1、大學物理實驗(I) 課程驗教學大綱南京航空航天大學物理實驗中心2008 年 1 月修訂實驗教學大綱課程編號：92250130課程總學時：48實驗總學時：48課程名稱：大學物理實驗（I）College Physics Experimentation課程總學分：3實驗總學分：3適用專業：理工類專業課程類型：0必修口選修先修課程：高等數學、大學物理。、實驗項目與內容:序 號實驗項目學 時實驗目的及主要內容實 驗 類 型備注地點是否選 修1理論課：誤差、 不確定度與數據處理4掌握測量與誤差、系統誤差與隨機 誤差的特點及處理方法、不確定度 的基本概念及估算方法、有效數字 及其運算規則、常用數據處理方法

2、等基本理論。理論教學2固體密度測量2實驗目的：學習正確選擇測量工具， 掌握游標卡尺、螺旋測微器、物理 天平的使用方法，練習實驗數據記 錄、數據處理、有效數字運算、不 確定度估算等。主要內容：測量銅劃、的內徑、外徑 和厚度，測量銅環的質量，求出密 度及不確定度。預備不占計 劃學時3613是3金屬楊氏彈性模量的 測量3實驗目的：掌握長度測量器具的選 擇與使用，掌握測量望遠鏡的使用 方法，掌握用光杠桿測量微小長度 變化量的原理和方法，練習用逐差 法和作圖法處理數據。主要內容：用光杠桿和測量望遠鏡 測量鋼絲的微小伸長量，測量鋼絲 的直徑、長度，測量光杠桿常數、 鏡面和尺面間的距離等，合理倩計 單次測量

3、的不確定度，計算楊氏模 量及不確定度。基本A下 學期3506是4物體轉動慣量的測量3實驗目的：了解氣墊擺的構造及工 作原理，學習轉動慣量的測量方法。 主要內容：測量規則和不規則物體 的轉動慣量，驗證平行軸定理。基本3513是5超聲聲速測量3實驗目的：了解聲速與氣體參數的 關系，了解超聲波的發射與接收方 法，學習用共振干涉法和相位比較 法測量空氣中的聲速。主要內容：共振頻率的調節，用共 振干涉法測量波長，用相位比較法 測量波長，計算聲速的實驗值、理 論值及不確定度。綜合大二上 學期3505是6物體導熱系數的測量3實驗目的：了解熱傳導現象的物理 過程，用穩態法測量熱的不良導體 （橡月）的導熱系數，

4、掌握用熱電偶 測量溫度。主要內容：樣品及散熱銅盤的幾何 參數、質量測量，散熱速率的測量， 計算導熱系數。基本大二上 學期3513否7用電橋測量電阻3實驗目的：掌握惠斯登電橋測量電 阻的原理，了解凱爾文電橋測量低 電阻的原理，學習用滑線式惠斯登 電橋測量中值電阻，掌握用箱式電 橋測量電阻。主要內容：用三用表粗測電阻，用 滑線式電橋測量電阻，用QJ23電橋 測量電阻，用 QJ44電橋測量低電 阻。基本k下 學期 大二上 學期3501是8電位差計3實驗目的：掌握補償法測量電壓的 原理，掌握電位差計的工作原理和 使用方法。主要內容：線電位差計的定標， 用電位差計測量干電池的電動勢、 端電壓，計算干電池

5、的內阻。基本k下 學期3503是9示波器的使用3實驗目的：了解示波器及彳亙號發生 器的基本結構和工作原理，掌握用 示波器測量交變電壓的幅度和頻率 或周期，理解互相垂直振動的合成， 用李薩如圖形測量頻率。主要內容：熟悉示波器的基本操作， 測量正弦電壓的幅度及周期，觀察 李薩如圖形并測量頻率。基本k下 學期3505否10霍耳效應法測量磁場3實驗目的：了解霍耳效應的原理， 觀察霍耳效應現象，掌握用霍耳元 件測量磁場的原理及方法，學習消 除系統誤差的實驗方法。主要內容：測量不等勢電壓，判斷 載流子類型，測量磁感應強度，研 究霍耳電壓與勵磁電流的關系。基本k下 學期3502是11鐵磁材料磁化特性研 究3

6、實驗目的：了解鐵磁質在磁場中磁 化原理及磁化規律，學習使用磁滯 回線實驗儀。主要內容：測量磁滯回線、矯頑力、 剩余磁感應強度、最大磁感應強度 及磁滯損耗，測量基本磁化曲線。基本A下 學期 大二上 學期3404是12薄透鏡焦距測定實驗目的：研究透鏡成像的基本規 律，學會薄透鏡焦距的幾種測量方 法，掌握多個光學元件共軸等高的 調節。主要內容：光學系統的共軸等高調 節，自準法、物距像距法和共輾法 測凸透鏡焦距，虛物成像法測凹透 鏡焦距。預備k下 學期3507是13等厚干涉一牛頓環實 驗2實驗目的：觀察光的等厚干涉現象， 加深對干涉現象的認識，掌握讀數 顯微鏡的使用方法。主要內容：利用等厚干涉測量平凸

