大學(xué)物理實驗

前言

大學(xué)物理實驗作為高等院校的公共基礎(chǔ)課，是大學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)科學(xué)實驗基礎(chǔ)知識、實驗方法和思想的入門課程，對學(xué)生科學(xué)素質(zhì)、動手能力和開拓創(chuàng)新精神的培養(yǎng)有著極其重要的作用，是高?；A(chǔ)教學(xué)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。我院物理實驗中心的教師對大學(xué)物理實驗教學(xué)內(nèi)容和方法精雕細(xì)琢，不斷鉆研，30年磨一“劍”，形成了本教材。本教材主要有以下幾個特點：（1）在實驗項目的編排上，打破了傳統(tǒng)的力、熱、電、光等學(xué)科分類設(shè)置實驗項目順序的編排形式，而按循序漸進(jìn)的教學(xué)過程編排實驗內(nèi)容。該編排更能適合分階段、多層次的開放式教學(xué)需要。本教材將教學(xué)分為四個階段：基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗工、綜合性實驗Ⅱ、設(shè)計性實驗Ⅰ（設(shè)計性實驗Ⅱ為應(yīng)用物理專業(yè)和有較強實驗?zāi)芰?、有?chuàng)新實驗興趣的學(xué)生設(shè)計。）基礎(chǔ)性實驗：通過基礎(chǔ)性實驗完成從中學(xué)實驗階段到大學(xué)實驗階段的過渡，同時使學(xué)生熟悉大學(xué)物理實驗的規(guī)則和要求，為后續(xù)實驗奠定基礎(chǔ)。建議用8～12學(xué)時。綜合性實驗Ⅰ：實驗要求具體、明確，講解充分，實驗內(nèi)容比較簡單，目的是使學(xué)生掌握基本的實驗技術(shù)和數(shù)據(jù)處理方法。建議用16～20學(xué)時。綜合性實驗Ⅱ：實驗內(nèi)容、技巧、要求難度大于綜合性實驗工，目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合實驗?zāi)芰?。建議用20左右學(xué)時。設(shè)計性實驗Ⅰ：給出實驗要求、實驗儀器、實驗參考資料，由學(xué)生自主設(shè)計完成。該部分主要用于操作實驗考試，考查學(xué)生的實驗?zāi)芰Α＃?）提供設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗項目，提出實驗思想，引導(dǎo)學(xué)生自主完成實驗設(shè)計，并按照設(shè)計性實驗組織形式完成實驗。另外，學(xué)生可根據(jù)自己專業(yè)需要、愛好等自主選擇，以便學(xué)生進(jìn)行自主研究性學(xué)習(xí)與創(chuàng)新性訓(xùn)練。（3）本書配有網(wǎng)絡(luò)版的儀器介紹和部分電子教案，結(jié)合石家莊鐵道學(xué)院物理實驗中心網(wǎng)站，形成一個開放式、立體化的教材體系。更詳盡的輔助材料可登陸http：／／phylab.sjzri.edu.cn石家莊鐵道學(xué)院物理實驗中心網(wǎng)站查閱。

內(nèi)容概要

《大學(xué)物理實驗》根據(jù)《非物理類理工學(xué)科大學(xué)物理實驗課程教學(xué)基本要求》，結(jié)合石家莊鐵道學(xué)院近年來開放實驗教學(xué)改革成果，總結(jié)多年教學(xué)經(jīng)驗編寫而成。全書共分四篇。第一篇為實驗理論，介紹測量誤差與不確定度理論、物理實驗中的基本方法和技術(shù)；第二篇為實驗操作，按照循序漸進(jìn)的教學(xué)過程，安排有3個基礎(chǔ)性實驗，完成從中學(xué)實驗階段到大學(xué)實驗階段的過渡，有綜合性Ⅰ實驗10項、綜合性Ⅱ?qū)嶒?2項，涵蓋了力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)及近代物理實驗；第三篇內(nèi)容包括14個設(shè)計性實驗，其中設(shè)計性實驗I部分可用于學(xué)期末實驗操作考試；第四篇為實驗學(xué)習(xí)資料，內(nèi)容包括物理實驗常用儀器儀表及使用、基本常數(shù)表等。書中每個實驗除介紹與其相關(guān)的實驗?zāi)康?、實驗儀器、實驗原理、實驗內(nèi)容及數(shù)據(jù)處理方法、注意事項外，還配有預(yù)習(xí)題和課后作業(yè)題，為教學(xué)工作和學(xué)習(xí)提供方便?！　　洞髮W(xué)物理實驗》可用于普通高校理、工科專業(yè)物理實驗課程的教學(xué)，也可供工程技術(shù)、實驗人員參考。

