全国自考建筑工程专业（本科）《物理（工）》课程实践环节培训与考核基本要求

一、         培训与考核目的
物理实验是理工科各类专业学生进行科学实验基本训练的重要基础课程。
（一）   通过实验现象的观察、分析和对物理量的测量,学习物理实验知识，加深对物理理论知识的理解。
（二）   培养和提高学生的科学实验能力。
（1）   借助教材和仪器说明书正确使用常用仪器。
（2）   能够运用物理学理论对实验现象进行观察、分析和判断。
（3）   能够正确记录和处理实验数据撰写合格的实验报告。
二、         培训与考核的基本内容
为了满足物理实验（工）本科教学的要求，考生至少要完成以下十个实验中的八个实验。
（一）   金属丝杨氏弹性模量的测定
（二）   抛射体运动的照相法研究
（三）   转动定律和转动惯量
（四）   空气密度和气体普适恒量的测定
（五）   惠斯登电桥
（六）   霍耳效应及霍耳法测量磁场
（七）   模拟法描绘静电场
（八）   望远镜和显微镜放大率的测量
（九）   等厚干涉
（十）   声速的测定
上述实验的基本原理，实验步骤，实验方法，数据记录和处理方法见有关“大学物理实验教程”，对各项实验的培训与考核的基本要求如下：
实验（一）金属丝杨氏弹性模量的测定
1．实验目的
1）不同长度测量器具的选择和使用。
2）掌握光杠杆测微原理及装置的调节。
3）测定钢丝的杨氏弹性模量Ｅ值。
4）学习误差分析和误差均分原理思想，学习数据处理及测量最终结果表达。
2．主要实验装置
光杠杆，皮尺，米尺，游标尺，螺旋测微计，钢丝，砝码等。
3．实验内容
1）光杠杆的调整和使用。
2）测量钢丝在不同负重下的伸长变化。
3）合理选择并正确使用不同的测长仪器来测量其它长度量。
4．数据记录与处理
1）用逐差法处理荷重钢丝长度的变化。
2）计算杨氏弹性模量Ｅ的平均值。
3）导出Ｅ的最大相对误差和绝对误差，写出测量结果表达式，
5．思考题
1）如果考虑减少和消除本实验的系统误差？
2）选用不同量具测量不同长度量的根据是什么？
3）什么叫逐差法处理数据？它的优越性何在？
4）从误差分析角度来定量说明：为什么用不同量度测量不同的长度？并指出哪些量更需要仔细测量？
 
实验（二）抛射体运动的照相法研究
1．实验目的
1）学习多次曝光法对运动物体进行动态研究。
2）学习拍摄、洗印和放大等照相基本技术。
3）学习用表差法处理数据―――从中找出运动方程。
2．主要实验装置
135照相机，遮光盘，厘米方格架及抛射体发射架，放大冲洗设备。
3．实验内容
1）多次曝光法拍摄抛射体的运动多点轨迹。
2）用光电计时器测量遮光盘中拍摄孔的曝光周期Ｔ。
3）冲洗负片。
4）放大正片。
4．数据记录与处理
1）从放大了的照片中读出各时刻的抛体位置，列表记录。
2）表差法分析斜抛体水平方向和垂直方向的运动方程。
3）计算重力加速度g，写出测量结果表达式，分析误差原因。
5．思考题
1）表差法和逐差法处理数据有何不同？
2）实验数据，哪些应该用表差法处理？哪些该用逐差法处理？
 
实验（三）转动定律和转动惯量
1．实验目的
1）转动物体在总质量不变的情况下，转动惯量的大小与其质量相对于转轴的分布情况有关的现象，加深对转动惯量的理解。
2）验证转动定律。
3）巩固用图解来分析处理实验数据的方法。
2．主要实验装置
转动系统，角加速度的测定装置，气轴承。
3．实验内容
1）调整转动系统的平衡。
2）验证圆柱体转动惯量公式和平行轴定理。
3）验证转动定律。
4．数据记录与处理
用列表和图解法处理实验数据。
实验（四）空气密度和所体普适恒量的测定
1．实验目的
1）测量空气的密度。
2）了解低真空的获得和检测方法。
3）掌握分析天平、福廷式气压计的正确使用方法。
2．要实验装置
机械泵，整套抽气系统，玻璃泡，阻尼分析天平，福廷式水银气压计，温度计。
3．实验内容
1）用阻尼分析天平称衡装有空气的玻璃泡的质量M_泡＋气。
2）称出被抽除空气后的玻璃泡的质量M_泡。
3）测出玻璃泡容积V，读出室温t和大气压强P。
4．据记录与处理
1）计表格记录所测物理量的值.
2）用公式和实验数据,算出d₀和R的结果表达式,并与公认值比较算出相对误差。
5．思考题
1）如何测量玻璃泡的容积？
2）在称衡玻璃泡的质量时，是否要考虑空气的浮力作用？
3）有哪些因素影响了实验结果的准确度？
 
实验（五）惠斯登电桥
1．实验目的
1）掌握直流平衡单臂电桥的原理和特点。
2）掌握正确使用ＱＪ－23型盒式电桥测量电阻的方法。
3）学习对测量结果的误差分析。
2．主要实验装置
万用表，电阻箱，检流计，保护开关，ＱＪ－23型盒电桥，待测电阻，直流电源。
3．实验内容
1）组装电桥。
2）ＱＪ－23型盒式电桥的使用。
3）测量待测电阻。
4．据记录与处理
1）表格记录所测物理量的值。
2）利用公式和实验数据,算出R的结果表达式。
5．思考题
1）哪些因素影响了实验结果的准确度？
 
