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1、X1080062物理实验教学大纲课程名称(中文/英文)：物理实验/Physics experiment课程代码：X1080062 课程类型：公共基础课课程性质：必修课 设置类别：独立设课适用专业：理工科各专业（非物理）课程总学时：48 课程总学分：3实验学时：48 实验学分：3开实验学期：二、三一、实验教学的目的与基本要求物理实验课是高等理工科院校对学生进行科学实验基本训练的必修基础课程，是本科生接受系统实验方法和实验技能训练的开端。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、提高科学素质的重要基础。这在培养学生严谨的治学
2、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实践类课程不可替代的作用。本课程的目的和任务是：1.学习实验理论，培养学生的基本科学实验技能，提高学生的科学实验基本素质，使学生初步掌握实验科学的思想和方法。2.培养学生的科学思维和创新意识，使学生在实验的过程中开阔思维，勇于探索和研究，提高学生的分析问题，解决问题的能力和创新的能力。3.培养学生理论联系实际和实事求是的科学作风，认真严谨的科学态度，积极主动的探索精神，遵守纪律，团结协作，爱护公共财物的优良品德。本课程的基本要求：1.掌握测量误差的基本知识，具有正确处理实验数据的基本能力。（1）测量误差与不确定度的基本
3、概念，能逐步学会用不确定度对直接测量和间接测量的结果进行评估。（2）处理实验数据的一些常用方法，包括列表法、作图法、最小二乘法和用计算机通用软件处理实验数据的基本方法。2.掌握基本物理量的测量方法。例如：长度、质量、时间、热量、温度、湿度、压强、压力、电流、电压、电阻、磁感应强度、光强度、折射率、电子电荷、普朗克常量、里德堡常量等常用物理量及物性参数的测量，注意加强数字化测量技术和计算技术在物理实验教学中的应用。3.了解常用的物理实验方法，并逐步学会使用。例如：比较法、转换法、放大法、模拟法、补偿法、平衡法和干涉、衍射法，以及在近代科学研究和工程技术中的广泛应用的其他方法。4.掌握实验室常用仪
4、器的性能，并能够正确使用。例如：长度测量仪器、计时仪器、测温仪器、变阻器、电表、交/直流电桥、通用示波器、低频信号发生器、分光仪、光谱仪、常用电源和光源等常用仪器。5.掌握常用的实验操作技术。例如：零位调整、水平/铅直调整、光路的共轴调整、消视差调整、逐次逼近调整、根据给定的电路图正确接线、简单的电路故障检查与排除，以及在近代科学研究与工程技术中广泛应用的仪器的正确调节。6.适当学习物理实验史料和物理实验在现代科学技术中的应用知识。二、实验项目设置序号实验项目名称实 验 内 容学时实验类型实验要求实验者类 别备注0误差理论课堂讲授51固体密度的测量学习测量规则和不规则物体密度的方法。学习天平的
5、正确使用，学习间接测量的数据处理。学习间接测量不确定度的分析和计算。3验证必做本科生2刚体转动惯量的测量学习测量刚体转动惯量的方法；学习用做图法处理数据（或用最小二乘法处理数据）。3验证必做本科生3分光计的调节和使用熟悉分光计的主要结构，了解各部件的工作原理。学习调整与使用的方法。学习反射法测量角度。3验证必做本科生4示波器的调节和使用了解示波器的工作原理。学习调整与使用的方法。学习电压的测量、时间的测量、频率的测量、位相的测量等。观察李萨育图形，并学会用此图形测量频率。3验证必做本科生5电源电动势、内阻的测量通过电源电动势和内阻测量实验，掌握电位差计的工作原理与机构特点，学习用电位差计测量电
6、源电动势、内阻，及其它电学量。3验证必做本科生6杨氏弹性模量的测量学习用静态拉伸法测量杨氏模量学习用光杠杆法测量微小伸长量。学习用逐差法处理数据。能用不确定度评价实验结果。选用动态法测量杨氏模量。3验证必做本科生7液体表面张力的测量通过用砝码对硅压阻力敏传感器进行定标，计算传感器的灵敏度，学习传感器的定标方法。观察拉脱法测量液体表面张力的物理过程和物理现象，并用物理学基本概念和定律进行分析和研究。测量出几种液体的表面张力系数。3验证必做本科生8液体折射率的测量学习阿贝折射仪的工作原理，用此仪器测量液体的折射率或者糖液的浓度。3验证必做本科生9用惠斯登电桥测量电阻掌握惠斯登电桥测量电阻的原理和方
7、法，学习电桥灵敏度的测量方法。学习电阻箱的使用和误差的分析及不确定度的计算。3验证必做本科生10热电偶的定标与测量温度掌握用电势差计测量电势差，学习对热电偶进行定标的方法。掌握热电偶温度计的种类，明确对不同的温度测量，可选择不同热电偶温度计。3验证必做本科生11双臂电桥测量低值电阻了解双臂电桥的工作原理；掌握双臂电桥测量低电阻的方法；利用双臂电桥测量金属材料的电阻率。3验证必做本科生12交流电桥的使用了解交流电桥的电路特点、平衡原理和调节方法。学会用交流电桥测量电容、电感。3验证必做本科生13半导体的伏安特性曲线依据某种非线性电阻元件的特点，设计实验方案，选择匹配的仪器设备，测绘出元件的伏安特
