普通物理實驗熱學實驗教學大綱

普通物理實驗熱學實驗教學大綱課程代碼：09011040課程名稱：普通物理實驗（熱學）/ExperimentsinCollegePhysics（Thermodynamics）課程屬性：必修實驗屬性：獨立設課開課學期：1學時：16適用專業(yè)：材料物理學分：0.5開課部門：理工學院物理系考核要求：考查課程簡介：熱學實驗是物理學專業(yè)獨立開設的一基礎物理實驗課程，是物理學專業(yè)的專業(yè)基礎課。熱學實驗是對量熱學、熱膨脹、相變、氣態(tài)變化等熱現(xiàn)象及其基本規(guī)律的驗證為主要研究內(nèi)容。與力學實驗相比，熱學實驗具有自己的規(guī)律及特點，其實驗誤差主要是系統(tǒng)誤差。在實驗中，因測溫和散熱所引起的誤差是實驗誤差的主要方面。在熱學實驗中，一般要求使被研究的系統(tǒng)成為孤立系統(tǒng)，為此，常使用量熱器來達到絕熱的目的，但是量熱器畢竟不是一個完善的絕熱器，除非系統(tǒng)與環(huán)境的溫度時時刻刻完全相同，否則就不可能達到絕熱要求?；A物理實驗課的目的及基本要求，測量基本概念與讀數(shù)規(guī)則，有效數(shù)字基本概念及其運算法則，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定方法，測量結(jié)果的正確表示以及數(shù)據(jù)處理的基本方法等內(nèi)容。開設熱學實驗課的目的，一方面是使學生較系統(tǒng)地掌握與熱學知識有關(guān)的基本測量方法和基本儀器的使用方法；培養(yǎng)學生實驗基本技能；另一方面是通過實驗培養(yǎng)學生的科學態(tài)度、科學方法和科學精神。熱學實驗課的任務是：通過本課程的教學，應使學生對實驗科學中講究客觀真實的要求有一定的認識，具有應用常規(guī)力學學實驗儀器進行實驗觀測的能力，能正確處理實驗數(shù)據(jù)和表示出實驗結(jié)果，并作出其不確定度評定。較為規(guī)范的書寫出實驗報告。一、實驗項目設置及學時分配項目編號實驗項目名稱實驗類型開出要求實驗學時0901104001阻尼振動綜合性選做20901104002偶然誤差的統(tǒng)計規(guī)律驗證性選做20901104003表面張力系數(shù)的測定（毛細管法）驗證性選做20901104004楊氏模量的測定(梁彎曲法)驗證性必做20901104005水的沸點與壓強的關(guān)系驗證性選做20901104006溶解熱實驗驗證性必做40901104007空氣比熱容測量驗證性必做20901104008表面張力系數(shù)的測定（拉脫法）驗證性必做20901104009液體粘度的測量（落球法）驗證性必做20901104010固體比熱容的測量（混合法）綜合性必做20901104011良導體導熱系數(shù)的測定驗證性必做20901104012金屬線脹系數(shù)的測量驗證性必做20901104013聲速的測量綜合性選做20901104014真空的獲得和測量驗證性選做20901104015液體粘度的測量（毛細管法）驗證性選做20901104016冰的熔化熱的測定驗證性選做2二、實驗內(nèi)容及教學要求實驗項目1：阻尼振動1、教學內(nèi)容知道什么是阻尼振動以及阻尼振動的特點。2、教學目標觀測阻尼振動，學習測量振動系統(tǒng)參數(shù)的基本方法。研究受迫振動的頻幅特性和相頻特性，觀察共振現(xiàn)象。觀察不同阻尼對振動的影響。實驗項目2：偶然誤差的統(tǒng)計規(guī)律1、教學內(nèi)容測量復擺的周期。2、教學目標從擺的周期測量值的變化認識偶然誤差的規(guī)律性。實驗項目3：表面張力系數(shù)的測定（毛細管法）1、教學內(nèi)容學習毛細管法測量液體的表面張力系數(shù)的方法。2、教學目標（1）掌握毛細管法測量液體表面張力系數(shù)的實驗原理。（2）熟悉讀數(shù)顯微鏡的結(jié)構(gòu)和正確使用方法。（3）了解實驗內(nèi)容和實驗步驟，設計出實驗數(shù)據(jù)記錄表格。實驗項目4：楊氏模量的測定(梁彎曲法)1、教學內(nèi)容用梁的彎曲法測定金屬的楊氏模量。2、教學目標（1）學習用彎曲法測量金屬的楊氏模量。（2）學習微小位移測量方法。實驗項目5：水的沸點與壓強的關(guān)系1、教學內(nèi)容測定壓強在變化時水的沸點變化。2、教學目標（1）學習使用沸點與壓強關(guān)系測定儀。（2）研究水的沸點隨壓強而變化的規(guī)律。實驗項目6：溶解熱實驗1、教學內(nèi)容用電熱補償法測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、教學目標（1）掌握采用電熱補償法測定熱效應的基本原理。（2）掌握溶解熱測定儀器的使用。實驗項目7：空氣比熱容測量1、教學內(nèi)容測量室溫下的空氣比熱容比。2、教學目標（1）學習用絕熱膨脹法測定空氣的比熱容比。（2）觀測熱力學過程中狀態(tài)變化及基本物理規(guī)律。