大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

前言

《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》自2006年出版以來(lái)，已經(jīng)使用了五個(gè)循環(huán)，收到了預(yù)期的效果。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、教學(xué)儀器設(shè)備的更新?lián)Q代、教師教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的不斷豐富和應(yīng)用型大學(xué)人才培養(yǎng)理念的不斷完善，我們適時(shí)對(duì)本書進(jìn)行了修訂。本次修訂仍按照教育部高等學(xué)校物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)《理工科類大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》，繼續(xù)保留了第1版的特色和風(fēng)格。特別是對(duì)于應(yīng)用型大學(xué)在突出實(shí)踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)上又做了些有益的嘗試，這主要表現(xiàn)在：1.強(qiáng)化模塊結(jié)構(gòu)。本書的內(nèi)容按相對(duì)獨(dú)立性分為“測(cè)量誤差及數(shù)據(jù)處理”、“力學(xué)和熱學(xué)實(shí)驗(yàn)”、“電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)”、“光學(xué)實(shí)驗(yàn)”、“近代物理和綜合性實(shí)驗(yàn)”、“仿真實(shí)驗(yàn)”、“選做實(shí)驗(yàn)”和“設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)”八個(gè)模塊，更便于不同專業(yè)和層次選用。2.突出實(shí)踐特色。即以加強(qiáng)基本訓(xùn)練為主，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)、掌握實(shí)驗(yàn)方法、強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ确矫媸艿较到y(tǒng)的訓(xùn)練。在構(gòu)建內(nèi)容體系時(shí)，本書進(jìn)一步注意到了“壓縮驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)綜合性、設(shè)計(jì)性和開放性實(shí)驗(yàn)”的要求。3.注重學(xué)科發(fā)展。本書內(nèi)容充分考慮到了學(xué)科發(fā)展的新趨勢(shì)，使教學(xué)更好地適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。例如，在編寫“測(cè)量誤差及數(shù)據(jù)處理”中，引入了“不確定度”評(píng)定測(cè)量結(jié)果，這是誤差分析發(fā)展之新方法；在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中引入了傳感器、數(shù)字存儲(chǔ)示波器、超導(dǎo)、計(jì)算機(jī)采集和數(shù)據(jù)處理以及虛擬實(shí)驗(yàn)等科學(xué)技術(shù)發(fā)展的新成果。4.增開綜合性實(shí)驗(yàn)。本次修訂增加了6個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)，分別為多普勒效應(yīng)及聲速測(cè)量綜合實(shí)驗(yàn)、光纖通信原理和光纖傳感器特性研究、超導(dǎo)磁懸浮演示實(shí)驗(yàn)、微波光學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)、核磁共振實(shí)驗(yàn)、非線性電路混沌實(shí)驗(yàn)。本書共安排了49個(gè)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)2～3學(xué)時(shí)，可滿足普通高校本科或工科專業(yè)選擇的需要，同時(shí)可供同層次的成人教育以及工程技術(shù)人員和教師參考。對(duì)于高職高專層次的學(xué)生，也可根據(jù)教學(xué)計(jì)劃選擇本書的部分內(nèi)容用于教學(xué)。本次修訂由仉志余、李淑青任主編，馮中營(yíng)、’王衛(wèi)星任副主編。責(zé)任執(zhí)筆有仉志余（第一章‘）、王衛(wèi)星（實(shí)驗(yàn)1、3、5～9、1l一15、21、22、24、25、27、32、35、44～49）、馮中營(yíng)（緒論、實(shí)驗(yàn)18、23、26、30、31、38、39、40）、李淑青（29、33、34、36、37、41、42、43）、任全年（實(shí)驗(yàn)2、4）、景銀蘭（實(shí)驗(yàn)10、17）、王愛國(guó)（實(shí)驗(yàn)19、20）、李旭彥（實(shí)驗(yàn)16、28）等。主編負(fù)責(zé)制定編寫方案、全書統(tǒng)稿及對(duì)各章內(nèi)容進(jìn)行修改等工作。本次修訂中，李祿教授審閱了全書并提出了許多中肯的修改意見。我們同時(shí)也參考了許多兄弟院校的實(shí)驗(yàn)教材和有關(guān)著作，在此表示衷心感謝。由于我們水平有限，書中不妥之處在所難免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書是根據(jù)教育部高等學(xué)校物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(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》和太原工業(yè)學(xué)院21世紀(jì)大學(xué)復(fù)合型人才培養(yǎng)計(jì)劃，幾經(jīng)修改編寫而成的。本書的編寫遵照循序漸進(jìn)的原則，內(nèi)容包括“測(cè)量誤差及數(shù)據(jù)處理”、“力學(xué)和熱學(xué)實(shí)驗(yàn)”、“電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)”、“光學(xué)實(shí)驗(yàn)”、“近代物理和綜合性實(shí)驗(yàn)”、“仿真實(shí)驗(yàn)”、“選做實(shí)驗(yàn)”和“設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)”，共8章、49個(gè)實(shí)驗(yàn)。