大学物理：实验教案—设计实验

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1、1综合专题实验综合专题实验与设计性实验与设计性实验II2本次课内容q上学期实验存在的问题上学期实验存在的问题q本学期的教学安排本学期的教学安排q介绍综合专题实验介绍综合专题实验q设计性实验的一般程序设计性实验的一般程序q 本学期实验项目简介本学期实验项目简介q本学期实验成绩考核本学期实验成绩考核q几个通知几个通知q物理实验竞赛物理实验竞赛3一、上学期实验存在的问题q不及时选实验，选上后又缺课。不及时选实验，选上后又缺课。q不预习实验，或预习报告没有数据表格；个别不预习实验，或预习报告没有数据表格；个别 同学抄别人的数据和作业。同学抄别人的数据和作业。q不及时交实验报告。不及时交实验报告。q数据

2、记录不规范。数据记录不规范。q不注意有效数字位数要求。不注意有效数字位数要求。q画图不规范。画图不规范。q不会进行直接或间接测量量的不确定度分析。不会进行直接或间接测量量的不确定度分析。41.1.选择合适的坐标分度值，确定坐标纸的大小。选择合适的坐标分度值，确定坐标纸的大小。2.2.标明坐标轴：用粗实线画坐标轴，用箭头标轴方向，标坐标标明坐标轴：用粗实线画坐标轴，用箭头标轴方向，标坐标轴的名称或符号、单位轴的名称或符号、单位, ,再按顺序标出坐标轴整分格上的量值。再按顺序标出坐标轴整分格上的量值。3.3.标实验点：实验点可用标实验点：实验点可用“ ”、“”、“ ”等符号标等符号标出（同一坐标系

3、下不同曲线用不同的符号）。出（同一坐标系下不同曲线用不同的符号）。 4. 4. 连成图线：用直尺、曲线板等把点连成直线、光滑曲线。连成图线：用直尺、曲线板等把点连成直线、光滑曲线。一般不强求直线或曲线通过每个实验点，应使部分实验点在图一般不强求直线或曲线通过每个实验点，应使部分实验点在图线上，不在图线上的其它实验点对称的分布在图线两侧。线上，不在图线上的其它实验点对称的分布在图线两侧。5.5.标出图线特征：在图上空白位置标明实验条件或从图上得出标出图线特征：在图上空白位置标明实验条件或从图上得出的某些参数。如利用所绘直线可给出被测电阻的某些参数。如利用所绘直线可给出被测电阻R R大小：从所绘直

4、大小：从所绘直线上读取两点线上读取两点 A A、B B 的坐标就可求出的坐标就可求出 R R 值值。6.6.标出图名：在图线下方或空白位置写出图线的名称及某些必标出图名：在图线下方或空白位置写出图线的名称及某些必要的说明。要的说明。作图要求作图要求5I (mA)U (V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.000 02.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.00A(1.00,2.76)B(7.00,18.58)由图上A、B两点可得被测电阻R为：电阻伏安特性曲线作者：作者：xxxx伏安法测电阻完整图完整图6

5、直接测量量不确定度的评定直接测量量不确定度的评定1 1）计算：）计算：3 3）计算：）计算：等精度多次测量等精度多次测量和和4 4）2 2）计算：）计算：剔除坏值后，重复剔除坏值后，重复1 1）2 2）（已无坏值）（已无坏值）5) 5) 最终结果：最终结果：7直接测量量数据处理举例直接测量量数据处理举例1.某长度测6次,分别为29.18 29.19 29.27 29.25 29.26 29.24(cm) m=0.02cmcmcm计算计算8不确定度保留不确定度保留1 1位位, ,且与平均值的最后且与平均值的最后一位对齐一位对齐。取一位取一位取一位取一位最后结果：最后结果：9间接测量结果不确定度评

6、定间接测量结果不确定度评定1 1、计算各直接量不确定度、计算各直接量不确定度2 2、计算、计算5 5、最后结果、最后结果 3 3、根据、根据求出求出 或或4 4、用、用 或或求出求出10间接测量量数据处理举例间接测量量数据处理举例 测得某圆柱体质量测得某圆柱体质量M M，直径，直径D D，高度，高度H H值如值如下，计算其密度及不确定度。下，计算其密度及不确定度。11代入数据代入数据计算密度计算密度12计算密度计算密度取对数取对数: :微分微分: :13相对误差相对误差14绝对误差绝对误差测量结果测量结果15或先计算合成不确定度：或先计算合成不确定度：再计算相对不确定度：再计算相对不确定度：结

7、果是一致的结果是一致的16二、本学期教学安排17 1、课程内容（、课程内容（本学期计划学时本学期计划学时28学时学时）每位同学必须完成以下内容每位同学必须完成以下内容:学时内容要求时间实验大课实验大课1次次4了解本学期课程安了解本学期课程安排、内容和要求排、内容和要求认真听课，计考勤认真听课，计考勤 9月8日专题实验专题实验1个系列个系列123个实验个实验连续连续3周周完完成，每周成，每周1次，每次，每次次4学时学时三个实验完成后一三个实验完成后一周内交周内交3个报告和个报告和小论文小论文3-14周自选设计性实设计性实验验1个系列个系列12连续连续3周周完成，每完成，每周周1次，每次次，每次4

8、学时学时第一次课前检查设第一次课前检查设计方案，最后一次计方案，最后一次课上交设计报告课上交设计报告3-14周自选18力学组：力学组：（专题）超声专题（专题）超声专题 （15套套1人）：人）： 7415 有英语有英语（设计）超声测液体浓度（设计）超声测液体浓度（ 15套套1人）：人）： 7414 （专题）（专题）光谱专题（光谱专题（15套套1人）：人）： 5306 有英语有英语（设计）（设计）全息光栅制作（全息光栅制作（7套套2人）：人）：5304光学组：光学组：电学组：电学组：（专题）（专题）光纤专题光纤专题 （15套套1人）人） 7305 有英语有英语（专题）（专题）迈克尔逊专题（迈克尔逊

