云南師大物理與電子信息學(xué)院

PAGEPAGE3云南師大物理與電子信息學(xué)院物理學(xué)（類）學(xué)科課程教學(xué)大綱【課程名稱】基礎(chǔ)物理實驗（2）（FoundationPhysicsExperiments（2））【課程編碼】09T103102【課程類別】學(xué)科基礎(chǔ)課【課時】54學(xué)時【學(xué)分】2學(xué)分【課程性質(zhì)、目標和要求】本課程是四年制物理學(xué)類各專業(yè)開設(shè)的基礎(chǔ)實驗課，它與普通物理理論課既有緊密聯(lián)系，又相互獨立，是一門獨立設(shè)置的基礎(chǔ)課。本課程的教學(xué)目的是：使學(xué)生在物理實驗的基本知識、基本方法、基本技能等方面受到系統(tǒng)的訓(xùn)練，加深對物理學(xué)基本概念和基本規(guī)律的理解和掌握，培養(yǎng)良好的科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新精神和實踐能力。《基礎(chǔ)物理實驗（2）》（電磁學(xué)部分）是繼力學(xué)、熱學(xué)實驗之后開設(shè)的基礎(chǔ)物理實驗。電磁學(xué)實驗的內(nèi)容包括：電場和磁場的描繪；直流電路，交流電路和暫態(tài)電路；帶電粒子在電場、磁場中的運動和非電量與電量的相互轉(zhuǎn)換等方面的內(nèi)容。在電磁學(xué)測量中，用惠斯通電橋測中值電阻；用電位差計測量電動勢和校準電壓表和電流表；用沖擊電流計測量電量或短暫變化的電流；用示波器觀察波形及其有關(guān)測量；電場、磁場的描繪等屬于重點掌握的內(nèi)容。用伏特計、安培計測量二極管的伏—安特性；用開爾文雙電橋?qū)Φ椭惦娮璧臏y量；用交流電橋測量電感量和電容量；電路中的幅頻和相頻特性測量；帶電粒子在電場、磁場中的運動，屬于基本掌握的內(nèi)容。非平衡電橋的應(yīng)用；靈敏電流計的特性研究；用示波器觀察、研究LRC電路的暫態(tài)過程；非電量的電測法，屬于一般掌握的內(nèi)容。學(xué)生在本課程中，通過一定數(shù)量的實驗，應(yīng)達到如下的基本要求：1、掌握電磁學(xué)實驗常用基本物理實驗儀器的原理和性能，學(xué)會正確使用、調(diào)節(jié)和讀數(shù)。2、了解一些物理量的測量方法，掌握如何根據(jù)實驗要求確定實驗方案、選擇儀器設(shè)備，減少測量誤差，進一步掌握作圖法、逐差法、外推法、補償法、定標法等常用實驗方法。3、加深對基本物理概念和基本物理規(guī)律的認識和理解。4、掌握對實驗進行誤差分析和實驗結(jié)果不確定度評價的基本方法，正確運用有效數(shù)字，并能定性判斷和定量估算實驗結(jié)果的可靠性。5、養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣和嚴謹?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，樹立實事求是的科學(xué)態(tài)度和道德。6、提高進行科學(xué)實驗工作的實際動手能力、分析判斷能力、獨立思考能力、革新創(chuàng)造能力、歸納總結(jié)能力、口頭表達能力等綜合能力。