每章內(nèi)容力求突出“厚基礎(chǔ)”、“重實(shí)踐”和“強(qiáng)能力”的特色。在內(nèi)容體系方面，充分注意到“壓縮驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)綜合性、設(shè)計(jì)性和開放性實(shí)驗(yàn)”的要求；為體現(xiàn)學(xué)科發(fā)展的新趨勢(shì)，在“測(cè)量誤差及數(shù)據(jù)處理”的編寫中引入了“不確定度”的測(cè)量結(jié)果評(píng)定方法；在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中引入了傳感器、數(shù)字存儲(chǔ)示波器、數(shù)碼照相、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和處理以及虛擬實(shí)驗(yàn)等科技發(fā)展的新成果。本書為普通高校工科各專業(yè)教材，也可作為相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

第2版前言第1版前言緒論第一章測(cè)量誤差及數(shù)據(jù)處理　第一節(jié)測(cè)量誤差的基本概念　第二節(jié)直接測(cè)量的誤差估算和測(cè)量結(jié)果表示　第三節(jié)  間接測(cè)量的誤差估算和測(cè)量結(jié)果表示　第四節(jié)有效數(shù)字及其運(yùn)算　第五節(jié)數(shù)據(jù)處理的基本方法第二章力學(xué)和熱學(xué)實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)l固體密度的測(cè)定　實(shí)驗(yàn)2用自由落體法測(cè)定重力加速度　實(shí)驗(yàn)3測(cè)定剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量　實(shí)驗(yàn)4拉伸法測(cè)彈性模量　實(shí)驗(yàn)5動(dòng)態(tài)法測(cè)彈性模量　實(shí)驗(yàn)6聲速的測(cè)量　實(shí)驗(yàn)7  用毛細(xì)管升高法測(cè)液體的表面張力系數(shù)第三章電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)8用模擬法測(cè)繪靜電場(chǎng)　實(shí)驗(yàn)9測(cè)量非線性元件的伏安特性　實(shí)驗(yàn)l0用直流單臂電橋測(cè)電阻　實(shí)驗(yàn)ll用雙臂電橋測(cè)低電阻　實(shí)驗(yàn)l2熱電偶定標(biāo)和測(cè)溫　實(shí)驗(yàn)l3用電子式?jīng)_擊電流計(jì)測(cè)互感　實(shí)驗(yàn)l4模擬示波器的原理和使用　實(shí)驗(yàn)l5用霍爾元件測(cè)磁場(chǎng)　實(shí)驗(yàn)l6動(dòng)態(tài)磁滯回線的測(cè)定第四章光學(xué)實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)l7用牛頓環(huán)測(cè)平凸透鏡的曲率半徑　實(shí)驗(yàn)l8分光計(jì)的調(diào)節(jié)和使用　實(shí)驗(yàn)l9測(cè)三棱鏡材料的折射率　實(shí)驗(yàn)20光柵實(shí)驗(yàn)一  實(shí)驗(yàn)21偏振光的研究  實(shí)驗(yàn)22邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)23數(shù)碼照相實(shí)驗(yàn)第五章近代物理和綜合性實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)24用光電效應(yīng)法測(cè)定普朗克常量　實(shí)驗(yàn)25密立根油滴實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)26全息照相實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)27夫蘭克一赫茲實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)28舭C串聯(lián)電路的暫態(tài)過程　實(shí)驗(yàn)29塞曼效應(yīng)實(shí)驗(yàn)  第六章仿真實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)30示波器仿真實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)31熱膨脹系數(shù)仿真實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)32塞曼效應(yīng)仿真實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)33核磁共振仿真實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)34半導(dǎo)體溫度計(jì)的設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)第七章選做實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)35用非平衡電橋測(cè)量鉑電阻的溫度系數(shù)　實(shí)驗(yàn)36靈敏電流計(jì)　實(shí)驗(yàn)37用磁電式?jīng)_擊電流計(jì)測(cè)量電容和高電阻　實(shí)驗(yàn)38  多普勒效應(yīng)及聲速測(cè)量綜合實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)39光纖通信原理和光纖傳感器特性研究　實(shí)驗(yàn)40超導(dǎo)磁懸浮演示實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)41微波光學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)42核磁共振　實(shí)驗(yàn)43非線性電路混沌實(shí)驗(yàn)第八章設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)　……附錄參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：一、物理實(shí)驗(yàn)的地位和作用物理學(xué)不僅是一門基礎(chǔ)理論科學(xué)，而且也是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。