大學(xué)物理實驗

前言

物理實驗課程是時代性、社會性十分強(qiáng)的一門課程。許多現(xiàn)代高新技術(shù)是隨著物理學(xué)及物理實驗為代表的基礎(chǔ)學(xué)科的成長而發(fā)展起來的，如20世紀(jì)60年代的電子計算機(jī)技術(shù)，70－90年代迅速發(fā)展的高分子、半導(dǎo)體、激光、光學(xué)顯微術(shù)、高溫超導(dǎo)、激光生物醫(yī)學(xué)、納米等技術(shù)。可以說，物理學(xué)與物理實驗是自然科學(xué)的重要基礎(chǔ)，是培養(yǎng)高素質(zhì)人才必須具備的自然科學(xué)素養(yǎng)之一。本書是以教育部高等學(xué)校物理學(xué)與天文學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會制定的《理工科類大學(xué)物理實驗課程教學(xué)基本要求》為指導(dǎo)編寫的大學(xué)物理實驗教材，是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。教材的編寫以培養(yǎng)學(xué)生“寬實驗基礎(chǔ)、獲取新技術(shù)實驗?zāi)芰A(chǔ)、具備科技實驗創(chuàng)新基礎(chǔ)”為目的，以開放式實驗教學(xué)為手段，以分層次、遞進(jìn)式（基礎(chǔ)性實驗、提高性實驗、研究性實驗或創(chuàng)新性實驗）為教學(xué)體系，將物理實驗課程教學(xué)融于本科生整個培養(yǎng)過程，層析分明，便于學(xué)習(xí)，彰顯了物理實驗課程在人才培養(yǎng)中的作用和地位。在教材編寫過程中，以學(xué)生自主性學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要基礎(chǔ)作為指導(dǎo)思想，凝練了一批實驗課程建設(shè)和科研成果轉(zhuǎn)化而來的內(nèi)容，以深化教學(xué)內(nèi)容和技術(shù)研究，不僅涉及面廣，而且內(nèi)容新穎，具有啟發(fā)性、研究性和實踐性。不同類型的學(xué)校與專業(yè)，可根據(jù)其特點及實際需要，靈活選擇實驗內(nèi)容。針對本科生的學(xué)習(xí)特點，提出了創(chuàng)新性實驗指導(dǎo)思想，即：“創(chuàng)新性實驗是培養(yǎng)學(xué)生實驗創(chuàng)新能力的重要基礎(chǔ)，激發(fā)學(xué)生的實驗興趣和拓展學(xué)生的實驗個性是創(chuàng)新性實驗的目的，注重實驗過程創(chuàng)新是創(chuàng)新性實驗的原則，總結(jié)創(chuàng)新性實驗成敗原因是創(chuàng)新性實驗的結(jié)果”。全書共10章，分為三篇。第一篇：實驗基礎(chǔ)知識和基礎(chǔ)實驗（1－6章），主要內(nèi)容有：測量誤差、數(shù)據(jù)處理方法、常用實驗方法、基本測量儀器介紹、力學(xué)和熱學(xué)實驗、電磁學(xué)實驗、光學(xué)實驗。第二篇：提高性實驗（7－8章），主要內(nèi)容為綜合性實驗和設(shè)計性實驗。第三篇：研究性實驗（9－10章），主要內(nèi)容為專題性實驗儀器介紹和研究與創(chuàng)新性實驗。

