1、西安建筑科技大學(xué)大學(xué)物理實驗課程教學(xué)大綱課程名稱：大學(xué)物理實驗英文名稱：College Physics Experiment實驗課程編號：110309課程性質(zhì)：基礎(chǔ)必修課課程屬性：工科各專業(yè)本科生必修教材名稱：大學(xué)物理實驗實驗指導(dǎo)書名稱： （無）課程總學(xué)時：56實驗總學(xué)時：56開設(shè)實驗項目數(shù)：17總學(xué)分：3.5應(yīng)開實驗學(xué)期：一年級第2學(xué)期，二年級第1學(xué)期適用專業(yè)：工科各專業(yè)本科生先修課程： 高等數(shù)學(xué)本大綱主撰人：凌亞文審核人：王占民負(fù)責(zé)人：史 彭一、 課程的目標(biāo)及基本要求物理學(xué)是一門實驗科學(xué)。物理規(guī)律的發(fā)展及其理論的建立，都必須以嚴(yán)格的物理實驗為基礎(chǔ)，并受到實驗的檢驗。為了適應(yīng)社會飛速發(fā)展的要

2、求，需要培養(yǎng)大量有創(chuàng)造性的工程技術(shù)人才。為此要求工科大學(xué)畢業(yè)生，不僅要具有較寬廣的基礎(chǔ)理論知識，而且還要具有能從事現(xiàn)代科學(xué)實驗的較強(qiáng)能力。物理實驗是學(xué)生入學(xué)后，受系統(tǒng)實驗技能訓(xùn)練的開端，是一系列實驗訓(xùn)練的重要基礎(chǔ)。因此，在整個物理學(xué)的教學(xué)過程中，必須十分注意實驗技能的訓(xùn)練，物理實驗應(yīng)與理論教學(xué)具有同等重要的地位，而不是作為理論課的附屬環(huán)節(jié)。二、課程實驗的目的要求在一定的物理知識和中學(xué)物理實驗的基礎(chǔ)上，對學(xué)生進(jìn)行實驗方法和技能的基礎(chǔ)訓(xùn)練。要求學(xué)生弄懂實驗原理，了解一些物理量的測量方法。要求學(xué)生熟悉常用儀器的基本原理和性能，并了解使用方法。要求學(xué)生能夠正確記錄、處理實驗數(shù)據(jù)，分析判斷實驗結(jié)果，并能

3、寫出比較完整的實驗報告。培養(yǎng)和提高學(xué)生觀察、分析實驗現(xiàn)象的本領(lǐng)和獨立工作能力。并通過實驗中的觀察、測量和分析，加深對物理學(xué)中某些概念、規(guī)律和理論的理解。培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)，實事求是的科學(xué)態(tài)度和愛護(hù)國家財產(chǎn)、遵守紀(jì)律的優(yōu)良品德。三、適用專業(yè) 工科各專業(yè)本科生。四、實驗方式與基本要求實驗方式：物理實驗課是一門實驗基礎(chǔ)課，其教學(xué)的著重點是嚴(yán)格的基礎(chǔ)技能和思維判斷能力的訓(xùn)練，而不是對所謂“成果”的追求。物理實驗課的基礎(chǔ)實驗內(nèi)容基本上都屬于驗證性實驗，即重復(fù)前人已有的實驗過程。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下通過實驗過程學(xué)習(xí)實驗的理論與技術(shù)，提高各方面的能力。每個實驗過程一般都要經(jīng)歷三個階段：（1）實驗前的預(yù)

4、習(xí)：為了在規(guī)定的時間內(nèi)完成實驗內(nèi)容，實驗者一定要作好實驗前的預(yù)習(xí)。理論準(zhǔn)備：從講義的有關(guān)章節(jié)和有關(guān)書籍了解實驗原理。實驗者要在課前弄懂有關(guān)實驗原理，否則，在進(jìn)行實驗時只能機(jī)械地按照規(guī)定步驟進(jìn)行實驗，盡管能夠照貓畫虎地取得一些數(shù)據(jù)，但不會注意到實驗方法中的技巧，不能理解實驗現(xiàn)象，當(dāng)然更談不上深入理解各種現(xiàn)象的本質(zhì)，并對這些現(xiàn)象進(jìn)行主動的分析了。實驗儀器的準(zhǔn)備：閱讀教材中對儀器介紹的有關(guān)部分，包括儀器的構(gòu)造原理、使用方法、注意事項等，做到心中有數(shù)。經(jīng)過對教材及有關(guān)材料的閱讀、理解，實驗者在實驗前應(yīng)該通過對下列問題的思考來檢查自己的預(yù)習(xí)效果：“這次實驗要達(dá)到的目的是什么？我應(yīng)在實驗中掌握哪些實驗理論

