云南师大物理与电子信息学院

PAGEPAGE3云南师大物理与电子信息学院物理学（类）学科课程教学大纲【课程名称】基础物理实验（2）（FoundationPhysicsExperiments（2））【课程编码】09T103102【课程类别】学科基础课【课时】54学时【学分】2学分【课程性质、目标和要求】本课程是四年制物理学类各专业开设的基础实验课，它与普通物理理论课既有紧密联系，又相互独立，是一门独立设置的基础课。本课程的教学目的是：使学生在物理实验的基本知识、基本方法、基本技能等方面受到系统的训练，加深对物理学基本概念和基本规律的理解和掌握，培养良好的科学素质、创新精神和实践能力。《基础物理实验（2）》（电磁学部分）是继力学、热学实验之后开设的基础物理实验。电磁学实验的内容包括：电场和磁场的描绘；直流电路，交流电路和暂态电路；带电粒子在电场、磁场中的运动和非电量与电量的相互转换等方面的内容。在电磁学测量中，用惠斯通电桥测中值电阻；用电位差计测量电动势和校准电压表和电流表；用冲击电流计测量电量或短暂变化的电流；用示波器观察波形及其有关测量；电场、磁场的描绘等属于重点掌握的内容。用伏特计、安培计测量二极管的伏—安特性；用开尔文双电桥对低值电阻的测量；用交流电桥测量电感量和电容量；电路中的幅频和相频特性测量；带电粒子在电场、磁场中的运动，属于基本掌握的内容。非平衡电桥的应用；灵敏电流计的特性研究；用示波器观察、研究LRC电路的暂态过程；非电量的电测法，属于一般掌握的内容。学生在本课程中，通过一定数量的实验，应达到如下的基本要求：1、掌握电磁学实验常用基本物理实验仪器的原理和性能，学会正确使用、调节和读数。2、了解一些物理量的测量方法，掌握如何根据实验要求确定实验方案、选择仪器设备，减少测量误差，进一步掌握作图法、逐差法、外推法、补偿法、定标法等常用实验方法。3、加深对基本物理概念和基本物理规律的认识和理解。4、掌握对实验进行误差分析和实验结果不确定度评价的基本方法，正确运用有效数字，并能定性判断和定量估算实验结果的可靠性。5、养成良好的实验习惯和严谨的科学作风，树立实事求是的科学态度和道德。6、提高进行科学实验工作的实际动手能力、分析判断能力、独立思考能力、革新创造能力、归纳总结能力、口头表达能力等综合能力。【教学时间安排】本课程计2个学分，54学时，一学期要求完成13～16个实验，在实验进行之前，讲授绪论及数据处理基础知识（3学时）。实验项目和学时安排如下：序号实验名称实验类型课时备注0绪论及数据处理基础知识6讲授1伏安法测电阻验证性3基本实验2伏安法测二极管的特性验证性3基本实验3静电场的描绘验证性3基本实验4灵敏电流计特性的研究验证性3基本实验5用惠斯通电桥测电阻验证性3基本实验6用电势差计测量电池的电动势和内阻验证性3基本实验7用箱式电势差计校正电表验证性3基本实验8万用电表的制作与定标设计性6基本实验9磁场的描绘验证性3基本实验10低电阻的测量验证性3基本实验11霍耳效应综合性3基本实验序号实验名称实验类型课时备注12冲击电流计特性的研究验证性3基本实验13电子示波器的使用验证性3基本实验14电子束线的偏转验证性3基本实验15电子束线的聚焦验证性3基本实验16交流电桥验证性3基本实验17LRC电路的稳态特性综合性3基本实验18LRC电路谐振特性的研究综合性3基本实验19LRC电路暂态过程研究综合性3基本实验20铁磁物质动态磁滞回线的测量综合性3基本实验21高、中、低值电阻测量方法的研究综合性6基本实验22用冲击电流计测定螺线管轴线上磁场的分布验证性3选做实验23用冲击电流计测铁磁物质的磁化曲线综合性3选做实验24用冲击电流计测电容及高阻验证性3选做实验25交流电路功率的测量验证性3选做实验26地磁场水平分量的测量验证性3选做实验27半导体热敏电阻特性的研究综合性3选做实验28磁致伸缩系数的测定综合性3选做实验29温差电偶的定标综合性3选做实验【实验内容与要求】《基础物理实验（2）》内容分基本实验、选做实验和设计性实验三个部分。大纲列出了29个基本实验和选做实验，设计性实验题目根据教学情况另定。