大學(xué)物理學(xué)實驗

前言

本書凝練了大連海事大學(xué)百年航海教育積淀和近年來的教研教改成果，學(xué)習(xí)借鑒了國內(nèi)外理工科院校優(yōu)秀教學(xué)經(jīng)驗，是積極運用先進(jìn)的教學(xué)理念和教學(xué)方法，按照教育部物理學(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)分委會制定的《理工科類大學(xué)物理實驗課程教學(xué)基本要求》編寫而成的，適合理工科各專業(yè)大學(xué)物理實驗教學(xué)使用。教材按照物理實驗教學(xué)任務(wù)及其課程體系，分為“測量誤差、不確定度和數(shù)據(jù)處理”、“物理實驗的基本訓(xùn)練”、“基礎(chǔ)性實驗”、“綜合性實驗”、“設(shè)計性實驗”、“研究性實驗”六章。其特點如下：1.在總體設(shè)計上，貫徹了以學(xué)生為本的理念。實驗題目選擇注重典型性，數(shù)據(jù)處理體現(xiàn)科學(xué)性，實驗方法巧妙、先進(jìn)，可操作性強。尤其是在每個實驗題目后都給出了啟發(fā)性強、能激發(fā)各層次學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的討論及拓展題。2.在編寫風(fēng)格上，注重介紹物理實驗史料、實驗設(shè)計思路和物理實驗在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用知識。對各實驗的原理、使用的主要儀器及主要的實驗方法都作了簡要論述，便于學(xué)生課前預(yù)習(xí)。某些實驗給出了完整的數(shù)據(jù)記錄表格及不確定度分析方法，以作示范。在一些實驗的方法和要求上，提出了多種方案，給學(xué)生更多的選擇余地，利于滿足學(xué)生個性化學(xué)習(xí)需要。3.在實驗設(shè)計上，注重動手能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。增加了設(shè)計性實驗、研究性實驗課題，加強了對“科學(xué)實驗全過程”的訓(xùn)練。將科研和教改成果及學(xué)生的創(chuàng)新成果直接轉(zhuǎn)化為實驗項目，如非線性相位調(diào)制假彩色編碼、玻璃材料的設(shè)計與制備、低溫等離子體參量的雙探針診斷、液晶電光效應(yīng)實驗、RC串聯(lián)電路充放電特性研究等。4.引進(jìn)了一些在當(dāng)代科學(xué)研究與工程技術(shù)中廣泛應(yīng)用的現(xiàn)代物理技術(shù)和方法，如音頻信號光纖傳輸技術(shù)、傳感器技術(shù)、核磁共振等。加強了數(shù)字化測量技術(shù)和計算技術(shù)的應(yīng)用，如引入PASCO計算機傳感技術(shù)，開設(shè)了力學(xué)方面的幾個實驗項目。對一些傳統(tǒng)的實驗也使用了新的實驗儀器和實驗技術(shù)。

內(nèi)容概要

本書依據(jù)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)編寫而成?！　∪珪譃椤皽y量誤差、不確定度和數(shù)據(jù)處理”、“物理實驗的基本訓(xùn)練”、“基礎(chǔ)性實驗”、“綜合性實驗”、“設(shè)計性實驗”、“研究性實驗”六章，設(shè)置71個實驗?！　≡诳傮w設(shè)計上，力求貫徹以學(xué)生為本的理念，注重基礎(chǔ)性、實踐性、探索性、開放性的有機統(tǒng)一。在突出基本技能訓(xùn)練的同時，增大了綜合性、設(shè)計性、研究性實驗的比重，并且注意兼顧理工科各專業(yè)的教學(xué)應(yīng)用?！　”緯勺鳛槠胀ǜ叩仍盒＠砉た聘鲗I(yè)大學(xué)物理實驗教材，也可供教師備課或?qū)W生學(xué)習(xí)之參考。