【教學(xué)時間安排】本課程計2個學(xué)分，54學(xué)時，一學(xué)期要求完成13～16個實驗，在實驗進行之前，講授緒論及數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)知識（3學(xué)時）。實驗項目和學(xué)時安排如下：序號實驗名稱實驗類型課時備注0緒論及數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)知識6講授1伏安法測電阻驗證性3基本實驗2伏安法測二極管的特性驗證性3基本實驗3靜電場的描繪驗證性3基本實驗4靈敏電流計特性的研究驗證性3基本實驗5用惠斯通電橋測電阻驗證性3基本實驗6用電勢差計測量電池的電動勢和內(nèi)阻驗證性3基本實驗7用箱式電勢差計校正電表驗證性3基本實驗8萬用電表的制作與定標設(shè)計性6基本實驗9磁場的描繪驗證性3基本實驗10低電阻的測量驗證性3基本實驗11霍耳效應(yīng)綜合性3基本實驗序號實驗名稱實驗類型課時備注12沖擊電流計特性的研究驗證性3基本實驗13電子示波器的使用驗證性3基本實驗14電子束線的偏轉(zhuǎn)驗證性3基本實驗15電子束線的聚焦驗證性3基本實驗16交流電橋驗證性3基本實驗17LRC電路的穩(wěn)態(tài)特性綜合性3基本實驗18LRC電路諧振特性的研究綜合性3基本實驗19LRC電路暫態(tài)過程研究綜合性3基本實驗20鐵磁物質(zhì)動態(tài)磁滯回線的測量綜合性3基本實驗21高、中、低值電阻測量方法的研究綜合性6基本實驗22用沖擊電流計測定螺線管軸線上磁場的分布驗證性3選做實驗23用沖擊電流計測鐵磁物質(zhì)的磁化曲線綜合性3選做實驗24用沖擊電流計測電容及高阻驗證性3選做實驗25交流電路功率的測量驗證性3選做實驗26地磁場水平分量的測量驗證性3選做實驗27半導(dǎo)體熱敏電阻特性的研究綜合性3選做實驗28磁致伸縮系數(shù)的測定綜合性3選做實驗29溫差電偶的定標綜合性3選做實驗【實驗內(nèi)容與要求】《基礎(chǔ)物理實驗（2）》內(nèi)容分基本實驗、選做實驗和設(shè)計性實驗三個部分。大綱列出了29個基本實驗和選做實驗，設(shè)計性實驗題目根據(jù)教學(xué)情況另定。實驗教學(xué)中應(yīng)多選做基本實驗，綜合性和設(shè)計性實驗應(yīng)占所做實驗數(shù)的1/3，以利于學(xué)生個性的發(fā)展和特長的發(fā)揮。基本實驗一、伏安法測電阻1、實驗?zāi)康囊螅?）學(xué)習(xí)由測量電壓、電流求電阻值的方法（伏安法）及儀表的選擇；（2）學(xué)習(xí)減小伏安法中系統(tǒng)誤差的方法；2、實驗主要內(nèi)容（1）用內(nèi)接法和外接法測量待測電阻的阻值；（2）用補償法測量待測電阻的阻值。3、實驗儀器設(shè)備（1）直流電源；（2）滑線變阻器；（3）電流表、電壓表；（4）萬用表、檢流計。二、伏安法測二極管的特性1、實驗?zāi)康囊螅?）了解二極管的伏安特性；（2）掌握分壓器和制流器的使用方法；（3）正確掌握被測對象為低阻和高阻時，伏特計的兩種連接方法。2、實驗主要內(nèi)容（1）測量半導(dǎo)體二極管的正向伏安特性；（2）測量半導(dǎo)體二極管的反向伏安特性。3、實驗儀器設(shè)備（1）直流電源；（2）滑線變阻器；（3）電流表、電壓表；（4）萬用表；（5）待測二極管。三、靜電場的描繪1、實驗?zāi)康囊螅?）