《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》教學(xué)大綱

1、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱【說明】 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程是全校理、工、醫(yī)等專業(yè)本科生的必修基礎(chǔ)課，針對(duì)各專業(yè)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的不同需求，該課程分為物理實(shí)驗(yàn)A、物理實(shí)驗(yàn)B、物理實(shí)驗(yàn)C(文科類)、物理實(shí)驗(yàn)D（醫(yī)學(xué)類）等四種類型，分別對(duì)應(yīng)64、48、40、32學(xué)時(shí)，除必做的基本實(shí)驗(yàn)外，學(xué)生均可在“實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置表”列出的所有實(shí)驗(yàn)當(dāng)中自主選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。課程編號(hào)：14010061課程名稱：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程類別：實(shí)踐教學(xué)性課程，必修適應(yīng)專業(yè)：理科和實(shí)驗(yàn)技能要求較高的工科專業(yè)（與大學(xué)物理課程配套）教 材：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，徐富新，劉碧蘭主編，中南大學(xué)出版社，2011年一、課程學(xué)時(shí)與學(xué)分大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)A：64學(xué)時(shí)，2學(xué)分；大學(xué)物理實(shí)

2、驗(yàn)B：48學(xué)時(shí)，1.5學(xué)分；大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)C：40學(xué)時(shí)，1.5學(xué)分；大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)D：32學(xué)時(shí)，1學(xué)分二、課程的任務(wù)、性質(zhì)與目的（一）本實(shí)驗(yàn)課的任務(wù)1通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析和對(duì)物理量的測(cè)量，學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)、基本方法、基本技能并從理論和實(shí)踐相結(jié)合的基礎(chǔ)上加深對(duì)物理學(xué)原理的理解。2培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，使其養(yǎng)成理論聯(lián)系實(shí)際和實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度，主動(dòng)研究的探索精神和遵守紀(jì)律、愛護(hù)公共財(cái)產(chǎn)的優(yōu)良品德。（二）本實(shí)驗(yàn)課的性質(zhì)與目的物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)及其理論的建立，都必須以嚴(yán)格的物理實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，并受到實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是高等院校理工科學(xué)生必修的一門重要基礎(chǔ)實(shí)

3、驗(yàn)課程，它與普通物理理論課程既有緊密的聯(lián)系，又互相獨(dú)立，在高素質(zhì)的工程技術(shù)人才培養(yǎng)中具有十分重要的作用。其目的是通過實(shí)驗(yàn)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)方法的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，使學(xué)生了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的全過程，為今后的學(xué)習(xí)和工作奠定良好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。同時(shí)把理論與實(shí)際、方法與技能結(jié)合起來，促使學(xué)生既動(dòng)手又動(dòng)腦，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。三、課程的基本原理物理實(shí)驗(yàn)是在理論思想指導(dǎo)下為達(dá)到某項(xiàng)目標(biāo)而進(jìn)行的實(shí)踐訓(xùn)練，物理實(shí)驗(yàn)的語言是數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)的成功與否必須用測(cè)量數(shù)據(jù)來說明。要求學(xué)生掌握測(cè)量誤差的基本知識(shí)，具有正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，熟悉物理實(shí)驗(yàn)中基本的實(shí)驗(yàn)方法，能夠進(jìn)行常用物理量的測(cè)量、常用實(shí)驗(yàn)裝置的調(diào)整與基本

4、操作，了解常用儀器的性能，并學(xué)會(huì)使用方法。四、實(shí)驗(yàn)方式與基本要求（一）實(shí)驗(yàn)方式：1第一堂課為緒論課，重點(diǎn)講解包括測(cè)量、誤差及數(shù)據(jù)處理等的一些基本知識(shí)，并適當(dāng)?shù)亟榻B一些物理實(shí)驗(yàn)史料，對(duì)學(xué)生進(jìn)行辯證唯物主義世界觀和方法論的教育。2操作時(shí)，每人一組，獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。為使學(xué)生有充足的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和分析思考，每個(gè)實(shí)驗(yàn)安排3學(xué)時(shí)。3全面實(shí)行開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，增加學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)時(shí)間的自主性。4大綱列出65個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，分必做與選做兩類。在選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容時(shí)，應(yīng)注意加強(qiáng)基本技能的訓(xùn)練，同時(shí)，在內(nèi)容安排上要有一定的廣度。5以綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主體，并開設(shè)一定數(shù)量的設(shè)計(jì)性和研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，以提高學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)?/p>