8、性曲线。学习从实验的曲线上，获取元件的有关信息，明确其使用的价值。3验证必做本科生14用牛顿环测量透镜曲率半径观察等厚干涉，了解其特征。学习用干涉法测量透镜的曲率半径。学习读数显微镜的使用方法。3验证必做本科生15衍射光栅测波长研究光栅的衍射现象及光谱的分布规律。学习用光栅测谱线的波长。3验证必做本科生16迈克尔逊干涉仪的调节和使用了解迈克尔逊干涉仪的构造原理，学会调整和使用，测量氦氖激光的波长，观察等倾干涉和等厚干涉现象。3验证必做本科生17霍耳效应测量学习用霍耳效应方法测量磁场，学习消除附加误差的方法。分四种情况测量出磁场的磁感应强度，做B-X曲线，分析实验结果。3验证必做本科生18热敏电
9、阻温度计的设计与安装了解热敏电阻的温度特性及测量温度的原理；了解非平衡电桥的工作原理；学习热敏电阻温度计的设计和安装技术。3验证必做本科生19密立根油滴仪测量元电荷电量利用电视显微密立根油滴仪测量电子电荷，了解CCD图象传感器的原理与应用，学习电视显微测量方法。学习用最大公约数或用做图的方法求得电子的电荷量。4综合必做本科生20夫兰克-赫兹实验通过对汞原子第一激发态电位的测量，学习富兰克和赫兹研究原子内部能量量子化的基本思想和实验方法，了解电子与原子弹性碰撞和非弹性碰撞的机理。4综合必做本科生21音频信号光纤传输技术了解音频信号光纤传输系统的结构。学习分析集成运放电路的基本方法。训练音频信号技
10、术光纤传输系统的调试技术。4综合必做本科生22小型制冷装置制冷量和制冷系数的测量了解压缩式制冷机的基本结构和工作原理，测量在不同的温度下制冷机的制冷量和能效比。通过对制冷系统压缩机排气口、进气口和冷凝器末端温度及压力的测量估计理论制冷系数。4综合必做本科生23不规则轻质物体表观密度的测量设计进行设计性实验的训练，通过密度实验的学习，能设计不规则轻质物体表观密度的测量。如磁盘的密度的测量；石蜡密度的测量；有空隙物体的密度测量等等。3设计选做本科生24设计用分光计测量液体的折射率进行设计性实验的训练，能使用已经学习过的分光计测量多种物理现象的光学角度，如光在液体折射过程中的几种角度，进而测量出液体
11、对某种波长的光波的折射率。3设计选做本科生25液体的表面张力随浓度变化的研究进行设计性实验的训练，设计液体的表面张力随浓度变化的实验，研究液体的表面张力随浓度变化的规律。3设计选做本科生26用迈克尔逊干涉仪测量气体的折射率通过学习迈克尔逊干涉仪的构造原理、调整，应用此设备测量气体的折射率。3设计选做本科生27平晶的检测或细丝直径测量实验的设计通过平晶的检测或细丝直径测量实验的设计，掌握用光的干涉法测量长度，了解长度的测量的不同方法和手段，锻炼学生的实践能力和创新思维。3设计选做本科生28电饭锅温度控制电路的设计与组装本实验要求学生了解保温式自动电饭锅的工作原理，在教材的提示下能独立地设计温度的
12、控制电路，并能用给出的器件连接出温控电路，完成任务，能对电饭锅的常见故障作出诊断。3设计选做本科生29双臂电桥灵敏度的测量与研究研究更换倍率档对双臂电桥灵敏度的影响；观察实验现象，测量实验数据，分析实验结果；由学生根据自己设计的实验方案进行实验，并完成实验的小论文。3设计选做本科生30电桥法测量非线性电阻的伏安特性曲线设计用直流电桥测量4070（2AP、2CP、2CW、热敏电阻、LED等）二极管的正反向伏安特性曲线。3设计选做本科生31汞光谱的色散的研究设计用分光计测量玻璃对汞光谱的色散，研究色散的规律。3设计选做本科生32原子光谱实验本实验通过氢氘光谱的拍摄、里德堡常量氘氢质量比的测定，加深
13、对氢光谱的规律和同位素位移的认识，并理解精密测量的意义。4综合选做本科生33光信息技术根据傅立叶光学的理论，学习和初步掌握如阿贝成象原理，空间滤波、q调制空间假彩色编码全息无损检测等技术，认识现代光学信息处理的实质。4综合选做本科生34超声波探伤技术了解超声波探伤的实验原理及方法；掌握超声波无损检测定位被检测物中的缺陷。4综合选做本科生35隧道扫描显微镜学习和了解遂穿显微镜原理和结构，观测和验证量子力学中的隧道效应，学习掌握扫描遂穿显微镜的操作和调试过程，观察样品的表面形态，学习用电子计算机处理数据和图象。4综合选做本科生36学生创新和扩展实验题目自拟，提出申请实验中心研究批准。注：课堂讲授误差理论5学时，采用开放的方式进行实验教学，学生可以从22个必做的题目中，选择1题目和1个综合性实验题目的实验，完成48学时的教学计划。课外安排综合性、设计性选题13个，学生也可以自拟题目，实验室预约开放，供全校各个年级的学生进行科学实验和创新研究。三、实验报告要求、实验考核方式、内容及成绩评定标准（一）实验报告要求根据物理实验教学的特点，并参照国家关于科技论文的有关标准和规范，建议在撰写物理实验报告时，应包括如下内容： 1.实验题目：一般就是项目名称。 2.实验的说明：是实验目的和要求 3.实验内容和原理：简要论述测量的科学依据，给出或者推导出测量的公式以及测量的原理