書籍目錄

第一篇 實驗理論　第一章 緒論　　第一節(jié) 大學(xué)物理實驗的地位、作用和任務(wù)　　第二節(jié) 大學(xué)物理實驗課的基本程序　　第三節(jié) 大學(xué)物理實驗預(yù)約說明　　第四節(jié) 實驗規(guī)則　第二章 測量誤差與不確定度理論　　第一節(jié) 測量與誤差的基本概念　　第二節(jié) 偶然誤差的理論分析與處理　　第三節(jié) 測量結(jié)果的不確定度評定　　第四節(jié) 有效數(shù)字的記錄與運算　　第五節(jié) 系統(tǒng)誤差的分析與處理　　第六節(jié) 實驗方案的選擇原則　　練習(xí)　第三章 物理實驗中的基本方法和技術(shù)　　第一節(jié) 數(shù)據(jù)處理的常用方法　　第二節(jié) 物理實驗中的基本實驗方法　　第三節(jié) 物理實驗常用儀器的基本調(diào)整技術(shù)　　練習(xí)第二篇 實驗操作　第四章 基礎(chǔ)性實驗　　實驗一　固體密度測量　　實驗二　萬用表的原理及使用　  實驗三　示波器的基礎(chǔ)實驗　第五章 綜合性實驗Ⅰ　　實驗一 剛體轉(zhuǎn)動慣量的測量　　實驗二 氣墊導(dǎo)軌上的實驗　　實驗三 聲速測量　　實驗四 單、雙臂電橋測電阻　　實驗五 用示波器觀測半導(dǎo)體二極管伏安特性　　實驗六 分光儀的調(diào)節(jié)與使用　　實驗七 楊氏彈性模量的測定　　實驗八 靜電場模擬　　實驗九 用電位差計校準(zhǔn)毫安表并測其內(nèi)阻　　實驗十 邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)和使用　第六章 綜合性實驗Ⅱ　　實驗一 磁場測量　　實驗二 傳感器應(yīng)用Ⅰ　　實驗三 牛頓環(huán)和劈尖　　實驗四 全息照相　　實驗五 法布里一珀羅干涉儀的調(diào)節(jié)和使用　　實驗六 材料導(dǎo)熱系數(shù)測量　　實驗七 半導(dǎo)體熱電特性的研究　　實驗八 密立根油滴實驗　　實驗九 金屬鎢電子逸出功的測量　　實驗十 超聲探測實驗　　實驗十一 夫蘭克一赫茲實驗　　實驗十二 微波干涉和布拉格衍射第三篇 設(shè)計性實驗　第七章 設(shè)計性實驗Ⅰ　　實驗一 沖擊電流計測電容　　實驗二 電位差計測電阻　　實驗三 熱敏電阻熱電特性研究　　實驗四 二極管伏安特性研究　　實驗五 環(huán)行電流磁場研究　　實驗六 用邁克爾遜干涉儀實現(xiàn)白光干涉　　實驗七 用邁克爾遜干涉儀測量空氣折射率　　實驗八 用分光儀測量三棱鏡的折射率　　實驗九 光波波長的測量　　實驗十 用分光儀測量光柵常數(shù)　第八章 設(shè)計性實驗Ⅱ　　實驗一 萬用表的組裝　　實驗二 金屬材料導(dǎo)熱系數(shù)測量　　實驗三 傳感器應(yīng)用Ⅱ　　實驗四 光學(xué)實驗平臺上的系列實驗第四篇 實驗學(xué)習(xí)資料　第九章 物理實驗常用儀器儀表及使用　　第一節(jié) 力學(xué)和熱學(xué)實驗常用儀器及使用　　第二節(jié) 電磁學(xué)實驗常用儀器、儀表及使用　　第三節(jié) 光學(xué)實驗常用儀器、元件及使用　第十章 基本常數(shù)表附錄　諾貝爾物理學(xué)獎年鑒參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1.儀器調(diào)整（1）水平調(diào)整。