说明。课程性质。本课程是三年制高等师范专科学校物理教育专业必修的基础实验课,它与普通物理理论课既有紧密联系,又相互独立,是一门独立设置的专业基础课。
教学目的。通过本课程的学习,使学生接受基本实验理论和操作技能的训练,熟练掌握基本物理量的测量原理和常用的测量方法,能合理选择与正确使用基本仪器,能正确运用有效数字并掌握基本的实验数据处理方法,能对实验结果做出正确的分析和判断,能写出符合要求的实验报告。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。
教学内容。1、力学实验。
2、热学实验。
3、电磁学实验。
4、光学实验。
教学时数。36×4=144学时。
教学方式。实验室分组操作,教师巡回指导。
绪论、测量误差与数据处理。
教学要点。1、普通物理实验的地位与作用。
2、测量误差与数据处理基础知识。
3、物理实验操作规则。
教学内容。一)基础物理实验的地位和作用及实验课的目的。
二)误差和数据处理基础知识。
1、测量与误差的基本概念。
2、误差的处理。
3、有效数字及其运算。
4、测量结果的评定和不确定度。
5、数据处理的几种常用方法。
三)实验报告基本要求和内容。
四)力学、热学实验基本仪器。
考核要求。1、理解普通物理实验的地位与作用。
2、掌握误差和数据处理基础知识。
3、知道物理实验操作规则。
一、力学实验。
实验一物体密度的测定。
实验目的。1、掌握测定规则物体密度的一种方法。
2、掌握游标卡尺、螺旋测微器、物理天平的正确使用方法。
3、理解误差和有效数字的概念,并能正确地表示测量结果。
4、学习不规则物体密度的测量方法。
实验内容。1、规则物体密度的测定。
2、用静力称衡法测量不规则固体的密度。
3、用静力称衡法测量液体的密度。
4、用比重瓶测量液体的密度。
实验仪器。物理天平,游标卡尺,螺旋测微器,烧杯,比重瓶,定容瓶,温度计。被测物:规则固体(金属块圆柱体),不规则物体(石块、玻璃),液体(酒精、盐水等)。
考核要求。1、熟练掌握物理天平的调节和正确使用方法。
2、规则物体密度的测定。
实验二单摆。
实验目的。1、用单摆测量当地的重力加速度;
2、研究摆振动的周期和摆长的关系。
实验内容。1、学习用停表、米尺和游标卡尺测量单摆周期和摆长;
2、测定当地重力加速度和其不确定度;
3、研究单摆振动和摆长的关系,并利用作图法求重力加速度ɡ值。
实验仪器。单摆,米尺,电子秒表,游标卡尺,铁架台。
考核要求。1、学会游标卡尺和秒表的使用。
2、掌握用单摆测定重力加速度的方法。
3、研究单摆的周期和摆长,周期和摆角的关系。
4、学习用作图法处理测量数据。
实验三自由落体运动。
实验目的。1、验证自由落体运动方程,理解匀加速直线运动的规律。
2、学会用数字毫秒计测量微小时间间隔。
3、测定当地重力加速度。
实验内容。1、用光电计时器测量时间间隔;
2、用光电法测量重力加速度;
3、用逐差法进行数据处理。
实验仪器。自由落体实验仪,数字毫秒计,小铁球。
考核要求。1、掌握用自由落下的物体测量重力加速度的原理和方法;
2、掌握数字毫秒计的使用方法。
实验四测量滑块的速度和加速度。
实验目的。1、掌握气垫导轨上测量滑块的速度和加速度的一种方法。
2、学习使用气垫导轨和数字毫秒计。
3.测量当地重力加速度。
实验内容。1、学习气垫导轨的调平及测量速度和加速度;
2、学会利用倾斜气轨测定重力加速度;
3、分析和校正实验中的系统误差。
实验仪器。气垫导轨,滑块,垫块,遮光框,光电门,数字毫秒计,气源,螺旋测微器,游标卡尺。
考核要求。1、掌握使用气垫导轨和光电计时系统测定速度和加速度的原理和方法;
2、用倾斜气垫导轨测定重力加速度;
3、学会分析和校正实验中的系统误差。