學(xué)習(xí)用模擬法研究靜電場；（2）描繪兩種場結(jié)構(gòu)的等勢線；2、實驗主要內(nèi)容（1）測量和描繪同軸電纜中的等位線；（2）測量兩根平行的無限長直導(dǎo)線間的等位線；3、實驗儀器設(shè)備（1）直流穩(wěn)壓電源；（2）電壓表、檢流計；（3）靜電場測試儀。四、靈敏電流計特性的研究1、實驗?zāi)康囊螅?）了解靈敏電流計的工作原理，觀察線圈在過阻尼、欠阻尼及臨界阻尼下的三種運動狀態(tài)；（2）掌握測定靈敏電流計內(nèi)阻和靈敏度的方法。2、實驗主要內(nèi)容（1）觀察靈敏電流計線圈的三種運動狀態(tài)，并學(xué)習(xí)測定臨界電阻的方法；（2）測量靈敏電流計的電流計常數(shù)及其內(nèi)阻。3、實驗儀器設(shè)備（1）靈敏電流計；（2）電阻箱、標準電阻；（3）直流電源；（4）直流電壓表。五、用惠斯通電橋測電阻1、實驗?zāi)康囊螅?）掌握惠斯通電橋測電阻的原理；（2）學(xué)會正確使用箱式電橋測量電阻；（3）了解提高電橋靈敏度的幾種途徑。2、實驗主要內(nèi)容（1）用電阻箱組裝電橋，測量電阻和電橋的相對靈敏度；（2）用箱式電橋測量電阻和靈敏度。3、實驗儀器設(shè)備（1）直流電源；（2）電阻箱、滑線變阻器；（3）檢流計；（4）萬用電表；（5）箱式電橋。六、用電勢差計測量電池的電動勢和內(nèi)阻1、實驗?zāi)康囊螅?）掌握補償法測電動勢的原理；（2）學(xué)習(xí)、掌握用補償法測電池電動勢和內(nèi)阻的方法。2、實驗主要內(nèi)容（1）測量干電池的電動勢和內(nèi)阻；（2）根據(jù)補償法原理排除實驗中的有關(guān)故障。3、實驗儀器設(shè)備（1）電位差計：（2）直流電源；（3）檢流計；（4）標準電池；（5）電阻箱、滑線變阻器。七、用箱式電勢差計校正電表1、實驗?zāi)康囊螅?）了解箱式電位差計的結(jié)構(gòu)和原理；（2）正確掌握箱式電位差計的使用方法；（3）學(xué)習(xí)用箱式電位差計校正電壓表、電流表。2、實驗主要內(nèi)容（1）用箱式電位差計校正直流電壓表和電流表；（2）測量電位差計的靈敏度；3、實驗儀器設(shè)備（1）箱式電位差計；（2）標準電池、標準電阻；（3）直流電源；（4）滑線電阻；（5）待校正電表。八、萬用電表的制作與定標1、實驗?zāi)康囊螅?）掌握萬用電表的基本原理；（2）培養(yǎng)學(xué)生具有初步設(shè)計簡單萬用表的能力；（3）學(xué)習(xí)萬用電表的組裝和定標。2、實驗主要內(nèi)容（1）設(shè)計、計算萬用表各檔電阻值；（2）將微安表頭改裝成萬用表（3）對組裝的萬用表進行校驗。3、實驗儀器設(shè)備（1）直流電源；（2）微安表頭；（3）電阻箱；（4）直流毫安表、電壓表、交流電壓表。九、磁場的描繪1、實驗?zāi)康囊螅?）了解感應(yīng)法測量磁場的原理，加深對畢奧—薩伐爾定律的理解；（2）研究載流圓線圈軸向磁場的分布；（3）考查亥姆霍茲線圈中的磁場均勻區(qū)。2、實驗主要內(nèi)容（1）測量載流圓線圈軸向磁場的公布；（2）描繪亥姆霍茲線圈中的磁場均勻區(qū)；（3）驗證磁場的疊加原理。3、實驗儀器設(shè)備（1）磁場描繪實驗裝置；（2）音頻信號發(fā)生器；（3）晶體管毫伏表；（4）交流安培表。十、低電阻的測量1、實驗?zāi)康囊螅?）