5、力和創(chuàng)新精神。6考核方式多樣，最后以平時(shí)成績(jī)?yōu)橹鳎ㄕ伎偝煽?jī)70%）、期末考試為輔（占總成績(jī)30%）。五、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置序號(hào)實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)每組人數(shù)實(shí)驗(yàn)類型實(shí)驗(yàn)要求內(nèi) 容 提 要適用范圍引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)不占學(xué)時(shí)1基礎(chǔ)選修認(rèn)識(shí)多種物理量的測(cè)量?jī)x器，掌握有關(guān)儀器的工作原理及操作方法，進(jìn)行一些基本物理量的測(cè)量A、B、C、D緒論3大班上課基礎(chǔ)必修誤差知識(shí)，數(shù)據(jù)處理，實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)儀器的介紹A、B、C、D1氣軌上運(yùn)動(dòng)定律的研究31基礎(chǔ)選修學(xué)習(xí)氣墊技術(shù),掌握光電計(jì)時(shí)方法，測(cè)量勻變速運(yùn)動(dòng)的加速度和重力加速度。選做內(nèi)容:測(cè)量空氣的阻尼系數(shù)A、B、C、D2剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)定31基礎(chǔ)必修學(xué)用扭擺法測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，掌握數(shù)據(jù)處理及誤

6、差計(jì)算的基本方法。選作內(nèi)容：復(fù)合擺A、B、C、D3電橋?qū)嶒?yàn)31基礎(chǔ)必修學(xué)習(xí)電橋中的橋式測(cè)量法，掌握檢流計(jì)等精密電學(xué)儀器的使用，必做內(nèi)容為直流電橋測(cè)量電阻R并正確計(jì)算誤差。選做內(nèi)容：直流電橋的優(yōu)化測(cè)量；交流電橋測(cè)阻抗A、B、C4示波器及應(yīng)用31基礎(chǔ)必修掌握電子示波器工作的物理原理，熟悉其使用方法，用示波器檢測(cè)波形，測(cè)量電壓和頻率A、B、C、D5光的干涉及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)31基礎(chǔ)必修觀察光的等厚干涉，測(cè)量牛頓環(huán)的直徑，計(jì)算平凸透鏡曲率半徑R。選做內(nèi)容：利用劈尖干涉測(cè)定薄片厚度A、B、C6螺線管磁場(chǎng)測(cè)量仿真實(shí)驗(yàn)31基礎(chǔ)選修學(xué)習(xí)微機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)的方法，測(cè)量長(zhǎng)螺線管中的磁場(chǎng)A、B、C7拉伸法測(cè)定楊氏模量31基礎(chǔ)必

7、修學(xué)習(xí)望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)原理和使用方法，掌握光杠桿測(cè)微法，運(yùn)用拉伸法測(cè)量楊氏模量。A、B、C8表面張力的測(cè)量31基礎(chǔ)選修k 值的測(cè)定, F 值的測(cè)定。C、D9液體粘滯系數(shù)測(cè)定31基礎(chǔ)選修利用奧氏粘滯計(jì)法分別測(cè)定蒸餾水和酒精經(jīng)過粘滯計(jì)mn刻線的時(shí)間,再計(jì)算出酒精的粘滯系數(shù)C、D10超聲聲速的測(cè)定31綜合必修了解聲電轉(zhuǎn)換的原理和超聲探頭的工作特性，通過駐波共振法、相位比較法、時(shí)差法等三種方法測(cè)定空氣中超聲波的傳播速度A、B、C11動(dòng)態(tài)法測(cè)定楊氏模量31綜合選修利用交變電信號(hào)激勵(lì)樣品桿振蕩，測(cè)其共振頻率，確定楊氏模量A、B、C12液晶電光特性測(cè)試31綜合選修了解液晶的顯示原理，掌握其基本特性測(cè)試方法與技術(shù)

