
5、讨论及建议(包括:
回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)。
七、适用专业:
计算机、电子、数学各专业本科。
实验十七用霍尔位置传感器测量横梁杨氏模量
一、实验学时:
3学时
二、实验类型:
综合型
三、实验目的和主要内容
1、学习用霍尔位置传感器测微小位移的方法。
2、测定横梁的杨氏模量。
四、需用仪器、设备:
霍尔位置传感器测定杨氏模量实验仪等
五、实验方法及步骤
1、调节好仪器,并对传感器定标。
2、测定横梁的杨氏模量。
3、用最小二乘法处理数据
六、报告要求
1、测量原理及说明(200字以内,含仪器设备记录)。
2、实验简要步骤和实验数据记录。
3、数据处理(包括计算、图表、误差分析等)。
4、实验结果(结论)。
5、讨论及建议(包括:
回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会)
七、适用专业:
计算机、电子、数学各专业本科。
实验十八电桥法测定电阻温度系数
一、实验学时:
3学时
二、实验类型:
综合型
三、实验目的和主要内容
1、测绘导体、半导体的电阻随温度的变化曲线。
2、掌握成品单、双臂电桥的使用方法。
四、需用仪器、设备:
单臂电桥、双臂电桥及恒温浴锅等
五、实验方法及步骤
1、连接好线路,把样品放入浴锅中加热。
2、测绘导体、半导体的电阻随温度的变化曲线。
3、用作图法处理数据。
六、报告要求
1、测量原理及说明(200字以内,含仪器设备记录)。
2、实验简要步骤和实验数据记录。
3、数据处理(包括计算、图表、误差分析等)。
4、实验结果(结论)。
讨论及建议(包括:
回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会)。
七、适用专业:
计算机、电子、数学各专业本科。
(四)电学量测量专题
实验十九铁磁物质的磁化曲线和磁滞回线的测定
一、实验学时:
3学时
二、实验类型:
综合型
三、实验目的和主要内容
1、认识铁物质的磁化规律,比较两种典型的铁磁物质的动态磁特性。
2、测定样品的基本磁化曲线,作p—H曲线。
3、测绘样品的磁滞回线,并估算其磁滞损耗。
四、需用仪器、设备:
磁滞回线实验组合仪等。
五、实验方法及步骤
1、照图连接线路,并对样品进行退磁。
2、观察磁滞回线。
3、测绘磁化曲线(μ-H曲线)和磁滞回线(B—H曲线)。
六、报告要求
1、测量原理及说明(200宇以内,含仪器设备记录)。
2、实验简要步骤和实验数据记录。
3、数据处理(包括计算、图表、误差分析等)。
4、实验结果(结论)。
5、讨论及建议(包括:
回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会)。
七、适用专业:
计算机、电子、数学各专业本科。
实验二十设计组装欧姆表
一、实验学时:
3学时
二、实验类型:
设计型
三、实验目的和主要内容
1、设计和制作多量程欧姆表。
2、通过对欧姆表的设计、制作和校准,体会研制电气仪表的思路和方法。
四、需用仪器:
直流稳压电源、欧姆表实验仪、电阻箱等。
五、实验提示
1、欧姆表原理电路图。
2、欧姆表调零(A、并联式调节电路;B、串联式调节电路)
3、扩大量程。
六、报告要求
1、设计电流表的Ig和Rg的测量方法并画出电路图。
2、画出组装三量程欧姆表的电路图,估算元件参数,选定合乎要求的元件,组装欧姆表
3、用0.1级的电阻箱校表:
校正每个量程的中值电阻,误差不得超过5%。
4、画出欧姆表表盘。
七、适用专业:
计算机、电子、数学各专业本科。
实验二十一 电流补偿法测电源电动势及内阻
一、实验学时:
3学时
二、实验类型:
验证型
三、实验目的和主要内容
1、了解电流补偿的原理。
2、用补偿法测定实际电压源的电动势,内阻及短路电流。
四、需用仪器、设备:
直流稳压电源,电流表,检流计,电阻箱等
五、实验方法及步骤
1、用补偿法测定实际电压源的V—I曲线,内阻及电动势。
2、测定实际电压源的短路电流。
六、报告要求
1、测量原理。
1、数据处理及作图。
2、实验结果及误差计算分析。
4、讨论及建议。
.
