大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程

前言

《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程》是針對高等學(xué)校非物理類各專業(yè)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容編寫而成的．本書已被列為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程》是在第二版的基礎(chǔ)上，歷時五年，對全書做了全面修訂．與第二版相比，本書有以下幾方面的變化。（1）在結(jié)構(gòu)上，依據(jù)測量對象和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了循序漸進(jìn)的安排，全書以物理測量量為主線，按照基本器具使用、基本物性測量、基本物理常量測量和專題實(shí)驗(yàn)，將全書9個章節(jié)分為四個層次，并單獨(dú)在第3章系統(tǒng)歸納與提煉了物理實(shí)驗(yàn)的基本測量方法，突出和強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)科的系統(tǒng)性和完整性。（2）在內(nèi)容上，強(qiáng)調(diào)了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性．如在隨機(jī)誤差處理中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際情況，引入有限次測量的，分布來修正正態(tài)分布；介紹了對可疑實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行取舍的狄克遜檢驗(yàn)法和格魯布斯準(zhǔn)則；采用具有國家標(biāo)準(zhǔn)的有效位數(shù)的概念取代有效數(shù)字的概念；根據(jù)國際通則與學(xué)術(shù)慣例，提出測量不確定度的估算取兩位有效位數(shù)；依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，給出了微小標(biāo)準(zhǔn)差的可忽略判據(jù)；根據(jù)國際科學(xué)技術(shù)數(shù)據(jù)委員會2006年推薦值統(tǒng)一了全書中的基本物理常量值。（3）在實(shí)驗(yàn)項目上，增添了一些能反映現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的代表性實(shí)驗(yàn)，如非線性電學(xué)混沌、數(shù)碼照相技術(shù)等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，刪除了涉及靈敏電流計、檢流計等已明顯落后于現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的實(shí)驗(yàn)項目，增加了諸如“常用電子元件參數(shù)測量”等基本技能訓(xùn)練的項目。（4）在數(shù)據(jù)處理方面，專門介紹了數(shù)據(jù)處理軟件Excel和科學(xué)作圖軟件Origin在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，增加了用專業(yè)軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的訓(xùn)練，以替代手工坐標(biāo)紙作圖方式。

內(nèi)容概要

本書是普通高等教育"十一五"國家級規(guī)劃教材,根據(jù)《高等工業(yè)學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》，總結(jié)太原理工大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)編寫而成.全書共五章，包括測量誤差與數(shù)據(jù)處理的基本知識、基本物理實(shí)驗(yàn)、提高型物理實(shí)驗(yàn)、綜合與近代物理實(shí)驗(yàn)、設(shè)計型物理實(shí)驗(yàn).本書對測量誤差、不確定度作了簡明的介紹，分四個層次收錄了53個實(shí)驗(yàn).在精選經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，充實(shí)了一些適合現(xiàn)代社會發(fā)展的新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；精煉了實(shí)驗(yàn)步驟，以充分發(fā)揮學(xué)生的主動性；同時以附錄形式介紹了計算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用以及物理學(xué)史上最漂亮的十大物理實(shí)驗(yàn).本書適合普通高等院校工科各專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)使用,也可作為教師的參考用書.

