课程编号：14010091
课程名称：物理实验 Ⅳ
学分：2 总学时：32 实验学时：32 课内上机学时：0
先修课程要求：无
适应专业：管理、中文等专业
参考教材：《大学物理实验教程》 袁冬缓等编， 中南大学出版社（2001年8月）
《大学物理实验教程》周克省等编，中南大学出版社（2001年1月）
一：课程在培养方案中的地位、目的、任务
实验物理在物理规律的发现及物理理论的建立中起着重大的作用，物理实验课在培养学生科学素养以及创造性工程技术人中具有其他课程不可替代的作用。本课程的任务是传授实验知识、实验方法、培养实验技能。通过实验教学，达到巩固理论知识、提高观察能力和实验动手能力的目的。
二：课程的基本要求
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。本课程的基本要求是掌握测量误差的基本知识，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，掌握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。
三：课程的基本内容以及重点难点
课程的基本内容包括：测量与误差，有效数字与数据处理，物理学各分支学科的基本理论，物理实验中的基本测量方法和测量技术，常用仪器的物理原理等。
重点：误差计算、实验方法、仪器使用
难点：仪器使用
四：实验要求
l 自行完成实验预习，独立进行实验，撰写规范的实验报告。
l 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。
l 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。
l 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。
l 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。
l 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：课程学时分配
序号
| 实验项目名称
| 内 容 摘 要
| 学时
| 实验学时
| 备注
|
01
| 预备引导实验
| 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
| 3
| 3
| 选做
|
02
| 气轨上运动定律的研究
| 学习气垫技术、光电计时技术，测量匀变速运动的加速度和重力加速度
| 3
| 3
| 必做
|
03
| 杨氏弹性模量的测定
| 学习望远镜的结构原理和使用方法，掌握光杠杆测微法，用拉伸法测量杨氏模量
| 3
| 3
| 必做
|
04
| 刚体转动惯量的测定
| 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
| 3
| 3
| 必做
|
05
| 简谐振动的研究
| 设计实验测量方案，通过作图法处理数据，归纳出振动周期的变化规律
| 3
| 3
| 选做
|
06
| 超声波声速测定
| 了解声—电转换的原理，通过驻波共振法、相位比较法测定空气中超声波的传播速度
| 3
| 3
| 选做
|
07
| 电阻测量优化研究
| 学习误差设计理论，掌握测量电阻的各种不同方法 ，进行误差修正
| 3
| 3
| 选做
|
08
| 万用表制作
| 设计实验方案，选择元件与器材组装万用电表，并对其进行校正
| 3
| 3
| 选做
|
09
| 惠斯登电桥
| 学习电桥中的桥式测量法，掌握检流计等仪器的使用，正确计算误差
| 3
| 3
| 必做
|
10
| 电位差计
| 掌握补偿法的原理，自行组装并校正线式电位差计，并校正伏特表
| 3
| 3
| 选做
|
11
| 示波器使用
| 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
| 3
| 3
| 必做
|
12
| 光波波长的测定
| 正确调节分光计，运用光栅衍射原理测定光波波长
| 3
| 3
| 选做
|
13
| 光的干涉
| 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
| 3
| 3
| 必做
|
14
| 氢原子光谱
| 用标准的汞灯对光谱仪定标，然后测出氢谱的波长，并计算Rh
| 3
| 3
| 选做
|
15
| 迈克尔逊干涉仪
| 学习迈氏干涉仪的使用方法，观察干涉的定域性，测定激光波长
| 3
| 3
| 选做
|
16
| 全息照相
| 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
| 3
| 3
| 选做
|
17
| 用霍尔元件测磁场
| 利用霍尔效应，精确测定磁场
| 3
| 3
| 选做
|
|
18
| 电子综合实验
| 学习电子学的基础知识和D/A转换的原理，进行电子学综合测量与检测
| 3
| 3
| 选做
|
|
19
| 光纤传输实验
| 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
| 3
| 3
| 选做
|
|
20
| 光信息处理实验
| 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
| 3
| 3
| 选做
|
|
21
| 硅片抗弯强度的测试
| 学习科学研究的方法，利用新颖的物理思路解决硅片抗弯强度的测量问题
| 3
| 3
| 选做
|
|
22
| 密立根油滴实验
| 学习微机仿真实验的方法，测量电子电荷
| 3
| 3
| 选做
|
|
23
| 长螺线管磁场的测量
| 学习微机仿真实验的方法，测量长螺线管中的磁场
| 3
| 3
| 选做
|
|
24
| 电子荷质比测量
| 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
| 3
| 3
| 选做
|
|
25
| 居里点测试
| 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
| 3
| 3
| 选做
|
|
26
| 不良导体的热导率测量
| 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
| 3
| 3
| 选做
|
|
27
| 热敏电阻特性研究
| 测试热敏电阻的温度特性，掌握它在传感器中的应用
| 3
| 3
| 选做
|
|
28
| 液体媒质中的声速测量
| 学习声纳的物理原理，分别用驻波共振法、相位比较法测定液态媒质中的声速
| 3
| 3
| 选做
|
|
29
| 油滴仪实验
| 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，利用最小公约数法确定电子的电荷值
| 3
| 3
| 选做
|
|
30
| Frank-Hertz实验
| 观察氩原子被激发的物理现象，并测定其第一激发电位
| 3
| 3
| 选做
|
|
31
| 动态法杨氏模量的测量
| 利用交变电信号激励样品杆振荡，测其频率，确定杨氏模量
| 3
| 3
| 选做
|
|
32
| 传感器技术实验
| 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。
| 3
| 3
| 选做
|
|
33
| 普朗克常数测定
| 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
| 3
| 3
| 选做
|
|
34
| 介质损耗测试
| 测试电介质的阻容特性，并分析计算其损耗系数
| 3
| 3
| 选做
|
|
六、考核方式：
物理实验为考查课程，期末考核采取操作考试与笔试相结合的形式，考试的具体安排以及评分方法参照“中南工业大学物理实验课程考试实施办法”执行。闭卷笔试
