課程名稱：物理實驗II課程編號：7098701課程學分：2學分課程學時：32學時適用專業：計、機、數媒、土木、工設、設備《物理實驗II》UniversityPhysicsExperimentsII教學大綱一、 課程性質與任務物理學本質上是一門實驗科學，科學實驗的能力和素質是培養跨世紀的高等工程技術人材所必備的基本能力和素質。《工科物理實驗》課是對高等工業學校學生進行科學實驗基本訓練的一門獨立的必修基礎課，是學生進入大學后受到系統實驗方法和實驗技能訓練的開端，是工科專業對學生進行科學實驗訓練的重要基礎。通過對實驗現象的觀察、分析和對物理量的測量，學習物理實驗知識，加深對物理學原理的理解。培養與提高學生的科學實驗能力。其中包括：能夠自行閱讀實驗教材或資料，作好實驗前的準備；能夠借助教材或儀器說明書正確使用常用儀器；能夠運用物理學理論對實驗現象進行初步分析判斷；能夠正確記錄和處理實驗數據，繪制曲線，說明結果，撰寫合格的實驗報告；能完成簡單的設計性實驗。培養與提高學生的科學實驗素養。要求學生具有理論聯系實際和實事求是的科學作風，嚴肅認真的工作態度、主動研究的探索精神和遵守紀律，愛護公共財產以及團結協作的優良品德。二、 課程教學基本內容及要求以下所列實驗題目分為基本題目和選擇題目(加*號)，所列基本題目數量略大于最低限度的實驗總個數。第一章緒論：大學物理實驗的地位與作用。物理實驗的一般進程及各教學環節的要求。第二章誤差理論與數據處理測量、誤差和不確定度。測量結果的表示。3.有效數字及其運算法則。直接測定量的不確定度及計算。間接測定量的不確定度計算。實驗結果的圖示法。第三章基礎性實驗：實驗1靜態法測金屬絲的楊氏彈性模量［實驗目的］1.學習使用光杠桿測微小長度變化，學會使用望遠鏡。學會使用逐差法處理數據。［實驗內容］楊氏模量儀的調整。光杠桿及望遠鏡尺組的調節。測量：采用等增量測量法。［實驗儀器］楊氏模量測定儀、螺旋測微計、鋼卷尺、鋼板尺等。*實驗2用三線擺測轉動慣量［實驗目的］1.掌握用三線擺測定物體的轉動慣量的原理和方法。驗證平行軸定理。［實驗內容］測定圓盤、圓環及任意形狀物體的轉動慣量。測定離轉軸一定距離的兩圓柱體的轉動慣量，驗證平行軸定理。［實驗儀器］三線擺、秒表、游標卡尺、米尺。電磁學實驗緒論1.介紹常用電磁學儀表、儀器的性能及基本使用方法。（1） 電表類：電流計（表頭）直流安培表、伏特表。（2） 電阻類：電阻箱、滑線電阻（介紹限流、分壓電路）電路連接的一般方法。實驗3直流電橋（惠斯登電橋）測電阻［實驗目的］掌握惠斯登電橋測電阻的原理。學會正確使用電橋測量電阻的原理。了解提高電橋靈敏度的幾種方法。［實驗內容］用電阻箱組裝電橋，測量電阻，測量電橋的靈敏度。用箱式電橋測量電阻和箱式電橋的靈敏度。［實驗儀器］電阻箱、檢流計、穩壓電源、箱式電橋、待測電阻。實驗5數字示波器的原理和使用［實驗目的］了解數字示波器的主要結構和顯示波形的基本原理。學會使用數字示波器觀察與測量電壓信號。通過用數字示波器觀察李薩如圖形，學會一種測量正弦振動頻率的方法，并加深對相互垂直振動合成理論的理解。［實驗內容］數字示波器的調節，觀察及測量正弦波形。觀察李薩如圖形并測頻率。［實驗儀器］DS1000U系列數字示波器，TFG1900A系列信號發生器。實驗6發光二極管的伏安特性測量［實驗目的］進一步熟練電學實驗的基本技能：常用電表的使用，電路的連接，電表的接入誤差。了解非線性電阻元件的特點。3.測量發光二極管的伏安特性曲線。熟悉用作圖法來處理數據。［實驗內容］按圖6-5連接線路，電源電壓取3V,測量發光二極管的正向特性曲線，最大正向電流不能超過50mA。按圖6-6連接線路，電源電壓取30V，測量發光二極管的反向特性曲線，反向最大電流不能超過50A。［實驗儀器］直流穩壓電源、滑線變阻器、數字電流表、數字電壓表、電阻箱、換向開關、單刀開關、發光二極管、導線。*實驗7氣墊導軌實驗［實驗目的］驗證動量守恒定律。熟悉氣墊導軌的調整方法。用觀察法研究彈性和非彈性碰撞的特點。［實驗內容］測定滑塊在彈性和非彈性碰撞前后的速度，驗證動量守恒定律。