《大学物理实验(I)》课程 8页

《大学物理实验(I)》课程验教学大纲南京航空航天大学物理实验中心2008年1月修订\n实验教学大纲课程编号：92250130课程总学时：48实验总学时：48课程名称：大学物理实验（I）CollegePhysicsExperimentation课程总学分：3实验总学分：3适用专业：理工类专业课程类型：0必修口选修先修课程：高等数学、大学物理。、实验项目与内容:序号实验项目学时实验目的及主要内容实验类型备注地点是否选修1理论课：误差、不确定度与数据处理4掌握测量与误差、系统误差与随机误差的特点及处理方法、不确定度的基本概念及估算方法、有效数字及其运算规则、常用数据处理方法等基本理论。理论教学2固体密度测量2实验目的：学习正确选择测量工具，掌握游标卡尺、螺旋测微器、物理天平的使用方法，练习实验数据记录、数据处理、有效数字运算、不确定度估算等。主要内容：测量铜划、的内径、外径和厚度，测量铜环的质量，求出密度及不确定度。预备不占计划学时3613是3金属杨氏弹性模量的测量3实验目的：掌握长度测量器具的选择与使用，掌握测量望远镜的使用方法，掌握用光杠杆测量微小长度变化量的原理和方法，练习用逐差法和作图法处理数据。主要内容：用光杠杆和测量望远镜测量钢丝的微小伸长量，测量钢丝的直径、长度，测量光杠杆常数、镜面和尺面间的距离等，合理倩计单次测量的不确定度，计算杨氏模量及不确定度。基本A下学期3506是4物体转动惯量的测量3实验目的：了解气垫摆的构造及工作原理，学习转动惯量的测量方法。主要内容：测量规则和不规则物体的转动惯量，验证平行轴定理。基本3513是\n5超声声速测量3实验目的：了解声速与气体参数的关系，了解超声波的发射与接收方法，学习用共振干涉法和相位比较法测量空气中的声速。主要内容：共振频率的调节，用共振干涉法测量波长，用相位比较法测量波长，计算声速的实验值、理论值及不确定度。综合大二上学期3505是6物体导热系数的测量3实验目的：了解热传导现象的物理过程，用稳态法测量热的不良导体（橡月^）的导热系数，掌握用热电偶测量温度。主要内容：样品及散热铜盘的几何参数、质量测量，散热速率的测量，计算导热系数。基本大二上学期3513否7用电桥测量电阻3实验目的：掌握惠斯登电桥测量电阻的原理，了解凯尔文电桥测量低电阻的原理，学习用滑线式惠斯登电桥测量中值电阻，掌握用箱式电桥测量电阻。主要内容：用三用表粗测电阻，用滑线式电桥测量电阻，用QJ23电桥测量电阻，用QJ44电桥测量低电阻。基本k下学期大二上学期3501是8电位差计3实验目的：掌握补偿法测量电压的原理，掌握电位差计的工作原理和使用方法。主要内容：~线电位差计的定标，用电位差计测量干电池的电动势、端电压，计算干电池的内阻。基本k下学期3503是9示波器的使用3实验目的：了解示波器及彳亘号发生器的基本结构和工作原理，掌握用示波器测量交变电压的幅度和频率或周期，理解互相垂直振动的合成，用李萨如图形测量频率。主要内容：熟悉示波器的基本操作，测量正弦电压的幅度及周期，观察李萨如图形并测量频率。基本k下学期3505否10霍耳效应法测量磁场3实验目的：了解霍耳效应的原理，观察霍耳效应现象，掌握用霍耳元件测量磁场的原理及方法，学习消除系统误差的实验方法。主要内容：测量不等势电压，判断载流子类型，测量磁感应强度，研究霍耳电压与励磁电流的关系。基本k下学期3502是\n11铁磁材料磁化特性研究3实验目的：了解铁磁质在磁场中磁化原理及磁化规律，学习使用磁滞回线实验仪。主要内容：测量磁滞回线、矫顽力、剩余磁感应强度、最大磁感应强度及磁滞损耗，测量基本磁化曲线。基本A下学期大二上学期3404是12薄透镜焦距测定实验目的：研究透镜成像的基本规律，学会薄透镜焦距的几种测量方法，掌握多个光学元件共轴等高的调节。主要内容：光学系统的共轴等高调节，自准法、物距像距法和共辗法测凸透镜焦距，虚物成像法测凹透镜焦距。预备k下学期3507是13等厚干涉一牛顿环实验2实验目的：观察光的等厚干涉现象，加深对干涉现象的认识，掌握读数显微镜的使用方法。