大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

前言

依據(jù)教育部高等學(xué)校非物理類專業(yè)物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會《高等工業(yè)學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》和《高等工業(yè)學(xué)校物理學(xué)教學(xué)大綱》，結(jié)合上海海洋大學(xué)新世紀(jì)人才培養(yǎng)方案和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程標(biāo)準(zhǔn)，我們組織編寫了《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》。本教材吸收了國內(nèi)外優(yōu)秀物理實(shí)驗(yàn)教材的精華，融入了我們多年來物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的經(jīng)驗(yàn)。物理實(shí)驗(yàn)是科學(xué)實(shí)驗(yàn)的先驅(qū)，體現(xiàn)了大多數(shù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的共性，在實(shí)驗(yàn)思想、實(shí)驗(yàn)方法以及實(shí)驗(yàn)手段等方面是各學(xué)科科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。物理學(xué)的理論是通過觀察、實(shí)驗(yàn)、抽象、假說并通過實(shí)踐檢驗(yàn)而建立起來的。早在300多年前，從伽利略和牛頓等學(xué)者以科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法研究自然規(guī)律開始，就逐漸形成了一門物理學(xué)科。從此一切物理概念的確立、物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、物理理論的建立都依賴于實(shí)驗(yàn)，并受實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。所以實(shí)驗(yàn)與理論相輔相成：實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ)，理論是實(shí)驗(yàn)的總結(jié)。任何物理理論都必須依靠實(shí)驗(yàn)提供的精確數(shù)據(jù)來驗(yàn)證。作為培養(yǎng)高級工程技術(shù)應(yīng)用型人才的高等工科學(xué)校，不僅要使學(xué)生掌握深厚的理論知識，還要使學(xué)生具有較強(qiáng)的從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力。物理實(shí)驗(yàn)是一門對高等工科學(xué)校學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的基礎(chǔ)課程，是學(xué)生在高等學(xué)校受到系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開端。它在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段去發(fā)現(xiàn)、觀察、分析和研究解決問題的能力方面，在提高學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)方面，都起到重要的作用。同時，它也為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)、工作奠定了一個良好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。物理實(shí)驗(yàn)課有其自身的規(guī)律和特點(diǎn)。學(xué)生應(yīng)遵循這些規(guī)律，采取與物理理論課程有所區(qū)別的學(xué)習(xí)方法，充分重視上好實(shí)驗(yàn)課的三個環(huán)節(jié)（預(yù)習(xí)、操作、總結(jié)），舉一反三，邊操作邊思考，理論聯(lián)系實(shí)際，及時總結(jié)，并不斷培養(yǎng)對實(shí)驗(yàn)的興趣。切忌輕視實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)課程采取敷衍了事、得過且過的錯誤做法。否則，學(xué)生不僅學(xué)不到科學(xué)實(shí)驗(yàn)的有關(guān)知識，甚至還會出現(xiàn)損壞儀器、危及安全的各種事故。為保證教學(xué)質(zhì)量，確保物理實(shí)驗(yàn)課程正常的教學(xué)秩序，請同學(xué)們自覺遵守以下規(guī)定：（1）在規(guī)定時間內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不得無故缺席、遲到、早退。因故不能按時實(shí)驗(yàn)者，必須事先請假，并約定補(bǔ)做日期，否則以曠課論處。（2）實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真閱讀書中有關(guān)內(nèi)容，明確所做實(shí)驗(yàn)的目的、原理、儀器及步驟，寫好預(yù)習(xí)報告。未按要求預(yù)習(xí)者，不得進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。（3）實(shí)驗(yàn)時先熟悉儀器設(shè)備，了解其使用方法和注意事項(xiàng)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，注意安全，對需使用電源的實(shí)驗(yàn)必須經(jīng)教師檢查線路，同意后方可接通電源。另一方面，也反對過分依賴教師，機(jī)械地按講義操作。（4）一旦發(fā)生事故應(yīng)立即報告教師，控制現(xiàn)場，并根據(jù)情況按有關(guān)規(guī)定處理。（5）進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室必須衣冠整潔，并注意保持實(shí)驗(yàn)室安靜、清潔，不準(zhǔn)隨地吐痰、亂扔紙屑，不準(zhǔn)吃零食、飲料，不準(zhǔn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)打鬧喧嘩；不準(zhǔn)穿拖鞋、背心進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，愛護(hù)儀器設(shè)備，非本組實(shí)驗(yàn)器材未經(jīng)同意不準(zhǔn)動用。

