课 程 名 称:

　大学物理实验A

授 课 班 级:

农水20182班、水电20181班和计科20181班

任 课 教 师:

王博

教师姓名

王博

职  称

高级实验师

所在院系

理学院

课程名称

大学物理实验A

总学时

32学时

授课专业

农水、水电、计科

授课班级

农水20182、水电20181、计科20181班

授课地点

新实验楼

授课时间

1--17周

课程目标

《大学物理实验A》为理工类学生进行科学实验训练的一门必修课程。通过这门课程的学习使学生在实验基本知识、基本方法和基本技能方面得到系统训练，实验能力和素质逐步提高。进一步培养学生独立分析问题和解决问题的能力。努力培养学生的创新精神和创新能力。

该课程设置2学时绪论课和30学时实验操作课。绪论课主要讲解实验操作基本知识、数据处理、不确定度分析和有效数字等理论。实验操作课是从基础物理实验中心能开出的实验项目中根据实际情况选择15个实验项目，作为该课程的必修实验。

通过本课程的学习，使学生：

1．掌握常用基本物理实验仪器的原理和性能，学会正确使用、调节和读数；

2．了解一些物理量的测量方法，知道如何根据实验要求确定实验方案、选择实验仪器、设备，如何减少实验误差；

3．掌握实验数据处理方法的应用。学会对实验进行误差分析和不确定度评定的基本方法，正确运用有效数字，学会定性判断和定量估算实验结果的可靠性；

4．养成良好的实验习惯和严谨的科学作风，特别是严肃认真对待实验数据，杜绝弄虚作假，树立实事求是的科学态度和品德；

5．初步培养独立设计实验方案意识。

教材及主要参考书

1．使用教材：孙茂珠  张建军主编，《大学物理实验》，北京邮电大学出版社，2018年1月。

学时分配

章节名称

绪论（实验课要求，数据处理方法，误差理论，有效数字保留）

课堂教学
目的

1. 了解物理实验上课相关要求，掌握报告书写规范。

2. 了解物理实验误差理论，有效数字取舍原则。

3. 掌握数据处理基本方法。

教学内容及时间分配

1．物理实验上课相关要求  （约20 min）

    上课流程及要求（实验室运行表、注意事项）；实验报告书写规范及评分标准等

2．实验测量及误差理论  （约30 min）

    ① 测量及误差；  ② 不确定度分析。

3．数据处理基本方法（约20 min）

    ① 列表法，图像法，逐差法；   ② 最小二乘法（了解）。

4．有效数字取舍基本原则  （约20 min）

（授课要点：课前预习，课中操作、记录，课后处理、分析、报告。）

重点、难点

以及对策

教学重点：测量及误差、数据处理，有效数据取舍规则。

突出：规范书写实验报告，数据处理和分析方法。

教学难点：误差、数据处理.

突破：①误差分类、不确定度分类、评价方法；

教学方法和手段

方法：讲授法，讨论；   手段：多媒体为主，板书辅助

作业、思考题

复习数据处理方法、误差理论和不确定度分析、有效数据保留；预习下周实验、书写报告

课程设计依据

本节内容学生相对熟悉，课程设计侧重让学生理解认识问题、描述问题的方法。

课后记

章节名称

实验C：杨氏模量的测定

课堂教学
目的

1．材料相同，但粗细长度不同的两根钢丝，它们的杨氏模量是否相同？为什么?