由碰撞前后的速度值計算碰撞前后的動能之比，并和理論計算結果比較。［實驗儀器］氣墊導軌、光電門、數字毫秒計、氣源。實驗8光路調整和薄透鏡焦距的測量［實驗目的］1.加深理解薄透鏡的成像規律。學會光學元件的共軸調節技術。掌握測量薄透鏡焦距的基本方法。［實驗內容］粗調各元件等高共軸。測凸透鏡焦距用物距-象距法測凹透鏡焦距數據處理與分析［實驗儀器］光具座，凸、凹透鏡各一塊，平面反射鏡一塊，光源，物屏，像屏。實驗9熱電偶標定和測溫［實驗目的］掌握對熱電偶溫度計定標的方法。掌握非電量電測方法的基本原理。［實驗內容］實驗步驟連接線路，注意熱電偶、電壓表及各接線柱的正、負連接。將熱電偶的冷端置于冰水混合物之中，確保to=or(測溫端置于加熱器內)。測量待測熱電偶的電動勢。數據處理與分析。求銅一康銅熱電偶的溫差電系數a［實驗儀器］DHT—2型熱學實驗儀、直流數字電壓表、熱電偶、保溫杯。實驗14固體導熱系數的測定［實驗目的］1、 加深對熱傳導現象規律的理解。2、 掌握用穩態法測材料導熱系數的方法。3、 學習用作圖法求冷卻速率。4、 體會使用參量轉換法的設計思想。［實驗內容］用自定量具測量樣品、下銅板的幾何尺寸和質量等必要的物理量，多次測量、然后取平均值。其中銅板的比熱容C=0.385kJ/(K.kg)。安裝樣品。記錄穩態時氣、92值后移去樣品，繼續對下銅板加熱。數據處理與分析。［實驗儀器］YBF—2型導熱系數測試儀、保溫杯、測試樣品(橡皮、電木)、游標卡尺。實驗16磁阻效應實驗［實驗目的］測量銻化銦傳感器的電阻與磁感應強度的關系。2.作出銻化銦傳感器的電阻變化與磁感應強度的關系曲線。［實驗內容］保持銻化銦磁阻傳感器的電流不變，測量銻化銦磁阻傳感器的電阻與磁感應強度的關系。連線。測量一一保持銻化銦磁阻傳感器的電流不變(IInSb=1.00mA)測U^。數據處理。 施［實驗儀器］FD-MR-n型磁阻效應實驗儀，300Q的固定電阻一個。*實驗15用交流電橋測電容和電感［實驗目的］了解交流電橋的平衡原理和方法。學習用交流電橋測量電容、電感及有關參數。［實驗內容］測量電容器的電容量及其損耗因數。測量電感器的電感量及其品質因數。［實驗儀器］DH4505型交流電路綜合實驗儀、待測電容、待測電感。實驗36光敏開關的設計(設計性實驗)［實驗目的］了解光敏元件的基本特性，學會測量光照特性曲線。學會設計光敏開關的多種方法。［實驗要求］測光敏電阻的特性曲線（電阻與光強的關系）（用坐標紙畫圖）。設計一個光控開關（弱光下開啟）。［實驗儀器］光敏電阻、直流繼電器（磁電式，線圈電阻70Q）、干簧管、可變光源、光強度測量儀、數字萬用表、電阻箱、5伏直流電源、導線。實驗42人體溫度測量儀的設計（設計性實驗）［實驗目的］學會使用各種溫度傳感器。了解測溫儀器的調試方法。［實驗要求］設計測量人體溫度的儀器，能數字顯示。儀器測溫精度達土0.10°C。［實驗儀器］直流穩壓電源，Pt100溫度傳感器，NTC-1K溫度傳感器，PN結溫度傳感器，電壓型集成溫度傳感器，數字電壓表，插接線等。三、 本課程與其他相關課程的聯系與分工《工科物理實驗》與《大學物理》是培養高等工科院校學生物理學素質的二門必修的重要基礎課，《工科物理實驗》雖然是獨立設置的課程，但與《大學物理》的關系仍是非常密切的，因此在實際內容的選擇和實際時間的安排上既要注意對學生基本實驗技能的培養，又要注意與基礎理論課的銜接與配合，理論與實驗互相滲透互為補充，二者既相對獨立又相互支持，共同完成物理學對高級工程技術人材文化素質和科學素質培養的任務。四、 實踐性教學內容的安排與要求在教學中要適當地介紹一些物理實驗史料，對學生進行辯證唯物主義世界觀和方法論的教育；使學習了解科學實驗的重要性，明確物理實驗課程的地位、作用和任務。在整個實驗教學過程中，要教育學生養成良好的實驗習慣，愛護公共財產，遵守安全制度，樹立優良學風。要求學生了解測量誤差的基本知識，具有正確處理實驗數據的初步能力。其中包括下列內容：測量誤差和不確定度的基本概念；直接測量結果的不確定度表示；間接測量的不確定度計算；處理實驗數據的一些重要方法。