普通物理实验热学实验教学大纲

普通物理实验热学实验教学大纲课程代码：09011040课程名称：普通物理实验（热学）/ExperimentsinCollegePhysics（Thermodynamics）课程属性：必修实验属性：独立设课开课学期：1学时：16适用专业：材料物理学分：0.5开课部门：理工学院物理系考核要求：考查课程简介：热学实验是物理学专业独立开设的一基础物理实验课程，是物理学专业的专业基础课。热学实验是对量热学、热膨胀、相变、气态变化等热现象及其基本规律的验证为主要研究内容。与力学实验相比，热学实验具有自己的规律及特点，其实验误差主要是系统误差。在实验中，因测温和散热所引起的误差是实验误差的主要方面。在热学实验中，一般要求使被研究的系统成为孤立系统，为此，常使用量热器来达到绝热的目的，但是量热器毕竟不是一个完善的绝热器，除非系统与环境的温度时时刻刻完全相同，否则就不可能达到绝热要求。基础物理实验课的目的及基本要求，测量基本概念与读数规则，有效数字基本概念及其运算法则，误差的基本概念和基本处理方法，不确定度基本概念及其评定方法，测量结果的正确表示以及数据处理的基本方法等内容。开设热学实验课的目的，一方面是使学生较系统地掌握与热学知识有关的基本测量方法和基本仪器的使用方法；培养学生实验基本技能；另一方面是通过实验培养学生的科学态度、科学方法和科学精神。热学实验课的任务是：通过本课程的教学，应使学生对实验科学中讲究客观真实的要求有一定的认识，具有应用常规力学学实验仪器进行实验观测的能力，能正确处理实验数据和表示出实验结果，并作出其不确定度评定。较为规范的书写出实验报告。一、实验项目设置及学时分配项目编号实验项目名称实验类型开出要求实验学时0901104001阻尼振动综合性选做20901104002偶然误差的统计规律验证性选做20901104003表面张力系数的测定（毛细管法）验证性选做20901104004杨氏模量的测定(梁弯曲法)验证性必做20901104005水的沸点与压强的关系验证性选做20901104006溶解热实验验证性必做40901104007空气比热容测量验证性必做20901104008表面张力系数的测定（拉脱法）验证性必做20901104009液体粘度的测量（落球法）验证性必做20901104010固体比热容的测量（混合法）综合性必做20901104011良导体导热系数的测定验证性必做20901104012金属线胀系数的测量验证性必做20901104013声速的测量综合性选做20901104014真空的获得和测量验证性选做20901104015液体粘度的测量（毛细管法）验证性选做20901104016冰的熔化热的测定验证性选做2二、实验内容及教学要求实验项目1：阻尼振动1、教学内容知道什么是阻尼振动以及阻尼振动的特点。2、教学目标观测阻尼振动，学习测量振动系统参数的基本方法。研究受迫振动的频幅特性和相频特性，观察共振现象。观察不同阻尼对振动的影响。实验项目2：偶然误差的统计规律1、教学内容测量复摆的周期。2、教学目标从摆的周期测量值的变化认识偶然误差的规律性。实验项目3：表面张力系数的测定（毛细管法）1、教学内容学习毛细管法测量液体的表面张力系数的方法。2、教学目标（1）掌握毛细管法测量液体表面张力系数的实验原理。（2）熟悉读数显微镜的结构和正确使用方法。（3）了解实验内容和实验步骤，设计出实验数据记录表格。实验项目4：杨氏模量的测定(梁弯曲法)1、教学内容用梁的弯曲法测定金属的杨氏模量。2、教学目标（1）学习用弯曲法测量金属的杨氏模量。（2）学习微小位移测量方法。实验项目5：水的沸点与压强的关系1、教学内容测定压强在变化时水的沸点变化。2、教学目标（1）学习使用沸点与压强关系测定仪。（2）研究水的沸点随压强而变化的规律。实验项目6：溶解热实验1、教学内容用电热补偿法测定硝酸钾在水中的积分溶解热，并用作图法求出硝酸钾在水中的微分溶解热、积分稀释热和微分稀释热。2、教学目标（1）掌握采用电热补偿法测定热效应的基本原理。（2）掌握溶解热测定仪器的使用。实验项目7：空气比热容测量1、教学内容测量室温下的空气比热容比。2、教学目标（1）学习用绝热膨胀法测定空气的比热容比。（2）观测热力学过程中状态变化及基本物理规律。实验项目8：表面张力系数的测定（拉脱法）1、教学内容用拉脱法测量室温下水的表面张力系数。