实验。五、牛顿第二定律的验证。
实验目的。1、熟悉气垫导轨的构造,掌握正确的调整方法。
2、熟悉用光电测量系统测量短时间的方法。
3、验证牛顿第二定律。
实验内容。1、调整光电测量系统和气垫导轨,测定粘性阻尼常量;
2、验证质量m一定时,加速度a与外力f成正比;
3、验证f一定时,加速度a与质量m成反比。
实验仪器。气垫导轨、气源、数字毫秒计、物理天平、游标卡尺、砝码(5g、10g、10g、20g)。
考核要求。1、熟悉气垫导轨的构造,掌握其正确的调整和使用方法。
2、熟悉用光电计时系统测量短暂时间的方法。
3、学会测运动物体的速度和加速度。
4、验证牛顿第二定律。
实验六碰撞实验。
实验目的。1、进一步熟悉和掌握气垫导轨和数字毫秒计的使用方法。
2、在气垫导轨上来验证动量守恒定律和机械能守恒定律。
3、加强对弹性碰撞和非弹性碰撞特点的理解。
实验内容。1、学习在气垫导轨上验证动量守恒定律;
2、求证完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞,碰撞前后的动量和动能变化,及其恢复系数。
实验仪器。气垫导轨、数字毫秒计、滑块、物理天平、游标卡尺。
考核要求。1、验证动量守恒定律。
2、进一步熟悉气垫导轨的使用方法。
3、用观察法研究弹性和非弹性碰撞的特点。
实验七杨氏模量的测定(伸长法)
实验目的。1、掌握用光杠杆法测量微小长度的原理和方法。
2、用杨氏弹性模量仪,掌握拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量。
3、学会用逐差法处理实验数据。
实验内容。1、学习光杠杆装置测量微小长度改变量的原理和调节方法;
2、用光杠杆测量金属丝在外力作用下的伸长量;
3、练习用逐差法、作图法处理数据,并将两种方法进行比较。
实验仪器。杨氏弹性模量仪(含光杠杆、尺度望远镜、砝码),钢卷尺,水准仪,游标卡尺,螺旋测微器。
考核要求。1、掌握用光杠杆测量微小长度变化的原理和方法,测定金属丝的杨氏弹性模量。
2、训练正确地调整测量系统的能力。
3、学会用逐差法进行数据处理的方法。
实验八切变模量的测定。
实验目的。1、掌握切变模量和扭摆的基本原理;
2、学习用摆动法测量物体的切变模量。
实验内容。1、测定金属棒的切变模量,2、计算金属棒的切变模量及不确定度。
实验仪器。扭摆、圆环、游标卡尺、螺旋测微计、米尺、周期测定仪。
考核要求。1、掌握扭摆法测切变模量的基本原理;
2、学习用摆动法测量物体的切变模量。
实验九三线摆。
实验目的。1、掌握三线摆法测定转动惯量的原理和方法。
2、验证平行轴定理。
实验内容。1、学习三线摆的原理和调整方法;
2、测量三线摆下盘周期,并求出下盘转动惯量;
3、测待测物的转动惯量;
4、验证平行轴定理。
实验仪器。三线摆,米尺,游标卡尺,托盘天平,周期测定仪,水准仪、圆环,相同的圆柱体两个。
考核要求。1、掌握用三线摆测定转动惯量的原理和方法。
2、验证平行轴定理。
实验十复摆振动的研究。
实验目的。1、测定复摆中心的位置。
2、研究复摆振动周期与质心到支点距离的关系。
3、测定重力加速度、回转半径和转动惯量。
实验内容。1、测量复摆不同支点的周期;
2、作重心到支点位置与周期的关系图;
3、求出复摆的回转半径、转动惯量和当地重力加速度ɡ。
实验仪器。复摆、周期测定仪。
考核要求。1、研究复摆摆动周期与回转轴到重心距离的关系。
2、测量重力加速度。
实验十一惯性秤。
实验目的。1、了解惯性秤的结构并掌握用惯性秤测定物体质量的原理和方法;
物理实验教学大纲
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