5、和實驗技能？在實驗中實現(xiàn)預(yù)定目的的基本步驟是什么？”實驗者應(yīng)在實驗前寫好預(yù)習(xí)報告。（2）實驗過程：一般實驗課開始時，教師均要作重點問題的提示性講解。在聽講解時要特別注意弄清預(yù)習(xí)時未弄懂的有關(guān)問題和講義上未涉及的一些實驗技術(shù)問題。在這段時間內(nèi)，教師也會講一些需要特別注意的地方，或宣布一些在本實驗中必須遵守的特殊規(guī)定。實驗的第一步是要安裝或調(diào)整儀器。實驗者必須將每件儀器都調(diào)整到最好的狀態(tài)。實驗者應(yīng)了解儀器的性能和使用方法，在調(diào)整過程中要仔細(xì)、要有耐心。為了使儀器達(dá)到最佳的工作狀態(tài)，調(diào)整儀器通常要占用實驗的大部分時間。儀器調(diào)整好了，測量就會比較順利。所有的測量都必須記錄原始實驗數(shù)據(jù)，即直接從儀器上讀

6、到的數(shù)據(jù)。調(diào)整及測量中如遇到有疑問之處，應(yīng)反復(fù)測量，爭取發(fā)現(xiàn)其規(guī)律，并可與指導(dǎo)教師商量、討論。實驗測量結(jié)果必須經(jīng)指導(dǎo)教師審閱。原始數(shù)據(jù)應(yīng)記錄在報告冊的規(guī)定欄內(nèi)。原始數(shù)據(jù)不能隨意涂改，若有記錄錯誤需要修改，應(yīng)另列記錄表格，而不應(yīng)在原有數(shù)據(jù)上涂改。須在原始數(shù)據(jù)經(jīng)指導(dǎo)教師檢查、簽字后，實驗者才能整理儀器，離開實驗室。（3）書寫實驗報告：這部分內(nèi)容是在實驗課后完成。實驗報告是實驗工作的總結(jié)，撰寫實驗報告也是實驗?zāi)芰Φ囊粋€方面，實驗者必須認(rèn)真完成實驗報告中的每個項目中的規(guī)定內(nèi)容?；疽螅海?） 實驗者應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)進(jìn)行實驗，不得隨意遲到或缺席。凡因病需請假者，需將醫(yī)院證明交給指導(dǎo)教師；凡應(yīng)事需請假者，

7、應(yīng)在課前將由院級所開有關(guān)證明交指導(dǎo)教師，方可準(zhǔn)假。否則，均按曠課處理；（2） 進(jìn)入實驗室后，應(yīng)將已完成的預(yù)習(xí)報告放在實驗臺上，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查認(rèn)可后，方可進(jìn)行實驗；（3） 凡遲到超過十分鐘或沒有預(yù)習(xí)或預(yù)習(xí)不合格者，不得進(jìn)行實驗；（4） 進(jìn)入實驗室后，應(yīng)注意保持實驗室的安靜和整潔。實驗者應(yīng)對號入座，不得擅自搬動或使用其它實驗臺上的儀器；（5） 實驗中若發(fā)現(xiàn)儀器工作不正?；驕y量數(shù)據(jù)不合理，應(yīng)立即與指導(dǎo)教師聯(lián)系；（6） 遵守儀器操作規(guī)則，注意人身安全和設(shè)備安全。光學(xué)儀器嚴(yán)禁用手觸摸光學(xué)表面；電學(xué)實驗中電路連接好后，應(yīng)經(jīng)過指導(dǎo)教師的檢查許可后，方可接通電源，否則，自負(fù)其責(zé)；（7） 實驗完成后，原始數(shù)據(jù)經(jīng)

8、指導(dǎo)教師審閱檢查后，方可整理儀器，離開實驗室；（8） 每次實驗后應(yīng)留兩名同學(xué)打掃實驗室衛(wèi)生。五、主要儀器設(shè)備實驗項目一：分光計，光柵，汞光燈實驗項目二：電位差計，電壓表，電源實驗項目三；CCD密立根油滴儀實驗項目四：楊氏彈性模量測量儀實驗項目五：雙臂電橋，標(biāo)準(zhǔn)電阻實驗項目六：示波器，信號源，超聲波波速測定儀實驗項目七：邁克爾遜干涉儀，激光實驗項目八：霍爾效應(yīng)實驗儀實驗項目九：指針式毫安表，滑線變阻器，電阻箱等實驗項目十：分光計實驗項目十一：伏特表，安培表，電阻等實驗項目十二：智能轉(zhuǎn)動慣量實驗儀實驗項目十三：氣墊導(dǎo)軌，氣源實驗項目十四：單臂電橋?qū)嶒灠氚?，檢流計，電源，電阻箱等實驗項目十五：示波器