9、专题（15套套1人）人） 7304 有英语有英语（专题）（专题）衍射专题衍射专题 （15套套1人）人） 7302 7317 有英语有英语（设计）（设计）薄透镜参数测量（薄透镜参数测量（7套套2人）人）7319（专题）（专题）电子专题（电子专题（ 15套套1人）人） 7307 有英语有英语（设计）（设计）冲击法测量软磁材料（冲击法测量软磁材料（7套套2人）人） 7313（设计）（设计）万用表（万用表（15套套1人）人）7310（设计）（设计）万用表（万用表（15套套1人）人）7309（专题）超声专题（专题）超声专题 （15套套1人）：人）： 7415 有英语有英语（设计）超声测液体浓度（设计）超

10、声测液体浓度（ 15套套1人）：人）： 7414 （专题）（专题）光谱专题（光谱专题（15套套1人）：人）： 5306 有英语有英语（设计）（设计）全息光栅制作（全息光栅制作（7套套2人）：人）：5304（专题）（专题）光纤专题光纤专题 （15套套1人）人） 7305 有英语有英语（专题）（专题）迈克尔逊专题（迈克尔逊专题（15套套1人）人） 7304 有英语有英语（专题）（专题）衍射专题衍射专题 （15套套1人）人） 7302 7317 有英语有英语（设计）（设计）薄透镜参数测量（薄透镜参数测量（7套套2人）人）7319192.实验时间表实验时间表(表格中数字为周次表格中数字为周次,共分共分

11、4轮，每轮，每轮轮3周周)345678910 11 12 13 14节日放假按学校调课实际安排，请关注网上节日放假按学校调课实际安排，请关注网上通知。通知。 203、每周实验室开放时间（每周实验室开放时间（3-143-14周）：周）： 9 9个时段个时段周一周二 周三 周四周五第第1时段时段13:20-16:40英语英语第第2时段时段17:40-21:0021选课网址：选课网址：http:/点击：物点击：物理实验教理实验教务系统务系统22大学物理实验教务系统大学物理实验教务系统从这里从这里登录选登录选实验实验从这里从这里查看各查看各种通知种通知234 4、选课、选课（1）9月月9日中午日中午1

12、2：00点开始网上选课。每轮实验点开始网上选课。每轮实验提提前一周前一周开始选，一次选择开始选，一次选择连续三周同一个时间段连续三周同一个时间段。（2）网上选实验时）网上选实验时请注意请注意：两类实验均需：两类实验均需连续三周连续三周完成，完成，不要和其他课程、活动冲突，选课后记清自己所选的不要和其他课程、活动冲突，选课后记清自己所选的实验名称和时间段，做好预习，按时上课。实验名称和时间段，做好预习，按时上课。（3）实验选定后可在网上自行调整（可退、可选），）实验选定后可在网上自行调整（可退、可选），注意：不能退两天之内的实验注意：不能退两天之内的实验，特殊原因需持医院证明，特殊原因需持医院证

13、明或学院教学科签字盖章的证明，到或学院教学科签字盖章的证明，到7308魏老师处办理。魏老师处办理。退课即退掉整轮实验。退课即退掉整轮实验。24（4）平时实验选课问题咨询：平时实验选课问题咨询：7308 魏老师魏老师 电话：电话：51688483-15（5）本学期选课密码：学号）本学期选课密码：学号 (请注意修改请注意修改)（6）无故错过实验，可联系原任课教师进行补做，补）无故错过实验，可联系原任课教师进行补做，补做时成绩做时成绩打打7折折。（7）选课时实验名称后标有）选课时实验名称后标有“英语英语”字样的为英语实字样的为英语实验，实验预习、实验过程、实验报告和专题小论文为验，实验预习、实验过程

14、、实验报告和专题小论文为全英语形式，全英语形式，英语实验讲义可从选课网下载英语实验讲义可从选课网下载。（8）物理实验中心新近开发了）物理实验中心新近开发了手机版选课系统手机版选课系统，本学，本学期为试用阶段，方法和注意事项如下。期为试用阶段，方法和注意事项如下。25手机版物理实验教务系统（学生用户）使用说明（试用）1、登录大学物理实验教务系统（),在“通知查看”中下载相关软件至用户电脑传入用户手机执行2、手机版只能利用校园wifi登录，目前不支持3G、GPRS登录。3、支持Android（安卓）2.3以上版本。26三、综合专题实验及小论文27n 什么是综合专题实验什么是综合专题实验 由几个内容

15、相关的独立实验组合而成的系列实验由几个内容相关的独立实验组合而成的系列实验同一个物理量用不同的方法研究：如光源光谱；同一个物理量用不同的方法研究：如光源光谱；同一个物理现象的各种表现：如波的衍射；同一个物理现象的各种表现：如波的衍射；较复杂的实验分多次进行：如超声波原理及应用；较复杂的实验分多次进行：如超声波原理及应用； 光纤专题；光纤专题；用同一个仪器研究不同的物理现象：如迈克耳孙干用同一个仪器研究不同的物理现象：如迈克耳孙干 涉仪系列实验等等涉仪系列实验等等综合专题实验28 为什么要进行综合专题实验为什么要进行综合专题实验 对综合实验技能的训练：在一个专题对综合实验技能的训练：在一个专题中