書籍目錄

序 前言 緒論 第一章 測量誤差、不確定度和數(shù)據(jù)處理 　1.1 測量 　　1.1.1 直接測量和間接測量 　　1.1.2 等精度測量和非等精度測量 　1.2 測量的誤差 　　1.2.1 測量的誤差 　　1.2.2 測量誤差的分類 　　1.2.3 測量的精密度、準(zhǔn)確度和精確度 　1.3 測量結(jié)果的不確定度 　　1.3.1 測量結(jié)果的不確定度的基本概念 　　1.3.2 直接測量結(jié)果的不確定度評定 　　1.3.3 間接測量結(jié)果的不確定度合成 　1.4 有效數(shù)字 　　1.4.1 測量值的有效數(shù)字 　　1.4.2 直接測量量有效數(shù)字的讀取 　　1.4.3 間接測量量有效數(shù)字的運算 　　1.4.4 有效數(shù)字的修約規(guī)則 　1.5 常用數(shù)據(jù)處理方法 　　1.5.1 列表法 　　1.5.2 作圖法 　　1.5.3 最小二乘法 　　1.5.4 逐差法 　　1.5.5 Origin軟件在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用 　1.6 物理實驗的基本方法 　　1.6.1 比較法 　　1.6.2 放大法 　　1.6.3 轉(zhuǎn)換法 　　1.6.4 模擬法 　習(xí)題 第二章 物理實驗的基本訓(xùn)練 　2.1 基本物理量的測量 　　2.1.1 長度測量 　　2.1.2 質(zhì)量測量 　　2.1.3 時間測量 　　2.1.4 電學(xué)量的測量 　　2.1.5 溫度測量 　　2.1.6 發(fā)光強度測量 　2.2 物理實驗的基本調(diào)整和操作技術(shù) 　2.3 基本操作練習(xí) 　　2.3.1 長度與體積的測量 　　2.3.2 電學(xué)基本儀器使用 　　2.3.3 物體密度的測量 第三章 基礎(chǔ)性實驗 　實驗3.1 扭擺法測物體轉(zhuǎn)動慣量 　實驗3.2 靜態(tài)法測定金屬絲的彈性模量 　實驗3.3 用焦利秤測量彈簧勁度系數(shù) 　實驗3.4 弦線上的駐波實驗 　實驗3.5 計算機遠(yuǎn)程控制Pasco系列實驗——力學(xué)部分 　　實驗3.5.1 牛頓第二運動定律的驗證 　　實驗3.5.2 動量守恒定律的驗證 　實驗3.6 彈性材料應(yīng)力-應(yīng)變特性研究 　實驗3.7 光杠桿法測量固體線膨脹系數(shù) 　實驗3.8 冷卻法測量金屬的比熱容 　實驗3.9 空氣比熱容比的測定 　實驗3.10 用補償法測電源電動勢和內(nèi)阻 　實驗3.11 電阻元件伏安特性的研究 　實驗3.12 霍爾法測磁場 　實驗3.13 示波器的使用 　實驗3.14 平衡電橋與非平衡電橋特性的研究 　實驗3.15 分光計的調(diào)節(jié)與使用 　實驗3.16 用牛頓環(huán)測透鏡的曲率半徑 　實驗3.17 利用阿貝折射儀測量折射率和色散 　實驗3.18 偏振光的觀測與研究 第四章 綜合性實驗 第五章 設(shè)計性實驗 第六章 研究性實驗 附錄

章節(jié)摘錄

插圖：（2）在提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理實驗興趣的同時，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新意識，使學(xué)生掌握實驗研究的基本方法，提高學(xué)生的基本科學(xué)實驗?zāi)芰Α＊毩嶒災(zāi)芰Ψ矫妫和ㄟ^閱讀本實驗教材及配套資料，掌握實驗原理及方法，做好實驗前的準(zhǔn)備；正確使用儀器設(shè)備，獨立完成實驗內(nèi)容，撰寫合格的實驗報告；引導(dǎo)學(xué)生獨立完成實驗，培養(yǎng)學(xué)生自主實驗的基本能力。分析與研究能力方面：本教材融合實驗原理、設(shè)計思想、實驗方法及相關(guān)的理論知識，提供大量對實驗結(jié)果進(jìn)行分析、判斷、歸納與綜合的方法；系統(tǒng)介紹進(jìn)行物理現(xiàn)象和物理規(guī)律研究的基本方法，初步培養(yǎng)學(xué)生的分析與研究能力。理論聯(lián)系實際能力方面：通過閱讀和教學(xué)幫助學(xué)生學(xué)習(xí)在實驗中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的基本方法，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識和技能解決實際問題的能力。創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面：引導(dǎo)學(xué)生完成符合規(guī)范要求的設(shè)計性、綜合性內(nèi)容的實驗，進(jìn)行初步的具有研究性或創(chuàng)意性內(nèi)容的實驗，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。（3）提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，通過實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際和實事求是的科學(xué)作風(fēng)，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，積極主動的探索精神，遵守紀(jì)律、團結(jié)協(xié)作、愛護公共財產(chǎn)的優(yōu)良品德。三、物理實驗課的基本教學(xué)環(huán)節(jié)物理實驗是學(xué)生在教師指導(dǎo)下獨立進(jìn)行實驗的一種實踐活動。物理實驗包括的內(nèi)容很多，對同一內(nèi)容，測量方法也不盡相同，但是基本教學(xué)環(huán)節(jié)大都相同，一般可分為三個階段，即實驗前的預(yù)習(xí)、進(jìn)行實驗、撰寫實驗報告。1.實驗前的預(yù)習(xí)每次實驗從理解原理、熟悉儀器，到準(zhǔn)確測量，任務(wù)很重，而課時是有限的。為了有效地利用課上時間，高質(zhì)量地完成實驗教學(xué)任務(wù)，學(xué)生應(yīng)在課前對實驗內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)。預(yù)習(xí)的主要要求是：按預(yù)習(xí)提示認(rèn)真閱讀實驗教材中所做實驗的章節(jié)及相關(guān)的資料，了解本次實驗的目的、內(nèi)容、依據(jù)的基本原理，使用儀器以及實驗方法步驟，要測哪些物理量等。

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