大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

前言

物理學(xué)在科技人才的素質(zhì)培養(yǎng)中占有重要的地位，而物理實(shí)驗(yàn)則是物理學(xué)的基礎(chǔ)，物理實(shí)驗(yàn)這門課程曾經(jīng)為培養(yǎng)20世紀(jì)的優(yōu)秀人才作出了卓越的貢獻(xiàn)。但是用發(fā)展的眼光來看，當(dāng)前物理課程的教學(xué)內(nèi)容與課程體系已與跨世紀(jì)的新觀念、新的思維方法及交叉學(xué)科的協(xié)調(diào)發(fā)展不相適應(yīng)，需要進(jìn)行必要的改革。西北大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心在多年物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，編寫了這本大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)新教材，希望能為21世紀(jì)的人才培養(yǎng)發(fā)揮積極作用。本書針對(duì)理工科大學(xué)生的要求和特點(diǎn)，以培養(yǎng)能力為主，打破了傳統(tǒng)的力、熱、電、光和近代物理實(shí)驗(yàn)各自獨(dú)立的課程體系，把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分成了若干個(gè)層次。第1章介紹了誤差、有效數(shù)字和數(shù)據(jù)處理的基本方法；第2章介紹了基本物理量及常用測量儀器；第3章為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)；第4章為提高應(yīng)用實(shí)驗(yàn)；第5章為綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；第6章為計(jì)算機(jī)仿真與虛擬物理實(shí)驗(yàn)。我們希望這樣的安排能使學(xué)生更好地掌握實(shí)驗(yàn)的基本方法和基本技能，并為后續(xù)課程打下良好基礎(chǔ)。在教材編寫時(shí)，我們力求做到以下幾點(diǎn)：1.包含的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和測量方法盡可能多一些，以供選擇。2.考慮到授課對(duì)象主要是低年級(jí)學(xué)生，其閱讀和自學(xué)能力較弱，因而在編寫中突出了“提出問題一解決問題”的邏輯思維過程，并盡可能詳細(xì)地介紹實(shí)驗(yàn)思想、實(shí)驗(yàn)方法的有關(guān)內(nèi)容，便于學(xué)生讀懂。3.每個(gè)實(shí)驗(yàn)都增加了選做內(nèi)容，以滿足實(shí)驗(yàn)?zāi)芰^強(qiáng)者的需要。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一項(xiàng)集體參與、共同協(xié)作的工作。本教材的形成凝聚了西北大學(xué)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心全體教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員（包括已經(jīng)離開工作崗位的老前輩們）辛勤勞動(dòng)的成果。幾十年來，他們?yōu)榱颂岣呶锢韺?shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量，在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、教材編寫、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法研究等方面做了大量的工作，進(jìn)行了一系列的探索和改革，取得了可喜的成績，為本教材的編寫奠定了雄厚的基礎(chǔ)。

內(nèi)容概要

本書是西北大學(xué)“面向21世紀(jì)課程教材”，全書將物理實(shí)驗(yàn)分為四個(gè)部分：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、提高應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)及計(jì)算機(jī)仿真與虛擬物理實(shí)驗(yàn)，覆蓋了力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、近代物理等領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排上，考慮到各專業(yè)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的要求不同，在實(shí)驗(yàn)中增設(shè)了選做實(shí)驗(yàn)（第二課堂），以適應(yīng)不同專業(yè)的要求，有利于學(xué)生個(gè)性的發(fā)展、提高他們對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣。        本書可作為理工科非物理類各專業(yè)犬學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的教材或參考書，也可供其他專業(yè)的學(xué)生和社會(huì)讀者閱讀。