8、A、B、C13電位差計(jì)實(shí)驗(yàn)31綜合選修掌握補(bǔ)償法的原理，自行組裝電位差計(jì)并用精密標(biāo)準(zhǔn)電池進(jìn)行校正，采用自組電位差計(jì)校準(zhǔn)伏特表。選做：準(zhǔn)確測(cè)量電池內(nèi)阻A、B、C14衍射光柵測(cè)光波波長(zhǎng)31綜合必修正確調(diào)節(jié)分光計(jì)，必做內(nèi)容是運(yùn)用光柵衍射原理測(cè)定光波波長(zhǎng); 選做內(nèi)容為聲光衍射法測(cè)定光波波長(zhǎng)A、B、C15氫原子光譜實(shí)驗(yàn)32綜合選修掌握定標(biāo)法的物理原理，用標(biāo)準(zhǔn)汞燈對(duì)光譜儀定標(biāo)，測(cè)出氫光譜的波長(zhǎng)并計(jì)算RhA、B、C16邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)31綜合必修掌握邁氏干涉儀的使用方法，觀察干涉的定域性，測(cè)定激光波長(zhǎng)A、B17激光全息照相32綜合選修掌握全息成相的原理，學(xué)習(xí)光路的調(diào)節(jié)方法，拍攝全息照片并進(jìn)行暗室處理A、B、

9、C、D18霍爾效應(yīng)及應(yīng)用32綜合必修掌握霍爾效應(yīng)的物理本質(zhì)，學(xué)習(xí)各種副效應(yīng)的消除方法，精確測(cè)定螺線管磁場(chǎng)A、B、C19光柵光譜實(shí)驗(yàn)32綜合選修利用光柵進(jìn)行分光，以光電倍增管做為接收器件，用計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)，測(cè)定多種光源的光譜特征。選做內(nèi)容：用黑體輻射法測(cè)量溫度A、B、C20電子綜合實(shí)驗(yàn)32綜合選修學(xué)習(xí)電子學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和D/A轉(zhuǎn)換的物理原理，進(jìn)行電子學(xué)綜合測(cè)量與檢測(cè)A、B、C21光纖傳輸實(shí)驗(yàn)31綜合選修學(xué)習(xí)光纖傳輸系統(tǒng)的組成及工作原理，測(cè)量該系統(tǒng)的電光特性和光電特性 A、B、C22阿貝成像與空間濾波32綜合必修了解透鏡的傅里葉變換性質(zhì)，掌握光學(xué)濾波技術(shù)，測(cè)量空間頻譜A、B23分光計(jì)測(cè)量折射率31綜

10、合選修利用最小偏向角測(cè)量三棱鏡的折射率A、B、C、D24電子荷質(zhì)比測(cè)量31綜合選修根據(jù)電子在電磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)行為，測(cè)定其電荷值與質(zhì)量之比A、B25鐵磁材料居里點(diǎn)測(cè)試31綜合必修連續(xù)升溫，對(duì)樣品的磁特性進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量，確定其居里點(diǎn)溫度A、B26非良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量31綜合必修利用自然冷卻法測(cè)量不良導(dǎo)體的熱導(dǎo)率。選作：測(cè)金屬的熱膨脹系數(shù)A、B、C、D27光速測(cè)量31綜合選修利用兩束激光傳輸?shù)难訒r(shí)關(guān)系（即相位關(guān)系），測(cè)定激光在玻璃光纖中的傳播速度A、B28密立根油滴實(shí)驗(yàn)31綜合必修以微小的荷電粒子在極板間的運(yùn)動(dòng)為測(cè)量對(duì)象，測(cè)其運(yùn)動(dòng)時(shí)間，用最小公約數(shù)法確定電子電荷值eA、B、C29核磁共振實(shí)驗(yàn)34綜合選

