普通物理實(shí)驗(yàn)熱學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

普通物理實(shí)驗(yàn)熱學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱課程代碼：09011040課程名稱：普通物理實(shí)驗(yàn)（熱學(xué)）/ExperimentsinCollegePhysics（Thermodynamics）課程屬性：必修實(shí)驗(yàn)屬性：獨(dú)立設(shè)課開課學(xué)期：1學(xué)時(shí)：16適用專業(yè)：材料物理學(xué)分：0.5開課部門：理工學(xué)院物理系考核要求：考查課程簡(jiǎn)介：熱學(xué)實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)專業(yè)獨(dú)立開設(shè)的一基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課程，是物理學(xué)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。熱學(xué)實(shí)驗(yàn)是對(duì)量熱學(xué)、熱膨脹、相變、氣態(tài)變化等熱現(xiàn)象及其基本規(guī)律的驗(yàn)證為主要研究?jī)?nèi)容。與力學(xué)實(shí)驗(yàn)相比，熱學(xué)實(shí)驗(yàn)具有自己的規(guī)律及特點(diǎn)，其實(shí)驗(yàn)誤差主要是系統(tǒng)誤差。在實(shí)驗(yàn)中，因測(cè)溫和散熱所引起的誤差是實(shí)驗(yàn)誤差的主要方面。在熱學(xué)實(shí)驗(yàn)中，一般要求使被研究的系統(tǒng)成為孤立系統(tǒng)，為此，常使用量熱器來達(dá)到絕熱的目的，但是量熱器畢竟不是一個(gè)完善的絕熱器，除非系統(tǒng)與環(huán)境的溫度時(shí)時(shí)刻刻完全相同，否則就不可能達(dá)到絕熱要求?；A(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課的目的及基本要求，測(cè)量基本概念與讀數(shù)規(guī)則，有效數(shù)字基本概念及其運(yùn)算法則，誤差的基本概念和基本處理方法，不確定度基本概念及其評(píng)定方法，測(cè)量結(jié)果的正確表示以及數(shù)據(jù)處理的基本方法等內(nèi)容。開設(shè)熱學(xué)實(shí)驗(yàn)課的目的，一方面是使學(xué)生較系統(tǒng)地掌握與熱學(xué)知識(shí)有關(guān)的基本測(cè)量方法和基本儀器的使用方法；培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)基本技能；另一方面是通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、科學(xué)方法和科學(xué)精神。熱學(xué)實(shí)驗(yàn)課的任務(wù)是：通過本課程的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)科學(xué)中講究客觀真實(shí)的要求有一定的認(rèn)識(shí)，具有應(yīng)用常規(guī)力學(xué)學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀測(cè)的能力，能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和表示出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并作出其不確定度評(píng)定。較為規(guī)范的書寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。一、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置及學(xué)時(shí)分配項(xiàng)目編號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)類型開出要求實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)0901104001阻尼振動(dòng)綜合性選做20901104002偶然誤差的統(tǒng)計(jì)規(guī)律驗(yàn)證性選做20901104003表面張力系數(shù)的測(cè)定（毛細(xì)管法）驗(yàn)證性選做20901104004楊氏模量的測(cè)定(梁彎曲法)驗(yàn)證性必做20901104005水的沸點(diǎn)與壓強(qiáng)的關(guān)系驗(yàn)證性選做20901104006溶解熱實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證性必做40901104007空氣比熱容測(cè)量驗(yàn)證性必做20901104008表面張力系數(shù)的測(cè)定（拉脫法）驗(yàn)證性必做20901104009液體粘度的測(cè)量（落球法）驗(yàn)證性必做20901104010固體比熱容的測(cè)量（混合法）綜合性必做20901104011良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定驗(yàn)證性必做20901104012金屬線脹系數(shù)的測(cè)量驗(yàn)證性必做20901104013聲速的測(cè)量綜合性選做20901104014真空的獲得和測(cè)量驗(yàn)證性選做20901104015液體粘度的測(cè)量（毛細(xì)管法）驗(yàn)證性選做20901104016冰的熔化熱的測(cè)定驗(yàn)證性選做2二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及教學(xué)要求實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1：阻尼振動(dòng)1、教學(xué)內(nèi)容知道什么是阻尼振動(dòng)以及阻尼振動(dòng)的特點(diǎn)。