课程简介

《普物实验Ⅱ》作为专业必修课程，针对物理学和材料物理专业本科生开设，是《普物实验I》基础之上的一门基础实验课程，实验教学内容主要包括12个电磁学实验，4个力热学实验和1个拓展创新实验三部分。通过本门课程的学习，学生在物理实验基本知识、基本方法、基本技能等方面的能力得到一步的训练与提升，熟悉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，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，为后继实验课程的学习、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，比较全面地掌握普通物理实验中的基本技能和实验方法；掌握常用实验数据处理分析方法；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，及其正确的使用、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，设计比较合理的实验方案；能够对简单物理问题进行分析和解决，具有良好的科学素养和基础的科学研究创新能力。

课程目标3：理解普通物理实验中的育人价值，具备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4：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

注：必做实验项目14个，45学时；选做实验项目3个，9学时；共54学时。

实验项目1  制流电路和分压电路（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

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）设计二级制流和分压控制电路。

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2  伏安法测二极管的伏安特性（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容

（1）伏安法测量半导体二极管的伏安特性；

（2）补偿法测量半导体二极管的伏安特性；

（3）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）学会减小伏安法系统误差的方法；

（3）掌握线性电阻和非线性电阻的伏安特性的测量方法；

（4）学会仪器的正确使用、操作和读数(有效数字)方法。

实验项目3  示波器的使用（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

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使用方法；

（3）掌握用示波器观察电信号波形及测量电信号峰-峰值、周期和相位的方法。

实验项目4  电表的扩程与校正（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容

（1）测量表头的内阻；

（2）将微安表改装为两个量程的电流表并校正；

（3）将微安表改装为两个量程的电压表并校正。

实验类别：基础型。

基本要求

（1）了解微安表的构造及内阻的测量方法；

（2）学会将微安表改装为多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5  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、4；3学时）

实验内容

（1）使用电位差计测量电池电动势和内阻；

（2）设计自组电位差计。

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6  LRC电路谐振特性的研究（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

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；

（3）实验考察 LR与C并联电路的特性。

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7  静电场的描绘（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容

