【课程编码】LGZB0011           【课程名称】大学物理A实验

【总 学 时】24                           【学    分】1

【理论学时】3                          【实践学时】21

【课程类别】专业基础课

【适用专业】土木工程、给排水科学与工程、工程管理

【课程性质、目标和要求】

物理学是一门重要的基础科学，是整个自然科学的基础。物理学的发展不仅推动了整个自然科学，而且对人类的物质观、时空观、宇宙观，对整个人类文化都产生了极深刻的影响。物理学又是当代技术发展的最主要的源泉。物理学是实验的科学，物理实验的方法、思想、仪器和技术已经被普遍地应用在各个自然科学领域和技术部门以及其它学科领域。物理学新概念的确立和新规律的发现依赖于反复的实验，物理学上新的突破常常是通过新的实验技术的发展，从而促成科学技术的革命形成新的生产力。

本课程是为土木工程、给排水科学与工程、工程管理专业学生开设的一门基础实验课，着重给学生以严格的实验基础训练。物理实验的实验方法和思想、实验条件的保证、实验仪器装置、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，它与物理讲授课程既有紧密的联系，但又有所不同。

本课程的主要目的是：使学生在物理实验的基本知识、基本方法和基本技能方面受到一定的训练，理论联系实际，培养学生初步的实验能力、良好的实验习惯以及严谨求实的科学作风，使学生逐步具有良好的实验素质，并为有关各学科的后继实验课程和今后用物理方法解决本学科问题打好基础。

本课程的基本要求：

通过完成一定数量的力学、电磁学和光学实验，达到：

1.      培养学生实事求是的精神，如实地记录实验出现的物理现象和实验数据，能根据实验要求设计数据表格与作图，并写出正规的实验报告。

2.      初步学会用实验方法观察、分析、研究物理现象和规律。通过实验加深对某些重要物理现象和规律的认识和理解。

3.      掌握一些常用物理量（如长度、时间、质量、温度、电压、电阻、电流、频率、波长等）的测量方法和技术。能正确使用常用物理实验仪器和量具，培养学生按实验要求选择仪器的能力。了解计算机在实验中的一些基本应用。

4.      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。

5.      培养学生的实验能力，尤其是进行实验时的动手能力。注意使学生初步养成良好的实验习惯。

【本课程与其它课程的联系】

本课程的先修课程为高等数学，与《大学物理》同时开设。

【教学内容和要求】

实验学时分配如下：24学时

误差理论：

［教学要求］

⑴ 掌握误差理论，它是物理实验课“三基培训（基本知识、基本方法、基本技能）”中基本知识的主要内容及数据处理的主要理论。

⑵ 掌握测量误差、有效数字及不确定度的概念、记录、计算、结果分析及其物理意义。

［教学内容］

⑴ 学习掌握测量误差及不确定度的定义、产生原因、估算方法。

⑵ 掌握实验结果的正确表示和分析。有效数字的概念、记录、计算、及结果分析。

实验一  物体密度的测量

［教学要求］

⑴ 掌握力学实验基本仪器的原理及使用方法。

⑵ 练习正确读数、记录和计算实验不确定度。

［教学内容］

⑴ 学习游标原理及螺旋测微原理。

⑵ 掌握游标卡尺、螺旋测微计及物理天平的使用方法。

⑶ 学习测量固体的密度。

实验二  单摆实验

［教学要求］

⑴ 掌握用单摆测重力加速度的原理和方法。

⑵ 学习用作图法验证理论公式。

⑶ 分析实验中主要误差来源及处理方法。

［教学内容］

⑴ 设计用单摆测当地重力加速度方案（要求周期测定的不确定度小于0.02%）。

⑵ 验证单摆周期公式。

实验三  用伸长法测定金属丝的杨氏模量

［教学要求］

⑴ 学习用光杠杆测量长度的微小变化。

⑵ 掌握用伸长法测量金属丝的杨氏模量的方法。

⑶ 学习用逐差法处理数据。

［教学内容］

⑴ 调节光杠杆及望远镜，确定零位置。

⑵ 递增、递减砝码，记录相应的钢丝长度变化数据。

⑶ 分别用米尺、游标卡尺、螺旋测微计测量光杠杆与望远镜距离，光杠杆长度与钢丝直径。

实验四  基本电学量的测量

［教学要求］

⑴ 了解电学基本仪器、万用电表的基本原理。

⑵ 进一步掌握电学基本仪器、万用电表的使用方法。

［教学内容］

⑴ 掌握电学基本仪器、万用电表的使用方法。

⑵ 完成教材中5道实验练习题。

实验五  静电场的描绘

［教学要求］

⑴ 掌握模拟法原理。

⑵ 描绘同轴圆柱体电容器的电场。

［教学内容］

⑴ 学习用模拟法描绘静电场的原理。

⑵ 用双层静电仪描绘同轴圆柱体电容器的电场。

实验六  用伏安法测电阻及电路设计

［教学要求］

⑴ 通过实验方案设计，研究线性电阻器的伏安特性。

⑵ 培养初步进行科学研究的能力。

［教学内容］

⑴ 设计电路，用伏安法测量线性电阻器的阻值，并使之方便实现内、外接转换。

⑵ 自行设计表格，记录数据，要求测量相对误差≤±1.5%，与测量实验箱对照。

实验七  用电桥法测电阻

［教学要求］

⑴ 掌握惠斯登电桥测电阻的原理。

⑵ 学会正确使用箱式电桥测电阻。

［教学内容］

⑴ 自组惠斯登电桥测电阻（选做）。

⑵ 用箱式电桥测电阻。

⑶ 实验问题考察。

实验八  电子示波器的使用

［教学要求］

⑴ 了解电子示波器的结构和工作原理。

⑵ 初步掌握示波器各个旋钮的作用和使用方法。

⑶ 学习用示波器观察交流电信号的波形，测量电压、频率。

［教学内容］

⑴ 观察波形，熟悉各旋钮的作用。

⑵ 通过波形测量交流电压的相关参数。

⑶ 利用李萨如图形测量频率。

实验九  等厚干涉及应用

［教学要求］

⑴ 观察等厚干涉现象。

⑵ 掌握用牛顿环测量凸透镜球面曲率半径的方法及微小物体直径测量。

［教学内容］

⑴ 调节及读数显微镜。

⑵ 测量牛顿环的直径并用逐差法处理实验数据。

实验十  霍尔效应实验

［教学要求］

⑴ 掌握霍尔效应原理及霍尔效应有关参数的含义和作用。

⑵ 确定试样的导电类型、载流子浓度、迁移率。

⑶ 学习消除实验系统误差。

［教学内容］

⑴ 正确连接亥姆霍兹线圈磁场实验仪与测试架。

⑵ 实验系统误差及其消除。

⑶ 测绘霍尔元件的V_H-I_S，V_H-I_M 曲线。

【教学方法】

本课程采用教师讲授基本实验原理、介绍基本实验方法，学生自己独立完成实验内容，书写实验报告的教学模式。

【成绩评定办法】

1.      成绩评定总则：成绩评定由平时学习成绩和实验报告成绩两部分构成，每部分均采用百分制评定。占课程总成绩的比例分别为40%、60%。

2.      平时成绩评定：根据课堂考勤、预习报告、实验态度、实验操作、实验数据、报告完成情况给定平时成绩。

【教材与参考书目】

指定教材

《大学物理实验》，西北大学出版社，主编：徐红，2016.1

参考书目：1. 丁慎训、张孔时主编，《物理实验教程》，清华大学出版社，1992年

            2. 杨述武主编，《普通物理实验》，高等教育出版社，1985年