內(nèi)容概要

　　《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》共分六章，第一章為緒論；第二章講述測量誤差和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的基本知識；第三章給出物理實(shí)驗(yàn)的基本知識，供學(xué)生隨時查看；第四章為15個基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，以鞏固和加強(qiáng)學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)的基本能力；第五章編排了8個綜合性實(shí)驗(yàn)，第六章提供了7個設(shè)計性實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)中，既有經(jīng)過長期教學(xué)實(shí)踐、內(nèi)容比較成熟的實(shí)驗(yàn)，又有自行研發(fā)的新實(shí)驗(yàn)，以加強(qiáng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)技術(shù)方面的訓(xùn)練，以及學(xué)生個性發(fā)展和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)?！　　洞髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)》適合作為高等學(xué)校工科各專業(yè)和理科非物理專業(yè)“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程的教材或參考書，也可以供其他專業(yè)和一般工程技術(shù)人員閱讀參考。

書籍目錄

第一章  緒論  1.1  物理實(shí)驗(yàn)課的目的與任務(wù)  1.2  大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的基本要求  1.3  大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的主要教學(xué)環(huán)節(jié)第二章  誤差和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的基本知識  2.1  測量與誤差的概念  2.2  誤差來源與分類  2.3  誤差分析的應(yīng)用  2.4  實(shí)驗(yàn)不確定度的評定  2.5  有效數(shù)字及其運(yùn)算第三章  物理實(shí)驗(yàn)的基本知識  3.1  物理實(shí)驗(yàn)的基本測量方法  3.2  基本物理量的測量及常用儀器    3.2.1  力學(xué)、熱學(xué)基本物理量的測量及常用測量儀器    3.2.2  電學(xué)基本物理量的測量及常用測量儀器    3.2.3  光學(xué)基本儀器  3.3  實(shí)驗(yàn)室常用電源與光源    3.3.1  實(shí)驗(yàn)室常用電源    3.3.2  實(shí)驗(yàn)室常用光源  3.4  實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的基本方法第四章  基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)  4.1  長度測量  4.2  非電量測量——溫度電測法  4.3  物體密度的測量  4.4  楊氏彈性模量的測定    4.4.1  靜態(tài)拉伸-光杠桿放大法楊氏彈性模量的測定    4.4.2  懸掛法楊氏彈性模量的測定    4.4.3  霍爾位置傳感器楊氏彈性模量的測定  4.5  超聲波聲速測定  4.6  電學(xué)元件伏安特性的測量  4.7  電橋測電阻    4.7.1  電橋的基本原理    4.7.2  平衡電橋測電阻    4.7.3  非平衡電橋測電阻及常用測量儀器  4.8  溫差電偶的定標(biāo)和測量  4.9  示波器的調(diào)節(jié)與使用  4.10  霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)  4.11  光的干涉——牛頓環(huán)  4.12  用旋光測糖溶液的濃度  4.13  使用邁克爾遜干涉儀測波長  4.14  液體表面張力系數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)第五章  綜合性實(shí)驗(yàn)  5.1  剛體轉(zhuǎn)動慣量測定    5.1.1  扭擺法測剛體的轉(zhuǎn)動慣量    5.1.2  轉(zhuǎn)動慣量儀測剛體的轉(zhuǎn)動慣量  5.2  密立根油滴實(shí)驗(yàn)  5.3  光電效應(yīng)法測量普朗克常數(shù)  5.4  測定鐵磁材料的磁化曲線  5.5  分光計實(shí)驗(yàn)    5.5.1  分光計的調(diào)整與使用    5.5.2  三棱鏡頂角的測定    5.5.3  折射率的測定    5.5.4  光柵常數(shù)的測定    5.5.5  譜線波長的測定  5.6  液體黏滯系數(shù)的測定  5.7  導(dǎo)熱系數(shù)的測定第六章  設(shè)計性實(shí)驗(yàn)  6.1  重力加速度的測定  6.2  楊氏模量測量方法的研究  6.3  非線性伏安法特性研究  6.4  流體力學(xué)特性研究——硬幣起飛  6.5  太陽能電池特性的研究  6.6  磁電阻元件的研究  6.7  自組望遠(yuǎn)鏡附錄A  TH—MHC型智能磁滯回線測試儀使用說明書附錄B  數(shù)位鍵和數(shù)據(jù)鍵操作