例如列表法、作圖法和簡單線性函數的最小二乘法等。在教學中要注意系統誤差的分析。隨著計算機的普及，可在部分實驗項目中對學生進行使用計算機的訓練。通過物理實驗的基本訓練，要求學生做到：（1） 能夠自行完成預習，進行實驗和撰寫報告等主要實驗程序。（2） 能夠調整常用實驗裝置，并掌握基本的操作技術。例如：零位校準；水平、鉛直調整；光路的等高共軸調整；視差的消除；逐次逼近調節；依據給定的電路圖正確接線等。（3）熟悉物理實驗中基本的實驗方法和測量方法。例如比較法、放大法、轉換測量法、模擬法、補償法和干涉法。（4）能夠進行常用物理量的一般測量。例如：長度、質量、時間、力、溫度、電流強度、電壓、電阻、磁感應強度、折射率等。（5）了解常用儀器的性能，并學會使用方法。例如測長儀器、計時儀器、測溫儀器、變阻器、直流電表、直流電橋、電位差計、通用示波器、低頻信號發生器、分光計、常用電源和常用光源等。五、 課程各篇章（節）學時分配本課程教學時數為32學時，每個實驗為3學時，緒論2學時。實驗總個數10個。各部分大體比例分配如下：誤差概論：2學時基礎性實驗：18學時綜合性實驗：6學時設計性實驗：6學時六、 本課程在課外練習方面的要求主要是實驗前學生通過自學的方法做好實驗的預習準備工作，也可通過基礎科學實驗中心的網站瀏覽實驗要求和儀器介紹，寫出預習報告，方能參加正式實驗。實驗課完成后，在課外完成實驗報告，同時完成與實驗內容相關、適當數量的實驗練習題（包括分析思考題）。七、 本課程在使用現代化教學手段方面的要求物理現象是自然界中最普遍最基本的物質運動形式，內容極為豐富和復雜，由于物理現象的直觀化特點，強化《工科物理實驗》教學的現代化手段勢在必行。在保持現有常規的基本實驗手段的同時，已逐步引進了較為先進的實驗儀器以及教學輔助手段；如計算機輔助教學手段（CAI），加強實驗智能化方面的研究，加強實驗多媒體教學手段的應用，如電聲像媒體實驗手段的適當使用等。利用物理實驗網站進行全方位的立體化教學。八、 教材及教學參考書教材：張進治等?！豆た莆锢韺嶒灐?，山東大學出版社，2015年3月第二版。參考書：呂斯華等主編?；A物理實驗。北京：北京大學出版社，2002。丁慎訓，張連芳主編。物理實驗教程。北京：清華大學出版社，2002。陸廷濟等主編。物理實驗教程。上海：同濟大學出版社，2000。魏計林等主編。大學物理實驗學。北京：中國鐵道出版社，2002。談欣柏主編。大學物理實驗。天津：天津大學出版社，2000。江影等主編。普通物理實驗。黑龍江：哈爾濱工業大學出版社，2002。李水泉主編。大學物理實驗。北京：機械工業出版社，2000。張兆奎等主編。大學物理實驗。上海：華東理工大學出版社，1990。李秀燕主編。大學物理實驗。北京：科學出版社，2001。周孝安等主編。近代物理實驗教程。湖北：武漢大學出版社，1998。戴樂山等主編。近代物理實驗。上海：復旦大學出版社，1995。吳思成等主編。近代物理實驗。北京：北京大學出版社，1995。吳思成等主編。近代物理實驗（第四版）。北京：高等教育出版社，2015吳平主編。大學物理實驗教程（第2版）。北京：機械工業出版社，2015沈韓主編?；A物理實驗。北京：科學出版社，2015王小平等主編。大學物理實驗（第2版）。北京：機械工業出版社，2015九、 本課程成績的考核方式、成績評定標準及其它有關問題的說明1.以平時的實驗課考核為主（包括學生的實驗預習情況、實驗操作、實驗中的學習態度和實驗報告水平等內容）。大學物理實驗評分規則記分方法：每個物理實驗10分制：（1）預習和紀律1分；（2）實驗操作4分；（3）實驗報告5分；評分標準：預習：（1）、預習報告要求：實驗名稱、目的、儀器裝置、公式、簡圖及實驗原理說明。沒有預習報告不許做實驗。（2） 、紀律：遲到者扣分，遲到20分鐘不許做實驗;事假要有學院證明；病假要有醫院證明，一周內補做。遵守實驗室紀律。（3） 、實驗操作：首先檢查和熟習儀器，根據操作規程正確調試，要愛護儀器，仔細觀察和思考所研究的物理現象，及時記錄數據，字跡要清楚，完成后請老師檢查簽名，不合