河南城建学院：《大学物理实验》课程教学大纲（一）

河南城建学院《大学物理实验》实验教学大纲（一）课程名称大学物理实验适用专业本科各专业河南城建学院数理系2012年12月

河南城建学院 《大学物理实验》实验教学大纲（一） 课程名称 大学物理实验 适用专业 本科各专业 河南城建学院数理系 2012 年 12 月

《大学物理实验》实验教学大纲编写：董海鹏审核：杨秀芹大学物理实验课程编码1304303课程名称(一)1适用专业本科各专业学分考查学时16考核形式先修课程高等数学、大学物理开课学期第2学期课程简介、《大学物理实验》是对大学生进行科学实验基础训练的一门独立的必修课。它在培养大学生实践能力和知识方面有其它课程不可替代的作用。将为学生终生学习和继续发展奠定必要基础。该门课程是原国家教委设立的六门重点课程之一，它的主要目的是：使学生在中学物理实验的基础上，按照循序渐进的原则，学习物理实验知识和方法，得到实验技能的训练，从而初步了解学实验的主要过程与基本方法，为今后进一步学习奠定良好的基础。二、教学目的与要求（一）、教学目的：1、通过观察物理实验现象，培养学生分析问题和解决问题的初步能力。2、培养学生科学实验能力：（1）通过阅读实验教材和对照实物做实验前的准备。(2)通过阅读仪器说明书，正确使用常用仪器。（3）正确记录和处理实验数据，拟定合格的实验报告。（4）通过拟定实验报告，培养学生科技写作能力和语言表达能力。3、培养学生严谨的治学态度和实事求是的科学作风。4、能完成简单的设计性实验，培养学生主动精神和创新意识。（二）、教学要求：1.能够完成预习，进行实验和撰写报告等主要实验程序。2.能够调整常用实验装置，并基本掌握常用的操作技术。例如：零位调整；水平、铅直调整：光路的共轴调整：消视差调节：逐次逼近调节。3.了解物理实验中常用的实验方法和测量方法。例如：比较、放大、转换等方法。4.能够进行常用物理量的一般测量。5.了解常用仪器的性能，并学会使用方法。6.能用计算机处理实验数据，学习计算机仿真实验。7.了解测量误差的基本知识，具有正确处理数据的初步能力。其中包括：测量误差的基本概念；直接测量量的误差计算：数据处理的一些基本方法。三、实验项目1

1 《大学物理实验》实验教学大纲 编写：董海鹏 审核： 杨秀芹 一、课程简介 《大学物理实验》是对大学生进行科学实验基础训练的一门独立的必修课。它在培养大 学生实践能力和知识方面有其它课程不可替代的作用。将为学生终生学习和继续发展奠定必 要基础。该门课程是原国家教委设立的六门重点课程之一，它的主要目的是：使学生在中学 物理实验的基础上，按照循序渐进的原则，学习物理实验知识和方法，得到实验技能的训练， 从而初步了解学实验的主要过程与基本方法，为今后进一步学习奠定良好的基础。 二、教学目的与要求 （一）、教学目的： 1、 通过观察物理实验现象，培养学生分析问题和解决问题的初步能力。 2、 培养学生科学实验能力： （1） 通过阅读实验教材和对照实物做实验前的准备。 （2） 通过阅读仪器说明书，正确使用常用仪器。 （3） 正确记录和处理实验数据，拟定合格的实验报告。 （4） 通过拟定实验报告，培养学生科技写作能力和语言表达能力。 3、 培养学生严谨的治学态度和实事求是的科学作风。 4、 能完成简单的设计性实验，培养学生主动精神和创新意识。 （二）、教学要求： 1.能够完成预习，进行实验和撰写报告等主要实验程序。 2．能够调整常用实验装置，并基本掌握常用的操作技术。例如：零位调整；水平、铅 直调整；光路的共轴调整；消视差调节；逐次逼近调节。 3.了解物理实验中常用的实验方法和测量方法。例如：比较、放大、转换等方法。 4.能够进行常用物理量的一般测量。 5.了解常用仪器的性能，并学会使用方法。 6.能用计算机处理实验数据，学习计算机仿真实验。 7.了解测量误差的基本知识，具有正确处理数据的初步能力。其中包括：测量误差的基 本概念；直接测量量的误差计算；数据处理的一些基本方法。 三、实验项目 课程编码 1304303 课程名称 大学物理实验 （一） 适用专业 本科各专业 学分 1 考核形式 考查 学时 16 先修课程 高等数学、大学物理 开课学期 第 2 学期