9、，信號源，整流、濾波電路板實驗項目十六：讀數(shù)顯微鏡，牛頓環(huán)，劈尖，鈉光燈實驗項目十七：靜電場模擬測量儀六、考核與實驗報告平時考核：包括學(xué)生每次實驗的預(yù)習(xí)情況，實驗操作具體表現(xiàn)，實驗報告撰寫情況等；考試考核：一般在課程結(jié)束后進(jìn)行，有筆試或?qū)嶒灢僮鞯龋粚嶒炚n程成績綜合考試考核和平時考核給出，或者由平時實驗及報告成績綜合給出（不進(jìn)行獨立考試考核時）。實驗報告：共包括八部分（一）實驗名稱（二）實驗?zāi)康模ㄈ┲饕獌x器名稱，型號，編號，規(guī)格等（四）預(yù)習(xí)思考題（五）原始數(shù)據(jù)記錄（六）指導(dǎo)教師簽字（七）數(shù)據(jù)處理（八）回答問題與討論前四部分構(gòu)成預(yù)習(xí)報告，實驗之前完成；后兩部分實驗結(jié)束之后完成。七、實驗項目設(shè)置與

10、內(nèi)容 實驗項目一：（1）實驗名稱：衍射光柵的研究（2）實驗性質(zhì)：驗證性實驗（3）實驗類別：基礎(chǔ)實驗（4）實驗學(xué)時：3（5）每組人數(shù)：32（6）開出要求：必修（7）實驗內(nèi)容：觀察光柵衍射現(xiàn)象，測量光柵的主要參數(shù)和低壓汞燈譜線波長。（8）實驗?zāi)康模?1.觀察光柵衍射現(xiàn)象，了解衍射測量技術(shù)；2. 測量光柵的主要參數(shù)；3.測量汞燈譜線波長；4.進(jìn)一步掌握分光計的使用。（9）主要儀器設(shè)備及套數(shù)：32臺（10）所在實驗室：物理實驗室實驗項目二：（1）實驗名稱： 電位差計的應(yīng)用（2）實驗性質(zhì)： 設(shè)計性實驗（3）實驗類別： 基礎(chǔ)實驗（4）實驗學(xué)時：3（5）每組人數(shù)：32（6）開出要求：必修（7）實驗內(nèi)容：利用

11、電位差計測量干電池的電動勢，校準(zhǔn)電流表（電壓表）（8） 實驗?zāi)康模?. 了解電位差計的測量原理和使用方法； 2. 掌握補(bǔ)償測量法、平衡測量法的特點； 3. 應(yīng)用電位差計測量電學(xué)量。（9）主要儀器設(shè)備及套數(shù)： 32套（10）所在實驗室： 物理實驗室實驗項目三：（1）實驗名稱： 密立根油滴實驗（2）實驗性質(zhì)： 驗證性實驗（3）實驗類別： 基礎(chǔ)實驗（4）實驗學(xué)時：3（5）每組人數(shù)：32（6）開出要求：必修（7）實驗內(nèi)容： 1.調(diào)節(jié)CCD密立根油滴儀，捕捉油滴，觀察油滴的運(yùn)動2.測量油滴運(yùn)動的收尾速度和平衡電壓，計算油滴的帶電量和基本電荷的大小。（8） 實驗?zāi)康模?. 學(xué)習(xí)了解CCD圖像傳感器的原理與

12、應(yīng)用； 2. 通過對帶電油滴在重力場和靜電場中運(yùn)動的測量，證明電荷的不連續(xù)性，并測量基本電荷的大小。（9）主要儀器設(shè)備及套數(shù)：16套（10）所在實驗室：物理實驗室 實驗項目四： （1）實驗名稱：拉伸法測量鋼絲的楊氏彈性模量（2）實驗性質(zhì)：驗證性實驗（3）實驗類別：基礎(chǔ)實驗（4）實驗學(xué)時：3（5）每組人數(shù)：32（6）開出要求：必修（7）實驗內(nèi)容：測量鋼絲的楊氏彈性模量。（8）實驗?zāi)康模?1. 掌握拉伸法測量金屬絲楊氏彈性模量的方法；2. 了解放大測量法的特點；3. 掌握光杠桿裝置測量微小長度變化量的原理；4. 掌握差數(shù)平均法處理資料的方法。（9）主要儀器設(shè)備及套數(shù)：32臺（10）所在實驗室：物理