2、教學(xué)目標(biāo)觀測(cè)阻尼振動(dòng)，學(xué)習(xí)測(cè)量振動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的基本方法。研究受迫振動(dòng)的頻幅特性和相頻特性，觀察共振現(xiàn)象。觀察不同阻尼對(duì)振動(dòng)的影響。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目2：偶然誤差的統(tǒng)計(jì)規(guī)律1、教學(xué)內(nèi)容測(cè)量復(fù)擺的周期。2、教學(xué)目標(biāo)從擺的周期測(cè)量值的變化認(rèn)識(shí)偶然誤差的規(guī)律性。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目3：表面張力系數(shù)的測(cè)定（毛細(xì)管法）1、教學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)毛細(xì)管法測(cè)量液體的表面張力系數(shù)的方法。2、教學(xué)目標(biāo)（1）掌握毛細(xì)管法測(cè)量液體表面張力系數(shù)的實(shí)驗(yàn)原理。（2）熟悉讀數(shù)顯微鏡的結(jié)構(gòu)和正確使用方法。（3）了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)步驟，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目4：楊氏模量的測(cè)定(梁彎曲法)1、教學(xué)內(nèi)容用梁的彎曲法測(cè)定金屬的楊氏模量。2、教學(xué)目標(biāo)（1）學(xué)習(xí)用彎曲法測(cè)量金屬的楊氏模量。（2）學(xué)習(xí)微小位移測(cè)量方法。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目5：水的沸點(diǎn)與壓強(qiáng)的關(guān)系1、教學(xué)內(nèi)容測(cè)定壓強(qiáng)在變化時(shí)水的沸點(diǎn)變化。2、教學(xué)目標(biāo)（1）學(xué)習(xí)使用沸點(diǎn)與壓強(qiáng)關(guān)系測(cè)定儀。（2）研究水的沸點(diǎn)隨壓強(qiáng)而變化的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目6：溶解熱實(shí)驗(yàn)1、教學(xué)內(nèi)容用電熱補(bǔ)償法測(cè)定硝酸鉀在水中的積分溶解熱，并用作圖法求出硝酸鉀在水中的微分溶解熱、積分稀釋熱和微分稀釋熱。2、教學(xué)目標(biāo)（1）掌握采用電熱補(bǔ)償法測(cè)定熱效應(yīng)的基本原理。（2）掌握溶解熱測(cè)定儀器的使用。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目7：空氣比熱容測(cè)量1、教學(xué)內(nèi)容測(cè)量室溫下的空氣比熱容比。2、教學(xué)目標(biāo)（1）學(xué)習(xí)用絕熱膨脹法測(cè)定空氣的比熱容比。（2）觀測(cè)熱力學(xué)過程中狀態(tài)變化及基本物理規(guī)律。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目8：表面張力系數(shù)的測(cè)定（拉脫法）1、教學(xué)內(nèi)容用拉脫法測(cè)量室溫下水的表面張力系數(shù)。2、教學(xué)目標(biāo)（1）學(xué)習(xí)用砝碼對(duì)硅壓阻力敏傳感器進(jìn)行定標(biāo),計(jì)算該傳感器的靈敏度,學(xué)習(xí)傳感器的定標(biāo)方法。（2）觀察拉脫法測(cè)液體表面張力的物理過程和物理現(xiàn)象,并用物理學(xué)基本概念和定律進(jìn)行分析和研究,加深對(duì)物理規(guī)律的認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目9：液體粘度的測(cè)量（落球法）1、教學(xué)內(nèi)容根據(jù)斯托克斯公式用落球法測(cè)定油的粘度。2、教學(xué)目標(biāo)通過落球法測(cè)量油的黏度，學(xué)習(xí)并掌握測(cè)量的原理和方法。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目10：固體比熱容的測(cè)量1、教學(xué)內(nèi)容利用牛頓冷卻規(guī)律用比較法測(cè)量100攝氏度時(shí)金屬比熱容。2、教學(xué)目標(biāo)（1）學(xué)會(huì)用銅-康銅熱電偶測(cè)量物體的溫度。（2）掌握用冷卻法測(cè)定金屬的比熱容，并測(cè)量鐵和鋁不同溫度下的比熱容。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目11：良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定1、教學(xué)內(nèi)容（1）用穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)量不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)。（2）用物體的散熱速率求傳熱速率。2、教學(xué)目標(biāo)（1）掌握穩(wěn)態(tài)法測(cè)不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的方法。（2）了解物體散熱速率與傳熱速率的關(guān)系。（3）學(xué)習(xí)用作圖法求冷卻速率。