《力学实验》教学大纲-物理与电子科学学院.doc

《力学实验》课程教学大纲 物理学（师范）专业 一．概述 1、课程的目的和任务 力学实验是物理学专业独立开设的一基础物理实验课程，是物理学专业的专业基础课。力学实验内容主要包括：基本量，长度、质量、时间的测量。运动学、力学，刚体力学、振动和波等理论中的基本定律的验证。基础物理实验课的目的及基本要求，测量基本概念与读数规则，有效数字基本概念及其运算法则，误差的基本概念和基本处理方法，不确定度基本概念及其评定方法，测量结果的正确表示以及数据处理的基本方法等内容。开设力学实验课的目的，一方面是使学生较系统地掌握基本测量方法和基本仪器的使用方法；培养学生实验基本技能；另一方面是通过实验培养学生的科学态度、科学方法和科学精神。力学实验课的任务是：通过本课程的教学，应使学生对实验科学中讲究客观真实的要求有一定的认识，具有应用常规力学学实验仪器进行实验观测的能力，能正确处理实验数据和表示出实验结果，并作出其不确定度评定。较为规范的书写出实验报告。 2、课程的基本要求 通过实验室理论课教学，使学生初步熟悉有关测量测试的基本方法。数据处理方法，如列表法、作图法等。直接测量量和间接测量的数据处理，误差的种类和处理，实验结果的正确表示，不确定度评定，不确定度传递理论计算间接测量量的不确定度；基本力学实验仪器常识、实验注意事项等。 通过实验教学，使学生加深对力学基本理论和基本规律的认识；掌握基本量，长度、质量、时间的测量、能初步分析实验误差，正确表示出实验结果，并进行不确定度评定。会用列表法、、作图法和逐差法最处理数据。实验分组为2人一组。 通过综合性设计性实验教学，使学生了解设计实验方案的基本方法。 3、课程的学时安排 总学时： 学分 2 大纲共列出18个实验，必做 12 个，选做 3 个， 实验时每周4学时（预习1学时，实训3学时） 总学时： 68 学时（理论8学时 实验60 学时） 4、授课对象 物理与电子科学系、物理学（师范）本科专业 5、先修课程 力学、高等数学 二．课程内容与学时分配 第一篇．测量误差理论、数据处理和不确定度??8学时） 1、测量；直接测量、间接测量，数据记录，有效数字。 2、测量的误差，误差分类，误差估计，误差处理。 3、常用的数据处理方法。 4、不确定度基本概念、不确定度的类型、不确定度计算。 要求：（1）理解测量误差和不确定度概念；知道误差不确定度的类型。 学会处理误差的方法。 （2）会计算不确定度； （3）会运用常用的数据处理方法处理数据。 实验一、长度测量 目的：1、掌握游标原理和螺旋测微原理。掌握游标卡尺、螺旋测微计和读数显微镜的使用方法。 2、学习误差处理及有效数字的基本知识,初步掌握直接测量、间接测量的数据处理方法及测量不确定度估计方法。 内容：1、用螺旋测微计测量待测细丝的直径d和钢球的直径D在不同的部位测5次，计算细丝的直径的平均值和合成标准不确定度，计算钢球的体积v和合成标准不确定度。 2、用游标卡尺测量圆柱体的直径d和高度h在不同的部位测5次，计算体积v 和相对不确定度。 3、用读数显微镜测量直尺两刻线间的距离重复测5次，求其间距的平均值和标准不确定度。 主要仪器：游标卡尺(游标尺)、螺旋测微计(千分尺)、读数显微镜(比长仪)、直尺、待测物体（圆柱体、钢球、细丝、金属刻线尺） 实验二 、 用单摆法测定重力加速度 目的：1、测量当地的重力加速度，学会使用停表和用停表测定摆动周期的方法， 2、研究单摆的周期和摆长、周期和摆角的关系。 3、学会将实验结果用线性化的图线表示出来． 内容：学习使用停表, 周期测定仪,用J—LD33型单摆测定当地重力加速度 主要仪器：J—LD33型单摆，米尺，停表，J—T25型周期测定仪，光电门 实验三、固体和液体密度的测定 目的：1、熟练掌握物理天平的调节和正确使用。 2、 用流体静力称衡法测固体密度，用比重瓶法测液体密度。 内容：分别用定义法静力称衡法测定金属块的密度，测定石蜡块的密度。用比重瓶法测酒精的密度。 主要仪器：物理天平、烧杯、比重瓶、温度计、注射器、待测的固体和液体（金属块、石蜡、酒精）、蒸馏水等 实验四、自由落体运动研究 目的：1、学习自由落体仪的使用方法。 2、掌握数字毫秒计的光控计时方法。 3、研究自由落体的运动规律。 内容：学习研究自由落体的运动规律。 主要仪器：自由落体实验仪、数字毫秒计、落体钢球。 实验五、气垫导轨上滑块运动的研究 目的： 1、学习使用气垫导轨、汽源。 2、进一步掌握数字毫秒计的调节和使用。 3、研究滑块在水平导轨及倾斜导轨上的运动情况。 4、研究倾斜导轨上滑块加速度a与重力加速度g的关系。 内容：调节气轨使其水平，静态调平（横向调平，纵向调平）、动态调平。调节两光电