基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)

前言

基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)是為理科學(xué)生開(kāi)設(shè)的第一門物理實(shí)驗(yàn)課。它的任務(wù)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決物理問(wèn)題的能力。為此，必須讓學(xué)生系統(tǒng)地掌握物理實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、基本方法和基本技能。打好基礎(chǔ)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)是我們?cè)趯?duì)實(shí)驗(yàn)課改革時(shí)必須注意的問(wèn)題。我們認(rèn)為“基礎(chǔ)”是相對(duì)穩(wěn)定的，同時(shí)又是隨時(shí)代發(fā)展的，要從培養(yǎng)掌握現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新人才的高度來(lái)重新審視什么是“基礎(chǔ)”。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，一些老的基本知識(shí)、方法和技能已退出歷史舞臺(tái)，一些原來(lái)屬于近代物理實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)技術(shù)已在科研、生產(chǎn)和生活中廣泛普及，如低溫、真空、光譜、核磁共振等，它們理所當(dāng)然地應(yīng)成為基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)的范疇。隨著傳感器在實(shí)驗(yàn)中的廣泛應(yīng)用，單純的力、熱、電、光實(shí)驗(yàn)已改變?yōu)榱Α?、電、光、?jì)（計(jì)算機(jī)）的綜合實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)了力、熱、電、光、計(jì)之間的融合，普物實(shí)驗(yàn)與近代物理實(shí)驗(yàn)課程間的重組與融合。因而對(duì)原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系必須進(jìn)行全面改革。在課程內(nèi)容的改革方面，我們對(duì)原普通物理實(shí)驗(yàn)題目和內(nèi)容進(jìn)行了全面審視，力求站在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的高度上，從培養(yǎng)21世紀(jì)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的目標(biāo)出發(fā)，進(jìn)行新的構(gòu)想和精選基本內(nèi)容。堅(jiān)決淘汰已過(guò)時(shí)的內(nèi)容、方法和手段，補(bǔ)充一些在物理學(xué)科中有代表性有應(yīng)用價(jià)值的先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法和手段，其中相當(dāng)一部分是從科研成果轉(zhuǎn)化來(lái)的實(shí)驗(yàn)。例如，在力學(xué)、熱學(xué)實(shí)驗(yàn)中增加了低溫、真空、材料熱導(dǎo)等方面的實(shí)驗(yàn)；在電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)中加強(qiáng)“示波”測(cè)量，引進(jìn)了讀出示波器和存儲(chǔ)示波器，增加了虛擬儀器；在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中用平臺(tái)部分地取代導(dǎo)軌，用光柵光譜儀代替棱鏡攝譜，用光電傳感器代替目視，加強(qiáng)定量測(cè)量。還增加了傳感器的應(yīng)用內(nèi)容，并在部分實(shí)驗(yàn)中用微機(jī)控制實(shí)驗(yàn)、采集和處理數(shù)據(jù)。理科非物理類物理實(shí)驗(yàn)課以前只有普通物理的內(nèi)容，因而嚴(yán)重滯后于物理學(xué)和物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，化學(xué)、生物等學(xué)科的發(fā)展已進(jìn)入分子、原子尺寸，他們大量應(yīng)用現(xiàn)代光譜技術(shù)、核磁共振成像技術(shù)、核探測(cè)技術(shù)、x射線技術(shù)等。這就給物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)課程內(nèi)容的合理設(shè)置提出了要求，必須建立一個(gè)新的課程體系，即符合物理實(shí)驗(yàn)自身規(guī)律的合理和完整的體系。這個(gè)體系既包括精選的普物實(shí)驗(yàn)，又有新的近代物理實(shí)驗(yàn)，在內(nèi)容上深入淺出，如：氫原子光譜，相對(duì)論的動(dòng)量一動(dòng)能關(guān)系，核磁共振，微波布拉格衍射，夫蘭克一核茲實(shí)驗(yàn)，高溫超導(dǎo)，全息照相等。我們選擇這些新的近代物理實(shí)驗(yàn)的原則是，應(yīng)該有重要的近代物理內(nèi)容和現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)，在化學(xué)、生物等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值，在科學(xué)和技術(shù)上是先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝置并且引進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)。

內(nèi)容概要

　　《基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)》分五個(gè)單元，包括入門實(shí)驗(yàn)、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和一部分近代物理實(shí)驗(yàn)等共計(jì)四十五個(gè)基礎(chǔ)物理學(xué)實(shí)驗(yàn)。基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)是為理科學(xué)生開(kāi)設(shè)的第一門物理實(shí)驗(yàn)課。它的任務(wù)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決物理問(wèn)題的能力。

