课程简介

大学物理实验是一门高等学校理工科专业必修的专业课。本课程与高中物理实验相衔接，教学内容主要为普通物理实验，涵盖力学实验、热学实验和光学实验三部分。本门课程的学习，将使学生在物理实验的基本知识、基本方法、基本技能等方面受到较为系统的训练，掌握基础物理实验仪器的正确使用方法，加深对物理学基本概念与基本规律的理解和掌握，养成一丝不苟、实事求是的科学态度，培养良好的科学素质、创新精神和实践能力，为其他实验课程的学习、专业工作的开展奠定扎实的实践基础。

课程目标

通过本课程理论及实践知识的学习，使学生达到以下目标：

课程目标1：能够通过实验操作对普通物理学理论知识、基本概念和基本原理有更深入的理解；掌握普通物理实验中的基本研究方法；掌握实验误差分析和不确定度评定的基本方法，正确运用有效数字；了解物理实验的安全防护知识。

课程目标2：掌握常用基本物理实验仪器的原理和性能，学会正确的使用、调节和读数方法；能够按实验需求选择适当的测量仪器设备，设计合理的实验方案；能够对问题进行分析和解决，具有基础科学研究能力、良好的科学素质和创新能力；掌握常用实验数据处理分析方法；养成良好的实验习惯和严谨的科学作风，树立实事求是的科学态度和学术道德。

课程目标3：强化团队协同合作精神，具有良好的人际沟通交流能力，能够以小组为单位完成既定实验任务。

教学内容、重难点和课时安排

（一）教学内容

实验项目与课程目标支撑关系总表

实验项目1  物理实验绪论及实验室安全教育（支撑课程目标1）

实验内容：

（1）物理实验课的任务与重要性；

（2）实验室规章制度及各实验室简介；

（3）实验室安全的重要性；

（4）物理实验室主要的危险源；

（5）实验室安全制度与标识；

（6）常见实验事故应急处理方法。

实验类别：基础型。

基本要求：

（1）认识“大学物理实验”课程的重要性，掌握“大学物理实验”课程学习的基本环节，了解“大学物理实验”课程的基本学习内容与具体考核要求；

（2）了解实验室的规章制度，了解普通物理各实验室的基本情况；

（3）了解物理实验的安全防护知识。

实验项目2  实验误差理论基础（支撑课程目标1、2）

实验内容：

（1）实验误差的概念及分类；

（2）实验结果不确定度的评定方法；

（3）有效数字的概念及处理方法；

（4）常用实验数据处理方法。

实验类别：基础型。

基本要求：

（1）掌握实验误差分析和不确定度评定的基本方法，正确运用有效数字；

（2）掌握常用的实验数据处理分析方法。

实验项目3  长度测量（支撑课程目标1、2、3）

实验内容

（1）使用钢尺测量金属板的长度，计算其不确定度；

（2）使用螺旋测微器测量小钢球的直径，计算其体积及其不确定度；

（3）使用游标卡尺测量金属圆环的外径、内径和厚度，计算其体积及其不确定度。

实验类别：基础型。

基本要求：

（1）初步掌握基本仪器的结构，了解长度测量仪器的精度和读数；

（2）掌握钢尺、游标卡尺、螺旋测微器的使用方法；

（3）了解有效数字、误差和不确定度的概念，能够根据测量要求选择测量仪器，并初步掌握测量结果不确定度的评定方法。

实验项目4  单摆测重力加速度（支撑课程目标1、2、3）

实验内容

（1）用单摆装置测定本地的重力加速度；

（2）计算重力加速度的不确定度；

（3）验证大摆角条件下单摆的周期公式。

实验类别：基础型。

基本要求：

（1）熟练掌握米尺、游标卡尺及秒表的使用方法；

（2）掌握利用单摆测重力加速度的方法；

（3）掌握重力加速度不确定的计算及分析方法。

实验项目5  物质密度的测量（支撑课程目标1、2、3）

实验内容

（1）用静力称衡法测密度大于水的固体(铜块或铝块)的密度，计算其不确定度；

（2）用静力称衡法测液体(食盐水)的密度，计算其不确定度；

（3）用比重瓶法测液体(食盐水)的密度，计算其不确定度。

实验类别：基础型。

基本要求：

（1）熟练掌握物理天平的调整与使用；

（2）掌握流体静力称衡法测量固体和液体密度的原理，并了解其中的实验设计思想；

（3）掌握使用比重瓶法测定液体的密度，并了解其中的实验设计思想。

实验项目6  弦振动的研究（支撑课程目标1、2、3）

实验内容

（1）测定驻波在弦线上的速度；

（2）测定弦线的线密度；

（3）确定波长与张力的函数关系；

（4）确定频率与驻波数目的函数关系。

实验类别：基础型。

基本要求：

（1）掌握弦线上驻波的产生原理及实验现象；

（2）掌握驻波波速及弦线的线密度的测定方法。

（3）掌握最小二乘法及图形的数据拟合。

实验项目7  混合法测定金属比热容（支撑课程目标1、2、3）

实验内容

（1）用混合法测金属块(铜块和铝块)的比热容；

（2）计算所测金属块比热容的不确定度。

实验类别：基础型。

基本要求：

（1）掌握用混合法测定物质的比热容的原理，并了解该实验的设计思想；

（2）了解冷却法测定金属比热容的实验原理及其操作步骤；

（3）掌握量热器、温度计等实验仪器的正确使用方法;