書籍目錄

第三版前言
緒論
第1章　測量誤差
1.1　測量與誤差
1.1.1　測量及分類
1.1.2　誤差及分類
1.1.3　精密度、正確度和準(zhǔn)確度
1.2　誤差處理
1.2.1　隨機(jī)誤差
1.2.2　儀器誤差
1.3　測量不確定度
1.3.1　測量不確定度的分類
1.3.2　合成不確定度
1.3.3　擴(kuò)展不確定度
1.3.4　直接測量不確定度的估算
1.3.5　間接測量不確定度的估算
1.3.6　微小標(biāo)準(zhǔn)差可忽略判據(jù)
1.3.7　不確定度分析在實(shí)驗(yàn)設(shè)計中的作用
1.4　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效位數(shù)
1.4.1　有效位數(shù)的概念
1.4.2　修約規(guī)則
1.4.3　原始數(shù)據(jù)的有效位數(shù)
1.4.4　運(yùn)算過程中的有效位數(shù)
1.4.5　測量不確定度的有效位數(shù)
第2章　數(shù)據(jù)處理
2.1　常用的數(shù)據(jù)處理方法
2.1.1　列表法
2.1.2　作圖法
2.1.3　最小二乘法
2.1.4　逐差法
2.2　用Excel軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
2.3　用Origin軟件繪制實(shí)驗(yàn)圖表
實(shí)驗(yàn)A1　時間測量中隨機(jī)誤差的統(tǒng)計分布
第3章　物理實(shí)驗(yàn)基本測量方法
3.1　比較法
3.1.1　直接比較法
3.1.2　間接比較法
3.2　放大法
3.2.1　累積放大法
3.2.2　機(jī)械放大法
3.2.3　電學(xué)放大法
3.2.4　光學(xué)放大法
3.3　轉(zhuǎn)換法
3.3.1　不可測量量的轉(zhuǎn)換
3.3.2　不易測準(zhǔn)量的轉(zhuǎn)換
3.4　模擬法
3.4.1　物理模擬
3.4.2　類比模擬
3.5　平衡法
3.6　補(bǔ)償法
3.6.1　補(bǔ)償法用于測量
3.6.2　補(bǔ)償法用于修正系統(tǒng)誤差
3.7　干涉、衍射法
第4章　物理實(shí)驗(yàn)基本器具使用
4.1　長度測量基本器具
實(shí)驗(yàn)B1　測量物體的幾何尺寸
4.2　質(zhì)量測量基本器具
實(shí)驗(yàn)B2　固體與液體密度的測定
4.3　時間測量基本器具
實(shí)驗(yàn)B3　剛體轉(zhuǎn)動慣量的測定
4.4　溫度測量基本器具
實(shí)驗(yàn)B4　用熱敏電阻測量溫度
實(shí)驗(yàn)B5　pn結(jié)正向壓降的溫度特性
4.5　電學(xué)實(shí)驗(yàn)常用器具
實(shí)驗(yàn)B6　常用電子元件參數(shù)測量
實(shí)驗(yàn)B7　電表的改裝和校準(zhǔn)
4.6　光學(xué)實(shí)驗(yàn)常用器具
實(shí)驗(yàn)B8　薄透鏡焦距的測定
實(shí)驗(yàn)B9　分光計的調(diào)節(jié)和應(yīng)用
4.7　示波器的使用
實(shí)驗(yàn)B10　模擬示波器的使用
實(shí)驗(yàn)B11　數(shù)字示波器的使用
第5章　基本物性的測量
實(shí)驗(yàn)C1　固體比熱容的測量
實(shí)驗(yàn)C2　液體比熱容的測量
實(shí)驗(yàn)C3　氣體比熱容比cp／cV的測量
實(shí)驗(yàn)C4　液體表面張力系數(shù)的測定
實(shí)驗(yàn)C5　液體黏滯系數(shù)的測定
實(shí)驗(yàn)C6　彈性（楊氏）模量的測量
實(shí)驗(yàn)C7　金屬線脹系數(shù)的測定
實(shí)驗(yàn)C8　電子衍射和物質(zhì)波
第6章　基本物理常量的測量
實(shí)驗(yàn)D1　重力加速度的測定
實(shí)驗(yàn)D2　電子荷質(zhì)比的測量
實(shí)驗(yàn)D3　基本電荷量的測量
實(shí)驗(yàn)D4　聲速的測量
實(shí)驗(yàn)D5　光速的測量
實(shí)驗(yàn)D6　玻爾茲曼常量的測量
實(shí)驗(yàn)D7　普朗克常量的測量
第7章　電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)E1　惠斯通電橋測量電阻
實(shí)驗(yàn)E2　RL和RC電路的穩(wěn)態(tài)過程
實(shí)驗(yàn)E3　電信號的傅里葉分解與合成
實(shí)驗(yàn)E4　鐵磁材料磁滯回線的測量
實(shí)驗(yàn)E5　用霍爾效應(yīng)測磁場強(qiáng)度
第8章　波動光學(xué)實(shí)驗(yàn)
8.1　干涉測量專題
實(shí)驗(yàn)F1　邁克耳孫干涉儀
實(shí)驗(yàn)F2　用牛頓環(huán)測平凸透鏡的曲率半徑
8.2　衍射測量專題
實(shí)驗(yàn)F3　單縫衍射的光強(qiáng)研究
實(shí)驗(yàn)F4　光柵衍射與超聲光柵
8.3　偏振測量專題
實(shí)驗(yàn)F5　光的偏振現(xiàn)象研究
實(shí)驗(yàn)F6　用橢偏儀測量薄膜的厚度和折射率
第9章　其他專題實(shí)驗(yàn)
9.1　光譜與能級
實(shí)驗(yàn)G1　光柵單色儀測量氫原子光譜
實(shí)驗(yàn)G2　弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)測量原子能級
實(shí)驗(yàn)G3　金屬電子功函數(shù)的測定
9.2　照相技術(shù)
實(shí)驗(yàn)G4　膠片照相技術(shù)
實(shí)驗(yàn)G5　數(shù)碼照相技術(shù)
實(shí)驗(yàn)G6　全息照相技術(shù)
9.3　非線性簡介
實(shí)驗(yàn)G7　非線性電路產(chǎn)生混沌
附錄　重要物理實(shí)驗(yàn)編年史（至1996年）
附表
附表一　物理常量表（CODATA2006年推薦值）
附表二　國際單位制的基本單位
附表三　國際單位制的兩個輔助單位
附表四　國際單位制中21個具有專門名稱的導(dǎo)出單位
附表五　中華人民共和國法定計量單位
附表六　部分城市的重力加速度值（單位：m·s(-2為上角標(biāo)））
附表七　在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下不同溫度時水的密度
附表八　不同溫度時水的黏滯系數(shù)
附表九　水及部分固體的比熱容簡表
附表十　不同溫度時干燥空氣中的聲速（單位：m·s（-1為上角標(biāo)））
附表十一　部分固體的線膨脹系數(shù)
附表十二　20℃時部分金屬的彈性模量
附表十三　常用光源的譜線波長