2．你学过哪些方法来测量微小长度的变化量？

3．对于本实验中不同的长度参量，选用了哪些不同的量具仪器（或方法）来测量？

教学内容及时间分配

1．预习报告检查签字（5 min）

2．理论简介、仪器介绍、实验内容、注意事项  （25min）

    ① 理论简介（5min）；② 仪器介绍（10min）；③ 实验内容和注意事项（10min）。

3．实验操作、微观指导（55 min）

    学生实验操作、教师微观指导。

4．原始数据审核签字（5 min）

    （授课要点：放大法测量微小长度的原理）

重点、难点

以及对策

教学重点：望远镜的调节，光杠杆，消除回程误差的测量方法；

突出：增加和减小测量的目的。

教学难点：光杠杆原理。

突破：光杠杆的构造和放大原理解释。

教学方法和手段

方法：讲授；演示。    手段：设问；讨论。

作业、思考题

逐差法处理数据，并分析不确定度。

课程设计依据

实验需细致（改变拉力的微小操作）；望远镜调节的步骤。

课后记

章节名称

实验D：基本长度测量

课堂教学
目的

1. 掌握游标卡尺、螺旋测微计的测量原理和使用方法；

2. 学习正确运用有效数字记录和处理数据；

3. 学习不确定度的估算方法。

教学内容及时间分配

1．预习报告检查签字（5 min）

2．理论简介、仪器介绍、实验内容、注意事项  （25min）

    ① 理论简介（5min）；② 仪器介绍（10min）；③ 实验内容和注意事项（10min）。

3．实验操作、微观指导（55 min）

    学生实验操作、教师微观指导。

4．原始数据审核签字（5 min）

    （授课要点：游标卡尺和螺旋测微计的构造原理和测量方法）

重点、难点

以及对策

教学重点：游标卡尺和螺旋测微计的构造原理和测量方法；

突出：构造原理、测量方法的讲解。

教学难点：游标卡尺和螺旋测微计的构造原理和测量方法；

突破：构造原理、测量方法的讲解。

教学方法和手段

方法：讲授；演示。    手段：设问；讨论。

作业、思考题

不确定度的计算（直接测量A类不确定度和B类不确定度的合成、间接测量量的不确定度计算）。

课程设计依据

实验简单，但要求规范使用仪器，注意细节（零点误差）和不确定度的计算。

课后记

章节名称

实验E：电表的改装与校准

课堂教学
目的

1．测量表头内阻。

2．掌握将表头改成较大量程的电流表和电压表的方法。

3．学会校准电流表和电压表的方法。

教学内容及时间分配

1．预习报告检查签字（5 min）

2．理论简介、仪器介绍、实验内容、注意事项  （25min）

    ① 理论简介（5min）；② 仪器介绍（10min）；③ 实验内容和注意事项（10min）。

3．实验操作、微观指导（55 min）

    学生实验操作、教师微观指导。

4．原始数据审核签字（5 min）

    （授课要点：游标卡尺和螺旋测微计的构造原理和测量方法）

重点、难点

以及对策

教学重点：电表改装的原理和方法（校准）；

突出：改装原理、校准的原因。

教学难点：替代法和半电流法测表头内阻；

突破：电路测电阻的理论分析。

教学方法和手段

方法：讲授；演示。    手段：设问；讨论。

作业、思考题

作校准曲线，并给出准确度等级。

课程设计依据

增大和减小校准的目的是消除回程误差。

课后记

章节名称

实验F：惠斯通电桥测量电阻

课堂教学
目的

1. 掌握惠斯通电桥测量电阻的原理；

2. 学会正确使用惠斯通电桥测量电阻的方法。

教学内容及时间分配

1．预习报告检查签字（5 min）

2．理论简介、仪器介绍、实验内容、注意事项  （25min）

    ① 理论简介（5min）；② 仪器介绍（10min）；③ 实验内容和注意事项（10min）。

3．实验操作、微观指导（55 min）

    学生实验操作、教师微观指导。

4．原始数据审核签字（5 min）

    （授课要点：惠斯登电桥原理、交换测量的目的）

重点、难点

以及对策

教学重点：交换测量的目的是减少标准电阻个数（系统误差之一）；

突出：标准电阻误差说明。

教学难点：灵敏度引入误差；

突破：桥臂等价定义灵敏度。

教学方法和手段

方法：讲授；演示。    手段：设问；讨论。

作业、思考题

本实验的误差分析。

课程设计依据

本实验属于电路测量电阻的方法，较电阻表测量精确。

课后记

章节名称

实验G：旋光仪测旋光液体的浓度

课堂教学
目的

1、观察光的偏振现象，加深对偏振光的了解；