16、使用多种仪器，运用多种实验方法；中使用多种仪器，运用多种实验方法； 对实验结果进行归纳、综合、分析能对实验结果进行归纳、综合、分析能力的训练力的训练 多角度、全方位、深入地对物理本质多角度、全方位、深入地对物理本质进行探讨进行探讨29q三个实验同时预习，上课时到实验室现场三个实验同时预习，上课时到实验室现场安排做实验的顺序。安排做实验的顺序。q第一次课带本专题三个实验的预习报告，第一次课带本专题三个实验的预习报告，全部交给老师检查，全部交给老师检查，无预习报告不能做实无预习报告不能做实验。验。q每次实验完成后数据交教师签字。每次实验完成后数据交教师签字。q最后一个实验完成后，次周内交三个实验最

17、后一个实验完成后，次周内交三个实验报告及小论文（结合专题撰写科技论文，报告及小论文（结合专题撰写科技论文，该论文不是对实验内容的简单复述。论文该论文不是对实验内容的简单复述。论文不少于不少于1500字，字，严禁抄袭！严禁抄袭！）专题实验教学一般要求专题实验教学一般要求30小论文内容：小论文内容：题目题目背景背景理论理论实验方法实验方法总结现象和结果总结现象和结果扩展：方法、应用领域、内容扩展：方法、应用领域、内容不足与建议（关于内容、方法方面）不足与建议（关于内容、方法方面）科技小论文的形式和科技小论文的形式和内容是开放性的，学生可内容是开放性的，学生可以从各自不同的角度来综以从各自不同的角度

18、来综合表述实验的内容和结果，合表述实验的内容和结果，并展开讨论。并展开讨论。怎样综合？怎样综合？找共性、找差异、找联系找共性、找差异、找联系31小论文格式示例小论文格式示例n（标题）（标题） n专业班级专业班级 姓名姓名 学号学号n（论文）摘要：（论文）摘要：n关键词：关键词：n（正文）背景（正文）背景n论述论述n结论结论n（撰写时间）（撰写时间）n参考文献参考文献321. 光的衍射发展史；2. 用金属逸出功测量仪做设计性扩展实验；3. 光纤通讯技术的发展趋势；4. 光波衍射与变换光学概论；5. 密立根油滴实验过程的探讨；6.棱镜折射与光栅衍射的区别与联系； .小论文小论文33四、设计性实验3

19、4设计性实验具有设计性内容的实验。具有设计性内容的实验。主要设计内容包括主要设计内容包括：建立物理模型（多种）；建立物理模型（多种）；物理模型比较（选择一种或几种）；物理模型比较（选择一种或几种）；确定实验方法（由相应的模型确定）；确定实验方法（由相应的模型确定）；选择仪器设备（根据设计要求）；选择仪器设备（根据设计要求）；选择最佳参数（包括实验测量条件）；选择最佳参数（包括实验测量条件）；制定实验步骤（包括实验注意事项）。制定实验步骤（包括实验注意事项）。35 设计性实验的三种类型：设计性实验的三种类型： 测量型实验测量型实验：对某一物理量（如电容、折射：对某一物理量（如电容、折射率、静态磁

20、特性的测量等）进行测定，达到设率、静态磁特性的测量等）进行测定，达到设计要求；计要求； 研究型实验研究型实验：用实验确定两物理量或多物理：用实验确定两物理量或多物理量之间的关系（电源特性研究，超声波的应用）量之间的关系（电源特性研究，超声波的应用），并对其物理原理、外界条件的影响或应用价，并对其物理原理、外界条件的影响或应用价值等进行研究；值等进行研究； 制作型实验制作型实验：设计并组装或制作装置，如万：设计并组装或制作装置，如万用表的组装、全息光栅制作等。用表的组装、全息光栅制作等。36一般要求一般要求q第一次为准备实验，要求课前预先作好设计方案和第一次为准备实验，要求课前预先作好设计方案和

21、参考资料列表。参考资料列表。无设计方案不能做实验。无设计方案不能做实验。课内了解课内了解所需实验仪器性能和操作方法，进行试做，研究设所需实验仪器性能和操作方法，进行试做，研究设计方案的可行性。计方案的可行性。q第二次带修改过的第二次带修改过的“可行的设计方案可行的设计方案”，进行实验，进行实验粗测。粗测。q第三次精做实验，并完成实验数据处理，第三次精做实验，并完成实验数据处理，下课时当下课时当堂交设计方案和正式实验报告堂交设计方案和正式实验报告（报告内应包括实验（报告内应包括实验总结或体会以及建议等）。总结或体会以及建议等）。37设计性实验的一般程序设计性实验的一般程序：建立建立物理物理模型模

22、型确定确定实验实验方法方法选择实选择实验仪器验仪器选择实选择实验参数验参数实验操实验操作作处理数处理数据据撰写实撰写实验报告验报告制定实制定实验步骤验步骤381、建立物理模型、建立物理模型根据实验对象的物理性质，研究与实根据实验对象的物理性质，研究与实验对象相关的物理过程原理及过程中各物验对象相关的物理过程原理及过程中各物理量之间的关系，推导数学公式理量之间的关系，推导数学公式 。 例：测量重力加速度例：测量重力加速度g g。 什么物理现象或物理过程与g有关？ 自由落体运动自由落体运动/ /物体在斜面上的滑动物体在斜面上的滑动/ /抛体运动抛体运动/ /单摆单摆/ / 39过程中的物理量有什么

23、关系过程中的物理量有什么关系以以“自由落体自由落体”为为例例402、模型比较、模型比较SS1S2哪个方案合适哪个方案合适？如何提高准确度如何提高准确度？速度测量：速度测量：测量量值估计：当测量量值估计：当S S=2m=2m，t t 约为约为0.60.6秒。秒。41斜面上的滑动斜面上的滑动自由落体的变形自由落体的变形优点：增大时间值，优点：增大时间值，方便测量；方便测量；缺点：？缺点：？所有自由落体公式均所有自由落体公式均可套用：可套用：单摆模型单摆模型估计估计 L=1m，T2s。限制：限制：小摆角小摆角423、实验方法的选择、实验方法的选择 用什么方法、装置实现物理模型，每个物理用什么方法、装

