大學(xué)物理實驗

前言

張兆奎、繆連元、張立主編的《大學(xué)物理實驗》第一版，自1993年問世以來，深受廣大讀者的歡迎。這次修訂，考慮了廣大使用者提出的建議和意見，在保留第一版體系、風(fēng)格、特色的同時，除改寫了部分內(nèi)容，調(diào)整了個別章節(jié)外，主要在以下三方面作了增補。（1） 根據(jù)1994年修訂的《測量誤差及數(shù)據(jù)處理技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定的使用不確定度評定測量結(jié)果的誤差，增寫了不確定度及其簡化估算。（2) 引入了各校近幾年開發(fā)的反映近代物理教學(xué)內(nèi)容的綜合性實驗，如“驗證快速電子的動量與動能的相對論關(guān)系”、“掃描隧穿顯微鏡”、“熵的測定”、“非線性電路中的混沌現(xiàn)象”等，（3) 在設(shè)計性實驗中，介紹了一種新的教學(xué)方式，即在微機上進行輔助設(shè)計，確定合理方案，再通過動手實踐來驗證方案并研究分析。此次修訂由華東理工大學(xué)張兆奎、鐘菊花，上海大學(xué)繆連元、鐘敏建，上海交通大學(xué)葉慶好，同濟大學(xué)陳銘南，上海理工大學(xué)風(fēng)寶瑚七人小組負責(zé)。張兆奎、繆連元任正副組長。參加第一版編寫的各校部分教師參加了修訂的討論與編寫。

內(nèi)容概要

　　本書是普通高等教育“九五”國家教委重點教材，是在原第一版的基礎(chǔ)上修訂而成的。修訂后的教材保持了第一版講解細致、語言流暢的特點，同時引入了一些新的概念、新的實驗以及新的教學(xué)方法?！　∪珪卜炙恼拢旱谝徽玛U述了處理實驗數(shù)據(jù)的有關(guān)知識，包括不確定度及其簡化估算；第二章系統(tǒng)地闡述了物理實驗中的基本方法和基本技術(shù)；第三章介紹了部分常用的檢測技術(shù)；第四章介紹了實驗方案設(shè)計中的一些基本問題。本書精選了46個實驗，按訓(xùn)練的性質(zhì)、層次進行分類，分別編人后三章中，是一本具有新型體系的實驗教材?！　”緯勺鳛楦叩仍盒９た祁悓I(yè)或應(yīng)用物理專業(yè)的物理實驗教學(xué)用書，也可作為實驗技術(shù)人員或有關(guān)課程教師的參考書。

書籍目錄

緒論第一章　物理實驗基本知識　1.1　觀察與分析　1.2　測量及其誤差　　1.2.1　量、測量和單位　　1.2.2　直接測量與間接測量　　1.2.3　測量誤差及其分類　　1.2.4　系統(tǒng)誤差　　1.2.5　隨機誤差　1.3　測量結(jié)果的最佳值與隨機誤差的估算　　1.3.1　隨機誤差的統(tǒng)計規(guī)律　　1.3.2　測量結(jié)果的最佳值算術(shù)平均值　　1.3.3　隨機誤差的表示法　　1.3.4　隨機誤差的估算　　1.3.5　平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差　1.4　儀器誤差　　1.4.1　儀器的最大誤差　　1.4.2　儀器的標(biāo)準(zhǔn)誤差　1.5　間接測量的誤差傳遞　　1.5.1　誤差的一般傳遞公式　　1.5.2　標(biāo)準(zhǔn)誤差的傳遞公式　　1.5.3　有限次測量的間接測量標(biāo)準(zhǔn)誤差　1.6　不確定度　　1.6.1　不確定度　　1.6.2　不確定度的簡化估算方法　　1.6.3　合成不確定度　　1.6.4　測量結(jié)果有效數(shù)字取舍原則　1.7　有效數(shù)字及其運算　　1.7.1　有效數(shù)字的概念　　1.7.2　有效數(shù)字運算規(guī)則　1.8　測量和數(shù)據(jù)處理程序　　1.8.1　直接測量及其數(shù)據(jù)處理的程序　　1.8.2　間接測量及其數(shù)據(jù)處理的程序　1.9　數(shù)據(jù)處理的基本方法　　1.9.1　列表法　　1.9.2　圖示法和圖解法　　1.9.3　逐差法　　1.9.4　最小二乘法和線性擬合第二章　物理實驗基本訓(xùn)練　2.1　物理實驗的基本測量方法　　2.1.1　比較法　　2.1.2　放大法　　2.1.3　轉(zhuǎn)換測量法　　2.1.4　模擬法　2.2　物理實驗的基本儀器　　2.2.1　力學(xué)基本儀器　　2.2.2　電學(xué)基本儀器　　2.2.3　光學(xué)基本儀器　2.3　物理實驗中的基本調(diào)整與操作技術(shù)　　2.3.1　零位調(diào)整　　2.3.2　水平、鉛直調(diào)整　　2.3.3　消除視差　　2.3.4　共軸調(diào)整　　2.3.5　逐次逼近法　　2.3.6　先定性、后定量原則　　2.3.7　電學(xué)實驗的操作規(guī)程　　2.3.8　光學(xué)實驗的操作要點　2.4　微機與微型計算器在物理實驗中的應(yīng)用　實驗1　用單擺測量重力加速度　實驗2　微小長度變化的測量——光杠桿鏡尺法　　實習(xí)1　金屬的楊氏模量的測量　　實習(xí)2　金屬線膨脹率的測量　實驗3　電橋法測中、低值電阻　實驗4　補償原理和電勢差計　實驗5　光路調(diào)整和透鏡焦距測量　實驗6　分光計　實驗7　氣墊技術(shù)……第三章  物理實驗基本技術(shù)第四章  設(shè)計性實驗總附錄