2、教学目标（1）学习用砝码对硅压阻力敏传感器进行定标,计算该传感器的灵敏度,学习传感器的定标方法。（2）观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象,并用物理学基本概念和定律进行分析和研究,加深对物理规律的认识。实验项目9：液体粘度的测量（落球法）1、教学内容根据斯托克斯公式用落球法测定油的粘度。2、教学目标通过落球法测量油的黏度，学习并掌握测量的原理和方法。实验项目10：固体比热容的测量1、教学内容利用牛顿冷却规律用比较法测量100摄氏度时金属比热容。2、教学目标（1）学会用铜-康铜热电偶测量物体的温度。（2）掌握用冷却法测定金属的比热容，并测量铁和铝不同温度下的比热容。实验项目11：良导体导热系数的测定1、教学内容（1）用稳态平板法测量不良导体的导热系数。（2）用物体的散热速率求传热速率。2、教学目标（1）掌握稳态法测不良导体导热系数的方法。（2）了解物体散热速率与传热速率的关系。（3）学习用作图法求冷却速率。（4）掌握一种用热电转换方式进行温度测量的方法。实验项目12：金属线胀系数的测量1、教学内容研究固体受热膨胀后伸长量与其温度增加量的关系。2、教学目标（1）学习用光杠杆测微小位移量的原理。（2）掌握光杠杆和望远镜的调节方法。实验项目13：声速的测量1、教学内容（1）测量声速测定仪的共振频率。（2）用驻波法（共振法）测声速。2、教学目标（1）学会测量超声波在空气中的传播速度的方法。（2）理解驻波和振动合成理论。（3）学会逐差法进行数据处理。（4）了解压电换能器的功能和培养综合使用仪器的能力。实验项目14：真空的获得和测量1、教学内容使用机械泵对定容容器抽真空。2、教学目标（1）了解获得真空的常用方法，学会使用机械泵和油扩散泵的必要知识（2）掌握玻璃真空系统的操作步骤。（3）学会利用膨胀法标定热偶真空规管的原理和操作方法。实验项目15：液体粘度的测量（毛细管法）1、教学内容用毛细管法测水的粘度。2、教学目标（1）了解粘滞现象的基本规律及粘滞系数的测定方法。（2）根据泊肃叶公式测定水的粘滞系数。（3）熟悉运用读数显微镜测微小长度。实验项目16：冰的熔化热的测定1、教学内容（1）用混合法测定冰的溶解热。（2）用散热补偿法进行散热修正。2、教学目标学会用混合法测定冰的溶解热。三、考核方式及要求考查，要求上课积极做实验，按时完成实验报告。四、主要仪器设备及实验材料项目编号实验项目名称主要仪器设备及台（套）数实验材料备注0901104001阻尼振动波尔共振仪0901104002偶然误差的统计规律复摆、秒表0901104003表面张力系数的测定（毛细管法）开管压力计、毛细管、读数显微镜、温度计0901104004杨氏模量的测定(梁弯曲法)攸英装置、光杠杆、望远镜及直尺、螺旋测微计、游标卡尺、米尺、千分表0901104005水的沸点与压强的关系沸点与压强关系测定仪、U型气压计、机械泵、电炉、温度计0901104006溶解热实验SWC-RJ一体式溶解热测量装置、称量瓶、台秤硝酸钾固体(A.R.已经磨细并烘干)0901104007空气比热容测量储气瓶一套（包括玻璃瓶、活塞两只、橡皮塞、打气球）、两只传感器（扩散硅压力传感器和电流型集成温度传感器AD590各一只）、测空气压强的三位半数字电压表、测空气温度的四位半数字电压表、连接电缆及电阻。0901104008表面张力系数的测定（拉脱法）约利秤、金属框、砝码、玻璃皿、温度计、游标卡尺、蒸馏水等0901104009液体粘度的测量（落球法）小钢球、刻度尺、千分尺、游标卡尺、液体密度计、秒表、温度计0901104010固体比热容的测量（混合法）FD-JSBR型冷却法金属比热容测量仪、铜铁铝实验样品、盛有冰水混合物的保温杯、镊子、秒表0901104011良导体导热系数的测定散热铜盘、待测样品、铜质厚底圆筒、红外灯及支架、数字电压表、双刀双掷开关、热电偶、杜瓦瓶、调压器等0901104012金属线胀系数的测量线胀系数测定仪（附光杠杆），尺读望远镜，钢卷尺，温度计（0～100℃，准确到0.1℃），游标卡尺，待测铜棒0901104013声速的测量声速测量仪、示波器、信号源0901104014真空的获得和测量机械泵（2XZ-4直联高速旋片式真空泵）、油扩散泵、FZH-2B型复合真空计、火花检漏器、玻璃真空系统0901104015液体粘度的测量（毛细管法）毛细管粘滞计、袖珍读