绪论目的、任务：使学生了解实验的要求，掌握实验数据测量、处理的有关理论。基本要求：了解物理实验的要求，学习误差理论及有效数字处理，对本学期的实验内容做初步的了解，重点难点：误差理论，数据处理的一般方法及过程。实验报告的一般格式。实验一密度的测量自的、任务及要求1、掌握测定固体密度的方法。2、掌握物理天平的使用方法。m基本原理P=V实验内容1、物理天平的调整。2、测定规则物体的密度3、用流体静力称衡法测固体的密度。重点、难点：物理天平的调节及使用主要仪器物理天平、游标卡尺、螺旋测微器、烧杯、金属块。实验二用单摆测重力加速度目的、任务及要求1、掌握测量重力加速度的一种方法2、掌握电子秒表的使用方法基本原理：g=4元层T2实验内容1、用米尺、游标尺测长度2、用电子秒表测周期重点、难点：实验原理，计时与摆角控制主要仪器单摆装置、游标卡尺、米尺、电子秒表实验三气轨上物体运动的测量与研究自的、任务及要求：1、了解气垫导轨的构造，熟悉气垫导轨和数字毫秒计的使用方法2、观察匀速直线运动和匀加速直线运动，学会用光电计时，测量物体的速度和加速度。2

2 绪论 目的、任务：使学生了解实验的要求，掌握实验数据测量、处理的有关理论。 基本要求：了解物理实验的要求，学习误差理论及有效数字处理，对本学期的实验内 容做初步的了解， 重点难点：误差理论，数据处理的一般方法及过程。实验报告的一般格式。 实验一 密度的测量 目的、任务及要求 1、掌握测定固体密度的方法。 2、掌握物理天平的使用方法。 基本原理 m V  = 实验内容 1、物理天平的调整。 2、测定规则物体的密度 3、用流体静力称衡法测固体的密度。 重点、难点：物理天平的调节及使用 主要仪器 物理天平、游标卡尺、螺旋测微器、烧杯、金属块。 实验二 用单摆测重力加速度 目的、任务及要求 1、掌握测量重力加速度的一种方法 2、掌握电子秒表的使用方法 基本原理： 2 2 4 L g T =  实验内容 1、用米尺、游标尺测长度 2、用电子秒表测周期 重点、难点：实验原理，计时与摆角控制 主要仪器 单摆装置、游标卡尺、米尺、电子秒表 实验三 气轨上物体运动的测量与研究 目的、任务及要求：1、了解气垫导轨的构造，熟悉气垫导轨和数字毫秒计的使用方法。 2、观察匀速直线运动和匀加速直线运动，学会用光电计时，测量物体 的速度和加速度

吃-吖Ar基本原理：=limg;a=2S实验内容：1、熟悉气垫导轨和数字毫秒计的使用2、用光电计时，测量物体的速度和加速度重点、难点：气垫导轨的调节。数字毫秒计的使用主要仪器：气垫导轨装置、数字毫秒计、气源。实验四用拉伸法测量金属丝的杨氏模量目的、任务及要求1、用伸长法测定金属丝的杨氏弹性模量。2、学习用光杠杆测量微小长度的原理和方法。3、验证伸长形变的胡克定律。8DFL基本原理：Y=元D*bAx实验内容1、用伸长法测定金属丝的杨氏弹性模量。2、用逐差法计算测量结果。3、做出伸长量随外力变化的关系图。重点、难点：实验原理，仪器的调节，逐差法处理实验结果。主要仪器杨氏弹性模量测定器、尺读望远镜、光杠杆、游标卡尺、螺旋测微器。实验五刚体转动惯量的测定目的、任务及要求1、学会正确测量长度、质量和时间的方法。2、用三线扭摆法测定圆盘和圆环绕对称轴的转动惯量。mgRrT?,Jo=基本原理：4元2H实验内容1、分别测量圆盘和圆环绕中心轴的转动惯量。2、用平均法处理数据。重点、难点：实验原理，扭转角的控制与计时。主要仪器三线扭摆实验装置一套、停表。实验六液体表面张力系数的测定目的、任务及要求：1、学习用焦利秤测微小张力的方法。2、了解液体表面的性质，测量液体的表面张力系数。F-mg基本原理：a2(l+d)3