7、 透鏡的曲率半徑。基本k下 學期3507是14分光計的使用3實驗目的：了解分光計的構造，掌 握分光計的調節使用方法，觀察棱 鏡的色散現象。主要內容：分光計的調節，測量三 棱鏡的頂角，測量最小偏向角，計 算折射率。基本k下 學期3514是15光柵衍射3實驗目的：觀察光柵的衍射光譜， 理解光柵衍射的基本規律，進一步 熟悉分光計的調節使用方法。主要內容：利用光柵衍射光譜測量 衍射角、光柵常數、波長及角色散 率等。基本大二上 學期3514是16邁克爾遜干涉儀2實驗目的：了解邁克爾遜干涉儀的 結構及工作原理，了解等傾干涉、 等厚干涉條紋的形成及特點。主要內容：觀察等傾、等厚干涉條 紋，用邁克爾遜干涉儀測

8、量光波長。基本大二上 學期3506否17密立根油滴實驗3實驗目的：通過對儀器的調節、油 滴選擇、跟蹤、測量及數據處理等， 驗證電荷的不連續性，培養學生求 實的科學態度和嚴謹的工作作風。 主要內容：測量帶電油滴電量和電 子電量。綜合大二上 學期3507是18光電效應測普朗克常 數3實驗目的：觀察光電效應現象，加 深對光的量子性的理解，驗證愛因 斯坦光電方程。主要內容：測量光電管的伏安特性 曲線。正確確定截止電壓，測定普 朗克常數。基本大二上 學期3506否19全息照相3實驗目的：了解全息照相的基本原 理和主要特征，學習全息照相的拍 攝和再現的方法。主要內容：全息照相光路調整，透 射全息圖的記錄，

9、底片暗室處理， 全息圖的再現。綜合k下 學期 大二上 學期3504是20重力加速度測量實驗目的：初步分析測量誤差的來 源，能合理選擇測量方案，學習用 計算機采集和處理實驗數據，掌握 用作圖法和最小二乘法處理數據。主要內容：用自由落體法測量重力 加速度。預備k下 學期3509是21伏安法測電阻與 補償法測電壓2實驗目的：了解系統誤差的來源和 對實驗結果的影響，學會用補償法 測量電壓來消除系統誤差。主要內容：伏安法測電阻，補償法 測電壓。設計大二上 學期3504是22用電位差計校準毫安 表2實驗目的：通過對電路的設計和參 數的選擇，提高解決實際問題的能 力，熟練操作電位差計和電橋。主要內容：方案論

10、證，校準電路設 計，參數確定，校準毫安表。設計大二上 學期3503否23熱敏電阻的特性與應 用3實驗目的：學習用直流電橋測量熱 敏電阻的溫度特性，了解非平衡電 橋在非電量測量中的應用，學習用 計算機采集和處理實驗數據。主要內容：熱敏電阻特性研究，熱 敏電阻溫度計的定標和使用。綜合大二上 學期3501是24氣墊導軌實驗中 系統誤差的分析與修 正2實驗目的：研究粘滯阻力對導軌上 滑塊運動的影響，測量粘滯阻尼常 數，學習分析、發現系統誤差并加 以修正的方法。主要內容：氣墊導軌水平調節，粘 滯阻尼常數測量，測量重力速度。綜合k下 學期3501是25用電流場模擬靜電場2實驗目的：學習用模擬法測繪靜電 場

11、分布，加深對電場強度和電勢概 念的理解。主要內容：描繪同軸電纜的靜電場 分布，描繪聚焦電極的靜電場分布， 用互易原理直接測繪靜電場分布。預備k下 學期3613是26落球法測量液體的粘 度2實驗目的：觀察液體的內摩擦現象， 測量液體的粘度，掌握用半導體激 光和光敏接收器結合單片計時儀測 量時間。主要內容：測量良麻油的粘度，小 球運動收尾速度的研究。綜合大一卜 學期3502是27空氣比熱容比的測量3實驗目的：用絕熱膨脹法測量空氣 的比熱容比，觀察、分析熱力學系 統的狀態和過程，了解硅壓力傳感 器和電流型集成溫度傳感器的工作 原理。主要內容：用放氣的方法測量空氣 的比熱容比基本k下 學期 大二上 學

