《大学物理实验（2）》课程教学大纲

《大学物理实验（2）》课程教学大纲(实践课程)

一、课程说明

（一）课程概况课程中文名称：《大学物理实验（2）》课程英文名称：

Physical

Experiment（Ⅱ）开课学院：理学院适用专业/开课学期：物理学/第三学期课程学分/周学时：2/2《大学物理实验》是理工科物理类专业开设的一门独立的、必修的专业基础实验课，是学生进入大学后受到系统的实验技能训练的开端，是理工科类专业对学生进行科学实验训练的重要基础。物理实验教学和物理理论教学具有同等重要的地位，它们既有深刻的内在联系，又有各自的任务和作用。大学物理实验通过对物理量的测量，能使学生进一步掌握物理实验的基本知识、基本方法和基本技能，并能运用物理学理论、物理实验方法研究物理现象和规律，加深对物理学理论的理解。同时培养和提高学生严谨的科学思维素质，实事求是的科学作风，严肃认真的工作态度，以及在实验过程中同学之间相互协作、共同探索的合作精神。物理实验的实验原理和方法、实验条件的确定、实验仪器及装置的选择和设计、实验技术、实验的数据处理及误差分析等方面都有自身的理论基础和教学内容，它与理论课程既有紧密的联系，又互相独立，是一门独立开设的课程。

（二）课程目标《大学物理实验（二）》的教学目的是：在大学物理实验（一）的基础上，以热学实验和电磁学实验为主，增加开设提高型和综合设计型实验的比例，进一步传授物理实验中的实验知识、实验方法，培养实验技能和学生对物理规律的研究，提高学生的观察能力和实验动手能力。同时培养学生从事科学实验的素质，包括实事求是的科学作风，认真负责的工作态度，遵守纪律、爱护公共财物的优良品德。为今后用物理方法解决本学科的问题打好基础。学完本课程后，应达到以下基本要求：

1、进一步熟悉常用基本物理实验仪器的原理、性能及使用方法。2、掌握对实验进行误差分析的基本方法，培养学生正确处理实验数据、正确表达和评价实验结果的初步能力。3、训练学生综合运用多种实验仪器的能力，培养在比较复杂条件下，观察现象、测试数据、解决矛盾以及综合分析问题的能力。4、学习独立完成简单的设计性实验（包括原理、步骤和方法），培养具有独立开展工作、进行科学实验的初步能力。5、培养学生运用物理学理论对实验现象进行分析判断的能力。