实验教学中应多选做基本实验，综合性和设计性实验应占所做实验数的1/3，以利于学生个性的发展和特长的发挥。基本实验一、伏安法测电阻1、实验目的要求（1）学习由测量电压、电流求电阻值的方法（伏安法）及仪表的选择；（2）学习减小伏安法中系统误差的方法；2、实验主要内容（1）用内接法和外接法测量待测电阻的阻值；（2）用补偿法测量待测电阻的阻值。3、实验仪器设备（1）直流电源；（2）滑线变阻器；（3）电流表、电压表；（4）万用表、检流计。二、伏安法测二极管的特性1、实验目的要求（1）了解二极管的伏安特性；（2）掌握分压器和制流器的使用方法；（3）正确掌握被测对象为低阻和高阻时，伏特计的两种连接方法。2、实验主要内容（1）测量半导体二极管的正向伏安特性；（2）测量半导体二极管的反向伏安特性。3、实验仪器设备（1）直流电源；（2）滑线变阻器；（3）电流表、电压表；（4）万用表；（5）待测二极管。三、静电场的描绘1、实验目的要求（1）学习用模拟法研究静电场；（2）描绘两种场结构的等势线；2、实验主要内容（1）测量和描绘同轴电缆中的等位线；（2）测量两根平行的无限长直导线间的等位线；3、实验仪器设备（1）直流稳压电源；（2）电压表、检流计；（3）静电场测试仪。四、灵敏电流计特性的研究1、实验目的要求（1）了解灵敏电流计的工作原理，观察线圈在过阻尼、欠阻尼及临界阻尼下的三种运动状态；（2）掌握测定灵敏电流计内阻和灵敏度的方法。2、实验主要内容（1）观察灵敏电流计线圈的三种运动状态，并学习测定临界电阻的方法；（2）测量灵敏电流计的电流计常数及其内阻。3、实验仪器设备（1）灵敏电流计；（2）电阻箱、标准电阻；（3）直流电源；（4）直流电压表。五、用惠斯通电桥测电阻1、实验目的要求（1）掌握惠斯通电桥测电阻的原理；（2）学会正确使用箱式电桥测量电阻；（3）了解提高电桥灵敏度的几种途径。2、实验主要内容（1）用电阻箱组装电桥，测量电阻和电桥的相对灵敏度；（2）用箱式电桥测量电阻和灵敏度。3、实验仪器设备（1）直流电源；（2）电阻箱、滑线变阻器；（3）检流计；（4）万用电表；（5）箱式电桥。六、用电势差计测量电池的电动势和内阻1、实验目的要求（1）掌握补偿法测电动势的原理；（2）学习、掌握用补偿法测电池电动势和内阻的方法。2、实验主要内容（1）测量干电池的电动势和内阻；（2）根据补偿法原理排除实验中的有关故障。3、实验仪器设备（1）电位差计：（2）直流电源；（3）检流计；（4）标准电池；（5）电阻箱、滑线变阻器。七、用箱式电势差计校正电表1、实验目的要求（1）了解箱式电位差计的结构和原理；（2）正确掌握箱式电位差计的使用方法；（3）学习用箱式电位差计校正电压表、电流表。2、实验主要内容（1）用箱式电位差计校正直流电压表和电流表；（2）测量电位差计的灵敏度；3、实验仪器设备（1）箱式电位差计；（2）标准电池、标准电阻；（3）直流电源；（4）滑线电阻；（5）待校正电表。八、万用电表的制作与定标1、实验目的要求（1）掌握万用电表的基本原理；（2）培养学生具有初步设计简单万用表的能力；（3）学习万用电表的组装和定标。2、实验主要内容（1）设计、计算万用表各档电阻值；（2）将微安表头改装成万用表（3）对组装的万用表进行校验。3、实验仪器设备（1）直流电源；（2）微安表头；（3）电阻箱；（4）直流毫安表、电压表、交流电压表。九、磁场的描绘1、实验目的要求（1）了解感应法测量磁场的原理，加深对毕奥—萨伐尔定律的理解；（2）研究载流圆线圈轴向磁场的分布；（3）考查亥姆霍兹线圈中的磁场均匀区。2、实验主要内容（1）测量载流圆线圈轴向磁场的公布；（2）描绘亥姆霍兹线圈中的磁场均匀区；（3）验证磁场的叠加原理。3、实验仪器设备（1）磁场描绘实验装置；（2）音频信号发生器；（3）晶体管毫伏表；（4）交流安培表。十、低电阻的测量1、实验目的要求（1）掌握用伏安法测低电阻的方法；（2）学习双电桥测定低电阻的原理和方法；2、实验主要内容（1）用伏安法测量金属棒电阻；（2）用自组双电桥测定金属棒的电阻；（3）用箱式双电桥测定金属棒的电阻率。