掌握用伏安法測低電阻的方法；（2）學(xué)習(xí)雙電橋測定低電阻的原理和方法；2、實驗主要內(nèi)容（1）用伏安法測量金屬棒電阻；（2）用自組雙電橋測定金屬棒的電阻；（3）用箱式雙電橋測定金屬棒的電阻率。3、實驗儀器設(shè)備（1）直流電源；（2）電阻箱、標準電阻；（3）檢流計；（4）安培計、伏特計；（5）箱式雙電橋；（6）待測金屬棒。十一、霍耳效應(yīng)1、實驗?zāi)康囊螅?）觀察霍耳效應(yīng)現(xiàn)象；（2）了解應(yīng)用霍耳效應(yīng)測量磁場的方法。2、實驗主要內(nèi)容（1）測量霍爾系數(shù)、載流子濃度、霍耳元件靈敏度；（2）確定半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型；（3）用霍爾元件測量螺線管軸向磁場分布。3、實驗儀器設(shè)備（1）霍爾效應(yīng)實驗儀；（2）螺線管磁場測定儀。十二、沖擊電流計特性的研究1、實驗?zāi)康囊螅?）了解用沖擊電流計測電量的工作原理；（2）觀察沖擊電流計在欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼三種情況下的運動狀態(tài)；（3）初步掌握沖擊電流計的使用方法。2、實驗主要內(nèi)容（1）觀察在不同外電阻時線圈的三種運動情況；（2）測定沖擊電流計的自由振動周期、臨界電阻；（3）觀察電流計的偏轉(zhuǎn)值和脈沖電量的關(guān)系；（4）測定電量靈敏度和磁通靈敏度。3、實驗儀器設(shè)備（1）沖擊電流計；（2）標準互感器；（3）直流安培表；（4）直流電源；（5）滑線變阻器、電阻箱。十三、電子示波器的使用1、實驗?zāi)康囊螅?）了解通用示波器的結(jié)構(gòu)和工作原理；（2）初步掌握通用示波器各個旋鈕的作用和使用方法。（3）學(xué)習(xí)利用示波器觀察波形，測量電壓、頻率和相位等方法；2、實驗主要內(nèi)容（1）學(xué)會使用示波器觀察不同頻率的各種信號波型；（2）標定示波器Y軸的電壓靈敏度，測定待測信號電壓；（3）測量信號的周期或頻率；（4）利用利薩如圖形測量頻率和相位。3、實驗儀器設(shè)備（1）示波器；（2）音頻信號發(fā)生器；（3）數(shù)字頻率計；（4）交流毫伏表（5）移相器。十四、電子束線的偏轉(zhuǎn)1、實驗?zāi)康囊螅?）研究帶電粒子在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)的規(guī)律；（2）了解電子束線管的結(jié)構(gòu)和原理；2、實驗主要內(nèi)容（1）研究和驗證示波管中電場偏轉(zhuǎn)的規(guī)律；（2）研究和驗證示波管中磁場偏轉(zhuǎn)的規(guī)律。3、實驗儀器設(shè)備（1）電子束實驗儀。十五、電子束線的聚焦1、實驗?zāi)康囊螅?）研究帶電粒子在電場和磁場中聚焦的規(guī)律；（2）了解電子束線管的結(jié)構(gòu)和原理；（3）掌握測量電子荷質(zhì)比的一種方法。2、實驗主要內(nèi)容（1）研究正向電場聚焦的規(guī)律；（2）研究反向電場聚焦的規(guī)律；（3）研究磁場聚焦規(guī)律并測定電子荷質(zhì)比。3、實驗儀器設(shè)備（1）電子束實驗儀。．十六、交流電橋1、實驗?zāi)康囊螅?）了解交流電橋平衡的原理，掌握調(diào)節(jié)平衡的方法；（2）用交流電橋測量電感L和電容C及其損耗。