大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程

內(nèi)容概要

　　《面向21世紀(jì)物理學(xué)課程與教學(xué)改革系列教材:大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程》根據(jù)教育部《理工科類(lèi)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》（2010年版）的精神，在保留物理學(xué)中的一些基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增設(shè)了應(yīng)用性、設(shè)計(jì)性與綜合性以及近代物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，同時(shí)根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況，結(jié)合大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容，開(kāi)設(shè)了定性與半定量實(shí)驗(yàn)，主要內(nèi)容包括13個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、11個(gè)提高實(shí)驗(yàn)和32個(gè)觀察與思考項(xiàng)目，層次逐漸提高?？蓾M足不同層次學(xué)生的需求，《面向21世紀(jì)物理學(xué)課程與教學(xué)改革系列教材:大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程》可作為高等學(xué)校理工科類(lèi)本專(zhuān)科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教材，也可作為相關(guān)教學(xué)、研究和實(shí)際工作者的參考讀物。

書(shū)籍目錄

前言
緒論
第一章 數(shù)據(jù)處理基本知識(shí)
　第一節(jié) 測(cè)量與誤差
　第二節(jié) 測(cè)量不確定度與結(jié)果評(píng)定
　第三節(jié) 有效數(shù)字
　第四節(jié) 數(shù)據(jù)處理
　習(xí)題
第二章 基本儀器的使用
　第一節(jié) 力學(xué)、熱學(xué)　實(shí)驗(yàn)中的基本測(cè)量?jī)x器
　第二節(jié) 電磁學(xué)　實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)
　第三節(jié) 光學(xué)　實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)
第三章 基礎(chǔ)　實(shí)驗(yàn)
　實(shí)驗(yàn)一 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量
　實(shí)驗(yàn)二 金屬線膨脹系數(shù)的測(cè)量
　實(shí)驗(yàn)三 液體表面張力系數(shù)的測(cè)定
　實(shí)驗(yàn)四 伏安特性測(cè)量
　實(shí)驗(yàn)五 電表的改裝和校正
　實(shí)驗(yàn)六 薄透鏡焦距的測(cè)定
　實(shí)驗(yàn)七 分光計(jì)的調(diào)整與使用
　實(shí)驗(yàn)八 模擬靜電場(chǎng)
　實(shí)驗(yàn)九 用自由落體法測(cè)定重力加速度
　實(shí)驗(yàn)十 電位差計(jì)測(cè)電動(dòng)勢(shì)
　實(shí)驗(yàn)十一 示波器的原理與使用
　實(shí)驗(yàn)十二 霍爾效應(yīng)的研究
　實(shí)驗(yàn)十三 動(dòng)態(tài)法測(cè)楊氏模量
第四章 提高　實(shí)驗(yàn)
　實(shí)驗(yàn)十四 導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定
　實(shí)驗(yàn)十五 聲速的測(cè)量
　實(shí)驗(yàn)十六 密立根油滴　實(shí)驗(yàn)
　實(shí)驗(yàn)十七 電表的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
　實(shí)驗(yàn)十八 電位差計(jì)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
　實(shí)驗(yàn)十九 邁克耳孫干涉儀的調(diào)整與使用
　實(shí)驗(yàn)二十 望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡的設(shè)計(jì)與組裝
　實(shí)驗(yàn)二十一 光的干涉及應(yīng)用
　實(shí)驗(yàn)二十二 衍射光柵的特性與光波波長(zhǎng)的測(cè)量
　實(shí)驗(yàn)二十三 偏振光的研究
　實(shí)驗(yàn)二十四 全息照相
第五章 觀察與思考
　實(shí)驗(yàn)一 錐體上滾
　實(shí)驗(yàn)二 離心節(jié)速器
　實(shí)驗(yàn)三 翻身陀螺
　實(shí)驗(yàn)四 回轉(zhuǎn)儀
　實(shí)驗(yàn)五 儒可夫斯基凳
　實(shí)驗(yàn)六 感應(yīng)起電機(jī)
　實(shí)驗(yàn)七 靜電擺球
　實(shí)驗(yàn)八 富蘭克林輪
　實(shí)驗(yàn)九 避雷針原理
　實(shí)驗(yàn)十 靜電滾筒
　實(shí)驗(yàn)十一 靜電植絨
　實(shí)驗(yàn)十二 靜電除塵
　實(shí)驗(yàn)十三 手觸蓄電池
　實(shí)驗(yàn)十四 溫差電效應(yīng)
　實(shí)驗(yàn)十五 洛倫茲力
　實(shí)驗(yàn)十六 電磁懸浮
　實(shí)驗(yàn)十七 電磁阻尼
　實(shí)驗(yàn)十八 電磁驅(qū)動(dòng)
　實(shí)驗(yàn)十九 巴克豪森效應(yīng)
　實(shí)驗(yàn)二十 熱磁輪
　實(shí)驗(yàn)二十一 音叉與拍現(xiàn)象
　實(shí)驗(yàn)二十二 弦駐波
　實(shí)驗(yàn)二十三 垂直振動(dòng)合成
　實(shí)驗(yàn)二十四 共振擺
　實(shí)驗(yàn)二十五 魚(yú)洗
　實(shí)驗(yàn)二十六 兩個(gè)點(diǎn)源波的干涉現(xiàn)象
　實(shí)驗(yàn)二十七 雙縫干涉　實(shí)驗(yàn)
　實(shí)驗(yàn)二十八 雙棱鏡、雙面鏡、洛埃鏡干涉　實(shí)驗(yàn)
　實(shí)驗(yàn)二十九 光的衍射現(xiàn)象
　實(shí)驗(yàn)三十 雙折射現(xiàn)象
　實(shí)驗(yàn)三十一 人工雙折射現(xiàn)象
　實(shí)驗(yàn)三十二 偏振光的干涉
附錄A 基本物理常量
附錄B 中華人民共和國(guó)法定計(jì)量單位
附錄C 一些常用的物理數(shù)據(jù)
附錄D 常用電子元器件參考資料
附錄E 利用常用工具輔助處理　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