（三）学时分配序号实验（实训）项目名称内容提要授课地点实验类型学时分配每组人数备注1混合法测金属比热1.学会最基本的测量热量的方法——混合法。2.测量金属的比热。3.学习热学实验中系统散热带来的误差的修正方法。热学实验室基础32必做2金属线胀系数的测定1．掌握利用光杠杆测定线胀系数的方法。2．学习用逐差法处理数据。热学实验室基础32必做3冰的熔解热的测定1.过此实验要了解热学实验的基本问题——量热和计温。2.会一种粗略修正散热的方法，并进行实验安排和参量选择。热学实验室基础32必做4冷却法测量金属的比热容1.根据牛顿冷却定律用冷却法测定金属的比热容。2.通过实验了解金属的冷却速率和它与环境之间温差的关系，以及进行测量的实验条件。热学实验室基础32必做5气体比热容比CP/CV的测定1.测定空气分子的定压比热容与定容比热容之比。2.学习测量气体比热容的一种方法。热学实验室设计32必做6电子束线的电偏转与磁偏转1.带电粒子在电场中的偏转规律。2.带电粒子在磁场中的偏转规律。3.电子束线管的结构和原理。电磁学实验室基础32必做7示波器的使用1.示波器原理及应用。2.测定交流电压的幅值。3.测定交流电频率。4.观察李萨如图形。电磁学实验室综合32必做8静电场的描绘1.模拟法的原理及条件。2.圆柱形电容器等势面描绘。3.静电场电场线描绘。电磁学实验室基础32必做9磁场的描绘1.霍尔法测磁场原理。2.霍尔元件结构及特征。3.圆线圈轴向磁场测量描绘。4.亥姆霍兹线圈磁场测量描绘。电磁学实验室基础32必做10电表的改装与校准1.改装电流表和电压表原理。2.校准改装电表。3.电表标称误差计算。电磁学实验室设计32必做11利用牛顿环测透镜的曲率半径1.测定透镜的曲率半径。2.加深对等厚干涉现象的认识。光学实验室综合32必做12液体表面张力系数的测定（用拉脱法，力敏传感器）1.使用拉脱法测定室温下水的张力系数。2.学会力敏传感器定标的方法。热学实验室综合32选做13液体比汽化热测量1.用量热器和集成温度传感器测量水的比汽化热。2.学习液体比汽化热的一种电测量方法。热学实验室设计32选做14不良导体导热系数的测定1.掌握不良导体导热系数的测定方法——稳态平衡法。2.测定不良导体（橡皮或胶木）的导热系数，并学会利用冷却法绘制曲线求等温冷却速度。热学实验室设计32选做15良导体导热系数的测定1.用稳态法测定铜的导热系数。2.用稳流法测量传递的热量。热学实验室综合32选做16机械功转化法测热功当量1.研究机械功与热量的转换，测定热功当量。热学实验室设计32选做17毛细管法测液体表面张力系数1.用毛细管法测液体表面的张力系数。热学实验室基础32选做18电热法测热功当量1.用电热法测量热功当量。2.学会一种热量散失的修正方法——修正终止温度。热学实验室基础32选做19液体表面张力系数的测定（用拉脱法，焦利氏秤）1.使用拉脱法测定室温下水的张力系数。2.学会使用焦利氏秤测量微小力的方法。热学实验室综合32选做20RLC电路的稳态过程研究1.RC和RL串联电路的幅频特性和相频特性。2.RLC串联、并联电路的相频特性和幅频特性。3.RLC电路的串联谐振和并联谐振现象。电磁学实验室基础32选做21电子束线的聚焦1.电子束的磁聚焦原理。2.测量电子荷质比。电磁学实验室综合32选做22热电偶的定标1.热电偶的原理。2.热电偶的定标方法。电磁学实验室综合32选做23夫朗和费单缝衍射1.观察夫朗和费单缝衍射图样。2.测量衍射单色光波波长。光学实验室基础32选做24菲涅尔圆孔衍射1.观察菲涅尔圆孔衍射现象。2.利用光电元件测量菲涅尔圆孔衍射相对光强分布。光学实验室基础32选做

二、教学方法和手段采用“分段式”教学模式，加强学生实验前的预习，力求通过预习了解实验的原理和方法，培养学生的实际操作技能，必要的示范可以使得学生准确掌握实验的要领。从仪器的操作，数据的记录及处理，实验报告的撰写都要力求规范化，为进一步学习物理实验知识打下坚实的基础。在实验教学中，采用自主化开放式的实验教学模式。理论与实践相结合、演示引导与动手实践相结合、发挥学生丰富想象空间等教学方法和手段。实验室采用重点开放和集中开放相结合的方式，一些实验项目是学生可以自主选择的题目，实验中心安排老师指导、答疑。三、

教学内容项目

一、

混合法测金属比热

（3学时）一、教学目标1.学会最基本的测量热量的方法——混合法。2.测量金属的比热。3.学习热学实验中系统散热带来的误差的修正方法。二、教学重、难点

重点：理解混合法测固体的比热的原理；

难点：外推法修正系统误差。三、教学内容（一）主要仪器设备量热器、温度计（0～50℃，准确到0.1℃）、加热器、待测金属块、细线、物理天平、秒表、小量筒。（二）内容混合前量热器内筒温度的测量；混合过程中温度的测量，混合后温度的测量项目

二、

金属线胀系数的测定

（3学时）一、教学目标1.掌握利用光杠杆测定线胀系数的方法；2.学习用逐差法处理数据。二、教学重、难点

重点：用光杠杆法测量微小变化的原理；

难点：光杠杆，望远镜的调节。三、教学内容（一）主要仪器设备线胀系数测定仪（附光杠杆）、望远镜直横尺、钢卷尺、气压计（共用）、温度计（50～100℃，准确到0.1℃）、游标卡尺。（

二）内容用光杠杆法测定金属管的线胀系数。项目

三、

冰的熔解热的测定

（3学时）一、教学目标1.过此实验要了解热学实验的基本问题——量热和计温；2.会一种粗略修正散热的方法，并进行实验安排和参量选择。二、教学重、难点

重点：冷热补偿法减小实验误差；难点：理解冰的熔解热测量实验的设计原理及实验所必须具备的条件，正确选择测量温度的方法和时机。三、教学内容（一）主要仪器设备量热器、物理天平、水银温度计、冰、停表、量筒、玻璃皿、干拭布等。（

