大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

前言

張兆奎、繆連元、張立主編的《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》第一版，自1993年問(wèn)世以來(lái)，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(jiàn)，在保留第一版體系、風(fēng)格、特色的同時(shí)，除改寫(xiě)了部分內(nèi)容，調(diào)整了個(gè)別章節(jié)外，主要在以下三方面作了增補(bǔ)。（1） 根據(jù)1994年修訂的《測(cè)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(píng)定測(cè)量結(jié)果的誤差，增寫(xiě)了不確定度及其簡(jiǎn)化估算。（2) 引入了各校近幾年開(kāi)發(fā)的反映近代物理教學(xué)內(nèi)容的綜合性實(shí)驗(yàn)，如“驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對(duì)論關(guān)系”、“掃描隧穿顯微鏡”、“熵的測(cè)定”、“非線性電路中的混沌現(xiàn)象”等，（3) 在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中，介紹了一種新的教學(xué)方式，即在微機(jī)上進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，確定合理方案，再通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐來(lái)驗(yàn)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(jì)大學(xué)陳銘南，上海理工大學(xué)風(fēng)寶瑚七人小組負(fù)責(zé)。張兆奎、繆連元任正副組長(zhǎng)。參加第一版編寫(xiě)的各校部分教師參加了修訂的討論與編寫(xiě)。

內(nèi)容概要

　　本書(shū)是普通高等教育“九五”國(guó)家教委重點(diǎn)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(xì)致、語(yǔ)言流暢的特點(diǎn)，同時(shí)引入了一些新的概念、新的實(shí)驗(yàn)以及新的教學(xué)方法。　　全書(shū)共分四章：第一章闡述了處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有關(guān)知識(shí)，包括不確定度及其簡(jiǎn)化估算；第二章系統(tǒng)地闡述了物理實(shí)驗(yàn)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(cè)技術(shù)；第四章介紹了實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)中的一些基本問(wèn)題。本書(shū)精選了46個(gè)實(shí)驗(yàn)，按訓(xùn)練的性質(zhì)、層次進(jìn)行分類，分別編人后三章中，是一本具有新型體系的實(shí)驗(yàn)教材。　　本書(shū)可作為高等院校工科類專業(yè)或應(yīng)用物理專業(yè)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)用書(shū)，也可作為實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員或有關(guān)課程教師的參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

緒論第一章　物理實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)　1.1　觀察與分析　1.2　測(cè)量及其誤差　　1.2.1　量、測(cè)量和單位　　1.2.2　直接測(cè)量與間接測(cè)量　　1.2.3　測(cè)量誤差及其分類　　1.2.4　系統(tǒng)誤差　　1.2.5　隨機(jī)誤差　1.3　測(cè)量結(jié)果的最佳值與隨機(jī)誤差的估算　　1.3.1　隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)規(guī)律　　1.3.2　測(cè)量結(jié)果的最佳值算術(shù)平均值　　1.3.3　隨機(jī)誤差的表示法　　1.3.4　隨機(jī)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(cè)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(cè)量的間接測(cè)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(jiǎn)化估算方法　　1.6.3　合成不確定度　　1.6.4　測(cè)量結(jié)果有效數(shù)字取舍原則　1.7　有效數(shù)字及其運(yùn)算　　1.7.1　有效數(shù)字的概念　　1.7.2　有效數(shù)字運(yùn)算規(guī)則　1.8　測(cè)量和數(shù)據(jù)處理程序　　1.8.1　直接測(cè)量及其數(shù)據(jù)處理的程序　　1.8.2　間接測(cè)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(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練　2.1　物理實(shí)驗(yàn)的基本測(cè)量方法　　2.1.1　比較法　　2.1.2　放大法　　2.1.3　轉(zhuǎn)換測(cè)量法　　2.1.4　模擬法　2.2　物理實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的操作規(guī)程　　2.3.8　光學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作要點(diǎn)　2.4　微機(jī)與微型計(jì)算器在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用　實(shí)驗(yàn)1　用單擺測(cè)量重力加速度　實(shí)驗(yàn)2　微小長(zhǎng)度變化的測(cè)量——光杠桿鏡尺法　　實(shí)習(xí)1　金屬的楊氏模量的測(cè)量　　實(shí)習(xí)2　金屬線膨脹率的測(cè)量　實(shí)驗(yàn)3　電橋法測(cè)中、低值電阻　實(shí)驗(yàn)4　補(bǔ)償原理和電勢(shì)差計(jì)　實(shí)驗(yàn)5　光路調(diào)整和透鏡焦距測(cè)量　實(shí)驗(yàn)6　分光計(jì)　實(shí)驗(yàn)7　氣墊技術(shù)……第三章  物理實(shí)驗(yàn)基本技術(shù)第四章  設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)總附錄

