大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

前言

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程是理工科學(xué)生必修的一門重要基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，也是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后較早接觸到的一門系統(tǒng)全面的實(shí)驗(yàn)課程。本教材是為適應(yīng)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的要求，根據(jù)教育部《高等工業(yè)學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》的精神，結(jié)合層次化、開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，以及多年來(lái)實(shí)驗(yàn)中心的建設(shè)所積累的經(jīng)驗(yàn)編寫而成的。在編寫過(guò)程中還認(rèn)真汲取了國(guó)內(nèi)近年來(lái)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的先進(jìn)思想和理念及一些院校課程改革的優(yōu)秀成果，力求為物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)提供一本實(shí)用的2l世紀(jì)教材。為了使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)能系統(tǒng)地掌握物理實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)和基本方法，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，促使學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)課程奠定基礎(chǔ)，《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》在編寫過(guò)程中采用了“金字塔”式的層次化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，在學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)，熟悉基本儀器和基本測(cè)量的基礎(chǔ)上，采用基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合與應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)以及基于PASCO科學(xué)工作室創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的四級(jí)構(gòu)架模式，編排了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目45個(gè)，內(nèi)容廣泛，深入淺出。這樣的編寫模式既能保證低年級(jí)學(xué)生通過(guò)基礎(chǔ)性和綜合與應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)、基本方法和基本技能上得到系統(tǒng)的訓(xùn)練，又能通過(guò)設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)提高實(shí)驗(yàn)技能，達(dá)到培養(yǎng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的課程教學(xué)目標(biāo)。實(shí)踐證明這樣的模式適合并能滿足大多數(shù)學(xué)生的需要。本書(shū)的“緒論”介紹了物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目標(biāo)和意義；第1章“物理實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)”介紹了誤差（包括不確定度）與數(shù)據(jù)處理的基本知識(shí)；第2章“物理實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練”介紹了幾種常用的物理實(shí)驗(yàn)（測(cè)量）方法、一些基本物理量的測(cè)量以及常用儀器的原理和使用。第3章和第4章選編了23個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合與應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這部分實(shí)驗(yàn)對(duì)基本實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮碜髁撕?jiǎn)明扼要的論述，力圖讓學(xué)生在閱讀實(shí)驗(yàn)原理和儀器介紹后就能根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成實(shí)驗(yàn)。這部分實(shí)驗(yàn)有利于學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和實(shí)驗(yàn)基本技能的規(guī)范訓(xùn)練，提高學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，同時(shí)也有助于學(xué)生綜合實(shí)踐能力的提高。

內(nèi)容概要

《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》是理工科學(xué)生必修的一門重要基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程。本書(shū)是在總結(jié)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)本課程的基本要求以及目前各高校普遍使用的儀器設(shè)備情況編寫而成的物理實(shí)驗(yàn)教材。    本書(shū)分層次精選了基礎(chǔ)性、綜合與應(yīng)用性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目45個(gè)，涵蓋力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和近代物理學(xué)，其中在第5章還闡述了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法。另外還增添了一些與現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，引入基于PASCO科學(xué)工作室的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目10項(xiàng)，不僅符合課程的基本要求，貫徹“授人以漁”的教學(xué)思想，也體現(xiàn)出與時(shí)俱進(jìn)的特色。    本教材可作為高等工科院校非物理專業(yè)的物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)用書(shū)，也可作為實(shí)驗(yàn)工作者和其他科技工作者的參考資料。