（4）会用混合法测量不同物体的比热容，并进行误差分析。

实验项目8  拉脱法测定液体表面张力（支撑课程目标1、2、3）

实验内容

（1）对力敏传感器进行定标；

（2）利用拉脱法测定室温条件下蒸馏水的表面张力。

实验类别：基础型。

基本要求：

（1）掌握传感器的定标方法；

（2）了解拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象；

（3）掌握逐差法处理数据的方法。

实验项目9  制流电路和分压电路（支撑课程目标1、2、3）

实验内容

（1）测量制流电路的制流特性；

（2）测量分压电路的分压特性；

（3）绘出制流和分压电路特性曲线。

实验类别：基础型。

基本要求：

（1）掌握电阻箱、滑动变阻器、毫安表、电压表和电源的使用方法；

（2）理解制流和分压两种控制电路的性能和特点；

（3）学会制流与分压电路的选取和使用方法。

实验项目10  伏安法测二极管的伏安特性曲线（支撑课程目标1、2、3）

实验内容

（1）伏安法测量半导体二极管的伏安特性；

（2）绘出二极管的伏安特性曲线。

实验类别：基础型。

基本要求：

（1）掌握二级分压电路的使用方法；

（2）掌握线性电阻和非线性电阻的伏安特性的测量方法；

（3）学会仪器的正确使用、操作和读数(有效数字)方法。

实验项目11  示波器的使用（支撑课程目标1、2、3）

实验内容

（1）利用示波器观察电信号的波形；

（2）利用示波器测量电信号的峰-峰值、周期和相位；

（3）利用示波器观察李萨如图形。

实验类别：基础型。

基本要求：

（1）熟悉示波器的基本结构和工作原理；

（2）学会信号发生器和示波器的基本使用方法；

（3）掌握用示波器观察测量电信号的波形、峰-峰值和周期。

实验项目12  电表的扩程与校正（支撑课程目标1、2、3）

实验内容

（1）测量表头的内阻；

（2）将表头改装为一个大量程的电流表并校正；

（3）将表头改装为一个大量程的电压表并校正。

实验类别：基础型。

基本要求：

（1）了解表头的构造及内阻的测量方法；

（2）学会将表头改装为大量程电流表和电压表的基本原理与设计方法；

（3）学会改装电流表和电压表的校正方法。

   实验项目13  电位差计测量干电池的电动势和内阻（支撑课程目标1、2、3）

实验内容

（1）学习电位差计设计方法；

（2）使用电位差计测量电池电动势和内阻。

实验类别：基础型。

基本要求：

（1）掌握电位差计的结构、工作原理和使用方法；

（2）学习非线性函数线性化的处理方法；

（3）学会作图法处理实验数据方法。

实验项目14  LRC电路谐振特性的研究（支撑课程目标1、2、3）

实验内容

（1）测量LRC串联电路的谐振特性；

（2）分别用电压谐振法和频带宽度法确定品质因数。

实验类别：基础型。

基本要求：

（1）研究LRC串联电路的谐振特性和谐振条件；

（2）掌握幅频特性的测量方法；

（3）理解品质因数的定义和物理意义。

实验项目15  薄透镜焦距的测定（支撑课程目标1、2、3）

实验内容

（1）观察透镜的成像规律；

（2）光学系统共轴等高的大像追小像调节原理与方法；

（3）凸（凹）透镜焦距的各种测量方法：物距像距法、两次成像法、自准直法、凸透镜辅助成像法测凹透镜焦距以及视差法；

（4）焦距测量误差的计算与处理。

实验类别：基础型。

基本要求:

（1）深刻理解透镜成像规律；

（2）掌握各种透镜焦距的实验测量方法；

（3）了解透镜的应用。

实验项目16  劈尖干涉（支撑课程目标1、2、3）

实验内容

（1）等厚、劈尖干涉原理与条纹特点；

（2）读数显微镜的调节与使用；

（3）利用劈尖干涉测定劈尖夹角。

实验类别：基础型。

基本要求:

（1）深刻理解等厚干涉原理；

（2）掌握用劈尖干涉测定微小角度的方法。

实验17  显微镜放大率的测量（支撑课程目标1、2、3）

实验内容

（1）显微镜的结构、成像规律、放大原理以及放大率定义；

（2）显微镜放大率的测量原理与方法；

（3）实验系统的调节方法；

（4）放大率测量误差的计算与处理。

实验类别：基础型。

基本要求

（1）深刻理解显微镜的结构与放大过程；

（2）深刻理解显微镜放大率的测量原理与方法；

（3）了解光学显微镜的观察极限以及解决方法。

实验18  光电效应测定普朗克常数（支撑课程目标1、2、3）

实验内容

（1）光电效应实验的基本规律；

（2）利用光电效应测定普朗克常数原理和方法；

（3）测量不同光波长下的截止电压；

（4）分别用作图法和最小二乘法求解普朗克常量。

实验类别：基础型。

基本要求

（1）了解光电效应，理解爱因斯坦光电方程；

（2）掌握用减速电位法测定普朗克常量；

（3）学会用作图法和最小二乘法处理数据。