大學物理實驗教程

前言

本著改革的理念和開放的思維，本書高度概括和全面升華了對物理實驗的深層認識，挖掘了物理實驗的科學內(nèi)涵和文化魅力——物理實驗不僅在物理學的發(fā)展中起了決定性作用，而且在科學思想、科學哲學、科學素質(zhì)的凝練中，在促進兩種文化——科學文化和人文文化的融合中，發(fā)揮著不可替代的獨特作用；物理實驗的卓越構(gòu)思，不是一般意義上的技能和技巧，她是一種智慧、一種文化，是人類創(chuàng)造性思維的寶貴財富；物理實驗對精神和物質(zhì)的融合及凝練，物理實驗的文化內(nèi)涵和智慧光芒，將使學生終生受益……本著這一開放的理念，本書一改實驗教材編寫的傳統(tǒng)思路，不僅把“力、熱、電、光”的結(jié)構(gòu)體系變?yōu)榛A(chǔ)理論、基本方法、基本實驗、近代物理實驗與綜合物理實驗的新體系，還增加了專題實驗，開設(shè)了設(shè)計性與研究性物理實驗、虛擬物理實驗，特別是創(chuàng)造性地介紹并引進了定性及半定量物理實驗。在大學物理實驗中開設(shè)定性及半定量實驗，不僅能讓學生直觀透明地看到物理學作為一門實驗科學的生機勃勃的“原生態(tài)”面貌，而且能帶來思想的解放、智力的活躍、追求科學的熱情和興趣。本書注重實驗的物理思想和設(shè)計思路，用簡潔、精煉的語言濃縮了相關(guān)實驗的歷史沿革、現(xiàn)實意義和應用前景，站在物理實驗的前沿回望基礎(chǔ)，并展望新的前沿。我們把目光投向歷史和未來，不僅僅是為了尋求新的召喚，也是為了把握現(xiàn)實的尺度，力爭使同學們既能在實驗室對基本的物理規(guī)律進行考察，同時又有機會吸取文化和科學的全息營養(yǎng)，受到從能力、素質(zhì)到科學方法論的最全面的基本訓練。參加本書編寫的有繆興中、吳明陽、薛運才、蘇玉玲、沈巖、蔣逢春、馬曉春、常同欽等。八名作者組成的編委會是一個謹嚴、統(tǒng)一的整體，大家統(tǒng)一思想、緊密合作、互相配合，表現(xiàn)了高度的團隊精神和集體智慧。本書不僅是我們多年教學經(jīng)驗的總結(jié)，更是教學經(jīng)驗的提煉和升華，從認識思維到內(nèi)容結(jié)構(gòu)都含蘊獨到的創(chuàng)新性研究成果。感謝艾寶勤、陳鎮(zhèn)平、程令孝、李強、張運強、王如梅、王玲、師一華等同志對本書出版給予的支持和幫助，感謝參考文獻作者的富有啟發(fā)性的觀點和優(yōu)秀內(nèi)容，在此謹向他們表示敬意！謹向本書的讀者和我的學生們表示深深的謝意！

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地介紹了誤差和數(shù)據(jù)處理的基本知識、物理實驗的基本方法和技術(shù)，編排了基本實驗、近代物理實驗與綜合物理實驗、專題實驗、設(shè)計性與研究性物理實驗、虛擬物理實驗，特別是創(chuàng)造性地開設(shè)了定性及半定量物理實驗。本書強調(diào)實驗的物理思想，用簡潔、精煉的語言濃縮了相關(guān)實驗的歷史沿革、現(xiàn)實意義和應用前景，使同學們既能在實驗室對基本的物理規(guī)律進行考察，同時又有機會吸取文化和科學的全息營養(yǎng)，受到從能力、素質(zhì)到科學方法論的最全面的基本訓練。本書力求從文化與歷史的縱深，把握物理實驗與社會發(fā)展和文明進步的脈搏，把對物理實驗的認識提高到一個全新的高度。    本書可作為高等工業(yè)院校和普通高等院校物理實驗課的教材和參考書，也可供物理教師、實驗技術(shù)人員和相關(guān)科技工作者參考。