3 基本原理： 0 lim t x v  → t  =  ； 2 2 2 1 2 v v a S − = 。 实验内容： 1、熟悉气垫导轨和数字毫秒计的使用 2、用光电计时，测量物体的速度和加速度 重点、难点： 气垫导轨的调节。数字毫秒计的使用 主要仪器： 气垫导轨装置、数字毫秒计、气源。 实验四 用拉伸法测量金属丝的杨氏模量 目的、任务及要求 1、用伸长法测定金属丝的杨氏弹性模量。 2、学习用光杠杆测量微小长度的原理和方法。 3、验证伸长形变的胡克定律。 基本原理： 2 8DFL Y  D b x =  实验内容 1、用伸长法测定金属丝的杨氏弹性模量。 2、用逐差法计算测量结果。 3、做出伸长量随外力变化的关系图。 重点、难点: 实验原理，仪器的调节，逐差法处理实验结果。 主要仪器 杨氏弹性模量测定器、尺读望远镜、光杠杆、游标卡尺、螺旋测微器。 实验五 刚体转动惯量的测定 目的、任务及要求 1、学会正确测量长度、质量和时间的方法。 2、用三线扭摆法测定圆盘和圆环绕对称轴的转动惯量。 基本原理： 2 0 2 4 mgRr J T  H = ； 实验内容 1、分别测量圆盘和圆环绕中心轴的转动惯量。 2、用平均法处理数据。 重点、难点：实验原理，扭转角的控制与计时。 主要仪器 三线扭摆实验装置一套、停表。 实验六 液体表面张力系数的测定 目的、任务及要求：1、学习用焦利秤测微小张力的方法。 2、了解液体表面的性质，测量液体的表面张力系数。 基本原理： 2( ) F mg l d  − = +

实验内容：1、用焦利秤测液体的表面张力系数2、测定蒸馏水的表面张力系数。重点、难点：拉脱发测液体表面张力的原理、焦利氏称的使用。主要仪器焦利秤、烧杯、肥皂稀释溶液。实验七金属线膨胀系数的测定自的、任务及要求：1、学习用光杠杆法测定固体长度的微小变化。2、测定黄铜杆的线膨胀系数。(x-x)b基本原理：α=2L,D(t-to)实验内容：用光杠杆法测定固体线膨胀系数。重点、难点：原理、光杠杆的调节使用，温度的控制主要仪器：线膨胀系数测定仪、尺读望远镜、蒸汽发生器、加热器、温度计、米尺等实验八透镜焦距的测定目的、任务及要求：1、掌握光路的分析和调整方法。2、掌握测定薄透镜焦距的几种方法。3、了解透镜成象原理及成象规律。D?-d?基本原理：f=4D实验内容：1、光路共轴的调整2、分别测凸透镜和凹透镜的焦距。重点、难点：原理、光路共轴的调节主要仪器光学实验平台、光源、凸透镜、凹透镜、平面镜、光屏。实验九电桥法测电阻目的、任务及要求：1、了解测量低值电阻的特殊矛盾和解决方法。2、学习用双臂电桥测低值电阻。RRRR,+Rr(R_R)R-RR=，若（电桥平衡条基本原理：(RR)XRR+R+r(RR)RRRLR件）则R=R实验内容：1、用型QJ一42型直流双臂电桥测量一段导体的电阻重点、难点：原理，电桥平衡调节4