2、掌握产生和检验偏振光的方法和元件。

教学内容及时间分配

1．预习报告检查签字（5 min）

2．理论简介、仪器介绍、实验内容、注意事项  （25min）

    ① 理论简介（5min）；② 仪器介绍（10min）；③ 实验内容和注意事项（10min）。

3．实验操作、微观指导（55 min）

    学生实验操作、教师微观指导。

4．原始数据审核签字（5 min）

    （授课要点：旋光的本质上偏振光。测角度、操作中消除偏心误差和回程误差）

重点、难点

以及对策

教学重点：偏振光的检测，旋光仪的构造原理，旋光度的测量，不确定度的计算；

突出：测量角度时偏心误差和回程误差的消除。

教学难点：旋光仪的构造和旋光度的测量；

突破：旋光仪物镜和目镜处都有偏振片的结构（即镜筒两头都装有偏振片）。

教学方法和手段

方法：讲授；演示。    手段：设问；讨论。

作业、思考题

本实验的不确定度计算。

课程设计依据

本实验属是旋光测浓度的应用，旋光度的测量考虑偏心和回程误差。

课后记

章节名称

实验H：光的等厚干涉及应用

课堂教学
目的

1. 观察和研究等厚干涉现象和特点。

2. 学习用等厚干涉法测量平凸透镜曲率半径和薄膜厚度。

3. 熟练使用读数显微镜。

4. 学习用逐差法处理实验数据的方法。

教学内容及时间分配

1．预习报告检查签字（5 min）

2．理论简介、仪器介绍、实验内容、注意事项  （25min）

    ① 理论简介（5min）；② 仪器介绍（10min）；③ 实验内容和注意事项（10min）。

3．实验操作、微观指导（55 min）

    学生实验操作、教师微观指导。

4．原始数据审核签字（5 min）

    （授课要点：显微镜测量微小长度的方法；减小误差的注意事项）

重点、难点

以及对策

教学重点：显微镜的使用方法；逐差法处理数据。

突出：仪器介绍时操作演示。

教学难点：显微镜的使用方法。

突破：显微镜的调节：聚焦、照亮、单向（由下至上）调镜筒的顺序。

教学方法和手段

方法：讲授；演示。    手段：设问；讨论。

作业、思考题

逐差法处理数据，并分析不确定度。

课程设计依据

实验需仔细、耐心（数条纹）；操作细微；避免回程误差。

课后记

章节名称

实验A：金属线胀系数的测定

课堂教学
目的

1.学习测量固体线膨胀系数的方法；

2.掌握用千分表测量微小长度变化的方法；

3.练习作图法处理实验数据的方法；

4.分析影响测量精度的因素。

教学内容及时间分配

1．预习报告检查签字（5 min）

2．理论简介、仪器介绍、实验内容、注意事项  （25min）

    ① 理论简介（5min）；② 仪器介绍（10min）；③ 实验内容和注意事项（10min）。

3．实验操作、微观指导（55 min）

    学生实验操作、教师微观指导。

4．原始数据审核签字（5 min）

    （授课要点：千分尺测量微小长度的方法；减小误差的注意事项）

重点、难点

以及对策

教学重点：安装千分尺；稳定态下记录数据。

突出：仪器介绍时操作演示。

教学难点：千分尺的使用方法。

突破：千分尺初始安装要求；读数方法。

教学方法和手段

方法：讲授；演示。    手段：设问；讨论。

作业、思考题

逐差法处理数据，并分析不确定度。

课程设计依据

实验需耐心（等待稳定态）；热学实验要具有容忍误差的心理。

课后记

章节名称

实验B：落球法液体粘滞系数测量

课堂教学
目的

1．了解落球法的原理；

2．掌握落球法测量液体黏滞系数的方法；

3．练习秒表及游标卡尺等基本测量仪器的使用方法。

教学内容及时间分配

1．预习报告检查签字（5 min）

2．理论简介、仪器介绍、实验内容、注意事项  （25min）

    ① 理论简介（5min）；② 仪器介绍（10min）；③ 实验内容和注意事项（10min）。

3．实验操作、微观指导（55 min）

    学生实验操作、教师微观指导。

4．原始数据审核签字（5 min）

    （授课要点：匀速直线运动区间的选取）

重点、难点

以及对策

教学重点：匀速直线运动区间的判断和选取；

突出：前、后一半运动的时间相等（考虑掐表的反应时间）。

教学难点：“匀速直线运动”区间的判断和选取。

突破：同组成员各自判断并选取，然后共同决定。

教学方法和手段

方法：讲授；演示。    手段：设问；讨论。

作业、思考题

逐差法处理数据，并分析不确定度。

课程设计依据