書(shū)籍目錄

緒論  一、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的意義  二、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的目的和任務(wù)  三、學(xué)好大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的三個(gè)環(huán)節(jié)  四、物理實(shí)驗(yàn)課程的規(guī)則第1章  物理實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)  1.1  測(cè)量與誤差的基本概念  1.2  實(shí)驗(yàn)不確定度  1.3  有效數(shù)字及其運(yùn)算法則  1.4  實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法第2章  物理實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練  2.1  物理實(shí)驗(yàn)的基本測(cè)量方法  2.2  物理實(shí)驗(yàn)基本儀器  2.3  物理實(shí)驗(yàn)中的基本調(diào)整與操作技術(shù)第3章  基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)一  基本測(cè)量  實(shí)驗(yàn)二  單擺實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)三  光路的調(diào)整和薄透鏡焦距的測(cè)量  實(shí)驗(yàn)四  用三線擺測(cè)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量  實(shí)驗(yàn)五  示波器的原理和使用  實(shí)驗(yàn)六  分光計(jì)的調(diào)節(jié)和使用  實(shí)驗(yàn)七  惠斯通電橋測(cè)電阻  實(shí)驗(yàn)八  電表的改裝與校正  實(shí)驗(yàn)九  光的干涉——牛頓環(huán)  實(shí)驗(yàn)十  導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量  實(shí)驗(yàn)十一  電阻元件伏安特性的研究第4章  綜合與應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)十二  楊氏彈性模量的測(cè)量  實(shí)驗(yàn)十三  霍爾效應(yīng)及其應(yīng)用  實(shí)驗(yàn)十四  聲速的測(cè)量  實(shí)驗(yàn)十五  弗蘭克一赫茲實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)十六  密立根油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)電子電荷  實(shí)驗(yàn)十七  光電效應(yīng)——普朗克常量測(cè)量  實(shí)驗(yàn)十八  pn結(jié)物理特性綜合實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)十九  電子束實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)二十  靈敏電流計(jì)特性的研究  實(shí)驗(yàn)二十一  邁克耳孫干涉儀的調(diào)整和使用  實(shí)驗(yàn)二十二  液晶電光效應(yīng)實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)二十三  計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)第5章  設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)  5.1  設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的程序和特點(diǎn)  5.2  實(shí)驗(yàn)方案的選擇和實(shí)驗(yàn)儀器的配套  實(shí)驗(yàn)二十四  溫度傳感器的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)二十五  測(cè)規(guī)則形狀物體的密度  實(shí)驗(yàn)二十六  用伏安法測(cè)線性電阻的阻值  實(shí)驗(yàn)二十七  用惠斯通電橋測(cè)微安表內(nèi)阻  實(shí)驗(yàn)二十八  RC電路幅頻特性與相頻特性的研究  實(shí)驗(yàn)二十九  RL電路幅頻特性與相頻特性的研究  實(shí)驗(yàn)三十  RC電路的充放電特性研究  實(shí)驗(yàn)三十一  RLC串聯(lián)諧振電路  實(shí)驗(yàn)三十二  RLC并聯(lián)諧振電路  實(shí)驗(yàn)三十三  透射光柵測(cè)光波波長(zhǎng)  實(shí)驗(yàn)三十四  用掠入射法測(cè)定透明介質(zhì)的折射率  實(shí)驗(yàn)三十五  單色儀的定標(biāo)和濾光片光譜透射率的測(cè)定第6章  基于PASCo科學(xué)工作室的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)  6.1  科學(xué)工作室  6.2  ScienceWorkshop軟件系統(tǒng)介紹  6.3  傳感器介紹  6.4  創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)  實(shí)驗(yàn)三十六  彈性碰撞的速度與加速度矢量的相互關(guān)系  實(shí)驗(yàn)三十七  非彈性碰撞中的沖力與動(dòng)量的相互關(guān)系  實(shí)驗(yàn)三十八  完全彈性碰撞中動(dòng)能和動(dòng)量的守恒  實(shí)驗(yàn)三十九  加速度和簡(jiǎn)諧振動(dòng)  實(shí)驗(yàn)四十  赫姆霍茲線圈的磁場(chǎng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)四十一  光強(qiáng)度隨時(shí)間變化關(guān)系的研究  實(shí)驗(yàn)四十二  光的雙縫干涉  實(shí)驗(yàn)四十三  單縫衍射實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)四十四  光的偏振實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)四十五  光柵分光光度計(jì)測(cè)定發(fā)射光譜實(shí)驗(yàn)附表  附表1  基本物理常數(shù)表  附表2  國(guó)際單位制(SI）  附表3  特質(zhì)密度表  附表4  在不同溫度下與空氣接觸的水的表面張力系數(shù)  附表5  固體導(dǎo)熱系數(shù)入  附表6  液體的黏滯系數(shù)77  附表7  某些特質(zhì)的折射率(相對(duì)空氣）  附表8  不同溫度時(shí)干燥空氣中的聲速  附表9  常用光源的譜線波長(zhǎng)表

