课程编号：14010071
课程名称：物理实验Ⅱ
英文名称：physics experimentⅡ
适应专业：工科专业（与大学物理配套）
执笔人：徐富新、刘碧兰
实验教材（指导书）：《大学物理实验教程》，袁冬缓等编，中南大学出版社，2001年8月出版
《大学物理实验教程》，周克省等编，中南大学出版社，2001年1月出版
一、学时与学分
总学时：48 总学分：1.5 实验学时：48 实验学分：1.5
二、实验课的任务、性质与目的
（一）本实验课的任务：
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．培养和提高学生的科学素养，使其形成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和遵守纪律，爱护公共财产的优良品德。
（二）本实验课的性质与目的
物理学是一门实验科学，物理规律的发现及其理论的建立，都必须以严格的物理实验为基础，并受到实验的检验。物理实验课在高素质的工程技术人才培养中具有十分重要的作用。其目的是通过实验知识、实验方法的教学和实验技能的训练，能使学生了解科学实验的全过程，为今后的学习和工作奠定良好的实验基础。同时把理论与实际、方法与技能结合起来，促使学生既动手又动脑，在实践中学习，培养创新精神和科学实验能力。
三、基本原理
物理实验是在理论思想指导下为达到某项目标而进行的实验，物理实验的语言是数据，实验的成功与失败必须用测量数据来说明。要求掌握测量误差的基本知识，具有正确处理实验数据的能力，熟悉物理实验中基本的实验方法，能够进行常用物理量的一般测量，常用实验装置的调整与基本的操作技术，了解常用仪器的性能，并学会使用方法。
四、实验方式与基本要求
（一）实验方式：
1．每人一组，独立进行实验。为使学生有充足的时间进行实验和分析思考，每次安排3学时。
2．全面实行开放式实验教学，增加学生选择实验项目和实验时间的自主性。
3．大纲列出45个实验项目，分必做与选做两类。在选择实验项目和内容时，应注意加强基本技能的训练，同时，在内容安排上要有一定的广度。
适当地介绍一些物理实验史料，对学生进行辩证唯物主义世界观和方法论的教育。
以综合性实验项目为主体，以利于提高学生的综合性实验能力；开设一定数量的设计性实验，使学生在
实验方法的考虑、测量仪器的选择、测量条件的确定等方面受到良好的训练。
（二）基本要求：
1．自行完成实验预习，独立进行实验，撰写规范的实验报告。
2．掌握常用实验装置的调整与基本的操作技术。例如：零位校准；水平及铅直调整；光路的同轴等高调整；视差的消除；逐次逼近调节；正确连接电路等。
3．熟悉物理实验中基本的实验方法，例如：比较法、转换测量法、模拟法、补偿法和干涉法等。
4．能够进行常用物理量的一般测量。例如：长度、质量、时间、力、温度、电流强度、电压、电阻、磁感应强度、折射率等。
5．了解常用仪器的性能，并学会使用方法。例如：测长仪器、计时仪器、测温仪器、直流电桥、电位差计、通用示波器、信号发生器、分光计等。
6．掌握测量误差的基本知识，具有正确处理实验数据的能力。其中包括下列内容：测量误差的基本概念；直接测量结果的误差表示；间接测量的误差计算；处理实验数据的一些重要方法，例如列表法、作图法和最小二乘法等。
五、实验项目的设置与内容提要
序号
| 实验名称
| 实验
时数
| 每组
人数
| 实验
类型
| 实验
要求
| 实验
类别
| 内容提要
| |
| 绪论
| 3
|
| 基础
| 必修
| 基础
| 误差知识，数据处理，实验方法和实验仪器的介绍
| |
| 预备引导实验
| 不占
学时
| 1
| 基础
| 选修
| 基础
| 认识多种物理量的测量仪器，掌握有关仪器的工作原理及操作方法，进行一些基本测量
| 1
| 气轨上运动定律的研究
| 3
| 1
| 基础
| 必修
| 基础
| 学习气垫技术,掌握光电计时方法，测量匀变速运动的加速度和重力加速度。并开出选做内容:测摩擦系数
| 2
| 杨氏弹性模量的测定
| 3
| 1
| 基础
| 选修
| 基础
| 学习望远镜的结构原理和使用方法，掌握光杠杆测微法，运用拉伸法测量杨氏模量。
| 3
| 刚体转动惯量的测定
| 3
| 1
| 基础
| 必修
| 基础
