太原理工大学课程教学大纲_太原理工大学教学大纲
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《物理实验A
（二）》教学大纲
课程编号：（00000047）
课程中文名称：（物理实验A
（二））课程英文名称：Physical Experiment A（2）
总学时：（32）
实验学时：（30）
上机学时：（0）学分：（2.0）
适用专业：理工科各专业
一、课程性质、目的和任务（300字内）
《物理实验A
（二）》课程是是面向我校工科各专业科学生必修的一门重要基础实验课。使学生在进行初步物理实验基础之上，进一步加强实验现象观察、数据记录及处理和实验结果分析等环节，培养和提高学生的科学实验的知识和技能提高学生的独立操作能力，全方位地反复地训练和诱发学生的创造性的工作能力，通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理实验知识，加深对物理学原理的理解。培养与提高学生的科学实验能力。二．课程教学内容及学时分配（每章均包括以下三项内容）
课堂教学
绪论强化
1.教学内容及基本要求
教学内容： 加深对误差，随机误差，系统误差，相对不确定度，绝对不确定度，有效位数的理解，学会如何利用不同的精度要求选择仪器。
基本要求：本部分是整个物理实验的绪论的加强部分。在通过课堂讲授加强学生对误差、系统误差、随机误差的定义及各自性质规律的理解。对数据处理方法进行进一步的分析。2.重点、难点
重点：误差，随机误差，系统误差，相对不确定度，绝对不确定度，有效位数，仪器选择。
难点：相对不确定度，绝对不确定度 3.学时分配
绪论 2学时 必修
实验教学
（一）用牛顿环测平凸透镜的曲率半径
1.教学内容及基本要求
“牛顿环”是一种用分振幅方法实现的等厚干涉现象，是光的波动性的有力证据之一，牛顿环已经在工业测量中得到广泛的应用，如测量光波波长、测量微小角度或薄膜厚度、观测微小长度变化、检测光学表面加工质量、测量液体折射率等。实验目的：
1)观察等厚干涉现象，掌握其特点，加深对光的波动性的理解。2)掌握用牛顿环测平凸透镜曲率半径的方法。3)掌握读数显微镜的使用。2.重点、难点
重点：牛顿环产生的基本原理 难点：逐差法数据处理 3.学时分配
用牛顿环测平凸透镜的曲率半径（2学时，选做）
实验教学
（二）霍尔效应及磁场的测量
1.教学内容及基本要求
霍尔效应是1879 年美国物理学家霍尔研究载流导体在磁场中导电性质时发现的一种电磁效应。霍尔效应在科学实验和工程技术中有着广泛的应用，霍尔元件测量灵敏度高，体积小，易于在磁场中移动和定位，可用它测量某点的磁场和缝隙中的磁场，还可以利用这一效应来判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及迁移率等主要参数。实验目的：
1)了解用霍尔效应测磁场的原理和方法。2)了解霍尔效应的副效应以及消除方法。3)学会用霍尔元件测量长直螺线管的磁场强度 2.重点、难点
重点：霍尔效应测磁场基本原理。难点：副效应的理解 3.学时分配
霍尔效应及磁场的测量（2学时，选做）
实验教学
（三）光栅衍射
1.教学内容及基本要求
光栅是根据多缝衍射原理制成的一种重要的分光元件，它由大量等宽、等间距的平行狭缝组成。光栅通常分为刻划光栅、复制光栅、全息光栅等。光栅衍射原理也是晶体X射线结构分析和近代频谱分析与光学信息处理的基础。此外，它还广泛应用于信息处理、光通信、计量等问题之中。光栅测量系统也是中、高档数控机床构成闭环数控系统的重要组成部分 实验目的：
1)进一步掌握分光计的调节和使用方法。