二）内容用混合法测定冰的熔解热；使用冷热补偿法控制混合初温及平衡温度，先试做绘制温时曲线，直到图线上吸热面积大致等于放热面积，在取相应的温度用于计算熔解热。项目

四、

冷却法测量金属的比热容

（3学时）一、教学目标1.根据牛顿冷却定律用冷却法测定金属的比热容。2.通过实验了解金属的冷却速率和它与环境之间温差的关系，以及进行测量的实验条件。二、教学重、难点

重点：冷却法测比热的原理；难点：冷却过程的控制。三、教学内容：（一）主要仪器设备冷却法金属的比热容测量仪（

二）内容以铜为标准测量铁、铝在1000C时的比热容。

1.以热电偶为测温元件

2.将防风筒内的样品加热到1500C让其自然冷却。

3.分别测量铁、铜、铝从1020C下降到980C所用时间，带入测量公式计算比热容。项目

五、

气体比热容比CP/CV的测定

（3学时）一、教学目标1.测定空气分子的定压比热容与定容比热容之比；2.学习测量气体比热容的一种方法。二、教学重、难点重点:金属球在特定容器中振动求g=CP/CV难点：实验仪器的调整三、教学内容（一）主要仪器设备DH4602气体比热气体比热容比测定仪、支撑架、精密玻璃容器、气泵。（

二）内容

测定金属球在容器中的振动周期计算空气比热容比。项目

六、

电子束线的电偏转与磁偏转

（3学时）一、教学目标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。二、教学重、难点

电偏转原理与磁偏转原理；线路的连接及调节三、教学内容（一）主要仪器设备：EB-IV型电子束实验仪（

二）内容1.电偏转：X.Y分别加电压，研究偏移量与所加电压的关系，计算电偏转灵敏度2磁偏转：测量励磁电流与偏移量的关系，计算磁偏转灵敏度。

项目

七、

示波器的使用

（3学时）一、教学目标1.了解示波器的主要结构和显示波形的基本原理；2.学会使用示波器和信号发生器；3.用示波器观察李萨如图形以及利用李萨如图形测量正弦信号的频率。二、教学重、难点

重点：示波器原理和使用方法以及用示波器测量电压和周期的方法；

难点：示波器获得稳定波形的方法----同步扫描。三、教学内容（一）主要仪器设备：示波器、信号源（二）内容

1.

示波器的基本调节，观察波形（正弦波）；

2.

分别测量两个不同正弦信号的频率、幅值；

3.

观察利萨如图形，学会利用利萨如图形测量频率。项目

八、

静电场的描绘

（3学时）一、教学目标1.了解模拟法描绘静电场的理论依据；2.学会用模拟法研究静电场，在导电纸上描绘静电场分布的方法；3.描绘几种静电场的等位线，根据等为线画出电力线；4.加深对静电场，稳恒电流场的了解。二、教学重、难点

重点：模拟满足的三个条件

1、稳恒电流场中的电极形状应与被模拟的静电场中的带电体几何形状相同；

2、稳恒电流场中的导电介质是不良导体且电导率分布均匀。

3、模拟所用电极系统与模拟电极系统的边界条件相同。难点：同轴电缆，两导体间电位差U0三、教学内容（一）主要仪器设备：THME-1型静电场描绘实验仪（二）内容

1、描绘同轴电缆电场中等位线分布模拟静电场；

2、描绘两平行无限长带等量异号电荷体系的等位线模拟静电场；

3、验证静电场的性质。项目

九、

磁场的描绘

（3学时）一、教学目标1.了解霍尔法测磁场的原理；2.学习用霍尔传感器测量载流线圈的磁场的方法；3.了解亥姆霍兹线圈磁场的特点。二、教学重、难点：

了解霍尔元件和霍尔效应的基本原理，学会用霍尔效应测量磁场的基本方法三、教学内容（一）主要仪器设备：亥姆霍兹线圈磁场测定仪、霍尔传感器。（

二）内容1、载流圆线圈轴线上各点的磁感应强度的测量；2、验证磁场迭加原理；3、作两线圈轴线间各点上磁感应强度B与位置Z之间关系图。项目

十、

电表改装与校准

（3学时）一、教学目标1.测量表头内阻及满度电流；2.掌握将1mA表头改成较大量程的电流表和电压表的方法；3.设计一个R中=1500Ω的欧姆表，要求E在1.3--1.6V范围内使用时，能调零；4.用电阻器校准欧姆表，画校准曲线，并根据校准曲线用组装好的欧姆表测未知电阻；5.学会校准电流表和电压表的方法。二、教学重、难点重点：了解电流计的量程和内阻在实验中所起的作用，掌握测量方法；难点：依据实验原理设计线路及实验步骤。三、教学内容（一）主要仪器设备：DH4508型电表改装与校准实验仪、ZX21电阻箱。（

二）内容

1．测定电流计内阻；2．改装电流计为较大量程的毫安表；

3．改装电流计为伏特计；

4．校准所改装的电表；5.