章節(jié)摘錄

插圖：科學(xué)的發(fā)展歷史已經(jīng)證明：科學(xué)的理論來源于科學(xué)的實(shí)踐，并指導(dǎo)我們的實(shí)踐；科學(xué)理論要受到實(shí)踐的檢驗(yàn)，并在實(shí)踐中不斷地得到修正、補(bǔ)充和完善。對于科學(xué)研究來講，科學(xué)實(shí)驗(yàn)是最重要、最基本的實(shí)踐活動。而且隨著社會的發(fā)展和研究的深入，科學(xué)實(shí)驗(yàn)的這種重要性和基本性將會越來越突出?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)是根據(jù)一定的研究目的，通過積極的構(gòu)思，利用科學(xué)儀器設(shè)備等物質(zhì)手段，人為地控制和模擬自然現(xiàn)象，使自然過程或生產(chǎn)過程以比較純粹的或典型的形式表現(xiàn)出來，從而在有利的條件下，探索自然規(guī)律的一種研究方法?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)的主要任務(wù)，是研究人類尚未認(rèn)識或尚未充分認(rèn)識的自然過程，發(fā)現(xiàn)未知的自然規(guī)律，創(chuàng)立新學(xué)說、新理論，研制發(fā)明新材料、新方法、新工藝，為生產(chǎn)實(shí)踐提供科學(xué)的理論依據(jù)，促進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步和革命，提高人們改造自然的能力。物理理論的建立也遵循這一過程，是通過由物理實(shí)踐到物理理論，再由物理理論到實(shí)踐的辯證過程建立和發(fā)展起來的。通過對物理學(xué)歷史地、全面地考察可以發(fā)現(xiàn)，物理學(xué)本質(zhì)上是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。首先，物理概念的建立、物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)依賴于物理實(shí)驗(yàn)，是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，物理學(xué)作為一門科學(xué)的地位是由物理實(shí)驗(yàn)予以確立的；其次，已有的物理定律、物理假說、物理理論必須接受實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，如果正確就予以確定，如果不正確就予以否定，如果不完全正確就予以修正。例如，普朗克在黑體輻射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了能量子概念；愛因斯坦通過分析光電效應(yīng)現(xiàn)象提出了光量子；伽利略用新發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡觀察到木星有四個衛(wèi)星后，否定了地心說；楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)證實(shí)了光的波動假說的正確性。可以說，物理學(xué)的每一次進(jìn)步都離不開實(shí)驗(yàn)。在進(jìn)行物理實(shí)踐的過程中，由于所涉及的研究對象、實(shí)踐的目的、采用的研究方法、獲得的結(jié)論的層次等方面特征的不同，我們通常將物理學(xué)的實(shí)踐活動分為觀察和實(shí)驗(yàn)兩種基本類型。下面就簡述其概念和特征。1.觀察所謂觀察就是對自然界中發(fā)生的某種現(xiàn)象，在不改變其自然條件的情況下，按照原來的樣子加以研究的過程。比如，我們觀察天空后發(fā)現(xiàn)，睛朗無云的天空是藍(lán)色的；通過對氣候的觀察發(fā)現(xiàn)，一年可以分為春、夏、秋、冬四季。

編輯推薦

楊渭、孫祥洪主編的《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》共分六章。第一章為緒論，第二章講述測量誤差和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的基本知識，第三章給出物理實(shí)驗(yàn)的基本知識，第四章為15個基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，第五章編排了8個綜合性實(shí)驗(yàn)，第六章提供了7個設(shè)計性實(shí)驗(yàn)。

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