章節(jié)摘錄

插圖：1.科學(xué)實驗的地位和作用認識來源于實踐。科學(xué)實驗是獨立的實踐活動之一。它是人們根據(jù)一定的研究目的，通過積極的構(gòu)思，利用科學(xué)儀器、設(shè)備等物質(zhì)手段，人為地控制或模擬自然現(xiàn)象，使自然過程或生產(chǎn)過程以比較純粹的或典型的形式表現(xiàn)出來，從而在有利條件下，探索自然規(guī)律的一種研究方法?？茖W(xué)實驗的任務(wù)主要是：研究人類尚未認識或尚未充分認識的自然過程，發(fā)現(xiàn)未知的自然規(guī)律，創(chuàng)立新學(xué)說、新理論，研制、發(fā)明新材料、新方法、新工藝，為生產(chǎn)實踐提供科學(xué)理論的依據(jù)，促進生產(chǎn)技術(shù)的進步和革命，提高人們改造自然的能力。近代自然科學(xué)的重大突破，一般不是直接來自生產(chǎn)實踐，往往是通過科學(xué)實驗這個環(huán)節(jié)研究出來的結(jié)果?？茖W(xué)實驗既是一切理論研究活動的基礎(chǔ)，又離不開理論的指導(dǎo)。科學(xué)理論來源于科學(xué)實驗，并受科學(xué)實驗的檢驗。然而，實驗研究課題的選擇，實驗的構(gòu)思和設(shè)計，實驗方法的確定，實驗數(shù)據(jù)的處理，以及從實驗結(jié)果中提出的科學(xué)假設(shè)，作出的科學(xué)結(jié)論等等，都始終受理論支配。理論對實驗的指導(dǎo)作用，還突出地表現(xiàn)在怎樣對待科學(xué)探索中的“機遇”。有的科學(xué)工作者，由于具有較高的理論修養(yǎng)，較強的洞察力和良好的實事求是的作風(fēng)，因而對“機遇”所提供的信息十分敏感，能及時作出正確的判斷，選擇那些看來有希望的現(xiàn)象進行深入的研究，這也是他們富有創(chuàng)造力的表現(xiàn)。相反，有的科學(xué)工作者對“機遇”視而不見，或者輕易放過，這是缺乏創(chuàng)造力的表現(xiàn)。綜上所述，科學(xué)實驗是科學(xué)理論的源泉，是自然科學(xué)的根本，是工程技術(shù)的基礎(chǔ)，同時科學(xué)理論對實驗起著指導(dǎo)作用。因此，我們要處理好實驗和理論的關(guān)系，重視科學(xué)實驗，重視進行科學(xué)實驗訓(xùn)練的實驗課的教學(xué)。2.物理實驗的地位和作用物理實驗是科學(xué)實驗的重要組成部分之一。物理實驗在科學(xué)、技術(shù)的發(fā)展中有著獨特的作用。歷史上每次重大的技術(shù)革命都源于物理學(xué)的發(fā)展。熱力學(xué)、分子物理學(xué)的發(fā)展，使人類進入熱機、蒸汽機時代；電磁學(xué)的發(fā)展使人類跨入電氣化時代；原子物理學(xué)、量子力學(xué)的發(fā)展，促進了半導(dǎo)體、原子核、激光、電子計算技術(shù)的迅猛發(fā)展。然而物理學(xué)本質(zhì)上是一門實驗科學(xué)。三四百年前，伽利略和牛頓等學(xué)者，以科學(xué)實驗方法研究自然規(guī)律，逐漸形成了一門物理科學(xué)。從此一切物理概念的確立，物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，物理理論的建立都有賴于實驗，并受實驗的檢驗。物理學(xué)史上，如果沒有法拉第等實驗科學(xué)家進行電磁學(xué)的實驗研究，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律等一系列實驗規(guī)律，麥克斯韋就不可能建立麥克斯韋方程組。在確定了經(jīng)典電磁學(xué)理論后，麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，經(jīng)過赫茲的實驗研究，證實了電磁波的存在，從而使經(jīng)典電磁學(xué)理論更為人們所信服。被稱為“牛頓以來最偉大的發(fā)現(xiàn)之一”的能量量子化概念，就是在人們面對著黑體輻射實驗，遇到了運用經(jīng)典理論無法克服的困難時，普朗克緊緊抓住了1900年夏天德國物理學(xué)家康爾鮑姆和魯本斯對熱輻射光譜所作的新的精確測量結(jié)果，大膽地提出了能量子的假設(shè)，運用合理的數(shù)學(xué)方法，從理論上導(dǎo)出了符合實驗結(jié)果的黑體輻射公式。

編輯推薦

《大學(xué)物理實驗》是普通高等教育“九五”國家教委重點教材之一。

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