章節(jié)摘錄

插圖：1.科學(xué)實(shí)驗(yàn)的地位和作用認(rèn)識(shí)來(lái)源于實(shí)踐?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)是獨(dú)立的實(shí)踐活動(dòng)之一。它是人們根據(jù)一定的研究目的，通過(guò)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(guò)程或生產(chǎn)過(guò)程以比較純粹的或典型的形式表現(xiàn)出來(lái)，從而在有利條件下，探索自然規(guī)律的一種研究方法。科學(xué)實(shí)驗(yàn)的任務(wù)主要是：研究人類尚未認(rèn)識(shí)或尚未充分認(rèn)識(shí)的自然過(guò)程，發(fā)現(xiàn)未知的自然規(guī)律，創(chuàng)立新學(xué)說(shuō)、新理論，研制、發(fā)明新材料、新方法、新工藝，為生產(chǎn)實(shí)踐提供科學(xué)理論的依據(jù)，促進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)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(lái)自生產(chǎn)實(shí)踐，往往是通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)這個(gè)環(huán)節(jié)研究出來(lái)的結(jié)果?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)既是一切理論研究活動(dòng)的基礎(chǔ)，又離不開(kāi)理論的指導(dǎo)。科學(xué)理論來(lái)源于科學(xué)實(shí)驗(yàn)，并受科學(xué)實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。然而，實(shí)驗(yàn)研究課題的選擇，實(shí)驗(yàn)的構(gòu)思和設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)方法的確定，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，以及從實(shí)驗(yàn)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(duì)實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)作用，還突出地表現(xiàn)在怎樣對(duì)待科學(xué)探索中的“機(jī)遇”。有的科學(xué)工作者，由于具有較高的理論修養(yǎng)，較強(qiáng)的洞察力和良好的實(shí)事求是的作風(fēng)，因而對(duì)“機(jī)遇”所提供的信息十分敏感，能及時(shí)作出正確的判斷，選擇那些看來(lái)有希望的現(xiàn)象進(jìn)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(duì)“機(jī)遇”視而不見(jiàn)，或者輕易放過(guò)，這是缺乏創(chuàng)造力的表現(xiàn)。綜上所述，科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)科學(xué)理論對(duì)實(shí)驗(yàn)起著指導(dǎo)作用。因此，我們要處理好實(shí)驗(yàn)和理論的關(guān)系，重視科學(xué)實(shí)驗(yàn)，重視進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)。2.物理實(shí)驗(yàn)的地位和作用物理實(shí)驗(yàn)是科學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要組成部分之一。物理實(shí)驗(yàn)在科學(xué)、技術(shù)的發(fā)展中有著獨(dú)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(jìn)入熱機(jī)、蒸汽機(jī)時(shí)代；電磁學(xué)的發(fā)展使人類跨入電氣化時(shí)代；原子物理學(xué)、量子力學(xué)的發(fā)展，促進(jìn)了半導(dǎo)體、原子核、激光、電子計(jì)算技術(shù)的迅猛發(fā)展。然而物理學(xué)本質(zhì)上是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。三四百年前，伽利略和牛頓等學(xué)者，以科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，并受實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。物理學(xué)史上，如果沒(méi)有法拉第等實(shí)驗(yàn)科學(xué)家進(jìn)行電磁學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律等一系列實(shí)驗(yàn)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(guò)赫茲的實(shí)驗(yàn)研究，證實(shí)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(lái)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(duì)著黑體輻射實(shí)驗(yàn)，遇到了運(yùn)用經(jīng)典理論無(wú)法克服的困難時(shí)，普朗克緊緊抓住了1900年夏天德國(guó)物理學(xué)家康爾鮑姆和魯本斯對(duì)熱輻射光譜所作的新的精確測(cè)量結(jié)果，大膽地提出了能量子的假設(shè)，運(yùn)用合理的數(shù)學(xué)方法，從理論上導(dǎo)出了符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果的黑體輻射公式。

編輯推薦

《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》是普通高等教育“九五”國(guó)家教委重點(diǎn)教材之一。

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