章節(jié)摘錄

第1章 物理實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)物理實(shí)驗(yàn)不僅要定性地觀察各種物理現(xiàn)象，更重要的是要定量測(cè)量有關(guān)物理量，找出它們之間的數(shù)量關(guān)系。測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量如何，要用誤差理論來(lái)計(jì)算和評(píng)價(jià)。誤差越小，測(cè)量結(jié)果越接近真值，其質(zhì)量通過(guò)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差分析和處理，科學(xué)地評(píng)價(jià)測(cè)得的物理量或物理關(guān)系接近客觀真實(shí)的程度，以求得對(duì)物理現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。本章將介紹測(cè)量誤差、不確定度的理論和數(shù)據(jù)處理的基本知識(shí)。1.1.1 測(cè)量的基本概念1.測(cè)量的含義1.1 測(cè)量與誤差的基本概念測(cè)量是人類認(rèn)識(shí)和改造客觀世界的一種重要手段。所謂測(cè)量，就是把待測(cè)物理量與作為計(jì)量單位的同類已知量相比較，找出待測(cè)物理量是單位同類已知量的倍數(shù)關(guān)系。這個(gè)倍數(shù)叫做測(cè)量的讀數(shù)，讀數(shù)加上單位記錄下來(lái)的就是測(cè)量數(shù)據(jù)，也就是被測(cè)物理量的測(cè)量值。完成一個(gè)測(cè)量，必須明確測(cè)量對(duì)象、測(cè)量單位、測(cè)量方法和測(cè)量精度，這四點(diǎn)稱為測(cè)量的四要素。2.測(cè)量的分類從獲得測(cè)量數(shù)據(jù)的方法上可分為直接測(cè)量和間接測(cè)量；從測(cè)量的條件，可分為等精度測(cè)量和非等精度測(cè)量。1）直接測(cè)量和間接測(cè)量直接測(cè)量是指可直接從儀器（或量具）上獲知被測(cè)量大小的測(cè)量。例如，用米尺測(cè)量長(zhǎng)度，用溫度計(jì)測(cè)量溫度，用電壓表測(cè)量電壓，用秒表測(cè)量時(shí)間等都屬于直接測(cè)量。

編輯推薦

《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》采用“金字塔”式的層次化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，在學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)，熟悉基本儀器和基本測(cè)量的基礎(chǔ)上，采用基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合與應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)以及基于PASCO科學(xué)工作室創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的四級(jí)構(gòu)架模式，編排了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目45個(gè)，內(nèi)容廣泛，深入淺出。這樣的編寫模式既能保證低年級(jí)學(xué)生通過(guò)基礎(chǔ)性和綜合與應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)、基本方法和基本技能上得到系統(tǒng)的訓(xùn)練，又能通過(guò)設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)提高實(shí)驗(yàn)技能，達(dá)到培養(yǎng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的課程教學(xué)目標(biāo)，實(shí)踐證明這樣的模式適合并能滿足大多數(shù)學(xué)生的需要。本教材可作為大學(xué)理工科學(xué)生的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課教程及物理類專業(yè)普通物理實(shí)驗(yàn)課教程使用，根據(jù)不同專業(yè)的要求，可從中挑選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。同時(shí)，也適合開(kāi)放式教學(xué)，在使用教材時(shí)，不一定按《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》的編排順序進(jìn)行，學(xué)生可根據(jù)自身的基礎(chǔ)和興趣選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

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