11、修以蒸餾水作為樣品，確定質(zhì)子旋磁比和朗德因子，并了解NMR在化學(xué)化工、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用A、B、C30光磁共振實(shí)驗(yàn)34綜合選修利用光抽運(yùn)效應(yīng)測(cè)試原子超精細(xì)結(jié)構(gòu)Zeeman 能級(jí)間的躍遷，計(jì)算g值,選做：地磁場(chǎng)的測(cè)量、31電子順磁共振34綜合選修觀察電子自旋共振現(xiàn)象及其產(chǎn)生的共振信號(hào)，測(cè)量DPPH中電子的g因子和共振線寬A32弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)31綜合必須觀察氬原子被激發(fā)的物理現(xiàn)象，并測(cè)定其第一激發(fā)電位A、B、C33普朗克常數(shù)測(cè)定31綜合選修利用金屬表面的電子逃逸現(xiàn)象及光電效應(yīng)，測(cè)量Planck常數(shù)A、B、C34聲光效應(yīng)實(shí)驗(yàn)31綜合選修掌握光學(xué)實(shí)驗(yàn)同軸等高的調(diào)節(jié)方法，觀察聲光衍射現(xiàn)象，學(xué)習(xí)電聲轉(zhuǎn)

12、換、光電轉(zhuǎn)換、多普勒頻移等技術(shù)，測(cè)定聲光效應(yīng)中的聲光偏轉(zhuǎn)特性和聲光調(diào)制曲線。選做:測(cè)量聲光晶體的帶寬及中心頻率A、B35真空鍍膜實(shí)驗(yàn)31綜合選修學(xué)習(xí)獲得真空的實(shí)驗(yàn)方法機(jī)械泵，有擴(kuò)散泵，掌握蒸發(fā)鍍膜和濺射鍍膜的技術(shù)原理與測(cè)試手段A、B36微波實(shí)驗(yàn)31綜合選修了解常用微波元器件的使用，掌握微波測(cè)量的基本方法及特點(diǎn)A37交流電橋及應(yīng)用31綜合選修在直流電橋基礎(chǔ)上，掌握利用交流電橋測(cè)量元器件交流參量如電阻、電感、電容等A、B、C38塞曼效應(yīng)31綜合選修鞏固并掌握塞曼效應(yīng)的物理原理，觀測(cè)磁場(chǎng)對(duì)光的影響A、B39掃描隧道顯微鏡31綜合選修學(xué)習(xí)掃描隧道顯微鏡的工作原理及應(yīng)用，掌握其操作方法，對(duì)不同樣品進(jìn)行測(cè)

13、試A40PN結(jié)物理特性測(cè)試31綜合選修理解PN結(jié)的工作原理，測(cè)量PN結(jié)的伏安特性、擴(kuò)散電流與結(jié)電壓之間的關(guān)系A(chǔ)、B、C41CCD特性的測(cè)試31綜合必須了解CCD工作原理，測(cè)量其光電特性A、B、C42B超實(shí)驗(yàn)32綜合選修掌握超聲成像的原理，進(jìn)行定性觀察和定量測(cè)定，計(jì)算仿組織液中的石塊體積C43傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)32綜合選修熟悉傳感器的基本原理及其應(yīng)用，開出20多個(gè)系列實(shí)驗(yàn)A、B44簡(jiǎn)諧振動(dòng)研究41設(shè)計(jì)選修設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量方案，掌握量綱分析法在物理現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模型建立中的作用，通過作圖法處理數(shù)據(jù)，歸納振動(dòng)周期的變化規(guī)律A、B、C45電學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)41設(shè)計(jì)選修利用電學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行電學(xué)量的測(cè)試