2)观察光栅的衍射现象，加深对光的衍射及光栅分光原理的理解。3)测定光栅常数及水银灯在可见光范围内的几条谱线波长。2.重点、难点
重点：光栅衍射原理。难点：分光计调节 3.学时分配
光栅衍射（2学时，选做）
实验教学
（四）超声声速测定仪测量声速
1.教学内容及基本要求
实际应用中，用超声波测距、定位、测液体流速、测量材料的弹性模量、测量气体温度瞬间变换等方面，超声波的传播速度有很重要的意义。故超声波在化工、医学材料的实验研究方面都得到了广泛的应用。超声波在介质中的传播速度是一个基本的物理量。
实验目的：
1)学习用相位比较法、共振干涉法测量声速。加深对共振、振动合成的理解
2)了解压电换能器的功能及超声波的产生、发射、传播和接收原理。3)熟悉低频信号发生器、模拟示波器的使用方法。2.重点、难点
重点：超声声速测量的基本原理 难点：模拟示波器的使用 3.学时分配
超声声速测定仪测量声速（2学时，选做）
实验教学
（五）仿真实验
1.教学内容及基本要求
大学物理仿真实验通过计算机把实验设备、教学内容、教师指导和学生的操作有机地融合为一体，通过对实验环境的模拟，加强学生对实验的物理思想和方法、仪器的结构及原理的理解。实验目的：
1）通过计算机仿真熟悉实验内容和操作 2.重点、难点
重点： 熟悉实验原理 3.学时分配
仿真实验（2学时，选做）
实验教学
（六）金属电子功函数的测定
1.教学内容及基本要求
要使电子逸出金属表面，必须给电子提供一定的能量，这份能量称为电子的功函数。本实验通过对热电子发射规律的研究，可以测定阴极材料的功函数，为选择合适的阴极材料提供依据。
实验目的： 1)了解金属电子功函数的概念和热电子发射的基本规律。2)学习用里查孙直线法测定钨的功函数。
3)学习直线测量法、外延测量法和补偿测量法等基本实验方法。2.重点、难点
重点：热电子发射理论测量功函数的原理 难点：电路的搭建和测量、绘图法 3.学时分配
金属电子功函数的测定（2学时，选做）
实验教学
（七）非线性电路混沌实验
1.教学内容及基本要求
混沌是指确定的宏观的非线性系统在一定条件下所呈现的不确定或不可预测的随机现象。本实验通过非线性电路通过微调可变电阻来观察混沌现象。
实验目的：
1）建立非线性电路系统，并在示波器上观察且记录周期分岔及混沌、单吸引子、双吸引子等现象。
2）对所观察的奇怪吸引子的各种图象进行探讨和说明。2.重点、难点
重点：混沌产生的基本原理。难点：电路的搭建和调节 3.学时分配
非线性电路混沌实验（2学时，选做）实验教学
（八）铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线
1.教学内容及基本要求
铁磁材料应用在各种仪器设备中，从发电机﹑变压器、电表铁心到录音机磁头等，有着广泛的应用。铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线，反映该材料的重要特性，也是设计电磁机构或仪表的重要依据。用示波器测量磁滞回线直观、方便、迅速，能够在不同磁化状态下进行观察和测量，在实验中被大量使用。实验目的：
1)了解用示波器观察磁滞回线的基本原理。
2)掌握用示波器观察磁滞回线以及基本磁化曲线的测绘方法。3)加深对铁磁材料磁特性的认识。2.重点、难点
重点：磁滞回线以及基本磁化曲线。难点：测量、数据处理 3.学时分配
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线（2学时，选做）
实验教学
（九）弗兰克－赫兹实验
1.教学内容及基本要求