3、实验仪器设备（1）直流电源；（2）电阻箱、标准电阻；（3）检流计；（4）安培计、伏特计；（5）箱式双电桥；（6）待测金属棒。十一、霍耳效应1、实验目的要求（1）观察霍耳效应现象；（2）了解应用霍耳效应测量磁场的方法。2、实验主要内容（1）测量霍尔系数、载流子浓度、霍耳元件灵敏度；（2）确定半导体材料的导电类型；（3）用霍尔元件测量螺线管轴向磁场分布。3、实验仪器设备（1）霍尔效应实验仪；（2）螺线管磁场测定仪。十二、冲击电流计特性的研究1、实验目的要求（1）了解用冲击电流计测电量的工作原理；（2）观察冲击电流计在欠阻尼、临界阻尼、过阻尼三种情况下的运动状态；（3）初步掌握冲击电流计的使用方法。2、实验主要内容（1）观察在不同外电阻时线圈的三种运动情况；（2）测定冲击电流计的自由振动周期、临界电阻；（3）观察电流计的偏转值和脉冲电量的关系；（4）测定电量灵敏度和磁通灵敏度。3、实验仪器设备（1）冲击电流计；（2）标准互感器；（3）直流安培表；（4）直流电源；（5）滑线变阻器、电阻箱。十三、电子示波器的使用1、实验目的要求（1）了解通用示波器的结构和工作原理；（2）初步掌握通用示波器各个旋钮的作用和使用方法。（3）学习利用示波器观察波形，测量电压、频率和相位等方法；2、实验主要内容（1）学会使用示波器观察不同频率的各种信号波型；（2）标定示波器Y轴的电压灵敏度，测定待测信号电压；（3）测量信号的周期或频率；（4）利用利萨如图形测量频率和相位。3、实验仪器设备（1）示波器；（2）音频信号发生器；（3）数字频率计；（4）交流毫伏表（5）移相器。十四、电子束线的偏转1、实验目的要求（1）研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律；（2）了解电子束线管的结构和原理；2、实验主要内容（1）研究和验证示波管中电场偏转的规律；（2）研究和验证示波管中磁场偏转的规律。3、实验仪器设备（1）电子束实验仪。十五、电子束线的聚焦1、实验目的要求（1）研究带电粒子在电场和磁场中聚焦的规律；（2）了解电子束线管的结构和原理；（3）掌握测量电子荷质比的一种方法。2、实验主要内容（1）研究正向电场聚焦的规律；（2）研究反向电场聚焦的规律；（3）研究磁场聚焦规律并测定电子荷质比。3、实验仪器设备（1）电子束实验仪。．十六、交流电桥1、实验目的要求（1）了解交流电桥平衡的原理，掌握调节平衡的方法；（2）用交流电桥测量电感L和电容C及其损耗。2、实验主要内容（1）测量电感线圈电感量及其损耗；（2）测量电容器的电容量及其损耗。3、实验仪器设备（1）交流电阻箱；（2）交流毫伏表；（3）音烦信号发生器；（4）标准电容箱、标准电感；（5）待测线圈和待测电容。十七、LRC电路的稳态特性1、实验目的要求（1）研究交流信号在LRC电路中的相频和幅频特性；（2）进一步熟练用示波器测量相位；（3）复习、巩固交流电路中的矢量图解法和复数表示法。2、实验主要内容（1）测量RC串联电路中的幅频、相频特性；（2）测量LR串联电路中的幅频、相频特性；（3）测量LRC串联电路中的相频特性。3、实验仪器设备（1）音频信号发生器；（2）双踪示波器；（3）数字频率计；（4）交流毫伏表；（5）交流电阻箱；（6）标准电感、标准电容箱。十八、LRC电路谐振特性的研究1、实验目的要求（1）研究和测量LRC串、并联电路的幅频特性；（2）掌握幅频特性的测量方法；（3）进一步理解电路品质因素Q值的物理意义；2、实验主要内容（1）测量LRC串联电路的幅频特性；（2）测量LRC并联电路的幅频特性；（3）测量谐振时的频率和Q值，并与理论值进行比较。3、实验仪器设备（1）音频信号发生器；（2）交流毫伏表；（3）数字频率计；（4）交流电阻箱；（5）标准电感器、标准电容箱。十九、LRC电路暂态过程研究1、实验目的要求（1）研究LRC电路的暂态特性；（2）加深L、R、C各元件在电路中作用的认识；（3）进一步熟悉使用示波器。2、实验主要内容（1）用示波器观察测量RC电路的暂态过程；（2）用示波器观察测量LR电路的暂态过程；（3）观察LRC串联电路的三种阻尼状态；（4）测量LRC串联电路临界电阻和衰减系数。