将表头，电源，电阻等组装成欧姆表。

项目

十一、

利用牛顿环的等厚干涉测透镜的曲率半径

（3学时）一、教学目标1.认识用分振幅产生的干涉现象，加深对等厚干涉原下的理解；2.利用牛顿环测凸透镜的曲率半径。二、教学重、难点：

牛顿环仪的调节使用方法,求曲率半径的公式推导。三、教学内容（一）主要仪器设备：读数显微镜、牛顿环、钠光灯（二）内容1.

调节牛顿环装置,使牛顿环落在显微镜筒的正下方；2.

调节目镜,使牛顿环圆心处在视场正中央；3.

分别测量6个不同级数的暗环直径，求平均值,代入公式求透镜曲率半径的平均值。项目

十二、

液体表面张力系数的测定（用拉脱法，力敏传感器）

（3学时）一、教学目标1.使用拉脱法测定室温下水的张力系数；2.学会力敏传感器定标的方法。二、教学重、难点重点：用力敏传感器测量微小力（表面张力）；难点：液膜拉断前后电压的测量。三、教学内容（一）主要仪器设备液体表面张力测定仪、砝码、烧杯、温度计、酒精灯、蒸馏水、游标卡尺。（二）内容1.力敏传感器的定标，根据测量值用最小二乘法算出传感器的灵敏度；2.测量水在室温下的表面张力系数。项目

十三、

液体比汽化热测量

（3学时）一、教学目标1.用量热器和集成温度传感器测量水的比汽化热；2.学习液体比汽化热的一种电测量方法。二、

教学重、难点

重点：混合法测量比汽化热的原理；难点：控制恰当的水汽通入量以减小实验误差。三、教学内容（一）主要仪器设备：液体比汽化热测量仪（二）内容

1.温度传感器的定标；

2.用混合法测量水1000C汽化热。项目

十四、

不良导体导热系数的测定

（3学时）一、教学目标1.掌握不良导体导热系数的测定方法——稳态平衡法；2.测定不良导体（橡皮或胶木）的导热系数，并学会利用冷却法绘制曲线求等温冷却速度。二、教学重、难点重点：了解热传导的物理过程和导热系数的概念；难点：学习用稳态发测不良导体的导热系数并学会用作图法求冷却速率。三、教学内容（一）主要仪器设备不良导体导热系数测定仪，温度计（0～100℃，精确到0.1℃），蒸汽发生器，气压计（共用），游标卡尺，螺旋测微器，秒表。（

二）内容1.测量样品的直径厚度，散热盘的直径厚度质量。

2.用稳态法测橡皮的导热系数

项目

十五、

良导体导热系数的测定

（3学时）一、教学目标1．用稳态法测定铜的导热系数；2．用稳流法测量传递的热量。二、教学重、难点

重点：学习用流体换热法测量传递热量的方法；难点：蒸汽加热法的特点。三、实验内容：（一）主要仪器设备：导热系数测定仪，温度计4支，水位器，蒸汽发生器，停表，游标卡尺，烧杯，天平等。（

二）内容稳流法测定铜的导热系数。项目

十六、

机械功转化法测热功当量

（3学时）一、教学目标研究机械功与热量的转换，测定热功当量。二、教学重、难点重点：理解用机械法测量热功当量的基本原理；难点：观察热与功的转换现象，掌握测定热功当量的方法。三、教学内容（一）主要仪器设备：热功当量测定仪，温度计，天平，量筒等（二）内容1、调节热功当量实验装置。

2、测定热功当量，并与标准值进行比较，计算测量误差。项目

十七、

毛细管法测液体表面张力系数

（3学时）一、教学目标

用毛细管法测液体表面的张力系数。二、教学重、难点重点：掌握用毛细管法测量液体表面张力系数的原理；难点：掌握测高仪、读数显微镜的使用方法。三、教学内容（一）主要仪器设备：毛细管，烧杯，温度计，显微镜，测高仪，纯净水银等。（二）内容1.

