实验课程

课程编号：PY044066

课程名称：普通物理实验Ⅰ                          英文名称：General Physical Experiments（I）

学分/学时：2/54                                         课程性质：必修

适用专业：应用物理学                                  建议开设学期：第二学期

先修课程：力学、热学、电磁学、光学 开课单位：物理学院

一、课程的教学目标与任务

普通物理实验是应用物理学专业对学生进行科学实验基本训练而独立开设的一门必修课，是学生进入大学后接受系统实验技术训练的开端。该课程实验内容涉及力学、热学、电磁学、光学等领域，不仅内容充实，而且突出实验基本方法，强调实验设计性与研究性，为培养学生的实验设计和分析能力、自主学习能力和创新能力创造了条件。它在塑造学生严谨的治学态度、激发其活跃的创新意识、促进理论知识与实际应用的深度融合以及适应科技发展的综合应用能力等方面发挥着无可替代的关键作用。同时，为培养高素质创新型物理类人才奠定了坚实的基础。

二、课程具体内容及基本要求

1．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。

2．培养与提高学生的科学实验能力。其中包括：

（1）能够通过阅读实验教材，作好实验前的准备工作；

（2）能够借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器；

（3）能够运用物理学理论对实验现象进行初步分析判断；

（4）能够正确记录和处理实验数据，撰写合格的实验报告。

3．培养学生的科学实验素养。要求学生具有理论联系实际和实事求是的科学作风，严肃认真的工作态度，主动研究的探索精神，遵守纪律、团结协作和爱护公共财产的优良品德。

4．逐步学会观察实验现象、分析实验结果和排除一般性实验故障的能力。

本课程计划学时为54学时，本学期实验开出前讲授一次绪论课，主要介绍物理实验的开课模式，物理实验中涉及到的测量、误差、不确定度、有效数字的概念和计算以及数据处理的方法。本学期实验内容主要是基础物理实验，学生均采取上网预约式选课方式。开设的实验如下：