24、置实现物理模型，每个物理量怎么测量。量怎么测量。q测量长度，可以用直接测量法，电学方法（位测量长度，可以用直接测量法，电学方法（位移传感器移传感器)、光学方法（干涉法、比长法）等。、光学方法（干涉法、比长法）等。q 如测时间如测时间t可以有光电计时、火花打点计时和频可以有光电计时、火花打点计时和频闪照相计时的具体方法闪照相计时的具体方法q测量温度时，可以使用水银温度计、热电偶、热测量温度时，可以使用水银温度计、热电偶、热敏电阻等多种器具敏电阻等多种器具根据被测对象的性质和特点，分析比较各种方法的根据被测对象的性质和特点，分析比较各种方法的适用条件，可能达到的实验精度以及各种方法，实适用条件，可

25、能达到的实验精度以及各种方法，实施的可能性及优缺点，最后做出选择。施的可能性及优缺点，最后做出选择。434、实验仪器的选择与配套、实验仪器的选择与配套q根据量值和准确度要求选择仪器种类；根据量值和准确度要求选择仪器种类； 例：例： 测时间用什么仪表？测时间用什么仪表？q对待测物理量的值进行估计，以选择对待测物理量的值进行估计，以选择 仪表量程；仪表量程；q按不确定度均分原则选择仪表的准确度按不确定度均分原则选择仪表的准确度 及与之相配套的各种仪器。及与之相配套的各种仪器。用什么仪器，准确度与量程，误差分配计算。用什么仪器，准确度与量程，误差分配计算。44E(R)20.00005，E(R)0.7

26、%，4E(U)20.00005， E(U)0.35%，选选0.2级电压表。级电压表。选选0.5级电桥。级电桥。E（P）2（1%）2=0.00010.00010.000050.00005q举例：测量功率。举例：测量功率。用电压表测电压，用电桥测电阻。用电压表测电压，用电桥测电阻。要求不确定度要求不确定度1%。公式公式455、测量条件与最佳参数的确定、测量条件与最佳参数的确定 实验方法、实验仪器选定后，选择实验方法、实验仪器选定后，选择有利的实验条件及参数范围，以最大限有利的实验条件及参数范围，以最大限度的减小误差。度的减小误差。 如如 单摆长度的测量（摆线、小球单摆长度的测量（摆线、小球）指针式

27、仪表量程选择在满度的）指针式仪表量程选择在满度的2/3处选择合适的测量环境：温度、湿处选择合适的测量环境：温度、湿度、气压、电磁场度、气压、电磁场466、拟定实验实施方案、拟定实验实施方案1、根据物理模型及实验方法，画出相应、根据物理模型及实验方法，画出相应 的实验装置图或电路图、光路图；的实验装置图或电路图、光路图；2、拟定详细的实验步骤；、拟定详细的实验步骤；3、设计实验数据表格；、设计实验数据表格；4、实验仪器、设备的名称，规格，使用、实验仪器、设备的名称，规格，使用 条件等。条件等。477、撰写准备报告（设计方案）、撰写准备报告（设计方案）实实验验题题目目一、实验任务一、实验任务二、实

28、验要求二、实验要求三、实验方案三、实验方案1、物理模型的比较与选择、物理模型的比较与选择2、实验方法的比较与选择、实验方法的比较与选择3、仪器的选择与配套（系统误差分析）、仪器的选择与配套（系统误差分析）1）误差公式的推导）误差公式的推导2）仪器的选择）仪器的选择4、测量条件与最佳参数的确定、测量条件与最佳参数的确定1）测量条件）测量条件2）最佳参数）最佳参数四、实验步骤（简略）四、实验步骤（简略）五、实验注意事项五、实验注意事项六、参考文献六、参考文献488、过程中要查阅足够的参考资料：过程中要查阅足够的参考资料：例如例如大学物理、物理实验教科书（不同版本）；大学物理、物理实验教科书（不同版

29、本）；有关测量、传感器方面的教材和专著；有关测量、传感器方面的教材和专著；仪器、仪表、器件手册；仪器、仪表、器件手册；仪器说明书；仪器说明书；国家标准、行业标准、技术规范等国家标准、行业标准、技术规范等。49完成实验设计后，方可到实验室实地考查完成实验设计后，方可到实验室实地考查仪器情况并进行准备性实验。将实验方案交给仪器情况并进行准备性实验。将实验方案交给指导老师检查。指导老师检查。通过第一次实验检查设计方案是否可行，通过第一次实验检查设计方案是否可行，根据实验室仪器设备情况、实验条件，进一步根据实验室仪器设备情况、实验条件，进一步完善设计方案，即可进入实测。完善设计方案，即可进入实测。实测

30、一般分两次进行：粗测、精测。粗测实测一般分两次进行：粗测、精测。粗测中根据测量数据检查是否满足实验要求，可再中根据测量数据检查是否满足实验要求，可再次调整实验方案，最后精测，完成实验。次调整实验方案，最后精测，完成实验。9、实验操作、实验操作5010、数据处理及撰写报告、数据处理及撰写报告完成设计实验后，在实验设计方案的基础上完成设计实验后，在实验设计方案的基础上完成设计报告及以下两项：完成设计报告及以下两项：数据处理与分析数据处理与分析实验数据整理、数据计算、误差估算、误差分析实验数据整理、数据计算、误差估算、误差分析实验总结实验总结包括对本实验的总结；实验中的体会、包括对本实验的总结；实验