| 学用扭摆法测转动惯量，掌握数据处理及误差计算的基本方法
| 4
| 电桥实验
| 3
| 1
| 基础
| 必修
| 基础
| 学习电桥中的桥式测量法，掌握检流计等精密电学仪器的使用，必做内容为直流电桥测量电阻R并正确计算误差。选做内容为直流电桥的优化测量和交流电桥测阻抗
| 5
| 示波器及应用
| 3
| 1
| 基础
| 必修
| 基础
| 了解示波器工作的物理原理，熟悉其使用方法，用示波器检测波形，测量频率
| 6
| 光的等厚干涉
| 3
| 1
| 基础
| 必修
| 基础
| 观察光的等厚干涉，测量干涉环的直径，算出平凸透镜曲率半径。选做内容：测量劈尖的厚度
| 7
| 螺线管磁场测量仿真实验
| 3
| 1
| 基础
| 选修
| 基础
| 学习微机仿真实验的方法，测量长螺线管中的磁场
| 8
| 超声声速测定
| 3
| 1
| 综合
| 选修
| 基础
| 了解声—电转换的原理和超声探头的工作特性，通过驻波共振法、相位比较法、时差法等三种方法测定空气中超声波的传播速度
| 9
| 电位差计实验
| 3
| 1
| 综合
| 选修
| 基础
| 掌握补偿法的原理，自行组装电位差计并用精密标准电池进行校正，采用自组电位差计校准伏特表。选做：准确测量电池内阻
| 10
| 光波波长的测定
| 3
| 1
| 综合
| 选修
| 基础
| 正确调节分光计，必做内容是运用光栅衍射原理测定光波波长;选做内容为声光衍射法测定光波波长
| 11
| 氢原子光谱实验
| 3
| 2
| 综合
| 选修
| 基础
| 掌握定标法的物理原理，用标准汞灯对光谱仪定标，测出氢光谱的波长并计算Rh
| 12
| 迈克尔逊干涉实验
| 3
| 1
| 综合
| 选修
| 基础
| 掌握迈氏干涉仪的使用方法，观察干涉的定域性，测定激光波长
| 13
| 激光全息照相
| 3
| 2
| 综合
| 选修
| 基础
| 掌握全息成相的原理，学习光路的调节方法，拍摄全息照片并进行暗室处理
| 14
| 霍尔效应及应用
| 3
| 2
| 综合
| 选修
| 基础
| 掌握霍尔效应的物理本质，学习各种副效应的消除方法，精确测定螺线管磁场
| 15
| 光栅光谱实验
| 3
| 2
| 综合
| 选修
| 基础
| 利用光栅进行分光，以光电倍增管做为接收器件，用计算机处理数据，测定多种光源的光谱特征。选做内容：用黑体辐射法测量温度
| 16
| 电子综合实验
| 3
| 2
| 综合
| 选修
| 基础
| 学习电子学的基础知识和D/A转换的物理原理，进行电子学综合测量与检测
| 17
| 光纤传输实验
| 3
| 1
| 综合
| 选修
| 基础
| 学习光纤传输系统的组成及工作原理，测量该系统的电光特性和光电特性
| 18
| 阿贝成像与空间滤波
| 3
| 2
| 综合
| 选修
| 基础
| 了解透镜的副里叶变换性质，掌握光学滤波技术，测量空间频谱
| 19
| 液晶电光特性测试
| 3
| 1
| 综合
| 选修
| 基础
| 了解液晶的显示原理，掌握其基本特性测试测试技术
| 20
| 分光计测量折射率
| 3
| 1
| 综合
| 选修
| 基础
| 利用最小偏向角测量三棱镜的折射率
| 21
| 电子荷质比测量
| 3
| 1
| 综合
| 选修
| 基础
| 根据电子在电磁场中的运动行为，测定其电荷值与其质量之比
| 22
| 铁磁材料居里点测试
| 3
| 1
| 综合
| 选修
| 基础
| 连续升温，对样品的磁特性进行动态测量，确定其居里点温度
| 23
| 热导率测量
| 3
| 1
| 综合
| 选修
| 基础
| 利用自然冷却法测量不良导体的热导率，并测其热膨胀系数
| 24
| 光速测量
| 3
| 1
| 综合
| 选修
| 基础
| 利用两束激光传输的延时关系（即相位关系），测定激光在玻璃光纤中的传播速度
| 25
| PN结物理特性测试
| 3
| 1
| 综合
| 选修
| 基础
| 理解PN结的工作原理，测量PN结的伏安特性，扩散电流与结电压之间的关系
| 26
| 密立根油滴实验
| 3
| 1
| 综合
| 选修
| 基础
| 以微小的荷电粒子在极板间的运动为测量对象，测其运动时间，用最小公约数法确定电子电荷值
| 27
| 核磁共振实验
| 3