實驗項目8：表面張力系數(shù)的測定（拉脫法）1、教學內(nèi)容用拉脫法測量室溫下水的表面張力系數(shù)。2、教學目標（1）學習用砝碼對硅壓阻力敏傳感器進行定標,計算該傳感器的靈敏度,學習傳感器的定標方法。（2）觀察拉脫法測液體表面張力的物理過程和物理現(xiàn)象,并用物理學基本概念和定律進行分析和研究,加深對物理規(guī)律的認識。實驗項目9：液體粘度的測量（落球法）1、教學內(nèi)容根據(jù)斯托克斯公式用落球法測定油的粘度。2、教學目標通過落球法測量油的黏度，學習并掌握測量的原理和方法。實驗項目10：固體比熱容的測量1、教學內(nèi)容利用牛頓冷卻規(guī)律用比較法測量100攝氏度時金屬比熱容。2、教學目標（1）學會用銅-康銅熱電偶測量物體的溫度。（2）掌握用冷卻法測定金屬的比熱容，并測量鐵和鋁不同溫度下的比熱容。實驗項目11：良導體導熱系數(shù)的測定1、教學內(nèi)容（1）用穩(wěn)態(tài)平板法測量不良導體的導熱系數(shù)。（2）用物體的散熱速率求傳熱速率。2、教學目標（1）掌握穩(wěn)態(tài)法測不良導體導熱系數(shù)的方法。（2）了解物體散熱速率與傳熱速率的關(guān)系。（3）學習用作圖法求冷卻速率。（4）掌握一種用熱電轉(zhuǎn)換方式進行溫度測量的方法。實驗項目12：金屬線脹系數(shù)的測量1、教學內(nèi)容研究固體受熱膨脹后伸長量與其溫度增加量的關(guān)系。2、教學目標（1）學習用光杠桿測微小位移量的原理。（2）掌握光杠桿和望遠鏡的調(diào)節(jié)方法。實驗項目13：聲速的測量1、教學內(nèi)容（1）測量聲速測定儀的共振頻率。（2）用駐波法（共振法）測聲速。2、教學目標（1）學會測量超聲波在空氣中的傳播速度的方法。（2）理解駐波和振動合成理論。（3）學會逐差法進行數(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。實驗項目14：真空的獲得和測量1、教學內(nèi)容使用機械泵對定容容器抽真空。2、教學目標（1）了解獲得真空的常用方法，學會使用機械泵和油擴散泵的必要知識（2）掌握玻璃真空系統(tǒng)的操作步驟。（3）學會利用膨脹法標定熱偶真空規(guī)管的原理和操作方法。實驗項目15：液體粘度的測量（毛細管法）1、教學內(nèi)容用毛細管法測水的粘度。2、教學目標（1）了解粘滯現(xiàn)象的基本規(guī)律及粘滯系數(shù)的測定方法。（2）根據(jù)泊肅葉公式測定水的粘滯系數(shù)。（3）熟悉運用讀數(shù)顯微鏡測微小長度。實驗項目16：冰的熔化熱的測定1、教學內(nèi)容（1）用混合法測定冰的溶解熱。（2）用散熱補償法進行散熱修正。2、教學目標學會用混合法測定冰的溶解熱。三、考核方式及要求考查，要求上課積極做實驗，按時完成實驗報告。四、主要儀器設備及實驗材料項目編號實驗項目名稱主要儀器設備及臺（套）數(shù)實驗材料備注0901104001阻尼振動波爾共振儀0901104002偶然誤差的統(tǒng)計規(guī)律復擺、秒表0901104003表面張力系數(shù)的測定（毛細管法）開管壓力計、毛細管、讀數(shù)顯微鏡、溫度計0901104004楊氏模量的測定(梁彎曲法)攸英裝置、光杠桿、望遠鏡及直尺、螺旋測微計、游標卡尺、米尺、千分表0901104005水的沸點與壓強的關(guān)系沸點與壓強關(guān)系測定儀、U型氣壓計、機械泵、電爐、溫度計0901104006溶解熱實驗SWC-RJ一體式溶解熱測量裝置、稱量瓶、臺秤硝酸鉀固體(A.R.已經(jīng)磨細并烘干)0901104007空氣比熱容測量儲氣瓶一套（包括玻璃瓶、活塞兩只、橡皮塞、打氣球）、兩只傳感器（擴散硅壓力傳感器和電流型集成溫度傳感器AD590各一只）、測空氣壓強的三位半數(shù)字電壓表、測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)的測定（拉脫法）約利秤、金屬框、砝碼、玻璃皿、溫度計、游標卡尺、蒸餾水等0901104009液體粘度的測量（落球法）小鋼球、刻度尺、千分尺、游標卡尺、液體密度計、秒表、溫度計0901104010固體比熱容的測量（混合法）FD-JSBR型冷卻法金屬比熱容測量儀、銅鐵鋁實驗樣品、盛有冰水混合物的保溫杯、鑷子、秒表0901104011良導體導熱系數(shù)的測定散熱銅盤、待測樣品、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)的測量線脹系數(shù)測定儀（附光杠桿），尺讀望遠鏡，鋼卷尺，溫度計（0～100℃，準確到0.1℃），游標卡尺，待測銅棒0901104013聲速的測量聲速測量儀、示波器、信號源0901104014真空的獲得和測量機械泵（2XZ-4直聯(lián)高速旋片式真空泵）、油擴散泵、FZH-2B型復合真空計、火花檢漏器、玻璃真空系統(tǒng)0901104015液體粘度的測量（毛細管法）毛細管粘滯計、袖珍讀