內(nèi)容概要

　　《大學(xué)物理實驗（第2版）》是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，是在第一版普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材的基礎(chǔ)上，按照教育部高等學(xué)校物理學(xué)與天文學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會制定的（理工科類大學(xué)物理實驗課程教學(xué)基本要求》（2008年版）編寫的?！洞髮W(xué)物理實驗（第2版）》以培養(yǎng)學(xué)生自主性學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)能力為宗旨，以開放式實驗教學(xué)為手段，以分層次、遞進(jìn)式教學(xué)（基礎(chǔ)性實驗、提高性實驗、研究性實驗或創(chuàng)新性實驗）為主線，重點突出了學(xué)生科學(xué)實驗素質(zhì)的培養(yǎng)，將基礎(chǔ)性實驗、設(shè)計性實驗與研究或創(chuàng)新性實驗有機(jī)地結(jié)合起來，更具有啟發(fā)性、研究性和實用性，層次分明，便于學(xué)習(xí)，適用于不同類型學(xué)校和不同層次教學(xué)的需要。全書共分三篇。第一篇：實驗基礎(chǔ)知識和基礎(chǔ)實驗；第二篇：提高性實驗（綜合性實驗、設(shè)計性實驗）；第三篇：研究性實驗（專題性實驗常用儀器介紹、研究與創(chuàng)新性實驗）?！洞髮W(xué)物理實驗（第2版）》可作為高等學(xué)校理工科專業(yè)的教材，也可作為相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員和其他人員的參考書。

