大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

前言

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)方法和思想的入門課程，對(duì)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)、動(dòng)手能力和開拓創(chuàng)新精神的培養(yǎng)有著極其重要的作用，是高校基礎(chǔ)教學(xué)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。我院物理實(shí)驗(yàn)中心的教師對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)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(gè)特點(diǎn)：（1）在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)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(shí)驗(yàn)項(xiàng)目順序的編排形式，而按循序漸進(jìn)的教學(xué)過(guò)程編排實(shí)驗(yàn)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(gè)階段：基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)工、綜合性實(shí)驗(yàn)Ⅱ、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)Ⅰ（設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)Ⅱ?yàn)閼?yīng)用物理專業(yè)和有較強(qiáng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、有?chuàng)新實(shí)驗(yàn)興趣的學(xué)生設(shè)計(jì)。）基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)：通過(guò)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)完成從中學(xué)實(shí)驗(yàn)階段到大學(xué)實(shí)驗(yàn)階段的過(guò)渡，同時(shí)使學(xué)生熟悉大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的規(guī)則和要求，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。建議用8～12學(xué)時(shí)。綜合性實(shí)驗(yàn)Ⅰ：實(shí)驗(yàn)要求具體、明確，講解充分，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較簡(jiǎn)單，目的是使學(xué)生掌握基本的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和數(shù)據(jù)處理方法。建議用16～20學(xué)時(shí)。綜合性實(shí)驗(yàn)Ⅱ：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、技巧、要求難度大于綜合性實(shí)驗(yàn)工，目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。建議用20左右學(xué)時(shí)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)Ⅰ：給出實(shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)參考資料，由學(xué)生自主設(shè)計(jì)完成。該部分主要用于操作實(shí)驗(yàn)考試，考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。?）提供設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提出實(shí)驗(yàn)思想，引導(dǎo)學(xué)生自主完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并按照設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)組織形式完成實(shí)驗(yàn)。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(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)站，形成一個(gè)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(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)站查閱。

內(nèi)容概要

《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》根據(jù)《非物理類理工學(xué)科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》，結(jié)合石家莊鐵道學(xué)院近年來(lái)開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革成果，總結(jié)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)編寫而成。全書共分四篇。第一篇為實(shí)驗(yàn)理論，介紹測(cè)量誤差與不確定度理論、物理實(shí)驗(yàn)中的基本方法和技術(shù)；第二篇為實(shí)驗(yàn)操作，按照循序漸進(jìn)的教學(xué)過(guò)程，安排有3個(gè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，完成從中學(xué)實(shí)驗(yàn)階段到大學(xué)實(shí)驗(yàn)階段的過(guò)渡，有綜合性Ⅰ實(shí)驗(yàn)10項(xiàng)、綜合性Ⅱ?qū)嶒?yàn)12項(xiàng)，涵蓋了力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)及近代物理實(shí)驗(yàn)；第三篇內(nèi)容包括14個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，其中設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)I部分可用于學(xué)期末實(shí)驗(yàn)操作考試；第四篇為實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)資料，內(nèi)容包括物理實(shí)驗(yàn)常用儀器儀表及使用、基本常數(shù)表等。書中每個(gè)實(shí)驗(yàn)除介紹與其相關(guān)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及數(shù)據(jù)處理方法、注意事項(xiàng)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(shí)驗(yàn)》可用于普通高校理、工科專業(yè)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)，也可供工程技術(shù)、實(shí)驗(yàn)人員參考。

