大學(xué)物理學(xué)實(shí)驗(yàn)

前言

本書(shū)凝練了大連海事大學(xué)百年航海教育積淀和近年來(lái)的教研教改成果，學(xué)習(xí)借鑒了國(guó)內(nèi)外理工科院校優(yōu)秀教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，是積極運(yùn)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(huì)物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委會(huì)制定的《理工科類大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)使用。教材按照物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)及其課程體系，分為“測(cè)量誤差、不確定度和數(shù)據(jù)處理”、“物理實(shí)驗(yàn)的基本訓(xùn)練”、“基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)”、“綜合性實(shí)驗(yàn)”、“設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)”、“研究性實(shí)驗(yàn)”六章。其特點(diǎn)如下：1.在總體設(shè)計(jì)上，貫徹了以學(xué)生為本的理念。實(shí)驗(yàn)題目選擇注重典型性，數(shù)據(jù)處理體現(xiàn)科學(xué)性，實(shí)驗(yàn)方法巧妙、先進(jìn)，可操作性強(qiáng)。尤其是在每個(gè)實(shí)驗(yàn)題目后都給出了啟發(fā)性強(qiáng)、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(shí)驗(yàn)史料、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路和物理實(shí)驗(yàn)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用知識(shí)。對(duì)各實(shí)驗(yàn)的原理、使用的主要儀器及主要的實(shí)驗(yàn)方法都作了簡(jiǎn)要論述，便于學(xué)生課前預(yù)習(xí)。某些實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(gè)性化學(xué)習(xí)需要。3.在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上，注重動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。增加了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、研究性實(shí)驗(yàn)課題，加強(qiáng)了對(duì)“科學(xué)實(shí)驗(yàn)全過(guò)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(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如非線性相位調(diào)制假彩色編碼、玻璃材料的設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)、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(hào)光纖傳輸技術(shù)、傳感器技術(shù)、核磁共振等。加強(qiáng)了數(shù)字化測(cè)量技術(shù)和計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用，如引入PASCO計(jì)算機(jī)傳感技術(shù)，開(kāi)設(shè)了力學(xué)方面的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。對(duì)一些傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)也使用了新的實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)技術(shù)。

內(nèi)容概要

本書(shū)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(huì)物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委會(huì)制定的(理工科類大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》(2008年版)編寫而成。　　全書(shū)分為“測(cè)量誤差、不確定度和數(shù)據(jù)處理”、“物理實(shí)驗(yàn)的基本訓(xùn)練”、“基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)”、“綜合性實(shí)驗(yàn)”、“設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)”、“研究性實(shí)驗(yàn)”六章，設(shè)置71個(gè)實(shí)驗(yàn)?！　≡诳傮w設(shè)計(jì)上，力求貫徹以學(xué)生為本的理念，注重基礎(chǔ)性、實(shí)踐性、探索性、開(kāi)放性的有機(jī)統(tǒng)一。在突出基本技能訓(xùn)練的同時(shí)，增大了綜合性、設(shè)計(jì)性、研究性實(shí)驗(yàn)的比重，并且注意兼顧理工科各專業(yè)的教學(xué)應(yīng)用。　　本書(shū)可作為普通高等院校理工科各專業(yè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教材，也可供教師備課或?qū)W生學(xué)習(xí)之參考。