書籍目錄

緒論第一篇 實驗基礎(chǔ)知識和基礎(chǔ)實驗第1章 測量誤差及其數(shù)據(jù)處理方法1.1 測量與誤差的關(guān)系1.2 測量結(jié)果誤差估算及評定方法尸1.3 直接測量結(jié)果誤差估算及評定方法1.4 間接測量結(jié)果誤差估算及評定方法1.5 有效數(shù)字及其運(yùn)算1.6 常用數(shù)據(jù)處理方法1.7 數(shù)據(jù)處理在物理實驗中的其他應(yīng)用第2章 常用物理實驗方法2.1 比較法2.2 放大法2.3 補(bǔ)償法2.4 轉(zhuǎn)換法及傳感器2.5 模擬法2.6 測量寬度展延法第3章 一般常用基礎(chǔ)性物理實驗測量儀器介紹3.1 長度測量儀器3.2 時間測量儀器3.3 質(zhì)量測量儀器3.4 溫度測量儀器3.5 電流測量儀器3.6 電壓測量儀器3.7 電阻、電容和電感測量儀器3.8 常用光學(xué)儀器參考文獻(xiàn)第4章 力學(xué)和熱學(xué)實驗實驗1 剛體轉(zhuǎn)動慣量的測定實驗2 金屬楊氏模量的測量實驗3 固體線膨脹系數(shù)的測定實驗4 高溫超導(dǎo)體電阻－溫度測量的研究實驗5 液體表面張力系數(shù)的測定實驗6 用穩(wěn)態(tài)法測定橡膠板導(dǎo)熱系數(shù)實驗7 氣體比熱容比的測定實驗8 用波爾共振儀研究受迫振動實驗9 聲速測定參考文獻(xiàn)第5章 電磁學(xué)實驗實驗10 弱電流測量及PN結(jié)物理特性的研究實驗11 直流電橋?qū)嶒?2 半導(dǎo)體熱敏電阻特性研究實驗13 伏安特性曲線的測繪實驗14 示波器的使用實驗15 霍耳效應(yīng)法測量磁場實驗16 磁阻效應(yīng)參考文獻(xiàn)第6章 光學(xué)實驗實驗17 雙棱鏡實驗18 牛頓環(huán)實驗19 氫原子光譜實驗20 衍射光柵實驗21 光的偏振特性實驗研究實驗22 邁克耳孫干涉儀實驗23 旋光效應(yīng)實驗24 雙光柵實驗研究第二篇 提高性實驗第7章 近代物理和綜合性實驗實驗25 光電效應(yīng)和普朗克常量測定實驗26 全息照相實驗27 弗蘭克－赫茲實驗實驗28 微波分光計實驗29 核磁共振實驗30 鐵磁共振實驗31 光磁共振實驗32 順磁共振實驗33 表面磁光克爾效應(yīng)實驗34 脈沖固體激光器的輸出特性實驗35 多普勒效應(yīng)實驗36 鎖定放大器測量微弱信號實驗37 法拉第－塞曼效應(yīng)實驗38 光纖通信實驗39 納米微粒材料制備參考文獻(xiàn)第8章 設(shè)計性實驗實驗1 用氣墊導(dǎo)軌測定物體傾斜時的運(yùn)動加速度實驗2 測量重力加速度實驗3 弦駐波法測定音叉固有頻率實驗4 用弦音儀測定弦上傳播的橫波波速實驗5 組裝電阻表實驗6 用示波器測量電容實驗7 用補(bǔ)償法測量電流實驗8 用RLC諧振電路法分析諧振電路的選頻特性實驗9 用激光反射法間接測定光學(xué)黑匣子中物體的形狀實驗10 用溶膠－凝膠法制備納米TiO2薄膜實驗1l 用邁克耳孫干涉儀測量空氣折射率實驗12 測定未知光波長及角色散率實驗13 用霍耳效應(yīng)測量通電線圈的匝數(shù)實驗14 液體體膨脹系數(shù)測量實驗15 用劈尖法測量細(xì)絲的直徑實驗16 用自準(zhǔn)直法測凹透鏡焦距實驗17 用Lous效應(yīng)測定透鏡焦距實驗18 混合法測定金屬的比熱容實驗19 透明薄膜折射率(或厚度)的測量實驗20 薄膜光吸收系數(shù)的測量實驗21 使用分光計測量三棱鏡材料的折射率實驗22 用全息方法制作光柵實驗23 測量銅絲的電阻溫度系數(shù)實驗24 用偏振片設(shè)計角位移傳感器實驗25 阻尼對擺輪受迫振動特性影響的測量實驗26 水中聲速與溫度關(guān)系測量參考文獻(xiàn)第三篇 研究與創(chuàng)新性實驗第9章 專題性實驗常用儀器介紹9.1 B－H特性測試儀9.2 四探針測試儀9.3 單光子計數(shù)實驗系統(tǒng)9.4 色度測量儀9.5 紫外近紅外光譜儀9.6 雙光束紫外可見分光光度計9.7 熒光分光光度計9.8 激光拉曼光譜儀9.9 橢偏儀9.10 1.5 GHz矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀9.11 移相式數(shù)字波面干涉儀9.12 掃描探針顯微鏡9.13 超聲探傷儀9.14 激光光束分析儀9.15 HD150手持激光測距儀9.16 自動粉末壓片機(jī)9.17 可拆卸裝調(diào)方便小型TEACO2激光實驗儀參考文獻(xiàn)第10章 研究與創(chuàng)新性實驗實驗1 Co摻雜ZnO薄膜的磁光克爾效應(yīng)研究實驗2 Mg摻雜ZnO薄膜的光譜研究實驗3 雙電極對間距及放電脈沖時間選擇研究實驗4 多電極對脈沖放電同步觸發(fā)時的能量增強(qiáng)效應(yīng)研究實驗5 納米ZnO薄膜的反射和偏振特性研究實驗6 毫米量級口徑的球面曲率半徑的測量實驗7 用牛頓環(huán)法測量光纖連接器端面的頂點偏移實驗8 光纖彎曲損耗實驗研究實驗9 磁阻傳感器測量地磁場實驗10 亥姆霍茲線圈擴(kuò)展應(yīng)用研究實驗11 條碼定位測長技術(shù)應(yīng)用研究實驗12 超導(dǎo)磁懸浮力測量研究實驗13 激光束在水中傳輸特性的研究實驗14 生物組織光學(xué)特性測試方法研究實驗15 聲波在水中的傳播特性和水中目標(biāo)探測的研究實驗16 激光束發(fā)散角在空間的傳輸特性研究實驗17 氣體組分對TEACO2激光器輸出特性影響的研究實驗18 非金屬材料線膨脹系數(shù)精密測量研究