書籍目錄

前言第一章 緒論　1.1 物理實驗與科學、文化和社會發(fā)展　1.2 物理實驗課程的目的和任務　1.3 物理實驗課程的基本環(huán)節(jié)　1.4 物理實驗課的學習方法第二章 誤差分析與數(shù)據(jù)處理　2.1 測量誤差　2.2 誤差處理　2.3 有效數(shù)字及其運算　2.4 測量不確定度與測量結(jié)果的表示　2.5 不確定度分析與實驗設(shè)計　2.6 數(shù)據(jù)處理基本方法第三章 物理實驗基本方法和技術(shù)　3.1 物理實驗中常用的基本測量方法　3.2 物理實驗中常用的基本儀器及其使用　3.3 物理實驗基本測量技術(shù)第四章 基本實驗　4.1 轉(zhuǎn)動慣量的測定　4.2 示波器的使用　4.3 分光計的調(diào)整與使用　4.4 用模擬法測繪靜電場　4.5 用牛頓環(huán)測定透鏡的曲率半徑　4.6 用惠斯通電橋測電阻的溫度系數(shù)　4.7 用靜態(tài)法測量金屬絲楊氏模量　4.8 電勢差計的原理和使用　4.9 熱膨脹系數(shù)的測量　4.10 靈敏電流計特性研究第五章 近代物理實驗與綜合物理實驗　5.1 霍爾效應及應用　5.2 熱導率和對流傳熱系數(shù)的測量　5.3 邁克耳孫干涉儀的調(diào)整與使用　5.4 衍射光柵　5.5 聲速的測量　5.6 用動態(tài)法測定金屬棒的楊氏模量　5.7 鐵磁材料磁滯回線的測繪　5.8 硅光電池特性的研究　5.9 光電效應測定普朗克常量　5.10 弗蘭克一赫茲實驗　5.11 數(shù)字信號光纖傳輸　5.12 密立根油滴實驗　5.13 微波光學實驗　5.14 核磁共振第六章 專題實驗　6.1 全息照相專題實驗　6.2 傳感器專題實驗　6.3 偏振光專題實驗　6.4 光譜分析專題實驗第七章 設(shè)計性與研究性物理實驗　7.1 設(shè)計性與研究性物理實驗基礎(chǔ)知識   　7.2 多用電表的設(shè)計與制作　7.3 光學介質(zhì)折射率的測定　7.4 電子溫度計的組裝　7.5 細絲直徑的測定　7.6 非線性電路振蕩周期分岔及混沌現(xiàn)象第八章 虛擬物理實驗　8.1 虛擬物理實驗基礎(chǔ)知識　8.2 偏振光實驗的計算機仿真　8.3 光電效應法測定普朗克常數(shù)　8.4 弗蘭克一赫茲實驗的計算機仿真　8.5 氫氘光譜拍攝實驗的計算機仿真　8.6 密立根油滴實驗的計算機仿真第九章 定性及半定量物理實驗　9.1 定性及半定量物理實驗基礎(chǔ)知識　9.2 靜電感應現(xiàn)象探究　9.3 超導磁懸浮列車實驗的定性分析　9.4 光學空間濾波與θ調(diào)制實驗的半定量分析附錄　附錄1 中華人民共和國法定計量單位　附錄2 一些常用的基本物理常量　附錄3 希臘字母表及拉丁字母表　附錄4 諾貝爾物理學獎獲獎者名單主要參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：3）各標題欄目必須標明物理量的名稱和單位，單位和數(shù)量級寫在標題欄中，一般不要重復地記在各個數(shù)字后面。4）表格中的欄目順序要注意數(shù)據(jù)間的聯(lián)系和計算程序，做到條理清晰、項目齊全。5）列入表中的數(shù)據(jù)應以原始測量數(shù)據(jù)為主，處理過程中一些重要的中間結(jié)果和最后結(jié)果也可列入表中，以方便數(shù)據(jù)處理和查閱核對。6）提供與表格內(nèi)容有關(guān)的說明和參數(shù)，包括主要測量儀器的規(guī)格（型號、量程和儀器誤差等）、有關(guān)的環(huán)境參數(shù)（溫度、濕度等）以及其他必要的說明。當然，對表格提供的說明和參數(shù)，應當根據(jù)簡潔清晰、重點突出的原則，結(jié)合具體的實驗，靈活掌握?？偠灾?，列表的過程就是整理實驗思緒的過程，只有在清楚了解并通盤考慮實驗的目的、原理、方法、步驟以及誤差處理要求的基礎(chǔ)上，才能列出科學、合理、實用、方便的數(shù)據(jù)處理表格。【例2．6．1】用螺旋測微計測量鋼球直徑D的數(shù)據(jù)記錄和列表處理如表2．6．1所示。

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