14、和方案優(yōu)化A、B、C46電阻測(cè)量方案的優(yōu)化研究51設(shè)計(jì)選修學(xué)習(xí)誤差設(shè)計(jì)理論，掌握測(cè)量電阻的不同方法，針對(duì)不同阻值的電阻進(jìn)行測(cè)量方案優(yōu)選，并做誤差分析和修正A、B、C47萬用電表的設(shè)計(jì)制作41設(shè)計(jì)選修設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，選擇元件與器材組裝萬用電表，對(duì)其電流、電壓及歐姆檔進(jìn)行校正，確定其精度等級(jí)A、B、C48熱敏電阻特性研究41設(shè)計(jì)選修測(cè)試熱敏電阻的溫度特性，掌握它在傳感器中的應(yīng)用A、B、C49光纖傳感器設(shè)計(jì)42設(shè)計(jì)選修理解光纖傳感器的工作原理，掌握其及制備、應(yīng)用技術(shù)A、B、C50功能薄膜制備（燃料敏化太陽能電池）41設(shè)計(jì)選修掌握功能薄膜制備及檢測(cè)的基本知識(shí)，了解燃料敏化太陽能電池的制作工藝和工作原理A

15、、B、C、D51工程物理量測(cè)量研究44設(shè)計(jì)選修運(yùn)用紅外光譜儀、紫外光譜儀、差動(dòng)分析儀、四探針法等，自行設(shè)計(jì)研究方案，進(jìn)行物質(zhì)成分的分析及物理性能的測(cè)試研究，解決科研中的實(shí)際問題A52信息光學(xué)調(diào)制（光鑷）實(shí)驗(yàn)64設(shè)計(jì)選修學(xué)習(xí)激光調(diào)制的技術(shù)方法，掌握使高分辨液晶調(diào)制器的信號(hào)加載原理，設(shè)計(jì)制作激光全息，進(jìn)行相應(yīng)測(cè)量A、B53功能材料的制備與性能研究54研究選修了解功能材料的種類及意義，掌握其制備及性能測(cè)試技術(shù)A、B54脆性材料抗彎強(qiáng)度測(cè)試62研究選修查閱資料學(xué)習(xí)材料強(qiáng)度的多種測(cè)量方法，利用新穎的物理思路解決工程實(shí)際中硅片抗彎強(qiáng)度的測(cè)試問題A、B、C55介質(zhì)損耗測(cè)試研究41研究選修測(cè)試電介質(zhì)的阻容特性

16、，并分析計(jì)算其損耗系數(shù)A、B、C56生物信號(hào)采集與處理42研究選修觀察生物信號(hào)特征，研究弱信號(hào)檢測(cè)與采集方法和生物信號(hào)處理方法，研究計(jì)算機(jī)在信號(hào)采集中的應(yīng)用C57LED特性測(cè)試與應(yīng)用研究42研究選修掌握LED發(fā)光特性的測(cè)試方法，研究其發(fā)光特性與外部條件及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的關(guān)系A(chǔ)、B、C、D58X射線物相分析62研究選修學(xué)習(xí)XRD物相分析的基本原理和方法，掌握XRD操作技術(shù)及數(shù)據(jù)處理方法A59光電薄膜制備及磁光效應(yīng)研究62研究選修了解薄膜科技發(fā)展現(xiàn)狀及真空鍍膜機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，掌握熱蒸發(fā)、磁控濺射、化學(xué)氣相沉積技術(shù)制備光電薄膜的原理和測(cè)試技術(shù)手段A60激光拉曼光譜分析64研究選修掌握拉曼散射的基本原理及實(shí)驗(yàn)技術(shù)，根據(jù)拉曼散射光譜來確定分子結(jié)構(gòu)及其簡(jiǎn)正振動(dòng)類型A、B、C61微波吸波材料制備及性能測(cè)試62研究選修學(xué)習(xí)材料制備的多種方法，測(cè)試微波吸收特性，分析材料成分、結(jié)構(gòu)對(duì)微波吸收性能的影響A62光纖實(shí)驗(yàn)?zāi)K（光纖色散系數(shù)測(cè)量/3學(xué)時(shí)、光纖衰減系數(shù)測(cè)量/3學(xué)時(shí)、光纖光柵調(diào)制/3學(xué)時(shí)）92研究選修自主選擇其中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，完成從原理學(xué)習(xí)、儀器調(diào)試到參數(shù)測(cè)量的全過程A、B63電阻蠕變特性測(cè)試62研究選修掌握蠕變的基本原理及其影響因素，