（4）掌握一種用熱電轉(zhuǎn)換方式進(jìn)行溫度測(cè)量的方法。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目12：金屬線脹系數(shù)的測(cè)量1、教學(xué)內(nèi)容研究固體受熱膨脹后伸長(zhǎng)量與其溫度增加量的關(guān)系。2、教學(xué)目標(biāo)（1）學(xué)習(xí)用光杠桿測(cè)微小位移量的原理。（2）掌握光杠桿和望遠(yuǎn)鏡的調(diào)節(jié)方法。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目13：聲速的測(cè)量1、教學(xué)內(nèi)容（1）測(cè)量聲速測(cè)定儀的共振頻率。（2）用駐波法（共振法）測(cè)聲速。2、教學(xué)目標(biāo)（1）學(xué)會(huì)測(cè)量超聲波在空氣中的傳播速度的方法。（2）理解駐波和振動(dòng)合成理論。（3）學(xué)會(huì)逐差法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。（4）了解壓電換能器的功能和培養(yǎng)綜合使用儀器的能力。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目14：真空的獲得和測(cè)量1、教學(xué)內(nèi)容使用機(jī)械泵對(duì)定容容器抽真空。2、教學(xué)目標(biāo)（1）了解獲得真空的常用方法，學(xué)會(huì)使用機(jī)械泵和油擴(kuò)散泵的必要知識(shí)（2）掌握玻璃真空系統(tǒng)的操作步驟。（3）學(xué)會(huì)利用膨脹法標(biāo)定熱偶真空規(guī)管的原理和操作方法。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目15：液體粘度的測(cè)量（毛細(xì)管法）1、教學(xué)內(nèi)容用毛細(xì)管法測(cè)水的粘度。2、教學(xué)目標(biāo)（1）了解粘滯現(xiàn)象的基本規(guī)律及粘滯系數(shù)的測(cè)定方法。（2）根據(jù)泊肅葉公式測(cè)定水的粘滯系數(shù)。（3）熟悉運(yùn)用讀數(shù)顯微鏡測(cè)微小長(zhǎng)度。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目16：冰的熔化熱的測(cè)定1、教學(xué)內(nèi)容（1）用混合法測(cè)定冰的溶解熱。（2）用散熱補(bǔ)償法進(jìn)行散熱修正。2、教學(xué)目標(biāo)學(xué)會(huì)用混合法測(cè)定冰的溶解熱。三、考核方式及要求考查，要求上課積極做實(shí)驗(yàn)，按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。四、主要儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)材料項(xiàng)目編號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱主要儀器設(shè)備及臺(tái)（套）數(shù)實(shí)驗(yàn)材料備注0901104001阻尼振動(dòng)波爾共振儀0901104002偶然誤差的統(tǒng)計(jì)規(guī)律復(fù)擺、秒表0901104003表面張力系數(shù)的測(cè)定（毛細(xì)管法）開管壓力計(jì)、毛細(xì)管、讀數(shù)顯微鏡、溫度計(jì)0901104004楊氏模量的測(cè)定(梁彎曲法)攸英裝置、光杠桿、望遠(yuǎn)鏡及直尺、螺旋測(cè)微計(jì)、游標(biāo)卡尺、米尺、千分表0901104005水的沸點(diǎn)與壓強(qiáng)的關(guān)系沸點(diǎn)與壓強(qiáng)關(guān)系測(cè)定儀、U型氣壓計(jì)、機(jī)械泵、電爐、溫度計(jì)0901104006溶解熱實(shí)驗(yàn)SWC-RJ一體式溶解熱測(cè)量裝置、稱量瓶、臺(tái)秤硝酸鉀固體(A.R.已經(jīng)磨細(xì)并烘干)0901104007空氣比熱容測(cè)量?jī)?chǔ)氣瓶一套（包括玻璃瓶、活塞兩只、橡皮塞、打氣球）、兩只傳感器（擴(kuò)散硅壓力傳感器和電流型集成溫度傳感器AD590各一只）、測(cè)空氣壓強(qiáng)的三位半數(shù)字電壓表、測(cè)空氣溫度的四位半數(shù)字電壓表、連接電纜及電阻。0901104008表面張力系數(shù)的測(cè)定（拉脫法）約利秤、金屬框、砝碼、玻璃皿、溫度計(jì)、游標(biāo)卡尺、蒸餾水等0901104009液體粘度的測(cè)量（落球法）小鋼球、刻度尺、千分尺、游標(biāo)卡尺、液體密度計(jì)、秒表、溫度計(jì)0901104010固體比熱容的測(cè)量（混合法）FD-JSBR型冷卻法金屬比熱容測(cè)量?jī)x、銅鐵鋁實(shí)驗(yàn)樣品、盛有冰水混合物的保溫杯、鑷子、秒表0901104011良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定散熱銅盤、待測(cè)樣品、銅質(zhì)厚底圓筒、紅外燈及支架、數(shù)字電壓表、雙刀雙擲開關(guān)、熱電偶、杜瓦瓶、調(diào)壓器等0901104012金屬線脹系數(shù)的測(cè)量線脹系數(shù)測(cè)定儀（附光杠桿），尺讀望遠(yuǎn)鏡，鋼卷尺，溫度計(jì)（0～100℃，準(zhǔn)確到0.1℃），游標(biāo)卡尺，待測(cè)銅棒0901104013聲速的測(cè)量聲速測(cè)量?jī)x、示波器、信號(hào)源0901104014真空的獲得和測(cè)量機(jī)械泵（2XZ-4直聯(lián)高速旋片式真空泵）、油擴(kuò)散泵、FZH-2B型復(fù)合真空計(jì)、火花檢漏器、玻璃真空系統(tǒng)0901104015液體粘度的測(cè)量（毛細(xì)管法）毛細(xì)管粘滯計(jì)、袖珍讀