章節(jié)摘錄

第一章數(shù)據(jù)處理基本知識(shí) 第一節(jié)測(cè)量與誤差 一、測(cè)量 1。測(cè)量對(duì)物理量進(jìn)行測(cè)量是物理實(shí)驗(yàn)的重要任務(wù)之一,測(cè)量就是要找出有關(guān)物理量之間的定量關(guān)系。測(cè)量是將待測(cè)的物理量與規(guī)定作為標(biāo)準(zhǔn)的同類(lèi)物理量(標(biāo)準(zhǔn)量)進(jìn)行比較,得出它們之間的倍數(shù)關(guān)系。作為標(biāo)準(zhǔn)的同類(lèi)量稱之為單位,倍數(shù)稱為測(cè)量數(shù)值。因此,一個(gè)物理量的測(cè)量值等于測(cè)量數(shù)值與單位的乘積。 2。單位 各物理量的單位采用中華人民共和國(guó)法定計(jì)量單位規(guī)定的國(guó)際單位制(SI)為基本單位。即以米、千克、秒、安培、開(kāi)爾文、摩爾、坎德拉作為基本單位,其他量都由以上七個(gè)基本單位導(dǎo)出,稱為國(guó)際單位導(dǎo)出單位。 二、測(cè)量分類(lèi) 在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中會(huì)用到各種類(lèi)型的測(cè)量,可以從不同的角度對(duì)測(cè)量進(jìn)行分類(lèi):按測(cè)量方法,可以分為直接測(cè)量和間接測(cè)量;按測(cè)量條件,可以分為等精度測(cè)量和不等精度測(cè)量。 1。直接測(cè)量和間接測(cè)量 直接測(cè)量:直接由測(cè)量?jī)x器或量具讀數(shù)的測(cè)量值,稱為直接測(cè)量。例如,用游標(biāo)卡尺測(cè)量長(zhǎng)度,用天平稱質(zhì)量,用秒表測(cè)時(shí)間,用電流表測(cè)電流等。間接測(cè)量:由一組直接測(cè)量結(jié)果通過(guò)一定的函數(shù)關(guān)系(計(jì)算公式)計(jì)算出實(shí)驗(yàn)結(jié)果的測(cè)量稱為間接測(cè)量。例如,測(cè)量某種圓柱體材料的密度時(shí),我們可以先測(cè)出它的高h(yuǎn)和直徑d,再用天平稱它的質(zhì)量M,則由圓柱體密度公式ρ=MV=4Mπd2h求測(cè)量結(jié)果密度的大小。 2。等精度測(cè)量和不等精度測(cè)量 等精度測(cè)量:在相同條件下,對(duì)同一個(gè)物理量進(jìn)行多次測(cè)量。例如,在測(cè)量人員、測(cè)量工具、測(cè)量方法、測(cè)量環(huán)境等測(cè)量條件都相同的情況進(jìn)行的測(cè)量,每次測(cè)量的可靠程度相同,稱為等精度測(cè)量。 不等精度測(cè)量:在不同條件下對(duì)某一物理量進(jìn)行多次測(cè)量。例如,儀器不同、方法不同、測(cè)量人員不同,各次測(cè)量結(jié)果的可靠程度自然也不相同。稱為不等精度測(cè)量。 三、測(cè)量誤差 1。真值 在一定的條件下,任何一個(gè)物理量的大小是客觀存在的,是物理量所具有的客觀的真實(shí)量值,這個(gè)客觀存在的量值稱為物理量的真值。 2。誤差 實(shí)驗(yàn)工作主要就是測(cè)量這個(gè)真值。但事實(shí)是,實(shí)驗(yàn)時(shí),由于實(shí)驗(yàn)儀器性能的局限性,測(cè)量方法不完善,環(huán)境條件的不穩(wěn)定,實(shí)驗(yàn)人員的技術(shù)水平的限制,實(shí)驗(yàn)原理的近似性等等,使測(cè)量值與真值之間總存在著差異,這個(gè)差異稱為測(cè)量誤差。即 測(cè)量誤差=測(cè)量值-真值 或Δx=x-x0(111) 式中,x為測(cè)量值;x0為被測(cè)量的真值;Δx為測(cè)量誤差。 