13、實驗室實驗項目五：（1）實驗名稱： 雙臂電橋測電阻（2）實驗性質(zhì)： 驗證性實驗（3）實驗類別： 基礎(chǔ)實驗（4）實驗學(xué)時：3（5）每組人數(shù)：32（6）開出要求：必修（7）實驗內(nèi)容：利用雙臂電橋測量低值電阻和電阻的溫度系數(shù)（8）實驗?zāi)康模?. 了解四端電阻的特征； 2. 掌握補(bǔ)償測量法、平衡測量法的特點； 3. 應(yīng)用雙臂電橋測量電學(xué)量。（9）主要儀器設(shè)備及套數(shù)： 32套（10）所在實驗室： 物理實驗室實驗項目六：（1）實驗名稱： 超聲波波速的測量（2）實驗性質(zhì)： 綜合性實驗（3）實驗類別： 基礎(chǔ)實驗（4）實驗學(xué)時：3（5）每組人數(shù)：32（6）開出要求：必修（7）實驗內(nèi)容： 1.應(yīng)用示波器和超聲波波

14、速測定儀，測量一超聲信號在空氣中的傳播速度。（8） 實驗?zāi)康模?. 學(xué)習(xí)示波器和超聲波波速測定儀的使用； 2. 學(xué)習(xí)駐波法、相位法和雙棕法測量波長的特點。（9）主要儀器設(shè)備及套數(shù)：32套（10）所在實驗室：物理實驗室 實驗項目七：（1）實驗名稱：邁克爾遜干涉儀的應(yīng)用（2）實驗性質(zhì)：綜合性實驗（3）實驗類別：基礎(chǔ)實驗（4）實驗學(xué)時：3（5）每組人數(shù)：32（6）開出要求：必修（7）實驗內(nèi)容：通過使用邁克爾遜干涉儀觀察光的等傾干涉、等厚干涉條紋，測量激光波長和鈉光黃雙線的波長差，使學(xué)生進(jìn)一步掌握光的干涉測量技術(shù)。（8）實驗?zāi)康模?1.了解邁克爾遜干涉儀的構(gòu)造原理和調(diào)節(jié)方法；2. 觀察等傾干涉、等厚干

15、涉條紋特點和形成條件；3. 用邁克爾遜干涉儀測量光波波長。（9）主要儀器設(shè)備及套數(shù)：16臺（10）所在實驗室：物理實驗室實驗項目八：（1）實驗名稱：利用霍爾效應(yīng)測量元件參數(shù)（2）實驗性質(zhì)： 驗證性實驗（3）實驗類別： 基礎(chǔ)實驗（4）實驗學(xué)時：3（5）每組人數(shù)：32（6）開出要求：必修（7）實驗內(nèi)容：利用霍爾效應(yīng)實驗儀觀察磁電效應(yīng)現(xiàn)象，測量磁場及元件參數(shù)。（8） 實驗?zāi)康模?. 了解霍爾效應(yīng)測量磁場的原理和方法； 2. 觀察磁電效應(yīng)現(xiàn)象； 3. 學(xué)會用霍爾元件測量磁場及元件參數(shù)的基本方法。（9）主要儀器設(shè)備及套數(shù)： 16套（10）所在實驗室： 物理實驗室實驗項目九：（1）實驗名稱： 萬用電表的設(shè)

16、計與定標(biāo)（2）實驗性質(zhì)： 設(shè)計性實驗（3）實驗類別： 基礎(chǔ)實驗（4）實驗學(xué)時：4（5）每組人數(shù)：32（6）開出要求：必修（7）實驗內(nèi)容： 練習(xí)以指針式毫安表為顯示器的萬用電表的設(shè)計與組裝（限于直流電流、直流電壓、電阻和交流電壓4種功能）。（8）實驗?zāi)康模?. 掌握萬用電表的基本原理和設(shè)計方法； 2. 學(xué)習(xí)萬用電表的組裝和定標(biāo)。（9）主要儀器設(shè)備及套數(shù)：32套（10）所在實驗室：物理實驗室 實驗項目十：（1）實驗名稱：分光計的調(diào)整與使用（2）實驗性質(zhì)：驗證性實驗（3）實驗類別：基礎(chǔ)實驗（4）實驗學(xué)時：4（5）每組人數(shù)：32（6）開出要求：必修（7）實驗內(nèi)容：調(diào)整分光計，驗證光的反射定律。（8）實