实验（六）霍耳效应及霍耳法测量磁场
1．实验目的
1）学习霍耳效应测定霍耳元件有关参数。
2）应用特斯拉计测量磁场。
2．主要实验装置
特斯拉计。
3．实验内容
1）根据霍耳电势的极性，判断Ｎ或Ｐ型半导体。
2）正确使用特斯拉计。
3）用特斯拉计测定电磁铁的励激曲线（Ｉ_Ｍ－Ｂ曲线）
4）测定霍耳元件的Ｉ_Ｈ－Ｖ_Ｈ曲线，算出霍耳灵敏度Ｋ_Ｈ。
5）确定霍耳系数和载流子密度。
4．思考题
1）用特斯拉计测量磁场时，是否只要把由霍耳元件做的测量探头任意插入待测空间处就可以了？为什么？
2）用特斯拉计时为什么要先“校准”，即置指针于“校准”线处，它的内涵是什么？
3）如何消除该实验的系统误差？
 
实验（七）模拟法描绘静电场
1．实验目的
1）了解实验中的一种常用方法――模拟法。
2）加深对静电场概念的理解。
3）加深用图解法处理数据。
2．主要实验装置
导电纸，电源和电极，探针，毫伏表。
3．实验内容
1）测绘一对均匀带电无限长直导线垂直截面上的电场的等位线，从而画出电力线的分布。
2）金属导体（空心圆环）对电场的影响。
3）测绘同轴圆柱面电极间的等位线、电位分布和电场分布。
4．思考题
1）等位线的疏密说明什么？
2）如果在环内测出的电位处处相等说明了什么现象？若测得环内各点的电位略有偏差，试分析其引起的原因。
3）分析实验测出等位线发生畸变的原因。
实验（八）望远镜和显微镜放大率的测量
1．实验目的
1）掌握望远镜与显微镜结构、光路图的异同。
2）掌握光具座上光学元件同轴的调整。
3）掌握望远镜和显微镜放在率的测定。
2．主要实验装置
光具座，二块凸透镜，十字丝，带照明灯的标尺，观察屏，平面镜，卷尺等。
3．实验内容
1）薄透镜焦距的测定。
2）望远镜角放大率的测定。
3）显微镜放大率的测定。
4．据记录与处理
用列表法记录实验数据和计算结果。
5．思考题
1）如果用眼睛观察正前方两个不重合在一起的物体，当眼睛上下微微移动时，两物体产生相对移动，试判断哪个近哪个远？并说明理由。
2）共轴调节应达到哪些要求？不满足这些要求对测量会产生什么影响？
3）直接比较法测定望远镜角放大率时，物体（标尺）离望远镜的距离远近将产生怎样影响？
4）当显微镜的物镜和目镜间距离增大时，其放大率如何变化？
实验（九）等厚干涉
1．实验目的
1）理解牛顿圈和劈尖干涉条纹的成因。
2）学习用等厚干涉法测量曲率半径和薄膜厚度，并用逐差法处理数据。
3）熟悉使用读数显微镜。
2．主要实验装置
牛顿圈，劈尖，单色光源，读数显微镜。
3．实验内容
1）用牛顿圈测量平凸透镜的曲率半径。
2）用劈尖干涉测量薄膜的厚度。
4．据记录与处理
1）设计表格记录所测物理量的值。
2）利用公式和实验数据,用逐差法处理。
5．思考题
1）读数显微镜的光学系统调节中，找物象是调节目镜还是调节镜筒？
2）如何测定牛顿圈的直径？本实验中是如何用逐差法来处理数据？
3）牛顿圈和劈尖干涉均为等厚干涉，为什么干涉条纹一个是疏密不一致的同心圆，一个是均匀排列的直条纹？
实验（十）声速的测定
1．实验目的
1）测定声波在空气中传播的速度。
2）加深对振动合成、波动干涉等理论的理解。
3）掌握示波器、低频信号发生器和数字频率计的使用。
2．主要实验装置
声波发生器，声波接收器，信号发生器，频率计，示波器移动游标尺等。
3．实验内容
1）振干涉法测声速。
2）相位比较法测声速。
4．据记录与处理
1）设计数据记录表格,记录室温。
2）声整测量值和公认值比较，写出测量结果表达式，并进行误差分析。
三、         培训与考核的基本要求
(一)组织单位应具备以下基本条件：
(1)具有一定规模的工科大学物理的实验室。
(2)实验室的设备应完全满足相应实验指导书的要求。
(二)培训条件与培训过程
(1)实验培训工作应有条件的单位负责组织、安排，培训教师应由具有初级以上职称的教师担任。
(2)培训过程由理论授课和指导学生操作两部分内容，理论授课包括：实验工作原理、操作方法、注意事项、实验数据的处理等。每个实验的理论讲授时间在10－15分钟。
四、         实验办法
（1）   指导老师在实验开课前做好充分的准备，包括实验设备的完好性，实验工具的准备。
（2）   实验前指导老师检查学生的准备情况，并作必要的关键性指导。
（3）   根据每个实验情况，有3－4个实验可以二人一组，其它实验必须独立完成。
（4）   具体的实验方法和步骤见相应指导书。
五、         考核标准
（1）   学生必须完成八个实验，交出八份实验报告，根据学生的动手能力和实验报告质量给予打分，该部份占实验成绩的70％。
（2）   学生必通过集中考试。考试的形式为口试，组织单位至少应准备10套题签，每套3题，学生随机抽取回答，该部份占实验成绩的30％。
（3）  

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