一個(gè)測(cè)量結(jié)果的誤差,不是正值(正誤差)就是負(fù)值(負(fù)誤差),它取決于這個(gè)結(jié)果是大于還是小于真值。 四、誤差分類(lèi) 在實(shí)驗(yàn)中測(cè)量時(shí)所得的測(cè)量值與真值之間總是存在著差異,因此誤差也就存在于一切測(cè)量之中。在測(cè)量中,我們應(yīng)力求使測(cè)量誤差最小,并對(duì)可能產(chǎn)生的誤差作出估算,為此,我們必須進(jìn)一步了解誤差的性質(zhì)及其產(chǎn)生的原因。誤差按其性質(zhì)分為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差兩類(lèi)。 1。系統(tǒng)誤差 在同一條件下多次測(cè)量同一物理量時(shí),測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)固定的誤差,測(cè)量值對(duì)真值的偏離(包括大小與方向)保持恒定或可預(yù)知,或在測(cè)量條件改變時(shí),誤差也按一定規(guī)律在變化,這類(lèi)誤差稱為系統(tǒng)誤差。 系統(tǒng)誤差來(lái)源有下列幾個(gè)方面: (1)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)計(jì)、制造、裝配等方面引起的誤差。例如,儀器不夠精密,刻度不準(zhǔn),零點(diǎn)不對(duì),砝碼未校準(zhǔn),天平臂不等長(zhǎng),安裝調(diào)整不妥,應(yīng)該水平放置的儀器沒(méi)有放水平等。 (2)實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法不完善而引起的誤差。如所引用的理論與實(shí)驗(yàn)條件不符,例如,在空氣中稱質(zhì)量沒(méi)有考慮空氣浮力的影響,測(cè)電壓時(shí)沒(méi)有考慮電壓表內(nèi)阻對(duì)電路的影響,標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)未作溫度修正,量熱時(shí)沒(méi)有考慮熱量的散失等等。 (3)測(cè)量人員習(xí)慣引起的誤差。例如,有人習(xí)慣側(cè)壁斜視讀、眼睛辨色能力差等,使測(cè)量值偏大或偏小。 實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)盡可能采取措施將系統(tǒng)誤差降低到最小程度,比如將儀器進(jìn)行校正,糾正不良實(shí)驗(yàn)習(xí)慣,改變實(shí)驗(yàn)方法,在計(jì)算加入一些修正值消除有些因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響等等。 在實(shí)驗(yàn)中,由于條件的限制,不可能完全消除系統(tǒng)誤差,在評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí),應(yīng)認(rèn)真對(duì)系統(tǒng)誤差進(jìn)行分析。 2。隨機(jī)誤差 在消除或修正系統(tǒng)誤差或系統(tǒng)誤差小到可以忽略之后,在相同的條件下對(duì)同一物理量進(jìn)行多次測(cè)量時(shí),每次測(cè)量的誤差時(shí)大時(shí)小,對(duì)某一次測(cè)量值來(lái)說(shuō),其誤差的大小和正負(fù)都沒(méi)有辦法預(yù)知,沒(méi)有規(guī)律,純屬偶然,這類(lèi)誤差稱為隨機(jī)誤差(也叫偶然誤差)。 