書(shū)籍目錄

序 前言 緒論 第一章 測(cè)量誤差、不確定度和數(shù)據(jù)處理 　1.1 測(cè)量 　　1.1.1 直接測(cè)量和間接測(cè)量 　　1.1.2 等精度測(cè)量和非等精度測(cè)量 　1.2 測(cè)量的誤差 　　1.2.1 測(cè)量的誤差 　　1.2.2 測(cè)量誤差的分類 　　1.2.3 測(cè)量的精密度、準(zhǔn)確度和精確度 　1.3 測(cè)量結(jié)果的不確定度 　　1.3.1 測(cè)量結(jié)果的不確定度的基本概念 　　1.3.2 直接測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定 　　1.3.3 間接測(cè)量結(jié)果的不確定度合成 　1.4 有效數(shù)字 　　1.4.1 測(cè)量值的有效數(shù)字 　　1.4.2 直接測(cè)量量有效數(shù)字的讀取 　　1.4.3 間接測(cè)量量有效數(shù)字的運(yùn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的基本訓(xùn)練 　2.1 基本物理量的測(cè)量 　　2.1.1 長(zhǎng)度測(cè)量 　　2.1.2 質(zhì)量測(cè)量 　　2.1.3 時(shí)間測(cè)量 　　2.1.4 電學(xué)量的測(cè)量 　　2.1.5 溫度測(cè)量 　　2.1.6 發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量 　2.2 物理實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)度與體積的測(cè)量 　　2.3.2 電學(xué)基本儀器使用 　　2.3.3 物體密度的測(cè)量 第三章 基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn) 　實(shí)驗(yàn)3.1 扭擺法測(cè)物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 　實(shí)驗(yàn)3.2 靜態(tài)法測(cè)定金屬絲的彈性模量 　實(shí)驗(yàn)3.3 用焦利秤測(cè)量彈簧勁度系數(shù) 　實(shí)驗(yàn)3.4 弦線上的駐波實(shí)驗(yàn) 　實(shí)驗(yàn)3.5 計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制Pasco系列實(shí)驗(yàn)——力學(xué)部分 　　實(shí)驗(yàn)3.5.1 牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律的驗(yàn)證 　　實(shí)驗(yàn)3.5.2 動(dòng)量守恒定律的驗(yàn)證 　實(shí)驗(yàn)3.6 彈性材料應(yīng)力-應(yīng)變特性研究 　實(shí)驗(yàn)3.7 光杠桿法測(cè)量固體線膨脹系數(shù) 　實(shí)驗(yàn)3.8 冷卻法測(cè)量金屬的比熱容 　實(shí)驗(yàn)3.9 空氣比熱容比的測(cè)定 　實(shí)驗(yàn)3.10 用補(bǔ)償法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 　實(shí)驗(yàn)3.11 電阻元件伏安特性的研究 　實(shí)驗(yàn)3.12 霍爾法測(cè)磁場(chǎng) 　實(shí)驗(yàn)3.13 示波器的使用 　實(shí)驗(yàn)3.14 平衡電橋與非平衡電橋特性的研究 　實(shí)驗(yàn)3.15 分光計(jì)的調(diào)節(jié)與使用 　實(shí)驗(yàn)3.16 用牛頓環(huán)測(cè)透鏡的曲率半徑 　實(shí)驗(yàn)3.17 利用阿貝折射儀測(cè)量折射率和色散 　實(shí)驗(yàn)3.18 偏振光的觀測(cè)與研究 第四章 綜合性實(shí)驗(yàn) 第五章 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) 第六章 研究性實(shí)驗(yàn) 附錄

章節(jié)摘錄

插圖：（2）在提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)興趣的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新意識(shí)，使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)研究的基本方法，提高學(xué)生的基本科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。?dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ψ矫妫和ㄟ^(guò)閱讀本實(shí)驗(yàn)教材及配套資料，掌握實(shí)驗(yàn)原理及方法，做好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備；正確使用儀器設(shè)備，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，撰寫合格的實(shí)驗(yàn)報(bào)告；引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)的基本能力。分析與研究能力方面：本教材融合實(shí)驗(yàn)原理、設(shè)計(jì)思想、實(shí)驗(yàn)方法及相關(guān)的理論知識(shí)，提供大量對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)際能力方面：通過(guò)閱讀和教學(xué)幫助學(xué)生學(xué)習(xí)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的基本方法，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能解決實(shí)際問(wèn)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(jì)性、綜合性內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行初步的具有研究性或創(chuàng)意性內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)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(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和實(shí)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(dòng)的探索精神，遵守紀(jì)律、團(tuán)結(jié)協(xié)作、愛(ài)護(hù)公共財(cái)產(chǎn)的優(yōu)良品德。三、物理實(shí)驗(yàn)課的基本教學(xué)環(huán)節(jié)物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生在教師指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的一種實(shí)踐活動(dòng)。物理實(shí)驗(yàn)包括的內(nèi)容很多，對(duì)同一內(nèi)容，測(cè)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(gè)階段，即實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。1.實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)每次實(shí)驗(yàn)從理解原理、熟悉儀器，到準(zhǔn)確測(cè)量，任務(wù)很重，而課時(shí)是有限的。為了有效地利用課上時(shí)間，高質(zhì)量地完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，學(xué)生應(yīng)在課前對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教材中所做實(shí)驗(yàn)的章節(jié)及相關(guān)的資料，了解本次實(shí)驗(yàn)的目的、內(nèi)容、依據(jù)的基本原理，使用儀器以及實(shí)驗(yàn)方法步驟，要測(cè)哪些物理量等。

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