31、中的体会、收获；对收获；对实验选题的建议、意见等。实验选题的建议、意见等。51设计举例设计举例测量型实验测量型实验任务：测定金属材料的杨氏模量任务：测定金属材料的杨氏模量E。要求：测量结果的相对不确定度不超过要求：测量结果的相对不确定度不超过5%。物理模型的建立及比较：物理模型的建立及比较：1）外力作用下，发生形变，在弹性限度内有外力作用下，发生形变，在弹性限度内有 2）圆棒状样品用两条细线悬吊起来，共振时圆棒状样品用两条细线悬吊起来，共振时 3）声波在连续媒质内传播，其声速，则有声波在连续媒质内传播，其声速，则有 52反射镜反射镜杠杆架杠杆架S导出测量公式为导出测量公式为按均分原则，按均分原

32、则，E(D)1%,其余约为其余约为2%。q钢钢丝丝直直径径：0.8mm，千千分分尺尺测测量量，保证保证E(D)0.01/0.8=1.2。q弹性极限弹性极限200MPa,F100N。q逐逐差差法法测测量量，中中间间分分段段，Fm=50N。用多个用多个1kg砝码累加加载。砝码累加加载。qE量量级级21011Pa(N.m-2)可可以以计计算算出出L/L0.0005。取取L=1m，则，则L=0.5mm。采用模型一采用模型一采用金属丝的伸长测杨氏模量采用金属丝的伸长测杨氏模量E，53q光杠杆放大光杠杆放大光杠杆望远镜竖尺SS0S1d2d1Lqqqq放大倍数放大倍数=2d1/d2，取取d1=2m，d2=8

33、0mm，放放大大50倍倍，S=25mm。用用米尺读。米尺读。u(S)=0.5mm，E(S)=2%。qd1用卷尺测，用卷尺测，E(d1)=0.005/2=0.25%2%；qL用卷尺测，用卷尺测，E(L)=0.005/1=0.5%2%；qd2用板尺测，用板尺测，E(d2)=0.5/80=0.6%2%；q校核：校核：54五、本学期实验内容简介五、本学期实验内容简介55本学期开设的综合专题实验题目本学期开设的综合专题实验题目n超声波原理及其应用专题：超声波原理及其应用专题： 1 1）超声波的产生与传播）超声波的产生与传播 2 2）固体弹性的测量）固体弹性的测量 3 3）超声波探测与成像基本原理）超声波

34、探测与成像基本原理 n电子特性专题：电子特性专题： 1 1）金属电子逸出功的测定）金属电子逸出功的测定 2 2）用密立根油滴仪测量电子电量）用密立根油滴仪测量电子电量 3 3）电子在电场、磁场中的运动及电子比荷的测定）电子在电场、磁场中的运动及电子比荷的测定n衍射专题衍射专题 1) 1) 透射光栅衍射透射光栅衍射 2) 2) 光波的单缝及圆孔夫琅禾费衍射光波的单缝及圆孔夫琅禾费衍射 3) 3) 微波布拉格衍射微波布拉格衍射 56光源光谱专题光源光谱专题1 1）棱镜光谱与光栅光谱）棱镜光谱与光栅光谱 2 2）小型棱镜摄谱仪测氢原子光谱）小型棱镜摄谱仪测氢原子光谱 3 3）光栅光谱仪测光谱）光栅光

35、谱仪测光谱 迈克尔孙干涉仪专题迈克尔孙干涉仪专题 1 1）测量钠光的双线波长差）测量钠光的双线波长差 2 2）白光干涉现象测量平板玻璃的折射率）白光干涉现象测量平板玻璃的折射率 3 3）法布里）法布里- -珀罗干涉仪测钠双线波长差珀罗干涉仪测钠双线波长差 光纤技术专题光纤技术专题1 1）光源与光纤特性）光源与光纤特性 2 2）光信号传输）光信号传输 3 3）光纤传感器）光纤传感器 57综合专题实验内容介绍综合专题实验内容介绍01 01 超声波测试原理超声波测试原理 (7415室)（1 1）超声波的产生与传播）超声波的产生与传播（2 2）固体弹性常数的测量）固体弹性常数的测量（3 3）超声波探测

36、）超声波探测预习要求：预习要求： 认真阅读实验讲义；复习示波器的使用。认真阅读实验讲义；复习示波器的使用。写出三个实验的预习报告写出三个实验的预习报告介绍介绍58超声波是频率在超声波是频率在2 104Hz 1012Hz的声波。的声波。 本本专专题题简简单单介介绍绍超超声声波波的的产产生生方方法法、传传播播规规律律和和测测试试原原理理，通通过过对对固固体体弹弹性性常常数数的的测测量量了了解解超超声声波波在在测测试试方方面面应应用用的的特特点点；通通过过对对试试块块尺尺寸寸的的测测量量和和人人工工反反射射体体定定位，了解超声波在检验和探测方面的应用。位，了解超声波在检验和探测方面的应用。超超声声波

37、波测测试试把把超超声声波波作作为为一一种种信信息息载载体体，在在很很多多领领域发挥着不可取代的独特作用：域发挥着不可取代的独特作用：1 1）探探测测鱼鱼群群或或冰冰山山、潜潜艇艇导导航航或或传传送送信信息息、地地形形地地貌测绘和地质勘探；貌测绘和地质勘探；2 2）检检验验固固体体材材料料内内部部的的缺缺陷陷、材材料料尺尺寸寸测测量量、物物理理参数测量等；参数测量等；3 3）进进行行人人体体内内部部器器官官的的组组织织结结构构扫扫描描（B B超超诊诊断断）和血流速度的测量（彩超诊断）等。和血流速度的测量（彩超诊断）等。5902光源光谱专题光源光谱专题1）棱镜光谱与光栅光谱）棱镜光谱与光栅光谱 （