隨機(jī)誤差(偶然誤差)來(lái)源有下列幾個(gè)方面: (1)由于人的感覺(jué)器官(視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等)的靈敏程度的限制。例如,用米尺測(cè)量長(zhǎng)度時(shí),人眼睛分辨能力的限制和不同,在讀數(shù)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生各不相同的誤差。 (2)在多次測(cè)量時(shí)的條件有無(wú)法控制的微小變化。例如,電磁波的干擾、溫度與氣壓的漲落、地殼震動(dòng)、光的閃動(dòng)、電壓電流的波動(dòng)等。 (3)測(cè)量物體本身的不均勻性。例如,圓柱體在不同處的直徑各不相同,有大有小等。 實(shí)驗(yàn)中,隨機(jī)誤差不可避免,也不能消除;但根據(jù)隨機(jī)誤差理論可以估計(jì)其可能出現(xiàn)的大小,隨機(jī)誤差在單次測(cè)量時(shí)可大可小,可正可負(fù),當(dāng)測(cè)量次數(shù)足夠多時(shí),即n→∞時(shí)隨機(jī)誤差服從統(tǒng)計(jì)分布(正態(tài)分布)規(guī)律,可以用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法估算隨機(jī)誤差。按照教學(xué)要求,我們僅簡(jiǎn)要地介紹隨機(jī)誤差的正態(tài)分布。如圖111所示。 設(shè)在相同的條件對(duì)某一物理量進(jìn)行多次測(cè)量,得x1,x2,x3,…,xn,其各次測(cè)量值的誤差為 Δxi=xi-x0(i=1,2,3,…,n) 式中,xi為各次測(cè)量值;x0為該物理量的真值。當(dāng) 測(cè)量次數(shù)n→∞時(shí),誤差出現(xiàn)服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律如圖111所示。圖中橫坐標(biāo)Δx為誤差,縱坐標(biāo)G(Δx)為一個(gè)與誤差出現(xiàn)的概率有關(guān)的概率密度分布函數(shù)。坐標(biāo)原點(diǎn)Δx=0處是對(duì)應(yīng)于真值的位置。應(yīng)用概率論的數(shù)學(xué)方法得出: G(Δx)=12πσe-(Δx)22σ2(112) 式中,σ為一個(gè)取決于具體測(cè)量條件的常數(shù),稱為標(biāo)準(zhǔn)誤差。這種分布稱為正態(tài)分布。誤差概率密度分布函數(shù)G(Δx)的意義是:在誤差Δx附近,單位誤差區(qū)間內(nèi)誤差出現(xiàn)的概率。圖111中陰影部分所包含的面積元表示誤差出現(xiàn)在Δx~Δx+d(Δx)區(qū)間內(nèi)的概率G(Δx)?d(Δx)。誤差Δx在-∞

編輯推薦

《面向21世紀(jì)物理學(xué)課程與教學(xué)改革系列教材:大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程》包括測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理、基本儀器使用技能訓(xùn)練、常規(guī)實(shí)驗(yàn)（涵蓋國(guó)、熱、光、電及近代物理）、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)及探索與研究實(shí)驗(yàn)五個(gè)組成部分。

圖書(shū)封面

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

---

    大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程 PDF格式下載

---