17、驗?zāi)康模?1.學(xué)習(xí)分光計的調(diào)整方法；2. 學(xué)習(xí)分光計測量角度的方法。（9）主要儀器設(shè)備及套數(shù)：32臺（10）所在實驗室：物理實驗室實驗項目十一：（1）實驗名稱：伏安法測量元器件的電阻值（2）實驗性質(zhì)： 驗證及設(shè)計性實驗（3）實驗類別： 基礎(chǔ)實驗（4）實驗學(xué)時：3（5）每組人數(shù)：32（6）開出要求：必修（7）實驗內(nèi)容：用伏安法測出線性及非線性電阻元件的伏安特性曲線，并對電表引入的系統(tǒng)誤差進(jìn)行修正。（8） 實驗?zāi)康模?. 掌握電阻元件伏安特性的測量方法，了解線性、非線性電阻的特性； 2. 了解伏安法測量電阻的方法誤差、阻值修正及電路的選擇； 3. 掌握常用的電學(xué)儀器的使用方法。 4. 掌握作圖法處

18、理實驗數(shù)據(jù)的方法。 5設(shè)計非線性電阻的伏安特性測量方法及數(shù)據(jù)采集方法。（9）主要儀器設(shè)備及套數(shù)： 32套（10）所在實驗室： 物理實驗室實驗項目十二：（1）實驗名稱：扭擺法測量物體的轉(zhuǎn)動慣量（2）實驗性質(zhì)： 驗證性實驗（3）實驗類別： 基礎(chǔ)實驗（4）實驗學(xué)時：3（5）每組人數(shù)：32（6）開出要求：必修（7）實驗內(nèi)容：使物體作扭轉(zhuǎn)擺，由擺動周期及其它參數(shù)的測量計算出物體的轉(zhuǎn)動慣量。（8） 實驗?zāi)康模?. 用扭擺測量幾種不同形狀物體的轉(zhuǎn)動慣量和彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù)，并與理論值進(jìn)行比較； 2. 驗證轉(zhuǎn)動慣量平行軸定理。（9）主要儀器設(shè)備及套數(shù)：32套（10）所在實驗室：物理實驗室 實驗項目十三：（1）實驗

19、名稱：速度和加速度的測量（2）實驗性質(zhì)：驗證性實驗（3）實驗類別：基礎(chǔ)實驗（4）實驗學(xué)時：3（5）每組人數(shù)：32（6）開出要求：必修（7）實驗內(nèi)容：本實驗簡要介紹氣墊導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)、性能，并從實驗教學(xué)的角度討論速度、加速度的測量。（8）實驗?zāi)康模?1. 掌握氣墊導(dǎo)軌和光電計時裝置的調(diào)整與使用方法；2. 了解低摩擦情況下研究力學(xué)問題的方法；3. 掌握在氣墊導(dǎo)軌上測量物體速度和加速度的方法；4. 掌握測量瞬時速度的方法。（9）主要儀器設(shè)備及套數(shù)：32臺（10）所在實驗室：物理實驗室實驗項目十四：（1）實驗名稱：單臂電橋測電阻（2）實驗性質(zhì)： 設(shè)計性實驗（3）實驗類別： 基礎(chǔ)實驗（4）實驗學(xué)時：3（5）

20、每組人數(shù)：32（6）開出要求：必修（7）實驗內(nèi)容：自組單臂電橋測量電阻（8） 實驗?zāi)康模?. 設(shè)計單臂電橋； 2. 掌握用單臂電橋測量電阻的原理、方法； 3. 了解平衡測量法的特點。（9）主要儀器設(shè)備及套數(shù)： 32套（10）所在實驗室： 物理實驗室實驗項目十五：（1）實驗名稱：雙蹤示波器的使用（2）實驗性質(zhì)： 驗證性實驗（3）實驗類別： 基礎(chǔ)實驗（4）實驗學(xué)時：3（5）每組人數(shù)：32（6）開出要求：必修（7）實驗內(nèi)容：用雙蹤示波器觀察電信號波形及測量電信號的電壓及頻率（8） 實驗?zāi)康模?.了解示波器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理、掌握示波器的調(diào)節(jié)和使用； 2.掌握用示波器觀察電信號波形的方法；3.掌握用示波器測量電信號