章節(jié)摘錄

插圖：作為基礎(chǔ)課的物理實驗，其目的與作用，并不是粗略地去驗證理論，而是在進(jìn)行實驗技能訓(xùn)練的同時，培養(yǎng)科學(xué)的實驗素質(zhì)，在實驗內(nèi)容的安排上，注重實驗技能訓(xùn)練與實驗設(shè)計的原理、方法有機(jī)結(jié)合，例如，三線擺轉(zhuǎn)動慣量與智能化慣量實驗儀并存；分立元件組裝的低電阻測量與型號產(chǎn)品低值電阻實驗儀并存；可拆卸固體激光器與測量參量的固體激光器相并存等，前者突出實驗技能訓(xùn)練，后者突出實驗儀器整體結(jié)構(gòu)設(shè)計的訓(xùn)練，這種方法有利于學(xué)生科學(xué)實驗素質(zhì)的培養(yǎng)與提高?；A(chǔ)實驗與新技術(shù)并存，原則上每個實驗大類配置1－2臺反映現(xiàn)代技術(shù)水平和物理實驗原理、方法緊密結(jié)合的實驗儀器，例如：基本長度實驗類中配置激光測距儀、數(shù)字式水準(zhǔn)儀等；光譜和光柵實驗中配置光柵光譜儀、全息頭盔目鏡等；電磁學(xué)類實驗中配置B－H特性測試儀、磁光克爾效應(yīng)實驗儀、電光效應(yīng)和磁光效應(yīng)實驗儀，等等。通過基礎(chǔ)實驗的訓(xùn)練與現(xiàn)代技術(shù)實驗儀器的觀摩相結(jié)合，有利于學(xué)生在基礎(chǔ)實驗過程中了解現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，有利于拓寬學(xué)生知識面，引領(lǐng)學(xué)生站在新技術(shù)實驗領(lǐng)域高度來審視實驗技術(shù)發(fā)展的過程，激發(fā)學(xué)生的實驗興趣。3.實驗教學(xué)模式與科學(xué)實驗素質(zhì)的培養(yǎng)與提高相結(jié)合以學(xué)生為主體，采用啟發(fā)式、討論式等教學(xué)方式，突出學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，激發(fā)學(xué)生的實驗興趣與積極性。例如，通過熱電偶測量溫差實驗，引導(dǎo)學(xué)生查閱資料，了解其他測溫方法，如輻射測溫法、聲學(xué)測溫法、核定向測溫法、磁學(xué)測溫法等。又如，示波器實驗中，有時會出現(xiàn)示波器掃描基線傾斜，或測得的信號周期與信號發(fā)生器輸出信號的實際周期不吻合現(xiàn)象，通過教師的啟發(fā)和引導(dǎo)，可使學(xué)生找到排除簡單故障的方法.采用分層次、遞進(jìn)式教學(xué)模式，有利于提高學(xué)生的科學(xué)實驗素質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生解決新問題的能力。例如，對薄膜厚度的測量，通過基礎(chǔ)實驗，使同學(xué)們掌握了劈尖干涉法；通過提高性實驗，又使其學(xué)會了基于邁克耳孫干涉儀的白光干涉法；通過創(chuàng)新性實驗，又使其進(jìn)一步領(lǐng)會了橢圓偏振法，再比如，在衍射光柵實驗基礎(chǔ)上，適時引導(dǎo)學(xué)生思考能否用兩塊光柵常量相同的光柵構(gòu)成光柵腔，來測定平板玻璃的折射率和光束相干性；在弦駐波實驗基礎(chǔ)上，適時引導(dǎo)學(xué)生思考能否用此原理及方法測定流場的速度，總之，科學(xué)的教學(xué)方法與循序漸進(jìn)的教學(xué)模式，有利于激發(fā)學(xué)生的求知熱情，提高學(xué)生的科學(xué)實驗素質(zhì)和創(chuàng)新意識。

編輯推薦

《大學(xué)物理實驗(第2版)》由高等教育出版社出版。

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