主要内容：利用等厚干涉测量平凸透镜的曲率半径。基本k下学期3507是14分光计的使用3实验目的：了解分光计的构造，掌握分光计的调节使用方法，观察棱镜的色散现象。主要内容：分光计的调节，测量三棱镜的顶角，测量最小偏向角，计算折射率。基本k下学期3514是15光栅衍射3实验目的：观察光栅的衍射光谱，理解光栅衍射的基本规律，进一步熟悉分光计的调节使用方法。主要内容：利用光栅衍射光谱测量衍射角、光栅常数、波长及角色散率等。基本大二上学期3514是16迈克尔逊干涉仪2实验目的：了解迈克尔逊干涉仪的结构及工作原理，了解等倾干涉、等厚干涉条纹的形成及特点。主要内容：观察等倾、等厚干涉条纹，用迈克尔逊干涉仪测量光波长。基本大二上学期3506否17密立根油滴实验3实验目的：通过对仪器的调节、油滴选择、跟踪、测量及数据处理等，验证电荷的不连续性，培养学生求实的科学态度和严谨的工作作风。主要内容：测量带电油滴电量和电子电量。综合大二上学期3507是\n18光电效应测普朗克常数3实验目的：观察光电效应现象，加深对光的量子性的理解，验证爱因斯坦光电方程。主要内容：测量光电管的伏安特性曲线。正确确定截止电压，测定普朗克常数。基本大二上学期3506否19全息照相3实验目的：了解全息照相的基本原理和主要特征，学习全息照相的拍摄和再现的方法。主要内容：全息照相光路调整，透射全息图的记录，底片暗室处理，全息图的再现。综合k下学期大二上学期3504是20重力加速度测量实验目的：初步分析测量误差的来源，能合理选择测量方案，学习用计算机采集和处理实验数据，掌握用作图法和最小二乘法处理数据。主要内容：用自由落体法测量重力加速度。预备k下学期3509是21伏安法测电阻与补偿法测电压2实验目的：了解系统误差的来源和对实验结果的影响，学会用补偿法测量电压来消除系统误差。主要内容：伏安法测电阻，补偿法测电压。设计大二上学期3504是22用电位差计校准毫安表2实验目的：通过对电路的设计和参数的选择，提高解决实际问题的能力，熟练操作电位差计和电桥。主要内容：方案论证，校准电路设计，参数确定，校准毫安表。设计大二上学期3503否23热敏电阻的特性与应用3实验目的：学习用直流电桥测量热敏电阻的温度特性，了解非平衡电桥在非电量测量中的应用，学习用计算机采集和处理实验数据。主要内容：热敏电阻特性研究，热敏电阻温度计的定标和使用。综合大二上学期3501是24气垫导轨实验中系统误差的分析与修正2实验目的：研究粘滞阻力对导轨上滑块运动的影响，测量粘滞阻尼常数，学习分析、发现系统误差并加以修正的方法。主要内容：气垫导轨水平调节，粘滞阻尼常数测量，测量重力^速度。综合k下学期3501是25用电流场模拟静电场2实验目的：学习用模拟法测绘静电场分布，加深对电场强度和电势概念的理解。主要内容：描绘同轴电缆的静电场分布，描绘聚焦电极的静电场分布，用互易原理直接测绘静电场分布。预备k下学期3613是\n26落球法测量液体的粘度2实验目的：观察液体的内摩擦现象，测量液体的粘度，掌握用半导体激光和光敏接收器结合单片计时仪测量时间。主要内容：测量良麻油的粘度，小球运动收尾速度的研究。综合大一卜学期3502是27空气比热容比的测量3实验目的：用绝热膨胀法测量空气的比热容比，观察、分析热力学系统的状态和过程，了解硅压力传感器和电流型集成温度传感器的工作原理。主要内容：用放气的方法测量空气的比热容比基本k下学期大二上学期3510是28电子束偏转与电子比荷测量3实验目的：了解示波管的基本结构和电磁聚焦、电磁偏转的基本原理，通过测量电子比荷，学习科学实验的分析方法和培养科学实验的探索精神。主要内容：用零电场法和电场偏转法测量电子比荷。基本大二上学期3502是29集成霍尔传感器特性与简谐振动3实验目的：培养设计简单实验的能力，掌握集成开关型霍尔传感器的特性和使用，研究弹簧振子中弹簧的等效质量。主要内容：用焦利秤测弹簧的劲度系数，测量集成霍尔传感器的参数和振动周期并求劲度系数。