实验需细致（判断极限速度区间）；热学实验要具有容忍误差的心理。

课后记

章节名称

实验K：三线摆

课堂教学
目的

1、学会用三线摆测定物体的转动惯量；

2、学会用累积放大法测量周期运动的周期。

3、验证转动惯量的平行轴定理。

教学内容及时间分配

1．预习报告检查签字（5 min）

2．理论简介、仪器介绍、实验内容、注意事项  （25min）

    ① 理论简介（5min）；② 仪器介绍（10min）；③ 实验内容和注意事项（10min）。

3．实验操作、微观指导（55 min）

    学生实验操作、教师微观指导。

4．原始数据审核签字（5 min）

    （授课要点：理论结论。待测量量的测量方法）

重点、难点

以及对策

教学重点：各待测量量的测量，保证准确测量。

突出：实验条件的保证（水平面内，没有另一维的摆动）。

教学难点：各待测量量的测量，保证准确测量。；

突破：两圆盘的水平调节。

教学方法和手段

方法：讲授；演示。    手段：设问；讨论。

作业、思考题

P. 86 思考题

课程设计依据

实验结果和理论（公认）结果之间的比较。

课后记

章节名称

实验L：惯性称的定标与物体惯性质量的测定

课堂教学
目的

1、了解惯性秤的构造并掌握用标准砝码对惯性秤定标的方法；

2、掌握用已定标的惯性秤测量待测物体的惯性质量；

3、研究物体的惯性质量与引力质量之间的关系；

4、研究重力对惯性秤的影响。

教学内容及时间分配

1．预习报告检查签字（5 min）

2．理论简介、仪器介绍、实验内容、注意事项  （25min）

    ① 理论简介（5min）；② 仪器介绍（10min）；③ 实验内容和注意事项（10min）。

3．实验操作、微观指导（55 min）

    学生实验操作、教师微观指导。

4．原始数据审核签字（5 min）

    （授课要点：定标（实验数据求斜率和截距），测量）

重点、难点

以及对策

教学重点：定标的准确性保障。

突出：圆柱棒对称放置，从中间向两边扩展。

教学难点：定标的准确性保障。

突破：影响实验误差的因素。

教学方法和手段

方法：讲授；演示。    手段：设问；讨论。

作业、思考题

P. 66 思考题

课程设计依据

K值在M小的范围内可以当常量来处理，但事实上是有变化的。

课后记

章节名称

实验M：霍尔效应实验

课堂教学
目的

1、了解霍尔效应工作原理；

2、测绘霍尔元件的VH—Is，VH—IM曲线；

3、学习利用霍尔效应测量磁感应强度B及磁场分布；

4、学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。

教学内容及时间分配

1．预习报告检查签字（5 min）

2．理论简介、仪器介绍、实验内容、注意事项  （25min）

    ① 理论简介（5min）；② 仪器介绍（10min）；③ 实验内容和注意事项（10min）。

3．实验操作、微观指导（55 min）

    学生实验操作、教师微观指导。

4．原始数据审核签字（5 min）

    （授课要点：霍尔效应的原理；实验中的误差来源及应对方式）

重点、难点

以及对策

教学重点：霍尔效应的原理；

突出：电荷在磁场中的受力；立体空间方向的确定。

教学难点：实验中的误差来源。

突破：附加电压的解释和换向测量的应对目的。

教学方法和手段

方法：讲授；演示。    手段：设问；讨论。

作业、思考题

P. 112 阅读附加电压的原理

课程设计依据

附件电压的特点和应对方式，是设计实验及过程的依据。

课后记

章节名称

实验N：地磁场水平分量的测量

课堂教学
目的

1．掌握弱磁场测量的基本原理；

2．掌握大地磁场的一个基本测量方法。

教学内容及时间分配

1．预习报告检查签字（5 min）

2．理论简介、仪器介绍、实验内容、注意事项  （25min）

    ① 理论简介（5min）；② 仪器介绍（10min）；③ 实验内容和注意事项（10min）。

3．实验操作、微观指导（55 min）

    学生实验操作、教师微观指导。

4．原始数据审核签字（5 min）

    （授课要点：测量前仪器的调节（线圈平面竖直、垂直地磁水平分量）；

重点、难点

以及对策

教学重点：仪器的调节；

突出：理论指导；实验条件成立。

教学难点：仪器的调节。

突破：演示、讲解。

教学方法和手段

方法：讲授；演示。    手段：设问；讨论。

作业、思考题

作图处理数据