調(diào)整實驗儀底部的旋鈕，通過水準(zhǔn)儀將實驗平臺調(diào)平，使平衡電場方向與重力方向平行，以免引起實驗誤差。極板平面是否水平?jīng)Q定了油滴在下落或提升過程中是否發(fā)生前后、左右的漂移。（2）噴霧器調(diào)節(jié)。噴霧器利用的是虹吸原理。使用時請注意：用滴管從油瓶里吸取油，由灌油處滴入噴霧器里，所灌的油不可高于噴霧器里面的出氣管，否則會造成出氣管阻塞無法噴霧。油的液面高2～5 mm已足夠，噴霧時將噴霧器豎起，再擠壓氣囊。（3）CCD成像系統(tǒng)調(diào)整。將儀器連接好后，打開顯示器和油滴儀電源開關(guān)，從噴霧口噴入油滴，此時監(jiān)視器上應(yīng)該出現(xiàn)大量油滴。若沒有看到油滴的像或油滴像不清晰，應(yīng)檢查噴霧器是否有油噴出或落油孔是否阻塞，調(diào)整成像旋鈕使其前后移動直至在監(jiān)視器上看到清晰的油滴像。2.測量練習(xí)練習(xí)是順利做好本實驗的重要一環(huán)，包括練習(xí)控制油滴運動，練習(xí)測量油滴運動時間和練習(xí)選擇合適的油滴。（1）選擇油滴。選擇一顆合適的油滴十分重要。大而亮的油滴雖然比較容易捕捉，但必然質(zhì)量大，所帶電荷也多，造成勻速下降或提升時間很短，增大了測量誤差，給數(shù)據(jù)處理帶來困難。太小的油滴則受布朗運動的影響明顯，測量時起伏漲落較大，也不易測量。通常選擇平衡電壓為150～350 V，勻速下落1.5 mm的時間在8～20 s的油滴較適宜。選擇方法：將儀器置于工作、提升狀態(tài)，電壓調(diào)節(jié)至400 V以上。噴入油滴后，注意觀察幾顆緩慢運動、較為清晰明亮、體積適中的油滴。（2）平衡電壓的確定。判斷油滴是否平衡要有足夠的耐性。當(dāng)將油滴移至某條刻度線上時，仔細(xì)調(diào)節(jié)平衡電壓，這樣反復(fù)操作幾次，經(jīng)一段時間觀察油滴確實不再移動才認(rèn)為是平衡了。（3）控制油滴的運動。將選擇好的油滴控制在下落起始的某一格線上，將工作狀態(tài)按鍵切換至0 V狀態(tài)，此時該按鍵的綠色指示燈亮，上下極板同時接地，電場力為零，油滴將在重力、浮力及空氣阻力的作用下做下落運動，同時計時器開始記錄油滴下落時間；待油滴下落至預(yù)定格線時，將按鍵切換至工作狀態(tài)（平衡、提升按鍵處于平衡狀態(tài)），此時油滴將停止下落，計時器關(guān)閉，可以通過確認(rèn)鍵將此次測量數(shù)據(jù)記錄到屏幕上。將工作狀態(tài)按鍵切換至工作狀態(tài)，該按鍵的紅色指示燈亮，此時儀器根據(jù)平衡、提升按鍵的不同分兩種情況：若置于平衡狀態(tài)，則可以通過平衡電壓調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)整平衡電壓；若置于提升狀態(tài)，則極板電壓將在原平衡電壓的基礎(chǔ)上再增加200～300 V的電壓，用來向上提升油滴。（4）測量下落時間。測準(zhǔn)油滴上升或下降某段距離所需的時間，一是要統(tǒng)一油滴到達(dá)刻度線什么位置才認(rèn)為油滴已踏線；二是眼睛要平視刻度線，不要有夾角。

編輯推薦

《大學(xué)物理實驗》是由中國鐵道出版社出版的。

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