3、实验仪器设备（1）方波信号发生器；（2）示波器；（3）频率计；（4）交流电阻箱；（5）标准电感器、标准电容箱。二十、铁磁物质动态磁滞回线的测量1、实验目的要求（1）了解用示波法测铁磁物质动态磁滞回线的基本方法；（2）进一步了解磁性材料的特性。2、实验主要内容（1）学习掌握示波器对X、Y轴进行H、B的定标方法；（2）用示波器显示铁磁物质动态磁滞回线，计算H、B的值。3、实验仪器设备（1）示波器；（2）音频信号发生器；（3）标准互感器；（4）交流安培表。二十一、高、中、低值电阻测量方法的研究1、实验目的要求（1）了解高、中、低值电阻测量中不同测量方法的基本原理；（2）学习掌握多种测量电阻的方法。2、实验主要内容（1）学习掌握各测量仪器的使用方法；（2）掌握多种测量电阻的实验方法；（3）对不同测量方法进行分析研究。3、实验仪器设备（1）冲击电流计、电位差计、检流计；（2）标准电阻、电阻箱、直流电压表、直流电流表；（3）直流稳压电源；（4）示波器、音频信号发生器；（5）标准电感器、标准电容器，互感器；（6）交流安培表、伏特表、交流电阻箱。选做实验一、用冲击电流计测定螺线管轴线上磁场的分布1、实验目的要求（1）掌握用冲击法测磁感应强度的原理和方法；（2）用冲击电流计测定螺线管轴向磁场的分布。2、实验主要内容（1）测定冲击电流计的磁通冲击常量；（2）测定螺线管内轴向磁场的磁感应强度。3、实验仪器设备（1）冲击电流计；（2）螺线管、标准互感器；（3）电阻箱、滑线变阻器；（4）直流安培表；（5）直流电源。二、用冲击电流计测铁磁物质的磁化曲线1、实验目的要求（1）学会用冲击电流计测磁感应强度；（2）掌握测定磁化曲线的方法。2、实验主要内容（1）学习将样品进行交流退磁的方法；（2）测量冲击电流计的冲击常量和磁通灵敏度；（3）用冲击电流计测量样品的磁化曲线。3、实验仪器设备（1）冲击电流计；（2）直流电源（3）调压变压器；（4）电阻箱、滑线变阻器；（5）直流电流表；（6）标准互感器、待测磁环。三、用冲击电流计测电容及高阻1、实验目的要求（1）进一步掌握冲击电流计的工作原理和使用方法；（2）学会用比较法测电容、用电容器漏电法测量高阻。2、实验主要内容（1）测量冲击电流计的冲击常数；（2）用比较法测量电容器的电容量；（3）测量电容通过高阻漏电的放电曲线；（4）用漏电法测量高电阻。3、实验仪器设备（1）冲击电流计；（2）标准电容箱；（3）直流电压表；（4）滑线变阻器；（5）停表；（6）直流电源。四、交流电路功率的测量1、实验目的要求（1）学习交流电路中功率及功率因数的测量方法；（2）加深对功率因数概念的理解，进一步了解交流电路中电阻、电容、电感等元件消耗功率的特点；（3）学习一种提高交流电路功率因数的方法。2、实验主要内容（1）用瓦特表测量电功率和功率因数；（2）用示波器测量功率和功率因数。3、实验仪器设备（1）电动型瓦特表；（2）交流电流表、交流电压表；（3）示波器；（4）音频信号发生器；（5）调压变压器。五、地磁场水平分量的测量1、实验目的要求（1）了解正切电流计的原理；（2）学习测量地磁场水平分量的方法；（3）学习分析系统误差的方法。2、实验主要内容（1）根据正切电流计原理，利用所给仪器组装正切电流计（2）利用正切电流表计测定地磁场的水平分量。3、实验仪器设备（1）亥姆霍兹线圈、罗盘；（2）直流电源；（3）电阻箱；（4）直流电流表；（5）水平仪。六、半导体热敏电阻特性的研究1、实验目的要求（1）进一步掌握非平衡电桥的原理及其使用方法；（2）研究热敏电阻的温度特性；（3）了解半导体温度计的结构及使用方法。2、实验主要内容（1）用电桥法测定热敏电阻的温度特性；（2）用线性回归法求出半导体热敏电阻温度特性常数；（3）用非平衡电桥设计一只半导体温度计。3、实验仪器设备（1）直流电源；（2）电阻箱、滑线变阻器；（3）检流计、微安表；（4）热敏电阻；（5）温度计、杜瓦瓶、加热器。七、磁致伸缩系数的测定1、实验目的要求（1）研究