（1）学习用模拟法研究静电场；

（2）描绘圆柱形电容器中的等势线和电场线；

（3）描绘一种其它结构的等势线和电场线。

实验类别：基础型。

基本要求

（1）理解用稳恒电流场模拟静电场的原理；

（2）掌握数学模拟法的实验方法及其使用条件；

（3）掌握用稳恒电流场模拟静电场实验的误差分析方法。

实验项目8  惠斯通电桥测电阻（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容

（1）自组惠斯通电桥测量未知电阻；

（2）测量惠斯通电桥的相对灵敏度，计算待测电阻的不确定度；

（3）利用直流电桥箱测量未知电阻。

实验类别：基础型。

基本要求

（1）掌握惠斯通电桥的结构和工作原理；

（2）学会惠斯通电桥相对灵敏度的测量和调节方法；

（3）学会消除比例臂电阻所造成的系统误差的方法；

（4）掌握直流电桥箱的使用方法。

实验项目9  RLC电路的暂态过程研究（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容

（1）用双踪示波器观测RC电路的暂态过程；

（2）用双踪示波器观测RLC电路的暂态过程；

（3）测量RLC电路的临界电阻和欠阻尼振荡周期。

实验类别：基础型。

基本要求

（1）学习RC 和RLC电路的暂态特性；

（2）熟悉双踪示波器观测电压随时间变化图像的方法；

（3）理解R、L、C各元件在电路中的作用

实验项目10  交流电桥（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容

（1）自组电容电桥测定未知电容的电容量；

（2）用麦克斯韦电桥测定待测线圈的电感。

实验类别：综合设计型。

基本要求

（1）掌握交流电桥的结构，工作原理和调节平衡的方法；

（2）了解示波器作为交流电桥平衡指示器的测量方法。

实验项目11  RLC电路的稳态特性（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容

（1）测量RC和RLC串联电路的幅频特性；

（2）测量RC和RLC串联电路的相频特性；

（3）使用双轨迹法和李萨如图形法测定相位差。

实验类别：综合设计型。

基本要求

（1）掌握交流电路中的矢量图解法和复数表示法；

（2）学会RC、RLC串联电路幅频和相频特性的测量方法；

（3）进一步熟悉示波器的使用及测量相位差的方法。

实验项目12  电桥法测二极管的特性（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容

（1）使用电桥法测量二极管的伏安特性；

（2）绘出二极管的伏安特性曲线。

实验类别：综合设计型。

基本要求

（1）了解元件的伏安特性及测量方法；

（2）掌握电桥法测量元件伏安特性的原理；

（3）进一步熟悉直流平衡电桥的使用。

实验项目13 温差电偶的定标（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容

（1）校正板式电势差计；

（2）测定不同温度时的温差电动势；

（3）以温差电偶两端的温度和电动势作定标曲线，并确定温差系数。

实验类别：综合设计型。

基本要求

（1）加深对温差电现象的理解；

（2）学会温差电偶的定标；

（3）掌握用电势差计测量温差电动势的方法。

实验项目14 用示波器观测铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线

（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容

（1）使用示波器测量铁磁材料的起始磁化曲线；

（2）使用示波器测量铁磁材料的磁滞回线；

（3）定标并绘出所测样品的磁化曲线和磁滞回线。

实验类别：综合设计型。

基本要求

（1）掌握磁滞、磁滞回线和磁化曲线的概念，了解磁性材料的特性；

（2）了解用示波法测铁磁材料动态磁滞回线的基本原理；

（3）学会用示波法测绘基本磁化曲线和磁滞回线的方法。

实验项目15 磁场的描绘（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容

（1）测量单个线圈轴线上的磁场分布；

（2）测量亥姆赫兹线圈的磁场分布。

实验类别：综合设计型。

基本要求

（1）掌握测量磁场的原理和方法；

（2）掌握载流圆线圈和亥姆赫兹线圈轴线上磁场的分布规律；

（3）理解并验证毕奥-萨伐尔定律和磁场叠加原理。

实验项目16  三线摆测转动惯量（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容

（1）测定下圆盘的转动惯量;

（2）测量待测物(圆环和圆柱体)的转动惯量;

（3）验证转动惯量的平行轴定理；

（4）检验下圆盘的转动惯量与理论值的相对误差。

实验类别：综合设计。

基本要求

（1）掌握三线摆法测定转动惯量的原理和方法；

（2）掌握三线摆的调节，能分别运用停表和电子计数仪器准确测定三线摆的周期；

（3）学会用三线摆测定不同物体的转动惯量；

（4）学会验证转动惯量的平行轴定理，并巩固最小二乘法等处理实验数据的方法。

实验项目17  音叉实验（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容

（1）搭建音叉形成的弦振动装置；

（2）测定弦线上驻波的速度；

（3）测定弦线的线密度；

（4）确定弦线上张力与波长的函数关系。

实验类别：综合设计。

基本要求

（1）了解音叉电路及起振原理；

（2）掌握驻波的波速及弦线的线密度的测定方法；

（3）熟练掌握作图法及其应用。

实验项目18  超声波声速的测定（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容

（1）正确连接超声波声速测定装置的电路；

（2）利用驻波法测定超声波在空气中的速度；

（3）利用相位法测定超声波在空气中的速度。

实验类别：综合设计。

基本要求

（1）了解超声波的定义及其应用；

（2）熟练使用示波器；

（3）掌握驻波法测定超声波速度的方法；

（4）掌握相位法测定超声波速度的方法。

实验项目19  复摆的研究（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容

（1）测定复摆摆动的周期；

（2）研究复摆振动周期的变化与回转重心距离的关系；

（3）利用复摆测定本地的重力加速度。

实验类别：综合设计。

基本要求

（1）了解决定复摆振动周期的因素；

（2）熟练使用作图法处理实验数据；

（3）掌握利用复摆测定本地重力加速度的方法。

实验项目20  拓展创新课题（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验题目由各学生根据本课程前期实验项目拓展内容以及个人兴趣，自主选题并完成一个拓展创新实验即可。