38、5306室）室）2）小型棱镜摄谱仪测氢原子光谱）小型棱镜摄谱仪测氢原子光谱 （5306室）室）3）光栅光谱仪测光谱）光栅光谱仪测光谱 （5306室）室）预习要求：预习要求：认真阅读实验讲义；复习分光计的使用。参考测量三棱认真阅读实验讲义；复习分光计的使用。参考测量三棱镜最小偏向角的方法学习观察汞灯的三棱镜光谱。镜最小偏向角的方法学习观察汞灯的三棱镜光谱。 写写出三个实验的预习报告出三个实验的预习报告介绍介绍氢原子的可见光光谱氢原子的可见光光谱 模拟的自然光光谱模拟的自然光光谱 60很很多多光光源源发发出出的的光光是是由由多多种种不不同同颜颜色色（波波长长）的的光光组组成成的的。通通过过仪仪器器

39、我我们们可可以以将将这这些些不不同同波波长长的的光光分分开开，形形成成“光光谱谱”，它它可可以以帮帮助助我我们们了了解解发发光光物物体体本本身的许多其他物理、化学性质。身的许多其他物理、化学性质。 气体原子发光来源于电子在原子内部能级间的跃迁。气体原子发光来源于电子在原子内部能级间的跃迁。固体发光和固体的能带结构有关。所以对物质发光光谱固体发光和固体的能带结构有关。所以对物质发光光谱的研究有助于我们认识已知发光物质的微观性质。另外，的研究有助于我们认识已知发光物质的微观性质。另外，不同元素的原子有着自己特有的光谱特征，通过对光谱不同元素的原子有着自己特有的光谱特征，通过对光谱研究也可以帮助我们

40、分析物质的组成成分。现代光谱技研究也可以帮助我们分析物质的组成成分。现代光谱技术是物理、化学、材料学、天文学、考古学等研究中不术是物理、化学、材料学、天文学、考古学等研究中不可缺少的手段。可缺少的手段。 本专题研究主要色散元件棱镜和光栅的色散性质，本专题研究主要色散元件棱镜和光栅的色散性质，并利用小型棱镜摄谱仪和光栅光谱仪进行光谱测量。并利用小型棱镜摄谱仪和光栅光谱仪进行光谱测量。 61 03 03 波的衍射波的衍射 （1 1）光光波波的的单单缝缝及及圆圆孔孔夫夫琅琅禾禾费费衍衍射射（73177317室室） （2 2）透射光栅衍射实验）透射光栅衍射实验 (7302(7302室室) ) （3 3

41、）微波布拉格衍射）微波布拉格衍射 (7302(7302室室) ) 预习要求：预习要求： 认真阅读实验讲义，复习分光计的使用，认真阅读实验讲义，复习分光计的使用，写出三个实验的预习报告。写出三个实验的预习报告。介绍介绍62电电磁磁波波和和物物质质波波都都是是波波，具具有有波波的的干干涉涉、衍衍射射等等共共性性。通通过过对对干干涉涉、衍衍射射现现象象的的研研究究，可可以以更更深深刻刻地地认认识识电电磁磁波波和和物物质质波波的的本本质质。另另一一方方面面，在在人人们们充充分分掌掌握握了了波波动动性性质质后后，又又能能利利用用干干涉涉、衍衍射射现现象象做做为为手手段段研研究究、探探查查其其他他物物理现

42、象。理现象。本本专专题题从从光光波波的的衍衍射射性性质质入入手手，先先了了解解衍衍射射的的一一般般性性质质，再再学学习习各各种种波波的的衍衍射射在在测测试试和和物物质结构分析方面的应用。质结构分析方面的应用。63 0404光纤原理专题（光纤原理专题（73057305室）室）（1 1）光源与光纤特性）光源与光纤特性 （2 2）光信号传输）光信号传输 （3 3）光纤传感器）光纤传感器预习要求：预习要求： 认真阅读实验讲义；了解相关仪器的使认真阅读实验讲义；了解相关仪器的使用方法。写出三个实验的预习报告用方法。写出三个实验的预习报告介绍介绍64 光纤全称为光导纤维，是一种导引光波的波导，是光纤全称为

43、光导纤维，是一种导引光波的波导，是一种新的传输介质。研究光导纤维传递光、信息和图像一种新的传输介质。研究光导纤维传递光、信息和图像的学科称为纤维光学。用光纤来传递光能，具有光能损的学科称为纤维光学。用光纤来传递光能，具有光能损失小、数值孔径大、分辨率高、可弯曲、结构简单、使失小、数值孔径大、分辨率高、可弯曲、结构简单、使用方便等特点。用方便等特点。 目前，光纤在通讯、传感、激光治疗仪、激光加工目前，光纤在通讯、传感、激光治疗仪、激光加工机等许多方面都获得了应用，但其最主要的应用领域是机等许多方面都获得了应用，但其最主要的应用领域是光纤通讯和光纤传感器。相对于无线电通讯来说，光纤光纤通讯和光纤传

44、感器。相对于无线电通讯来说，光纤通讯具有传输带宽、通讯容量大、中继距离远、抗干扰通讯具有传输带宽、通讯容量大、中继距离远、抗干扰能力强、无串音、轻便、材料资源丰富、成本低等优点。能力强、无串音、轻便、材料资源丰富、成本低等优点。 本本专专题题从从半半导导体体激激光光器器和和光光纤纤入入手手，先先了了解解半半导导体体激激光光器器的的电电光光特特性性及及光光纤纤的的结结构构和和一一般般性性质质，再再学学习习光光纤纤的的耦耦合合、传传输输特特性性及及在在通通讯讯和和传传感感领领域域中中的的应应用。用。6505 05 迈克耳孙干涉专题迈克耳孙干涉专题 （73047304室）室）（1 1）测量钠光的双线