書籍目錄

前言緒論第1章　測量誤差和數(shù)據(jù)處理  1.1　測量與誤差  1.2　測量結(jié)果的最佳值與隨機(jī)誤差的估計(jì)  1.3　系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)與估計(jì)  1.4　測量結(jié)果的表示與不確定度評(píng)定  1.5　有效數(shù)字及其運(yùn)算法則  1.6　數(shù)據(jù)處理的基本方法第2章　基本物理量及常用測量儀器  2.1　力學(xué)、熱學(xué)基本物理量及常用測量儀器  2.2　電學(xué)基本物理量及常用測量儀器  2.3　光學(xué)基本儀器及常用光源第3章　基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)  3.1　基本物理量的測量    實(shí)驗(yàn)3.1.1　長度、質(zhì)量的測量    實(shí)驗(yàn)3.1.2　用示波器測時(shí)間    實(shí)驗(yàn)3.1.3　直流電流的測量  3.2　物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究    實(shí)驗(yàn)3.2.1　單擺的設(shè)計(jì)和研究    實(shí)驗(yàn)3.2.2　諧振法測量剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量    實(shí)驗(yàn)3.2.3　剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的研究  3.3　幾何光學(xué)    實(shí)驗(yàn)3.3.1　薄透鏡的成像及其焦距的測量    實(shí)驗(yàn)3.3.2　利用光的全反射測量介質(zhì)的折射率    實(shí)驗(yàn)3.3.3　分光計(jì)的調(diào)節(jié)和使用第4章　提高應(yīng)用實(shí)驗(yàn)  4.1　力學(xué)測量    實(shí)驗(yàn)4.1.1　用落球法測量液體的粘度    實(shí)驗(yàn)4.1.2　鋼絲彈性模量的測量    實(shí)驗(yàn)4.1.3　彈簧有效質(zhì)量的測量    實(shí)驗(yàn)4.1.4　不同介質(zhì)中聲速的測量  4.2　熱學(xué)測量    實(shí)驗(yàn)4.2.1　液體比熱容的測量    實(shí)驗(yàn)4.2.2　PN結(jié)正向壓降與溫度的關(guān)系  4.3　直流、交流電路的測量    實(shí)驗(yàn)4.3.1  電位差計(jì)測電動(dòng)勢及校準(zhǔn)電流表    實(shí)驗(yàn)4.3.2　惠斯通電橋測量金屬電阻溫度系數(shù)    實(shí)驗(yàn)4.3.3　雙臂電橋測量低電阻    實(shí)驗(yàn)4.3.4　電表的改裝和校準(zhǔn)    實(shí)驗(yàn)4.3.5　RLC諧振電路的研究  4.4　電磁場測量    實(shí)驗(yàn)4.4.1　用電流場模擬靜電場    實(shí)驗(yàn)4.4.2　霍耳效應(yīng)及其應(yīng)用    實(shí)驗(yàn)4.4.3　電子束的偏轉(zhuǎn)和聚焦  4.5　光的干涉和衍射    實(shí)驗(yàn)4.5.1　等厚干涉及其應(yīng)用    實(shí)驗(yàn)4.5.2　單縫夫瑯和費(fèi)衍射及光強(qiáng)分布的測量　　……第5章　綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)第6章　計(jì)算機(jī)仿真與虛擬物理實(shí)驗(yàn)附錄參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

一、物理實(shí)驗(yàn)課的地位和作用科學(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)理論的源泉，是工程技術(shù)的基礎(chǔ)。作為培養(yǎng)科學(xué)研究人員和工程技術(shù)人才的高等學(xué)校，不僅要使學(xué)生學(xué)到比較多的理淪知識(shí)，而且要使學(xué)生具備較強(qiáng)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，以適應(yīng)科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的需要。物理學(xué)是研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的普遍規(guī)律的科學(xué)，是其他自然科學(xué)的基礎(chǔ)，也是一門實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科。物理學(xué)發(fā)展史表明：實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)，又是檢驗(yàn)物理學(xué)理論的標(biāo)準(zhǔn)。這就是說，物理學(xué)的兩種研究方法都依賴于科學(xué)實(shí)驗(yàn)。其一是實(shí)驗(yàn)研究方法，亦稱歸納法。它是以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為依據(jù)，經(jīng)過去粗取精、去偽存真的分析，并加以概括和總結(jié)，歸納出帶有普遍意義的規(guī)律，建立物理學(xué)的理論。落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和重力加速度概念的確立，法拉第電磁感應(yīng)定律的提出；麥克斯韋電磁波理論的創(chuàng)立，以及人們對(duì)于光的波、粒二相性的認(rèn)識(shí)過程，都是從科學(xué)實(shí)驗(yàn)中獲得新發(fā)現(xiàn)的例證。其二是理論研究方法，亦稱演繹法。它是在充分運(yùn)用各種數(shù)學(xué)工具的基礎(chǔ)上，通過一系列的推理、演繹過程，作出科學(xué)的預(yù)言或假設(shè)，發(fā)現(xiàn)新的物理規(guī)律。但是這些理論研究課題的提出仍需要實(shí)驗(yàn)事實(shí)作依據(jù)，這些預(yù)言、假設(shè)的正確性也必須通過實(shí)驗(yàn)去檢驗(yàn)，才能被人們所承認(rèn)。愛因斯坦在他的狹義相對(duì)論中預(yù)言的質(zhì)能關(guān)系(E=mc2)，在幾十年后的原子物理實(shí)驗(yàn)中得到了證實(shí)；李政道、楊振寧以K介子衰變的實(shí)驗(yàn)事實(shí)為依據(jù)提出在弱相互作用中宇稱不守恒的理論，吳健雄以C060B放射實(shí)驗(yàn)證明了他們理淪的正確性。上述都是理論研究方法離不開科學(xué)實(shí)驗(yàn)的有力證據(jù)。應(yīng)該說，物理實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展中占有十分重要的地位，實(shí)驗(yàn)的成敗直接關(guān)系到物理學(xué)的命運(yùn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，物理實(shí)驗(yàn)愈做愈精密，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容愈來愈豐富，許多物理科學(xué)的新思想、許多邊緣科學(xué)的新理論還有待于物理學(xué)工作者去證明、去建立。因此，我們不僅應(yīng)該掌握豐富的理論知識(shí)，而且還必須具備足夠的現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力。

編輯推薦

《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》可作為理工科非物理類各專業(yè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的教材或參考書，也可供其他專業(yè)的學(xué)生和社會(huì)讀者閱讀。

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