4 实验内容： 1、用焦利秤测液体的表面张力系数 2、测定蒸馏水的表面张力系数。 重点、难点： 拉脱发测液体表面张力的原理、焦利氏称的使用。 主要仪器 焦利秤、烧杯、肥皂稀释溶液。 实验七 金属线膨胀系数的测定 目的、任务及要求：1、学习用光杠杆法测定固体长度的微小变化。 2、测定黄铜杆的线膨胀系数。 基本原理： ( ) ( ) 0 0 0 2 x x b L D t t  − = − 实验内容：用光杠杆法测定固体线膨胀系数。 重点、难点：原理、光杠杆的调节使用，温度的控制 主要仪器： 线膨胀系数测定仪、尺读望远镜、蒸汽发生器、加热器、温度计、米尺等 实验八 透镜焦距的测定 目的、任务及要求： 1、掌握光路的分析和调整方法。 2、掌握测定薄透镜焦距的几种方法。 3、了解透镜成象原理及成象规律。 基本原理： 2 2 4 D d f D − = 实验内容：1、光路共轴的调整 2、分别测凸透镜和凹透镜的焦距。 重点、难点：原理、光路共轴的调节 主要仪器 光学实验平台、光源、凸透镜、凹透镜、平面镜、光屏。 实验九 电桥法测电阻 目的、任务及要求：1、了解测量低值电阻的特殊矛盾和解决方法。 2、学习用双臂电桥测低值电阻。 基本原理： 1 3 2 4 R R R R     −   1 4 1 3 2 3 4 2 4 x s R R r R R R R R R R r R R   = + −   + +   ，若 1 3 2 4 R R R R     =   （电桥平衡条 件）则 1 2 x s R R R R = 实验内容： 1、用型 QJ—42 型直流双臂电桥测量一段导体的电阻 重点、难点：原理，电桥平衡调节

主要仪器双臂电桥、电讯闸刀开关。实验十电表的改装和校正目的、任务及要求：1、掌握将微安表改装成较大量程电流表和电压表的原理和方法。2、学会校正电流表和电压表的方法1基本原理：1、电流表扩大量程：并联电阻R。R=n-1Um-R2、改电压表：串联电阻R=Ig实验内容：1、改装微安表为电流表。2、改装微安表为电压表。重点、难点：主要仪器直流微安表、直流电压表、标准表、电阻箱、直流稳压电源、滑线电阻器实验十一静电场测绘目的、任务及要求：1、学习用模拟法描述和研究静电场分布的概念和方法。2、加深对电场强度和电位概念的理解。基本原理：利用稳恒电流场与静电场空间分布的相同特点描绘静电场的空间分布实验内容：1、测绘长同轴柱面的电场分布图。2、测绘长平行导线的电场分布图。重点、难点：原理主要仪器：静电场描绘仪、直流稳压电源、万用表。实验十二简谐振动研究目的、任务及要求：1、观察简谐振动现象，测定简谐振动的周期2、观察弹簧振子的振动周期与系统参量的关系。3、学习使用气垫导轨和计时仪器。基本原理：利用气轨上弹簧振子的运动来研究简谐振动的规律。实验内容：1、直接测定滑块振动的周期。2、观测滑块振动周期随m和k的变化。3、间接测定滑块振动的周期。重点、难点：原理、振动的观测主要仪器气垫导轨装置、数字毫秒计、气源。5

5 主要仪器 双臂电桥、电讯闸刀开关。 实验十 电表的改装和校正 目的、任务及要求： 1、掌握将微安表改装成较大量程电流表和电压表的原理和方法。 2、学会校正电流表和电压表的方法 基本原理：1、电流表扩大量程：并联电阻 1 1 R R s g n = − 2、改电压表： 串联电阻 m H g g U R R I = − 实验内容：1、改装微安表为电流表。 2、改装微安表为电压表。 重点、难点： 主要仪器 直流微安表、直流电压表、标准表、电阻箱、直流稳压电源、滑线电阻器 实验十一 静电场测绘 目的、任务及要求：1、学习用模拟法描述和研究静电场分布的概念和方法。 2、加深对电场强度和电位概念的理解。 基本原理：利用稳恒电流场与静电场空间分布的相同特点描绘静电场的空间分布 实验内容：1、测绘长同轴柱面的电场分布图。 2、测绘长平行导线的电场分布图。 重点、难点： 原理 主要仪器： 静电场描绘仪、直流稳压电源、万用表。 实验十二 简谐振动研究 目的、任务及要求：1、观察简谐振动现象，测定简谐振动的周期 2、观察弹簧振子的振动周期与系统参量的关系。 3、学习使用气垫导轨和计时仪器。 基本原理：利用气轨上弹簧振子的运动来研究简谐振动的规律。 实验内容：1、直接测定滑块振动的周期。 2、观测滑块振动周期随 m 和 k 的变化。 3、间接测定滑块振动的周期。 重点、难点： 原理、振动的观测 主要仪器 气垫导轨装置、数字毫秒计、气源