2、實驗主要內(nèi)容（1）測量電感線圈電感量及其損耗；（2）測量電容器的電容量及其損耗。3、實驗儀器設(shè)備（1）交流電阻箱；（2）交流毫伏表；（3）音煩信號發(fā)生器；（4）標準電容箱、標準電感；（5）待測線圈和待測電容。十七、LRC電路的穩(wěn)態(tài)特性1、實驗?zāi)康囊螅?）研究交流信號在LRC電路中的相頻和幅頻特性；（2）進一步熟練用示波器測量相位；（3）復(fù)習(xí)、鞏固交流電路中的矢量圖解法和復(fù)數(shù)表示法。2、實驗主要內(nèi)容（1）測量RC串聯(lián)電路中的幅頻、相頻特性；（2）測量LR串聯(lián)電路中的幅頻、相頻特性；（3）測量LRC串聯(lián)電路中的相頻特性。3、實驗儀器設(shè)備（1）音頻信號發(fā)生器；（2）雙蹤示波器；（3）數(shù)字頻率計；（4）交流毫伏表；（5）交流電阻箱；（6）標準電感、標準電容箱。十八、LRC電路諧振特性的研究1、實驗?zāi)康囊螅?）研究和測量LRC串、并聯(lián)電路的幅頻特性；（2）掌握幅頻特性的測量方法；（3）進一步理解電路品質(zhì)因素Q值的物理意義；2、實驗主要內(nèi)容（1）測量LRC串聯(lián)電路的幅頻特性；（2）測量LRC并聯(lián)電路的幅頻特性；（3）測量諧振時的頻率和Q值，并與理論值進行比較。3、實驗儀器設(shè)備（1）音頻信號發(fā)生器；（2）交流毫伏表；（3）數(shù)字頻率計；（4）交流電阻箱；（5）標準電感器、標準電容箱。十九、LRC電路暫態(tài)過程研究1、實驗?zāi)康囊螅?）研究LRC電路的暫態(tài)特性；（2）加深L、R、C各元件在電路中作用的認識；（3）進一步熟悉使用示波器。2、實驗主要內(nèi)容（1）用示波器觀察測量RC電路的暫態(tài)過程；（2）用示波器觀察測量LR電路的暫態(tài)過程；（3）觀察LRC串聯(lián)電路的三種阻尼狀態(tài)；（4）測量LRC串聯(lián)電路臨界電阻和衰減系數(shù)。3、實驗儀器設(shè)備（1）方波信號發(fā)生器；（2）示波器；（3）頻率計；（4）交流電阻箱；（5）標準電感器、標準電容箱。二十、鐵磁物質(zhì)動態(tài)磁滯回線的測量1、實驗?zāi)康囊螅?）了解用示波法測鐵磁物質(zhì)動態(tài)磁滯回線的基本方法；（2）進一步了解磁性材料的特性。2、實驗主要內(nèi)容（1）學(xué)習(xí)掌握示波器對X、Y軸進行H、B的定標方法；（2）用示波器顯示鐵磁物質(zhì)動態(tài)磁滯回線，計算H、B的值。3、實驗儀器設(shè)備（1）示波器；（2）音頻信號發(fā)生器；（3）標準互感器；（4）交流安培表。二十一、高、中、低值電阻測量方法的研究1、實驗?zāi)康囊螅?）了解高、中、低值電阻測量中不同測量方法的基本原理；（2）學(xué)習(xí)掌握多種測量電阻的方法。2、實驗主要內(nèi)容（1）學(xué)習(xí)掌握各測量儀器的使用方法；（2）掌握多種測量電阻的實驗方法；（3）對不同測量方法進行分析研究。3、實驗儀器設(shè)備（1）沖擊電流計、電位差計、檢流計；（2）標準電阻、電阻箱、直流電壓表、直流電流表；（3）直流穩(wěn)壓電源；（4）示波器、音頻信號發(fā)生器；（5）標準電感器、標準電容器，互感器；（6）交流安培表、伏特表、交流電阻箱。選做實驗一、用沖擊電流計測定螺線管軸線上磁場的分布1、實驗?zāi)康囊螅?）