综合大二上学期3502是30磁阻传感器与地磁场的测量3实验目的：了解磁阻传感器的结构特点和应用，并能设计用磁阻传感器测量弱磁场的简单实验。主要内容：测量地磁场强度及水平和垂直分量，测的磁倾角，设计用磁阻传感器测量弱磁场的简单实验。基本大二上学期3501是31用非线性电路研究混沌现象3实验目的：了解混沌的一些基本概念、现象和产生原因，测量有源非线性电阻的伏安特性。主要内容：用RLC振荡电路观察不同倍周期时的相图，测量有源非线性电阻的伏安特性。综合大二上学期3501是32声光衍射3实验目的：了解声光相互作用原理，观察声光效应现象，用超声光栅测定液体中声速。主要内容：分光计的调节，测定液体中声速。基本大二上学期3514是\n33音频信号的光线传输3实验目的：了解光纤通信的基本原理，熟悉半导体电光、光电器件的基本性能及主要特性，了解音频信号光纤通信系统的调试方法。主要内容：LED与传输光纤组件的电光特性，LED偏置电流与无畸变最大调制幅度关系的测定，SPD的光电特性。基本大二上学期3509是34夫二克一协兹实验3实验目的：通过实验测定汞原子的第一激发电位，证明原子能级的存在。主要内容：测定汞原子的A激发电位。综合大二上学期3509是35两次曝光法测量微小变形4实验目的：掌握光波的复振幅表示和全息照相数学描述，了解两次曝光法干涉条纹与形变关系、定量分析公式，掌握全息照相拍摄技术。主要内容：两次曝光全息计量木的理论与实验方法。研究大二上学期3504是36用小型棱镜读谱仪测氢原子光谱3实验目的：理解氢原子光谱量子和经典两种模型的区别，学习谱线识别和用小型棱镜读谱仪测量谱线波长的方法，通过测量氢光谱在可见光区的波长，验证巴耳末公式的正确性，从而对玻尔理论的实验基础有具体了解，力求准确测定氢的里德伯常数。主要内容：测量氢光谱在可见光区的波长，验证巴耳末公式，测定氢的里德伯常数。设计361037偏光显微镜3实验目的：观察光的偏振现象，加深对光的偏振基本规律的认识。熟悉常用的起偏和检偏的方法及相应的光学器件，了解波片的作用及偏振光干涉的原理。主要内容：起偏、检偏、双折射、偏振光干涉。基本3501\n38PN结特性与弱电流测量3实验目的：测量室温下PN结电流与电压关系，证明此关系符合指数规律；在不同温度条件下，测量玻尔兹曼常数；学习用运算放大器组成电流一电压变换器测量弱电流；测量PN结电压与温度关系，求出该PN结温度传感器的灵敏度；计算在0K温度时，半导体硅材料的近似禁带宽度。主要内容：测量室温下PN结电流与电压关系，测量玻尔兹曼常数，测量PN结电压与温度关系。计算在0K温度时，半导体硅材料的近似禁带宽度（选做）综合350139基本电路及元件伏安特性实验实验目的：了解物理实验的基本程序，掌握电路连接的基本方法；掌握稳压电源、电流表、数字三用表等基本电学仪器的使用方法；理解电位和电压的概念，理解电路中等电位点的概念，学会测量电路中的电位和电压，并确定其正负号。.学习测量线性和非线性电阻元件伏安特性的方法，并绘制其特性曲线，掌握用伏安法判定电阻元件类型的方法。主要内容：电位、电压及测量；电阻元件的伏安特性；线性电阻元件与非线性电阻元件的伏安特性。预备不占计划学时3508注：学生选做其中的16个以上实验项目，不含预备型实验。二、主要教材、参考书：刘小廷等，《大学物理实验》，苏州大学出版社，2006年12月。三、考核方式：考查四、使用主要仪器设备说明：直流糕压电源、信号发生器、示波器、检流计、电压表、电流表、物理天平、游乐#尺、螺旋测散计、变阻器、电阻箱、亥姆霍兹线圈、标准电池、望远镜、显微镜、汞灯、钠灯、氢演激光器、分光仪、麦克耳逊干涉仪、气塾导轨、力学三用仪、杨氏模量仪、气垫摆、微音气源、声速测定仪、导热系数测定仪、调压器、数字电压表、则登电桥、WK文电忝电位差计、冲击电流计、霍耳效应仪、磁滞回线式仪、光具座、密立根油滴仪、普朗克常数测量仪、全息实验台、重力加速度测量仪、粘滞系数测量仪、静电场描绘仪、热敏电阻特性与应用实验仪、中制、磁阻传感器、棱镜光谱仪等。制订人：李香莲审核人：刘小廷2008年1月