本实验通过对氩原子第一激发电位的测量，学习弗兰克和赫兹为揭示原子内部能量量子化能级所做的巧妙构思和采用的实验方法，了解低能电子与原子弹性碰撞和非弹性碰撞的机理，以及电子与原子碰撞的微观过程是怎样与实验中的宏观量相联系的，并且用于研究原子内部的能量状态和能量交换的微观过程。
实验目的：
通过测定氩原子的第一激发电位，证明原子能级的存在，加深对原子能量量子化的理解。2.重点、难点
重点：氩原子第一激发电位的测量的基本原理。难点：数值分析 3.学时分配
弗兰克－赫兹实验（2学时，选做）
实验教学
（十）超声光栅测量声速
1.教学内容及基本要求
当高频声波在液体中传播时，如果有可见光通过该液体，可见光将产生衍射效应。这一现象被称作声光效应。在一定条件下，声光效应的衍射光强分布类似于普通的光栅。本实验主要是利用声光效应测量超声波在液体中的传播速度，为测量液体中的声速提供另一种思路和方法 实验目的：
1)了解超声光栅产生的原理。
2)学会利用声光效应测量超声波在液体中的传播速度。
2.重点、难点
重点：超声光栅产生的基本原理 难点：数据处理 3.学时分配 超声光栅测量声速（2学时，选做）
实验教学
（十一）迈克耳孙干涉仪
1.教学内容及基本要求
迈克耳孙干涉仪在近代物理学和近代计量科学中，具有重大影响，特别是20世纪60年代激光出现以后，各种应用更为广泛。用它可以观察光的干涉现象，研究光谱线的超精细结构，精密计量检验光学零件的偏差，测定光波波长、微小长度、光源的相干长度；还可以测量气体、液体的折射率等。
实验目的： 1)2)了解迈克耳孙干涉仪的结构和工作原理，掌握其调节和使用方法。通过观察等倾干涉、等厚干涉、白光干涉和非定域干涉现象，加深对干涉原理的理解。3)测量He-Ne激光的波长。
2.重点、难点
重点：迈克尔逊干涉仪的调节 难点：数据处理 3.学时分配
迈克耳孙干涉仪（2学时，选做）
实验教学
（十二）自由落体法测定重力加速度 1.教学内容及基本要求
地球对其表面的物体具有吸引力,重力加速度是度量地球引力大小的物理量。由于地球的自转和地球形状的不规则,造成各处的重力加速度有所差异,与海拔高度,纬度以及地壳成分,地幔深度密切相关。
实验目的： 1)2)掌握自由落体法测重力加速度的方法。加深对自由落体运动规律的理解。
2.重点、难点
重点： 测量的注意事项 难点： 数据处理 3.学时分配
自由落体法测定重力加速度（2学时，选做）
实验教学
（十三）傅立叶分解合成实验
1.教学内容及基本要求
周期性函数可以用傅立叶级数来表示，用傅立叶级数展开进行分析的方法在数学、物理、工程技术等领域有着广泛的应用。傅立叶分解合成实验利用串联谐振电路，对方波或三角波电信号进行频谱分析，测量基频和各阶倍频信号的振幅以及它们之间的相位关系。实验目的：
1)加深对傅立叶级数分解与合成的理解，了解傅立叶分析法在科学工程领域中的重要应用。
2)了解傅立叶分解合成仪的基本原理，并能正确使用傅立叶分解合成仪，对方波或三角波电信号进行分析。2.重点、难点
重点：信号的合成与分解原理。难点：初相位的调节 3.学时分配
傅立叶分解合成实验（2学时，选做）
实验教学
（十四）油滴法测基本电荷
1.教学内容及基本要求
汤姆孙通过测定带电粒子流的荷质比，提出电子的概念。但是他一直没有测出电子的电量。在当时科学家提出的多种测量电子电荷的方法中，最准确的方法是云雾法。实验目的：
测量基本电荷的电量，加深对电荷量子性的理解。2.重点、难点
重点： 实验原理 难点： 合适油滴的选取 3.学时分配
油滴法测基本电荷（2学时，选做）
实验教学
（十五）全息照相实验 1.教学内容及基本要求