| 4
| 综合
| 选修
| 基础
| 以蒸馏水作为样品，确定质子旋磁比和朗德因子，并了解NMR在化学化工、生物医学等领域的应用
| 28
| 光磁共振实验
| 3
| 4
| 综合
| 选修
| 基础
| 利用光抽运效应测试原子超精细结构Zeeman能级间的跃迁，计算g值,选做地磁场测量
| 29
| 微波电子顺磁共振
| 3
| 4
| 综合
| 选修
| 基础
| 观察电子自旋共振现象及其产生的共振信号，测量DPPH中电子的g因子和共振线宽
| 30
| Frank-Hertz实验
| 3
| 1
| 综合
| 选修
| 基础
| 观察氩原子被激发的物理现象，并测定其第一激发电位
| 31
| 动态法测定杨氏模量
| 3
| 1
| 综合
| 选修
| 基础
| 利用交变电信号激励样品杆振荡，测其频率，确定杨氏模量
| 32
| 传感器技术实验
| 3
| 2
| 综合
| 选修
| 基础
| 熟悉传感器的基本原理、应用。并能使用最常用的几种常用的示波器。本实验可开出40个左右的系列实验。
| 33
| 普朗克常数测定
| 3
| 1
| 综合
| 选修
| 基础
| 利用金属表面的电子逃逸现象及光电效应方程，测量Planck常数
| 34
| 声光效应实验
| 3
| 1
| 综合
| 选修
| 基础
| 掌握并调节并观察声光衍射现象，必做内容为声光效应中的声光偏转和声光调制曲线;选做:声光晶体的带宽及中心频率的测量,光波波长测定;涉及的工程技术有电声转换,光电转换,多普勒频移等技术
| 35
| 热敏电阻特性研究
| 4
| 1
| 设计
| 选修
| 基础
| 测试热敏电阻的温度特性，掌握它在传感器中的应用
| 36
| 万用电表的制作
| 4
| 1
| 设计
| 选修
| 基础
| 设计实验方案，选择元件与器材组装万用电表，并对其电流、电压及欧姆档进行校正，确定其精度等级
| 37
| 电阻测量优化实验
| 4
| 1
| 设计
| 选修
| 基础
| 学习误差设计理论，掌握测量电阻的多种不同方法，针对不同阻值的电阻进行测量方案的优选，并做细致的误差分析和修正
| 38
| 简谐振动的研究
| 4
| 1
| 设计
| 选修
| 基础
| 设计实验测量方案，掌握量纲分析法在物理现象的数学模型建立中的作用，通过作图法处理数据，归纳出振动周期的变化规律
| 39
| 电学组合实验
| 4
| 1
| 设计
| 选修
| 基础
| 利用电学实验平台，自选实验课题，自行设计实验方案，进行电学量测试和方案优化
| 40
| 介质损耗测试研究
| 4
| 1
| 研究
| 选修
| 基础
| 测试电介质的阻容特性，并分析计算其损耗系数
| 41
| 脆性材料抗弯强度的测试
| 5
| 2
| 研究
| 选修
| 基础
| 学习科学研究的方法，查阅资料了解测量材料强度的多种方法，利用新颖的物理思路解决工程实际中硅片抗弯强度的测量问题
| 42
| 工程物理量测量实验
| 5
| 4
| 研究
| 选修
| 基础
| 运用红外光谱仪、紫外光谱仪、差动分析仪、四探针法等，自行设计研究方案，进行物质成分的分析及物理性能的测试研究，解决科研中的实际问题
| 43
| 光纤实验模块（光纤色散系数测量/3学时、光纤衰减系数测量/3学时、光纤光栅调制/3学时、光纤液位传感器/4学时）
| 不定
| 2
| 研究
| 选修
| 基础
| 自主选择其中的实验项目，完成从原理掌握，仪器调试及参数测量的整过程
| 44
| 电阻蠕变特性测试装置设计
| 5
| 2
| 研究
| 选修
| 基础
| 掌握蠕变的基本原理及其影响，学习测量电阻蠕变的测试技术
| 45
| 半导体材料特性研究
| 5
| 4
| 研究
| 选修
| 基础
| 掌握半导体测试仪的使用方法，并利用测试仪对半导体材料的C-V特性，漏电流等进行测量
|
六、考核方式与评分办法
物理实验为考查课程。期末总成绩由平时成绩和期末考核成绩两部分组成，平时成绩占60%，期末考核成绩占40%。平时成绩为每次实验课的成绩总评，每次实验课的成绩细分为预习分、操作分、实验报告分，都采用5分制，等级为5、5-、4+、4、4-、3+、3、3-、重作。期末考核采取操作考试与笔试相结合的形式，具体为随堂操作考试、抽签操作考试、实验设计等。
| 