课程设计依据

仪器调节、周围电磁干扰等产生的实验误差分析。

课后记

章节名称

实验O：分光计的调整就用透射光栅测定光波波长

课堂教学
目的

1．掌握弱磁场测量的基本原理；

2．掌握大地磁场的一个基本测量方法。

教学内容及时间分配

1．预习报告检查签字（5 min）

2．理论简介、仪器介绍、实验内容、注意事项  （25min）

    ① 理论简介（5min）；② 仪器介绍（10min）；③ 实验内容和注意事项（10min）。

3．实验操作、微观指导（55 min）

    学生实验操作、教师微观指导。

4．原始数据审核签字（5 min）

    （授课要点：分光计的调节（先目镜，后物镜，再光栅的顺序）；

重点、难点

以及对策

教学重点：仪器的调节，三面平行；

突出：调节顺序。

教学难点：仪器的调节。

突破：三面平行调节的细节过程，演示辅助。

教学方法和手段

方法：讲授；演示。    手段：设问；讨论。

作业、思考题

背景光的干扰处理方式有哪些？

课程设计依据

仪器调节需耐心、细心。光源对眼睛的长时间照射影响。

课后记

章节名称

实验I：空绝绝热指数的测定

课堂教学
目的

1．掌握绝热膨胀法测定空气绝热指数的方法。

2．观测热力学过程中的状态变化及基本物理规律。

3．学习用传感器精确测定气体压强和温度的原理与方法。

教学内容及时间分配

1．预习报告检查签字（5 min）

2．理论简介、仪器介绍、实验内容、注意事项  （25min）

    ① 理论简介（5min）；② 仪器介绍（10min）；③ 实验内容和注意事项（10min）。

3．实验操作、微观指导（55 min）

    学生实验操作、教师微观指导。

4．原始数据审核签字（5 min）

    （授课要点：状态记录和过程变化；操作限度（加压程度要强调、强调、再强调））；

重点、难点

以及对策

教学重点：热力学过程特点和记录的状态；

突出：操作的几个点和注意事项。

教学难点：热力学过程特点和记录的状态。

突破：用流程图的方式板书。

教学方法和手段

方法：讲授；演示。    手段：设问；讨论。

作业、思考题

实验中不能完全稳定的原因有哪些？

课程设计依据

过程和状态一定要清晰，另外加压要适中，否则危险。

课后记

章节名称

实验J：准稳态法测定导热系数和比热

课堂教学
目的

1．了解准稳态法测量导热系数和比热的原理。

2．学习热电偶测量温度的原理和使用方法。

3．用准稳态法测量不良导体的导热系数和比热。

教学内容及时间分配

1．预习报告检查签字（5 min）

2．理论简介、仪器介绍、实验内容、注意事项  （25min）

    ① 理论简介（5min）；② 仪器介绍（10min）；③ 实验内容和注意事项（10min）。

3．实验操作、微观指导（55 min）

    学生实验操作、教师微观指导。

4．原始数据审核签字（5 min）

    （授课要点：理清较多的量值关系；记录值的准稳态调节）；

重点、难点

以及对策

教学重点：理清较多的量值关系；准稳态的理解。

突出：理论关系，操作、等待准稳态。

教学难点：理清较多的量值关系。

突破：用流程图的方式板书。

教学方法和手段

方法：讲授；演示。    手段：设问；讨论。

作业、思考题

实验中不能完全稳定的原因有哪些？

课程设计依据

过程和状态一定要清晰，热学实验的误差（能量交换控制难度大）。

课后记

章节名称

实验P：迈克尔逊干涉仪的调整和使用

课堂教学
目的

1. 理解迈克尔逊干涉仪的结构及干涉原理并掌握调节方法；

2. 观察等倾干涉、等厚干涉以及白光干涉现象；

3. 测量钠双线的平均波长及波长差。

教学内容及时间分配

1．预习报告检查签字（5 min）

2．理论简介、仪器介绍、实验内容、注意事项  （25min）

    ① 理论简介（5min）；② 仪器介绍（10min）；③ 实验内容和注意事项（10min）。

3．实验操作、微观指导（55 min）

    学生实验操作、教师微观指导。

4．原始数据审核签字（5 min）

    （授课要点：干涉仪的原理和调节）；

重点、难点

以及对策

教学重点：仪器的调节；

突出：调节顺序。

教学难点：仪器的调节。

突破：演示辅助。

教学方法和手段

方法：讲授；演示。    手段：设问；讨论。

作业、思考题

背景光的干扰处理方式有哪些？

课程设计依据

仪器调节需耐心、细心。光源对眼睛的长时间照射影响。

课后记