全息照相技术能够准确、迅速地记录各种实物立体的图像，是通过波的干涉记录被摄物体反射光波中信息（振幅、相位）的照相技术。如防伪、生物工程、计算机存储、医学等科研、生产和测量领域都有着广泛的应用。实验目的： 1)理解全息照相的基本原理 2)学会搭建全息照相光路。3)学会拍摄和观测全息图。2.重点、难点
重点：全息照相实验原理 难点： 全息照相光路搭建 3.学时分配
照相技术（2学时，选做）
实验教学（十六）普朗克常数的测定
1.教学内容及基本要求
美国物理学家密立根用精密的实验验证了爱因斯坦光电效应理论的正确性, 并测量了普朗克常量。利用光电效应测定普朗克常量是物理史上关键性的实验之一。
实验目的： 1)2)3)通过实验观察和分析，加深了解光电效应和光的量子性 了解光的量子理论和波动理论对光电效应的解释 学习用光电效应测定普朗克常量
2.重点、难点
重点：光电效应规律 难点： 普朗克常量的测量 3.学时分配
普朗克常数的测定（2学时，选做）
实验教学（十七）粘滞系数的测定
1.教学内容及基本要求
粘滞系数与流体的性质和温度有关，液体温度升高后黏滞系数会变小。测定液体黏滞系数的方法很多，但一般都采用间接方法进行测量。本实验主要介绍落球法测定黏度较大的液体的黏滞系数，且通过改变液体的温度测量变温黏滞系数。实验目的：
1)观察小球在液体中的运动现象，了解其运动规律.2)观察液体内摩擦现象，学习测定液体的黏滞系数.3)进一步掌握常用测量仪器的使用.2.重点、难点
重点：不同温度下粘滞系数的测定。难点：测量过程中小球的控制。3.学时分配
粘滞系数的测定（2学时，选做）
实验教学（十八）光的偏振
1.教学内容及基本要求
根据光的波动理论，可见光是特定频率范围内的电磁波。在光场中任意点都同时存在电场和磁场，二者的方向垂直并同时垂直传播方向，因此光是横波。实验观察光的偏振现象，加深对偏振光基本规律的理解。掌握起偏和检偏的方法。掌握波片的作用和原理。掌握椭圆偏振光、圆偏振光的产生方法。实验目的：
1）观察偏振片的起偏和检偏现象； 2）验证马吕斯定律。2.重点、难点
重点：不同偏振态的检验和测量。难点：不同波片相结合偏振状态的改变。3.学时分配
光的偏振（2学时，选做）
实验教学（十九）演示实验
1.教学内容及基本要求
本课程精选普通物理力学、热学、电磁学、光学中二百个左右能揭示物理概念和规律的演示实验，在较短时间内，通过学生亲自动手操作、观察思考，对物理现象进行解释，从而掌握物理规律、提高学生的实验操作能力和实验设计能力。实验目的：
1)通过演示仪器揭示物理原理。2)增加实验的趣味性。2.重点、难点 重点：演示仪器，观察现象。难点：揭示演示现象的物理原理。3.学时分配
演示实验（2学时，选做）
三、教材及教学参考书 教材：
王云才主编，大学物理实验教程，北京：科学出版社，2010。教学参考书：
1.杨述武、赵立竹、沈国土主编，普通物理实验系列（“十一五”规划教材），北京：高等教育出版社，2010。
2.张勤、张菊清等主编，近代测量数据处理与应用（“十一五”规划教材），北京：测绘出版社，2011。
3.咯蔚波主编，医用物理学实验（“十一五”规划教材），北京：背景大学出版社，2008。
4.贺顺忠主编，工程光学实验教程（“十一五”规划教材），北京：机械工业出版社，2007。
5.王铁云主编，大学物理实验教程（新世纪高等学校教材），北京：北京师范大学出版社，2011.6.赵丽华．新编大学物理实验． 浙江：浙江大学出版社，2007 7.吕斯骅，段家忯．基础物理实验． 北京：北京大学出版社，2006 8.丁慎训，张连芳．物理实验教程（第二版）．北京：清华大学出版社，2002
9.成正维等．大学物理实验． 北京：高等教育出版社，2002
10.谢行恕，康士秀，霍剑青等．大学物理实验．北京：高等教育出版社，2001