四、实验项目学时分配表序号学时备注实验项目实验类别14绪论及误差理论，实验内容介绍密度的测定22验证性用拉伸法测量金属丝的杨氏模量32必做综合性刚体转动惯量的测定42验证性选电桥法测电阻5验证性做用单摆测重力加速度6验证性从气轨上物体运动的测量与研究7验证性所液体表面张力系数的测定8验证性列实9验证性静电场测绘4验金属线膨胀系数的测定10综合性中任电表的改装和校正11综合性选简谐振动研究12验证性两个透镜焦距的测定13验证性(考试必做142实验报告格式五、包括实验题目，实验目的，实验仪器，实验原理，实验步骤，原始数据，数据处理，误差分析，图表绘制，实验结论，实验讨论等内容。六、成绩评定办法及标准综合考查，平时40%、卷面30%、操作30%，总评分忧、良、中、及格、不及格五个等级。七、教材及参考书教材《大学物理实验》张凤玲杨秀芹主编武汉理工大学出版社参考书《物理实验》华中工学院等编高教出版社《物理实验》潘人培主编东南大学出版社6

6 四、实验项目学时分配表 序 号 实 验 项 目 实验类别 学 时 备注 1 绪论及误差理论，实验内容介绍 4 必做 2 密度的测定 验证性 2 3 用拉伸法测量金属丝的杨氏模量 综合性 2 4 刚体转动惯量的测定 验证性 2 5 电桥法测电阻 验证性 4 选 做 ︵ 从 所 列 实 验 中 任 选 两 个 ︶ 6 用单摆测重力加速度 验证性 7 气轨上物体运动的测量与研究 验证性 8 液体表面张力系数的测定 验证性 9 静电场测绘 验证性 10 金属线膨胀系数的测定 综合性 11 电表的改装和校正 综合性 12 简谐振动研究 验证性 13 透镜焦距的测定 验证性 14 考试 2 必做 五、实验报告格式 包括实验题目，实验目的，实验仪器，实验原理，实验步骤，原始数据，数据处理，误 差分析，图表绘制,实验结论，实验讨论等内容。 六、成绩评定办法及标准 综合考查，平时 40%、卷面 30%、操作 30% ，总评分忧、良、中、及格、不及格五 个等级。 七、教材及参考书 教 材 《大学物理实验》 张凤玲 杨秀芹主编 武汉理工大学出版社 参考书 《物理实验》 华中工学院等编 高教出版社 《物理实验》 潘人培主编 东南大学出版社

《普通物理实验》，崔亚量主编，西北工业大学出版社八、说明1、该学期应开出实验项目5个，占10学时，绪论及误差理论讲授占4学时，考试占2学时。2、本大纲中实验分为必做项目和选做项目。选做项目为每学期实验备选项目，它是为适应学校各专业学生情况的变化而调整的项目，同时也为开放实验提供参考项目。3、开放实验并不局限于选做项目，也可以是必做项目的重现和延伸。4、所列实验顺序并不表示实际教学顺序。7

7 《普通物理实验》，崔亚量主编，西北工业大学出版社 八、说明 1、该学期应开出实验项目 5 个，占 10 学时，绪论及误差理论讲授占 4 学时，考试 占 2 学时。 2、本大纲中实验分为必做项目和选做项目。选做项目为每学期实验备选项目，它是 为适应学校各专业学生情况的变化而调整的项目，同时也为开放实验提供参考 项目。 3、开放实验并不局限于选做项目，也可以是必做项目的重现和延伸。 4、所列实验顺序并不表示实际教学顺序