章節(jié)摘錄

本章包含4節(jié)內(nèi)容，在1.1節(jié)“測量與誤差”中，介紹了諸如測量、誤差、精密度、正確度和準(zhǔn)確度等常用概念，并對測量和誤差分別進(jìn)行了分類，在1.2節(jié)“誤差處理”中，分別就隨機(jī)誤差計算和儀器誤差的判斷進(jìn)行了講解．對于隨機(jī)誤差，根據(jù)物理實(shí)驗(yàn)中所有的實(shí)驗(yàn)都是有限次測量的實(shí)際情況，特別引入了有限測量次數(shù)下的t分布概念；同時引入狄克遜檢驗(yàn)法和格魯布斯準(zhǔn)則兩種方法來判斷是否可對個別測量數(shù)據(jù)進(jìn)行取舍；對于儀器誤差，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了儀器誤差是與置信概率相聯(lián)系，而不同的儀器會有不同的誤差分布函數(shù)．1.3節(jié)“測量不確定度” 中，詳細(xì)說明了A類和B類不確定度的評估與表示，并講解了如何在直接測量和間接測量兩種不同的測量條件下對測量不確定度進(jìn)行估算；同時給出了微小標(biāo)準(zhǔn)差的可忽略判據(jù)，以及簡單介紹了不確定度分析在實(shí)驗(yàn)設(shè)計中的作用．在1.4節(jié)“ 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效位數(shù)”中，按照實(shí)驗(yàn)過程，分別介紹了在原始數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)運(yùn)算和結(jié)果表示時如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)修約。測量就是通過一定的實(shí)驗(yàn)方法、借助一定的實(shí)驗(yàn)器具將待測量與選作標(biāo)準(zhǔn)的同類量進(jìn)行比較的實(shí)驗(yàn)過程，測量結(jié)果應(yīng)包括數(shù)值、單位以及結(jié)果可信賴的程度（不確定度）三部分。直接測量是指可以用測量儀器或儀表直接讀出測量值的測量。如用米尺測長度，用溫度計測溫度，用電表測電流、電壓等都是直接測量。

編輯推薦

《普通高等教育"十一五"國家級規(guī)劃教材?大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程(第3版)》由科學(xué)出版社出版。

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