45、波长差）测量钠光的双线波长差（2 2）白光干涉现象测量平板玻璃的折射率）白光干涉现象测量平板玻璃的折射率 （3 3）法布里）法布里- -珀罗干涉仪测钠双线波长差珀罗干涉仪测钠双线波长差 预习要求：预习要求：认真阅读上学期讲义认真阅读上学期讲义“迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪”实验；写出三个实验实验；写出三个实验的预习报告。的预习报告。介绍介绍66 迈克耳孙干涉仪是迈克耳孙根据干涉原理制成的一种精迈克耳孙干涉仪是迈克耳孙根据干涉原理制成的一种精密干涉仪。它的设计精巧，用途广泛，不少其它干涉仪是由密干涉仪。它的设计精巧，用途广泛，不少其它干涉仪是由此派生出来的。迈克耳孙因发明干涉仪和在光速测量方面的

46、此派生出来的。迈克耳孙因发明干涉仪和在光速测量方面的成就而获诺贝尔奖。成就而获诺贝尔奖。 迈克耳孙和他的合作者曾用这种干涉仪迈克耳孙和他的合作者曾用这种干涉仪进行了三项著名的实验：进行了三项著名的实验：1 1迈克耳孙莫雷实验迈克耳孙莫雷实验“以太以太”漂移实验，为爱因斯坦漂移实验，为爱因斯坦创立相对论提供了实验依据；创立相对论提供了实验依据；2 2标定米尺标定米尺镉红线的发现，实现了长度单位的标准化；镉红线的发现，实现了长度单位的标准化； 3 3推断光谱线精细结构推断光谱线精细结构由干涉条纹可见度随光程变化的由干涉条纹可见度随光程变化的规律，可推断光谱线的精细结构。规律，可推断光谱线的精细结构

47、。 迈克耳孙干涉仪用途很广：观察干涉现象，研究许多物理因迈克耳孙干涉仪用途很广：观察干涉现象，研究许多物理因素（如温度、压强、电场、磁场等）对光传播的影响，测波素（如温度、压强、电场、磁场等）对光传播的影响，测波长和测折射率等。长和测折射率等。本专题研究本专题研究迈克耳孙干涉仪在钠灯照明下钠双线波长差的迈克耳孙干涉仪在钠灯照明下钠双线波长差的测量；测量；在白光照明下的白光干涉，用以测量玻璃折射率；在白光照明下的白光干涉，用以测量玻璃折射率；基于迈克耳孙干涉仪结构的法布里基于迈克耳孙干涉仪结构的法布里-珀罗干涉，测量钠双线珀罗干涉，测量钠双线波长差。波长差。670606电子专题电子专题 （730

48、77307室）室）（1 1）金属电子逸出功的测量）金属电子逸出功的测量 （2 2）用密立根油滴仪测量电子电量）用密立根油滴仪测量电子电量 （3 3）电电子子在在电电场场、磁磁场场中中的的运运动动及及电电子子比比荷荷的的测定测定预习要求：预习要求： 认真阅读实验讲义；写出三个实验的预习报告。认真阅读实验讲义；写出三个实验的预习报告。介绍介绍68 本专题从认识电子的基本属性，即从测定电子的电本专题从认识电子的基本属性，即从测定电子的电荷值入手，进一步研究电子的发射、电子在电场和磁场荷值入手，进一步研究电子的发射、电子在电场和磁场中的运动情况，从而对电子的特性有一个全面的认识，中的运动情况，从而对电

49、子的特性有一个全面的认识，理解电子所涉及问题的广泛性和深刻性。理解电子所涉及问题的广泛性和深刻性。 18971897年年，英英国国著著名名物物理理学学家家约约翰翰汤汤姆姆逊逊发发现现了了电电子子。19091909年年美美国国物物理理学学家家密密立立根根做做了了著著名名的的油油滴滴实实验验，测测量量了了电电子子电电荷荷、电电子子的的质质量量、电电子子的的荷荷质质比比，而而且且确确定了电子电荷是电量的最小单位。定了电子电荷是电量的最小单位。 电电子子质质量量很很小小，因因此此它它有有很很大大荷荷质质比比。荷荷质质比比越越大大，电电子子束束在在电电磁磁场场中中越越容容易易被被聚聚焦焦、偏偏转转和和加

50、加速速。利利用用这这些些性性能能可可以以制制成成性性能能优优越越的的各各种种电电子子束束器器件件和和设设备备。如如显像管、摄像管、示波器、光电倍增管、高速开关等。显像管、摄像管、示波器、光电倍增管、高速开关等。690707设计性实验设计性实验 全息光栅的制作全息光栅的制作 （53045304）11 11 设计性实验设计性实验 万用表的组装万用表的组装 （73097309） 12 12 设计性实验设计性实验 万用表的组装万用表的组装 （73107310） 设计性实验项目设计性实验项目制作型实验制作型实验 实验前认真查阅资料，根据设计要求实验前认真查阅资料，根据设计要求写出实验准备报告，报告中应有

51、设计的电写出实验准备报告，报告中应有设计的电路原理图，制作方案等内容。路原理图，制作方案等内容。70测量型实验测量型实验1010设计性实验设计性实验 软磁材料静态磁特性的测（软磁材料静态磁特性的测（73137313室）室）要求：实验前认真查阅资料，阅读实验，了解软要求：实验前认真查阅资料，阅读实验，了解软磁材料的磁特性；学习用冲击捡流计测量磁场的磁材料的磁特性；学习用冲击捡流计测量磁场的方法；根据设计要求画出相应的原理图，写出实方法；根据设计要求画出相应的原理图，写出实验准备报告验准备报告09 09 超声波测量液体浓度超声波测量液体浓度 （74147414室）室）要求：实验前认真查阅资料，掌握