用测高用读数显微镜测量毛细管直径；2.仪测量毛细管中水柱高度。项目

十八、

电热法测热功当量

（3学时）一、教学目标1.用电热法测量热功当量；2.学会一种热量散失的修正方法——修正终止温度。二、教学重、难点

重点：记录Ｖ、Ｉ等实验数值，利用能量守恒计算结果；

难点：用电热法测定热功当量；学习散热修正的终温修正法。三、教学内容（一）主要仪器设备量热器（附电热丝），温度计（0℃～50℃、0.1℃），电流表，电压表，直流稳压电源，秒表，物理天平，开关等。（二）内容1、测量量热器内筒及内筒中水的质量；2、连接电路，选电压，量程；3、测外围温度T1连接电源，记T0，每隔一分钟填表；4、降温，测量降温温度，每隔一分钟填表填表；5、测环境温度T2。项目

十九、

液体表面张力系数的测定（用拉脱法，焦利氏秤）

（3学时）一、教学目标1.使用拉脱法测定室温下水的张力系数；2.学会使用焦利氏秤测量微小力的方法。二、教学重、难点

焦利氏秤称微小力的方法

三、教学内容（一）主要仪器设备：焦利氏秤，砝码，烧杯，温度计，酒精灯，蒸馏水，游标卡尺（二）内容1、测量弹簧的倔强系数；2、测F-W值；3、测水膜被拉断的高度h；4、用游标卡尺测出金属丝的长度，用螺旋测微仪测出金属丝的直径；5、计算水的表面张力系数，并查出理论值，求误差。项目

二十、

RLC电路的稳态过程研究

（3学时）一、教学目标1.

观测RC和RL串联电路的幅频特性和相频特性；2.

了解RLC串联、并联电路的相频特性和幅频特性；3.

观察和研究RLC电路的串联谐振和并联谐振现象。二、教学重、难点

1、RC

及RL

串联电路的相频特性和幅频特性；2、观测RLC

串联电路的相频特性及其应用。三、教学内容（一）主要仪器设备：DH4503型RLC电路实验仪、双踪示波器（

二）内容1、观察R、L、C

电路的串联谐振和并联谐振现象，了解谐振现象在电子技术方面的选频应用；2、学会测绘谐振曲线。项目

二十一、

电子束线的聚集

（3学时）一、教学目标1.了解带电粒子在电磁场中的运动规律及电子束线的电、磁聚焦原理；2.了解电子束线管的结构和工作原理；3.掌握测量电子荷质比的一种方法。二、教学重、难点

熟悉测定电子射线电聚焦、磁聚焦仪器的构造与调试方法三、教学内容（一）主要仪器设备：EB-IV型电子束实验仪（二）内容1、观测电子射线电聚焦现象，并记录所观测到电聚焦的条件(聚焦电压的变化情况)。2、观测电子射线磁聚焦现象，并记录下观测到磁聚焦所满足的条件(励磁电流、聚焦电压的变化情况)。3、电子荷质比e/m的测定，计算其测量值，并与标准值相比较项目

二十二、热电偶的定标

（3学时）一、教学目标1.了解热电偶的原理；2.掌握热电偶的定标方法。二、教学重、难点重点：理解温差电效应；难点：热电偶测温的基本原理和方法。三、教学内容（一）主要仪器设备：热电偶、电位差计、电热杯、烧杯、保温杯、标准水银温度计。（

二）内容1、测温差电动势

；

2、热电偶定标；

3、利用热电偶测温验证e-T定标曲线

使恒温腔的温度达到某一值。项目

二十三、

夫朗和费单缝衍射

（3学时）一、教学目标观察夫朗和费衍射图样及演算单缝衍射公式。二、教学重、难点

重点：实验装置的原理、结构、使用方法；

难点：夫琅禾费单缝衍射条纹的特征，亮度分布，条纹宽度，条纹位置和宽度与缝宽和

波长的关系。三、教学内容（一）主要仪器设备：钠光灯、单面可调狭缝、凸透镜L1、凸透镜L2、测微目镜（去

掉其物镜头的读数显微镜）（

二）内容

1.

观察和研究单夫朗和费单缝衍射条纹的特点；

2.

用夫琅和费单缝衍射理论计算缝宽a

。项目

二