实验1 电表的改装与校准实验

（1）了解微安表头的结构和工作原理；

（2）学习仪表电气符号的含义；

（3）学习并掌握替代法在内阻测量中的特点和应用；

（4）掌握将表头扩充量程并改装成电流表、电压表及欧姆表的方法。

实验2 空气中声速测量实验

（1）学会用共振干涉法和位相法测量超声波在空气中的传播速度；

（2）学会使用示波器和信号发生器；

（3）掌握对驻波及振动合成等理论的理解。

实验3水中声速测量实验

（1）学会用共振干涉法和位相法测量超声波在水中的传播速度；

（2）学会使用示波器和信号发生器；

（3）掌握对驻波及振动合成等理论的理解。

实验4 灵敏电流计特性测量实验

（1）了解灵敏电流计的结构和工作原理；

（2）了解灵敏电流计的三种运动状态；

（3）测定灵敏电流计的外临界电阻，电流常数和内阻。

实验5电子元件伏安特性测量实验

（1）学习测量线性和非线性电阻元件伏安特性的方法，并绘制其特性曲线；

（2）学习测量电源外特性的方法；

（3）掌握运用伏安法判定电阻元件类型的方法；

（4）学习使用直流电压表、电流表，掌握电压、电流的测量方法。

实验6简谐振动的合成实验

（1）掌握振动方法的表达与物理意义；

（2）掌握同频同向的运动合成以及李萨茹图的形成；

（3）掌握信号源与示波器的实验方法；

（4）掌握用信号源的电压量模拟振子的位移的实验方法。

实验7电流场摸拟静电场实验

（1）学会用模拟法测量和研究二维静电场；

（2）加深对电场强度和电场线、电位等概念的理解；

（3）描绘同轴电缆和平行线电极的稳恒电流场的分布曲线及场量的分布特点。

实验8单缝衍射光强分布测量实验

（1）观察单缝衍射现象，了解其特点，从而加深对衍射理论的理解；

（2）学会用光电元件测量单缝衍射的相对光强分布；

（3）学习如何分析和消除实验中的各种误差。

实验9迈克尔逊干涉仪测量激光波长实验

（1）了解迈克尔逊干涉仪的光学结构及干涉原理；

（2）观察迈克尔逊干涉仪所产生的干涉现象，学习其调节和使用方法；

（3）用迈克尔逊干涉仪测量激光波长；

（4）学习用迈克尔逊干涉仪测定玻璃折射率的一种方法，加深对等厚干涉的理解。

实验10薄透镜焦距测量实验

（1）了解薄透镜的成像规律；

（2）掌握光学系统共轴调节的基本方法；

（3）掌握自准法、物像法、共轭法测量薄透镜的焦距。

实验11 光的偏振特性测量实验

（1）观察光的偏振现象，加深对光的传播规律的认识；

（2）了解偏振片、1/4波片的作用；

（3）熟悉产生和检验偏振光的基本方法，掌握马吕斯定律。

实验12牛顿环实验

（1）了解并掌握测量显微镜的正确使用方法；

（2）观察牛顿环等厚干涉条纹，加深对光的等厚干涉原理的理解；

（3）学习用牛顿环测量透镜曲率半径的方法。

实验13三棱镜顶角的测量实验

（1）了解分光计的结构和工作原理；

（2）学习分光计的读数方法；

（3）学习分光计测量三棱镜顶角的原理；

（4）使用分光计测量三棱镜顶角的方法。

实验14三线摆测量刚体的转动惯量实验

（1）了解三线摆的结构和工作原理；

（2）学习掌握对长度和时间的较精确的测量；

（3）学习用三线摆法测定物体的转动惯量；

（4）通过实验深刻理解刚体转动惯量，刚体转动定律等内容。

实验15 扭摆法测量钢丝切变模量实验

（1）学习利用扭摆法测钢丝的切变模量；

（2）学习理解数据记录处理中的有效数字概念；

（3）掌握各种测量工具的正确使用方法；

（4）学会误差分析（不确定度的计算）方法以及结果的正确表达。

实验16拉伸法测量杨氏弹性模量实验

（1）学会用拉伸法测量金属丝的杨氏模量；

（2）掌握光杠杆法测量微小伸长量的原理；

（3）掌握各种测量工具的正确使用方法；

（4）学会用逐差法或最小二乘法处理实验数据。

实验17 理想气体状态方程实验

（1）了解并掌握理想气体状态方程实验装置正确使用方法；

（2）验证波义尔-马略特定律和查理定律；

（3）学习温度传感器和气压传感器的使用；

（4）利用理想气体状态方程实验估算一定气体的物质的量。

三、教学安排及方式

总学时54学时，其中：讲授3学时，实验51学时，上机0学时，实践0学时，线上0学时。

四、考核及成绩评定方式

该课程为考查课，没有期中考试和期末笔试环节，成绩主要由学生的预习（预习报告）、课堂操作和撰写实验报告三部分组成，每完成一个实验对应就有一个实验成绩（百分制），9个成绩平均即作为最终实验成绩。

五、教材及参考书目

教材：

《大学物理实验》，2022年9月第1版，吴兴林等主编，西安电子科技大学出版社。

参考书目：

1、《力学》，漆安慎,杜婵英原著，高等教育出版社。

2、《热学》，秦允豪主编，高等教育出版社。

3、《电磁学》，赵凯华,陈熙谋主编，高等教育出版社。

4、《光学教程》，姚启钧原著，高等教育出版社。

六、说明

（一）与相关课程的分工衔接

1、该课程之前，学生应先修《力学》、《热学》、《电磁学》、《光学》等课程。

2、学生应该具备高等数学微积分的基本知识，以及概率论和数理统计的基本概念，具备基本的电路知识。

（二）其他说明

无

（执笔人：卢芳 审核人：吴兴林）