12、期3510是28電子束偏轉與 電子比荷測量3實驗目的：了解示波管的基本結構 和電磁聚焦、電磁偏轉的基本原理， 通過測量電子比荷，學習科學實驗 的分析方法和培養科學實驗的探索 精神。主要內容：用零電場法和電場偏轉 法測量電子比荷。基本大二上 學期3502是29集成霍爾傳感器特性 與簡諧振動3實驗目的：培養設計簡單實驗的能 力，掌握集成開關型霍爾傳感器的 特性和使用，研究彈簧振子中彈簧 的等效質量。主要內容：用焦利秤測彈簧的勁度 系數，測量集成霍爾傳感器的參數 和振動周期并求勁度系數。綜合大二上 學期3502是30磁阻傳感器與 地磁場的測量3實驗目的：了解磁阻傳感器的結構 特點和應用，并能設計用磁

13、阻傳感 器測量弱磁場的簡單實驗。主要內容：測量地磁場強度及水平 和垂直分量，測的磁傾角，設計用 磁阻傳感器測量弱磁場的簡單實 驗。基本大二上 學期3501是31用非線性電路 研究混沌現象3實驗目的：了解混沌的一些基本概 念、現象和產生原因，測量有源非 線性電阻的伏安特性。主要內容：用RLC振蕩電路觀察不 同倍周期時的相圖，測量有源非線 性電阻的伏安特性。綜合大二上 學期3501是32聲光衍射3實驗目的：了解聲光相互作用原理， 觀察聲光效應現象，用超聲光柵測 定液體中聲速。主要內容：分光計的調節，測定液 體中聲速。基本大二上 學期3514是33音頻信號的光線傳輸3實驗目的：了解光纖通信的基本原

14、理，熟悉半導體電光、光電器件的 基本性能及主要特性，了解音頻信 號光纖通信系統的調試方法。主要內容：LED與傳輸光纖組件的 電光特性，LED偏置電流與無畸變 最大調制幅度關系的測定，SPD的光電特性。基本大二上 學期3509是34夫二克一協茲實驗3實驗目的：通過實驗測定汞原子的 第一激發電位，證明原子能級的存 在。主要內容：測定汞原子的A激發 電位。綜合大二上 學期3509是35兩次曝光法測量微小 變形4實驗目的：掌握光波的復振幅表示 和全息照相數學描述，了解兩次曝 光法干涉條紋與形變關系、定量分 析公式，掌握全息照相拍攝技術。主要內容：兩次曝光全息計量木的 理論與實驗方法。研究大二上 學期3

15、504是36用小型棱鏡讀譜儀測 氫原子光譜3實驗目的：理解氫原子光譜量子和 經典兩種模型的區別，學習譜線識 別和用小型棱鏡讀譜儀測量譜線波 長的方法，通過測量氫光譜在可見 光區的波長，驗證巴耳末公式的正 確性，從而對玻爾理論的實驗基礎 有具體了解，力求準確測定氫的里 德伯常數。主要內容：測量氫光譜在可見光區 的波長，驗證巴耳末公式，測定氫 的里德伯常數。設計361037偏光顯微鏡3實驗目的：觀察光的偏振現象，加 深對光的偏振基本規律的認識。熟 悉常用的起偏和檢偏的方法及相應 的光學器件，了解波片的作用及偏 振光干涉的原理。主要內容：起偏、檢偏、雙折射、 偏振光干涉。基本350138PN結特性與

16、弱電流 測量3實驗目的：測量室溫下 PN結電流 與電壓關系，證明此關系符合指數 規律；在不同溫度條件下，測量玻 爾茲曼常數；學習用運算放大器組 成電流一電壓變換器測量弱電流； 測量PN結電壓與溫度關系，求出該 PN結溫度傳感器的靈敏度；計算在 0K溫度時，半導體硅材料的近似禁 帶寬度。主要內容：測量室溫下 PN結電流 與電壓關系，測量玻爾茲曼常數， 測量PN結電壓與溫度關系。計算在 0K溫度時，半導體硅材料的近似禁 帶寬度（選做）綜合350139基本電路及元件伏安 特性實驗實驗目的：了解物理實驗的基本程 序，掌握電路連接的基本方法；掌 握穩壓電源、電流表、數字三用表 等基本電學儀器的使用方法；理解 電位和電壓的概念，理解電路中等 電位點的概念，學會測量電路中的 電位和電壓，并確定其正負號。.學 習測量線性和非線性電阻元件伏安 特性的方法，并繪制其特性曲線， 掌握用伏安法判定電阻元件類型的 方法。主要內容：電位、電壓及測量；電 阻元件的伏安特性；線性電阻元件 與非線性電阻元件的伏安特性。預備不占計 劃學時3508注：學生選做其中的 16個以上實驗項目，不含預備型實驗。二、主要教材、參考書：劉小廷等，大學物理實驗，蘇州大學出版社，2006年12月。三、考核方式：考查四、使用主要儀器設備說明：直流糕壓電源、信號發生器、示波器、檢流計、