物理學(xué)中概念的確立以及定律和原理的產(chǎn)生和發(fā)展，都是以大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)為依據(jù)，并不斷受到實(shí)驗(yàn)實(shí)踐檢驗(yàn)的。經(jīng)典的牛頓力學(xué)三大定律，近代的相對(duì)論和量子論，都是在總結(jié)實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。所以，物理實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)中的作用是不言而喻的。一名工程技術(shù)人員必須掌握科學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究方法，即通過實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)觀察，抓住問題的本質(zhì)，建立數(shù)學(xué)模型，形成概念或理論，并不斷進(jìn)行新的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐，檢驗(yàn)和修正原有的理論或設(shè)計(jì)、工藝，不斷推進(jìn)技術(shù)革新。一名高等工科院校的大學(xué)生，應(yīng)該成為應(yīng)用型、開拓型、創(chuàng)新型的工程技術(shù)人才，要善于把新技術(shù)應(yīng)用到工程建設(shè)中去，并不斷創(chuàng)新。同時(shí)也要求學(xué)校必須加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)，使學(xué)生接受系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，掌握科學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究方法。物理實(shí)驗(yàn)正是為了上述目的而開設(shè)的一門重要的基礎(chǔ)課。二、物理實(shí)驗(yàn)課的主要任務(wù)1）學(xué)習(xí)和掌握進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本方法和基本技能，了解進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的主要過程，使學(xué)生具有初步的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?）培養(yǎng)和提高學(xué)生觀察和分析物理現(xiàn)象的本領(lǐng)，訓(xùn)練學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中歸納物理規(guī)律的能力，并使學(xué)生學(xué)會(huì)利用所掌握的物理理論進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。3）培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、勇于探索的鉆研精神，克服困難的堅(jiān)強(qiáng)意志和遵守紀(jì)律的優(yōu)良品德。三、物理實(shí)驗(yàn)課的基本程序1.預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)間有限，熟悉儀器、測(cè)量數(shù)據(jù)的任務(wù)比較繁重，所以學(xué)生必須在做實(shí)驗(yàn)前做好預(yù)習(xí)工作。在預(yù)習(xí)中要以理解實(shí)驗(yàn)原理，熟悉實(shí)驗(yàn)步驟，了解實(shí)驗(yàn)儀器為主，并寫出預(yù)習(xí)報(bào)告。預(yù)習(xí)報(bào)告作為正式報(bào)告的一部分應(yīng)包括如下內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)名稱，實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)儀器，實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)步驟，數(shù)據(jù)記錄表格和注意事項(xiàng)等。在實(shí)驗(yàn)原理部分應(yīng)包括必須的文字?jǐn)⑹觥⒃韴D、公式及公式推導(dǎo)和公式說(shuō)明。實(shí)驗(yàn)步驟要扼要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、步驟及操作要點(diǎn)。記錄數(shù)據(jù)的表格上要表明文字符號(hào)所代表的物理量及單位，以及表格名稱。上課時(shí)把預(yù)習(xí)報(bào)告交給老師檢查。2.實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)課上要認(rèn)真聽指導(dǎo)教師的重點(diǎn)講解。要嚴(yán)守實(shí)驗(yàn)室規(guī)則和儀器操作規(guī)程，把儀器裝置調(diào)整到最佳狀態(tài)。操作實(shí)驗(yàn)時(shí)精神要集中，觀察要仔細(xì)，注意分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，及時(shí)排除實(shí)驗(yàn)故障，觀察后立即準(zhǔn)確、如實(shí)地記錄數(shù)據(jù)，不得拼湊、涂改或事后追記數(shù)據(jù)。如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)不合理，應(yīng)仔細(xì)分析其原因，然后重新測(cè)量。記錄數(shù)據(jù)要經(jīng)指導(dǎo)教師審閱簽字。做完實(shí)驗(yàn)后要將儀器整理復(fù)原完畢，方可離開。

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