掌握用沖擊法測磁感應(yīng)強度的原理和方法；（2）用沖擊電流計測定螺線管軸向磁場的分布。2、實驗主要內(nèi)容（1）測定沖擊電流計的磁通沖擊常量；（2）測定螺線管內(nèi)軸向磁場的磁感應(yīng)強度。3、實驗儀器設(shè)備（1）沖擊電流計；（2）螺線管、標準互感器；（3）電阻箱、滑線變阻器；（4）直流安培表；（5）直流電源。二、用沖擊電流計測鐵磁物質(zhì)的磁化曲線1、實驗?zāi)康囊螅?）學(xué)會用沖擊電流計測磁感應(yīng)強度；（2）掌握測定磁化曲線的方法。2、實驗主要內(nèi)容（1）學(xué)習(xí)將樣品進行交流退磁的方法；（2）測量沖擊電流計的沖擊常量和磁通靈敏度；（3）用沖擊電流計測量樣品的磁化曲線。3、實驗儀器設(shè)備（1）沖擊電流計；（2）直流電源（3）調(diào)壓變壓器；（4）電阻箱、滑線變阻器；（5）直流電流表；（6）標準互感器、待測磁環(huán)。三、用沖擊電流計測電容及高阻1、實驗?zāi)康囊螅?）進一步掌握沖擊電流計的工作原理和使用方法；（2）學(xué)會用比較法測電容、用電容器漏電法測量高阻。2、實驗主要內(nèi)容（1）測量沖擊電流計的沖擊常數(shù)；（2）用比較法測量電容器的電容量；（3）測量電容通過高阻漏電的放電曲線；（4）用漏電法測量高電阻。3、實驗儀器設(shè)備（1）沖擊電流計；（2）標準電容箱；（3）直流電壓表；（4）滑線變阻器；（5）停表；（6）直流電源。四、交流電路功率的測量1、實驗?zāi)康囊螅?）學(xué)習(xí)交流電路中功率及功率因數(shù)的測量方法；（2）加深對功率因數(shù)概念的理解，進一步了解交流電路中電阻、電容、電感等元件消耗功率的特點；（3）學(xué)習(xí)一種提高交流電路功率因數(shù)的方法。2、實驗主要內(nèi)容（1）用瓦特表測量電功率和功率因數(shù)；（2）用示波器測量功率和功率因數(shù)。3、實驗儀器設(shè)備（1）電動型瓦特表；（2）交流電流表、交流電壓表；（3）示波器；（4）音頻信號發(fā)生器；（5）調(diào)壓變壓器。五、地磁場水平分量的測量1、實驗?zāi)康囊螅?）了解正切電流計的原理；（2）學(xué)習(xí)測量地磁場水平分量的方法；（3）學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)誤差的方法。2、實驗主要內(nèi)容（1）根據(jù)正切電流計原理，利用所給儀器組裝正切電流計（2）利用正切電流表計測定地磁場的水平分量。3、實驗儀器設(shè)備（1）亥姆霍茲線圈、羅盤；（2）直流電源；（3）電阻箱；（4）直流電流表；（5）水平儀。六、半導(dǎo)體熱敏電阻特性的研究1、實驗?zāi)康囊螅?）進一步掌握非平衡電橋的原理及其使用方法；（2）研究熱敏電阻的溫度特性；（3）了解半導(dǎo)體溫度計的結(jié)構(gòu)及使用方法。2、實驗主要內(nèi)容（1）用電橋法測定熱敏電阻的溫度特性；（2）用線性回歸法求出半導(dǎo)體熱敏電阻溫度特性常數(shù)；（3）用非平衡電橋設(shè)計一只半導(dǎo)體溫度計。3、實驗儀器設(shè)備（1）直流電源；（2）電阻箱、滑線變阻器；（3）檢流計、微安表；（4）熱敏電阻；（5）溫度計、杜瓦瓶、加熱器。七、磁致伸縮系數(shù)的測定1、實驗?zāi)康囊螅?）研究