七、适用专业:
计算机、电子、数学各专业本科。
C、选做实验板块(9学时)
在本板块中,通过选作3个实验,重点突出调动学生的主观能动性,达到以下目的:
1、学生兴趣的开发和诱导;2、拓宽知识面;3、仪器设备的充分利用;4、培养学生开展简单设计性实验的基本能力。
每专题各选一个实验。
(一)近、现代光学专题
实验二十二 位相体三维的全息摄影
一、实验学时:
3学时
二、实验类型:
综合型
三、实验目的和主要内容
1、掌握漫位相体三维的全息摄影原理和方法。
2、能熟练拍摄位相体三维的全息图。
3、能熟练再现全息图虚像,观察并总结漫反射式三维全息与位相体三维全息摄影的对比特点。
四、需用仪器、设备:
激光器、全息台等。
五、实验方法及步骤
*1、排迈克尔逊光路,检查工作台稳定性。
2、排光路并拍摄。
3、在暗室进行显影、定影、水洗及干燥等,并再现。
六、报告要求
1、拍摄、再现原理及说明(200字以内)。
2、实验结果(效果记录)。
3、讨论及建议(包括:
回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)。
七、适用专业:
车辆、材料、生物、计算机、电子、数学各专业本科。
实验二十三透镜成像记录全息图
一、实验学时:
3学时
二、实验类型:
综合型
三、实验目的和主要内容
1、掌握透镜成像记录像全息图的原理。
2、制作一张像全息图并用白光再现观察其再现象。
3、比较像全息图和物体三维全息图的异同。
四、需用仪器:
氦氖激光器、全息实验台、光学镜头组、全息干板、暗室设备等
五、实验方法及步骤
1、点燃激光器,按光路图摆放拍摄光路。
2、曝光并进行暗室处理。
3、再现观察。
六、报告要求
1、拍摄原理及说明。
2、拍摄步骤及注意事项。
3、结论及讨论。
七、适用专业:
车辆、材料、生物、计算机、电子、数学各专业本科。
实验二十四用双曝光法研究灯泡内气体密度随温度变化的情况
一、实验学时:
3学时
二、实验类型:
综合型
三、实验目的和主要内容
1、掌握二次曝光法全息干涉技术的基本原理。
2、用二次曝光法记录灯泡内气体密度随温度变化形成的全息图。
四、需用仪器:
氦氖激光器、白炽小灯泡、全息实验台、光学镜头组、全息干板、暗室设备等
五、实验方法及步骤
1、点燃激光器,按光路图摆放拍摄光路。
2、二次曝光并进行暗室处理
3、再现观察。
六、报告要求
1、拍摄原理及说明。
2、拍摄步骤及注意事项。
3、结论及讨论。
七、适用专业:
车辆、材料、生物、计算机、电子、数学各专业本科。
实验二十五 空间滤波
一、实验学时:
3学时
二、实验类型:
综合型
三、实验目的和主要内容
1、掌握空间滤波的基本原理,理解成像过程中“分频”与“合成”作用。
2、掌握方向滤波、高通滤波、低通滤波等滤波技术。
3、观察各种滤波器产生的滤波效果,加深对光学信息处理实质的认识。
四、需用仪器、设备:
氦氖激光器、光具座、光学镜头组、各种滤波器等。
五、实验方法及步骤
1、按空间滤波光路加入光学元件排好光路。
2、观察付里叶频谱。
3、加入各种形式的简单滤波器,观察滤波效果并得出相应结果。
六、报告要求
1、空间滤波原理及说明(200字以内)。
2、实验效果记录。
3、讨论及建议(包括:
回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会等)。
七、适用专业:
车辆、材料、生物、计算机、电子、数学各专业本科。
(二)光学提高专题
实验二十六光栅衍射
一、实验学时:
3学时
二、实验类型:
验证型
三、实验目的和主要内容
1、熟悉分光计的构造原理及其调整方法。
2、学习光谱定性分析的实验方法。
3、学会用光栅衍射法测定汞灯在可见光范围内谱线的波长。
四、需用仪器、设备:
分光计等
五、实验方法及步骤
1、调整好分光计,测定光栅常数。
2、测量蓝光、绿光及两条黄光的一级衍射角。
3、计算光波波长,与标准值比较。
六、报告要求
1、测量原理及说明(200宇以内,含仪器设备记录)。
2、实验简要步骤和实验数据记录。
3、数据处理(包括计算、图表、误差分析等)。
4、实验结果(结论)。
5、讨论及建议(包括:
回答思考题、对实验方法和实验仪器的改进意见及心得体会)。
七、适用专业:
车辆、材料、生物、计算机、电子、数学各专业本科。
实验二十七分光计测量三棱镜折射率
一、实验学时:
3学时
二、实验类型:
综合型
三、实验目的和主要内容
1、熟悉分光计的构造原理及其调整方法。
2、观察色散现象,测定三棱镜对黄光的折射率。
四、需用仪器、设备:
分光计等。
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