52、相应的原理，要求：实验前认真查阅资料，掌握相应的原理，写出实验准备报告。写出实验准备报告。08 08 薄透镜焦距的测量薄透镜焦距的测量 （73197319室）室） 要求：实验前认真查阅资料，要求测量薄透镜的要求：实验前认真查阅资料，要求测量薄透镜的3个个基本参数，设计测量方法，画出相应的原理图，写出基本参数，设计测量方法，画出相应的原理图，写出实验设计方案。实验设计方案。71六、实验成绩考核q设计性实验：实验准备报告设计性实验：实验准备报告20分分实做及完成报告实做及完成报告30分，计分，计50分；分；q综合专题实验：每个实验综合专题实验：每个实验10分、分、小论文小论文20分，计分，计50分

53、；分；实验总成绩为两个实验成绩总合，其中：实验总成绩为两个实验成绩总合，其中：72通知一购买实验报告纸：购买实验报告纸：73087308室室每人每人2 2元元（含（含5 5张实验报告纸张实验报告纸+5+5张原始记录张原始记录纸纸1 1张坐标纸张坐标纸 ）专题实验报告用报告纸完成，小论文和设专题实验报告用报告纸完成，小论文和设计性实验用纸自行准备（计性实验用纸自行准备（B5B5大小）。大小）。请以班级为单位请以班级为单位集体购买集体购买时间时间：第：第2 2周的周四和周五周的周四和周五 上午上午9:00-11:009:00-11:00，下午，下午2:00-4:302:00-4:3073通知二通知

54、二n本学期开放实验室继续开放，并将增本学期开放实验室继续开放，并将增加新的内容，具体信息会即时发布在选加新的内容，具体信息会即时发布在选课网站上，课网站上，请经常浏览！请经常浏览！n放假调课通知、未交报告学生名单等放假调课通知、未交报告学生名单等信息会即时发布在选课网站上，信息会即时发布在选课网站上，请经常请经常浏览！浏览！74物理实验好帮手：导学系统物理实验好帮手：导学系统实验预习复习时可以参阅实验预习复习时可以参阅“物理实验导学系统物理实验导学系统” 的相关内容。的相关内容。http:/211.71.70.68/dxxthttp:/211.71.70.68/dxxt75物理实验竞赛物理实验

55、竞赛竞赛报名情况竞赛报名情况目前有目前有168支参赛队报名支参赛队报名题目一：题目一：5050队队 题目二：题目二：6767队队 题目三：题目三：2525队队 题目四：题目四：2626队队76竞赛时间安排：竞赛时间安排：确认参赛：确认参赛：9 9月月1010日前上传竞赛项目说明（上日前上传竞赛项目说明（上传后可修改），确认参赛传后可修改），确认参赛试做：试做：时间：时间：9 9月月1515日上午日上午8:30-12:00,8:30-12:00,下午下午2:00-5:002:00-5:00；地点：开放实验室（地点：开放实验室（73127312）入围赛入围赛: :时间：时间：9 9月月2222日，

56、日，具体竞赛地点和分组赛前网站通知具体竞赛地点和分组赛前网站通知决赛：决赛：时间：时间：1010月中旬月中旬具体竞赛地点和分组赛前网站通知具体竞赛地点和分组赛前网站通知77评奖：设立一等奖、二等奖和三等奖，奖项评奖：设立一等奖、二等奖和三等奖，奖项数量和比例按照学校规定数量和比例按照学校规定获奖者择优推荐参加获奖者择优推荐参加北京市大学生物理实验北京市大学生物理实验竞赛竞赛（1111月）和月）和全国大学生物理实验竞赛全国大学生物理实验竞赛（1212月）月）入围及获奖者在完成本学期实验课程内容基入围及获奖者在完成本学期实验课程内容基础上，将获得秋季学期物理实验课程成绩加础上，将获得秋季学期物理实

57、验课程成绩加分分具体通知请关注具体通知请关注 竞赛网站竞赛网站http:/211.71.70.113:8081/http:/211.71.70.113:8081/78竞赛网站http:/211.71.70.113:8081/http:/211.71.70.113:8081/79今年物理实验竞赛题目题目一：自行建立实验装置，选取空气的压力、湿度、温度、能见自行建立实验装置，选取空气的压力、湿度、温度、能见度、成分、污染成分、度、成分、污染成分、等物理量中的一至几种，进、等物理量中的一至几种，进行空气物理量的实验研究。行空气物理量的实验研究。题目二：自选一种温度传感方法或传感器，研究其温度传感的物

58、理自选一种温度传感方法或传感器，研究其温度传感的物理特性，并据此制作一非接触式体温计。特性，并据此制作一非接触式体温计。题目三：学生在校期间完成的物理思想清晰，物理知识点明确的实学生在校期间完成的物理思想清晰，物理知识点明确的实验制作。验制作。题目四：学生在校期间完成的物理思想清晰、与实验相关的科研论学生在校期间完成的物理思想清晰、与实验相关的科研论文和教学论文。教学论文包括物理实验内容和方法的改进、文和教学论文。教学论文包括物理实验内容和方法的改进、现代测量技术在物理实验中的应用以及实验数据处理优化现代测量技术在物理实验中的应用以及实验数据处理优化等。论文限等。论文限3 35 5页，按页，按物理实验物理实验期刊格式撰写。期刊格式撰写。809月9日开始选第一轮15日物理实验竞赛试做 第 一轮 第 二轮 第 三轮 第 四轮22日物理实验入围赛校级物理实验竞赛决赛10月7日开始选第二轮10月28日开始选第三轮11月18日开始选第四轮See you laterSee you later！