書籍目錄

第一篇 實(shí)驗(yàn)理論　第一章 緒論　　第一節(jié) 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的地位、作用和任務(wù)　　第二節(jié) 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的基本程序　　第三節(jié) 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)預(yù)約說(shuō)明　　第四節(jié) 實(shí)驗(yàn)規(guī)則　第二章 測(cè)量誤差與不確定度理論　　第一節(jié) 測(cè)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(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定　　第四節(jié) 有效數(shù)字的記錄與運(yùn)算　　第五節(jié) 系統(tǒng)誤差的分析與處理　　第六節(jié) 實(shí)驗(yàn)方案的選擇原則　　練習(xí)　第三章 物理實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中的基本實(shí)驗(yàn)方法　　第三節(jié) 物理實(shí)驗(yàn)常用儀器的基本調(diào)整技術(shù)　　練習(xí)第二篇 實(shí)驗(yàn)操作　第四章 基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)一　固體密度測(cè)量　　實(shí)驗(yàn)二　萬(wàn)用表的原理及使用　  實(shí)驗(yàn)三　示波器的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)　第五章 綜合性實(shí)驗(yàn)Ⅰ　　實(shí)驗(yàn)一 剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量　　實(shí)驗(yàn)二 氣墊導(dǎo)軌上的實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)三 聲速測(cè)量　　實(shí)驗(yàn)四 單、雙臂電橋測(cè)電阻　　實(shí)驗(yàn)五 用示波器觀測(cè)半導(dǎo)體二極管伏安特性　　實(shí)驗(yàn)六 分光儀的調(diào)節(jié)與使用　　實(shí)驗(yàn)七 楊氏彈性模量的測(cè)定　　實(shí)驗(yàn)八 靜電場(chǎng)模擬　　實(shí)驗(yàn)九 用電位差計(jì)校準(zhǔn)毫安表并測(cè)其內(nèi)阻　　實(shí)驗(yàn)十 邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)和使用　第六章 綜合性實(shí)驗(yàn)Ⅱ　　實(shí)驗(yàn)一 磁場(chǎng)測(cè)量　　實(shí)驗(yàn)二 傳感器應(yīng)用Ⅰ　　實(shí)驗(yàn)三 牛頓環(huán)和劈尖　　實(shí)驗(yàn)四 全息照相　　實(shí)驗(yàn)五 法布里一珀羅干涉儀的調(diào)節(jié)和使用　　實(shí)驗(yàn)六 材料導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量　　實(shí)驗(yàn)七 半導(dǎo)體熱電特性的研究　　實(shí)驗(yàn)八 密立根油滴實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)九 金屬鎢電子逸出功的測(cè)量　　實(shí)驗(yàn)十 超聲探測(cè)實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)十一 夫蘭克一赫茲實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)十二 微波干涉和布拉格衍射第三篇 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)　第七章 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)Ⅰ　　實(shí)驗(yàn)一 沖擊電流計(jì)測(cè)電容　　實(shí)驗(yàn)二 電位差計(jì)測(cè)電阻　　實(shí)驗(yàn)三 熱敏電阻熱電特性研究　　實(shí)驗(yàn)四 二極管伏安特性研究　　實(shí)驗(yàn)五 環(huán)行電流磁場(chǎng)研究　　實(shí)驗(yàn)六 用邁克爾遜干涉儀實(shí)現(xiàn)白光干涉　　實(shí)驗(yàn)七 用邁克爾遜干涉儀測(cè)量空氣折射率　　實(shí)驗(yàn)八 用分光儀測(cè)量三棱鏡的折射率　　實(shí)驗(yàn)九 光波波長(zhǎng)的測(cè)量　　實(shí)驗(yàn)十 用分光儀測(cè)量光柵常數(shù)　第八章 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)Ⅱ　　實(shí)驗(yàn)一 萬(wàn)用表的組裝　　實(shí)驗(yàn)二 金屬材料導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量　　實(shí)驗(yàn)三 傳感器應(yīng)用Ⅱ　　實(shí)驗(yàn)四 光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的系列實(shí)驗(yàn)第四篇 實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)資料　第九章 物理實(shí)驗(yàn)常用儀器儀表及使用　　第一節(jié) 力學(xué)和熱學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器及使用　　第二節(jié) 電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器、儀表及使用　　第三節(jié) 光學(xué)實(shí)驗(yàn)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(jiǎng)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(shí)驗(yàn)儀底部的旋鈕，通過(guò)水準(zhǔn)儀將實(shí)驗(yàn)平臺(tái)調(diào)平，使平衡電場(chǎng)方向與重力方向平行，以免引起實(shí)驗(yàn)誤差。極板平面是否水平?jīng)Q定了油滴在下落或提升過(guò)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(shí)請(qǐng)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(huì)造成出氣管阻塞無(wú)法噴霧。油的液面高2～5 mm已足夠，噴霧時(shí)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(shí)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(dòng)直至在監(jiān)視器上看到清晰的油滴像。2.測(cè)量練習(xí)練習(xí)是順利做好本實(shí)驗(yàn)的重要一環(huán)，包括練習(xí)控制油滴運(yùn)動(dòng)，練習(xí)測(cè)量油滴運(yùn)動(dòng)時(shí)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(shí)間很短，增大了測(cè)量誤差，給數(shù)據(jù)處理帶來(lái)困難。太小的油滴則受布朗運(yùn)動(dòng)的影響明顯，測(cè)量時(shí)起伏漲落較大，也不易測(cè)量。通常選擇平衡電壓為150～350 V，勻速下落1.5 mm的時(shí)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(yùn)動(dòng)、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(shí)，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(shí)間觀察油滴確實(shí)不再移動(dòng)才認(rèn)為是平衡了。（3）控制油滴的運(yùn)動(dòng)。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(shí)該按鍵的綠色指示燈亮，上下極板同時(shí)接地，電場(chǎng)力為零，油滴將在重力、浮力及空氣阻力的作用下做下落運(yùn)動(dòng)，同時(shí)計(jì)時(shí)器開始記錄油滴下落時(shí)間；待油滴下落至預(yù)定格線時(shí)，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(shí)油滴將停止下落，計(jì)時(shí)器關(guān)閉，可以通過(guò)確認(rèn)鍵將此次測(cè)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(shí)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(guò)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(lái)向上提升油滴。（4）測(cè)量下落時(shí)間。測(cè)準(zhǔn)油滴上升或下降某段距離所需的時(shí)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(shí)驗(yàn)》是由中國(guó)鐵道出版社出版的。

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