書籍目錄

緒論第一單元實(shí)驗(yàn)一 單擺實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二 測(cè)定冰的熔解熱實(shí)驗(yàn)三 電學(xué)實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)實(shí)驗(yàn)四 測(cè)量非線性元件的伏安特性實(shí)驗(yàn)五 示波器的使用(一)普通示波器(二)讀出示波器實(shí)驗(yàn)六 測(cè)量薄透鏡的焦距實(shí)驗(yàn)七 顯微鏡第二單元實(shí)驗(yàn)八 測(cè)量誤差和不確定度(一)測(cè)量誤差和測(cè)量結(jié)果的不確定度(二)處理數(shù)據(jù)的幾種方法(三)關(guān)于不確定度的進(jìn)一步的知識(shí)實(shí)驗(yàn)九 測(cè)定金屬的楊氏模量(一)用金屬絲的伸長(zhǎng)測(cè)定楊氏模量(二)用梁的彎曲測(cè)定楊氏模量(三)用CCD成像系統(tǒng)測(cè)定楊氏模量實(shí)驗(yàn)十 剛體轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十一 氣軌上彈簧振子的簡(jiǎn)諧振動(dòng)實(shí)驗(yàn)十二 扭擺的受迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)十三 用冷卻法測(cè)定液體的比熱容j實(shí)驗(yàn)十四 直流電橋(一)用平衡電橋測(cè)量電阻(二)用非平衡電橋測(cè)量鉑電阻的溫度系數(shù)實(shí)驗(yàn)十五 用霍爾效應(yīng)測(cè)量磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)十六 LC電路的諧振現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)十七 弗蘭克一赫茲實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十八 分光計(jì)實(shí)驗(yàn)十九 光的干涉現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)二十 光衍射的定量研究實(shí)驗(yàn)二十一 邁克耳孫干涉儀第三單元實(shí)驗(yàn)二十二 復(fù)擺實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二十三 測(cè)定空氣的密度實(shí)驗(yàn)二十四 測(cè)定空氣中的聲速實(shí)驗(yàn)二十五 用閃光法測(cè)定不良導(dǎo)體的熱導(dǎo)率實(shí)驗(yàn)二十六 用動(dòng)態(tài)法測(cè)定良導(dǎo)體的熱導(dǎo)率實(shí)驗(yàn)二十七 交流電橋?qū)嶒?yàn)二十八 交流電路(一)測(cè)量交流電路功率(二)單相供電電路及單相異步電動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)二十九 RC和RL串聯(lián)電路的穩(wěn)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)三十 RLC串聯(lián)電路的暫態(tài)過(guò)程實(shí)驗(yàn)三十一 集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)三十二 光柵特性及測(cè)定光波波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)三十三 光的偏振現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)三十四 單色儀實(shí)驗(yàn)三十五 全息照相實(shí)驗(yàn)三十六 阿貝成像原理和空間濾波實(shí)驗(yàn)三十七 光源的時(shí)間相干性實(shí)驗(yàn)三十八 夫瑯禾費(fèi)衍射現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)三十九 測(cè)定物質(zhì)的色散曲線實(shí)驗(yàn)四十 光學(xué)成像系統(tǒng)的分辨本領(lǐng)第四單元設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一 測(cè)定速度和加速度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)二 測(cè)量質(zhì)量和密度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)三 測(cè)定角速度和角加速度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)四 用應(yīng)變片研究碰撞過(guò)程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)五 用霍爾傳感器研究碰撞過(guò)程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)六 用傳感器測(cè)彎曲應(yīng)變并測(cè)定材料的楊氏模量設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)七 自組光路用伸長(zhǎng)法測(cè)定金屬絲的楊氏模量設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)八 冷卻規(guī)律的研究設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)九 測(cè)量小燈泡伏安特性曲線設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)十 簡(jiǎn)易萬(wàn)用電表的設(shè)計(jì)及校準(zhǔn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)十一 測(cè)定光電二極管特性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)十二 測(cè)量PN結(jié)溫度傳感器的溫度特性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)十三 熱敏電阻溫度開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)十四 數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)十五 制作數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)十六 用電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)十七 測(cè)量地磁場(chǎng)強(qiáng)度的水平分量設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)十八 測(cè)量磁場(chǎng)分布設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)十九 測(cè)量磁場(chǎng)的能量設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)二十 電感器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)二十一 測(cè)定互感器的互感系數(shù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)二十二 觀測(cè)動(dòng)態(tài)磁滯回線設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)二十三 測(cè)定電容設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)二十四 測(cè)定半波整流電容濾波電路負(fù)載電阻上消耗的平均功率設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)二十五 用霍爾傳感器測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)二十六 RC移相電路及測(cè)量相位差設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)二十七 黑盒子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)二十八 測(cè)定按鈕開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)時(shí)間設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)二十九 可控硅整流器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)三十 測(cè)定真空二極管陰極材料的逸出功設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)三十一 紅外傳感探測(cè)器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)三十二 超聲測(cè)距沒(méi)計(jì)實(shí)驗(yàn)三十三 周期函數(shù)的傅里葉分析沒(méi)計(jì)實(shí)驗(yàn)三十四 快速傅里葉變換(FFT)及其在模擬光學(xué)現(xiàn)象中的應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)三十五 智能檢測(cè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)三十六 用M-干涉儀測(cè)量物質(zhì)折射率和物體長(zhǎng)度沒(méi)計(jì)實(shí)驗(yàn)三十七 測(cè)定橢圓偏振光強(qiáng)度分布圖設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)三十八 測(cè)定物質(zhì)的光吸收譜設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)三十九 用光柵多色儀測(cè)量藍(lán)光發(fā)光材料的光吸收特性第五單元實(shí)驗(yàn)四十一 微波的布拉格衍射實(shí)驗(yàn)四十二 用光學(xué)多通道分析器(OMA)研究氫原子光譜實(shí)驗(yàn)四十三 用B粒子驗(yàn)證狹義相對(duì)論的動(dòng)量一動(dòng)能關(guān)系實(shí)驗(yàn)四十四 核磁共振實(shí)驗(yàn)四十五 高溫超導(dǎo)材料特性測(cè)試和低溫溫度計(jì)

章節(jié)摘錄

插圖：一定壓強(qiáng)下晶體物質(zhì)熔解時(shí)的溫度，也就是該物質(zhì)的固態(tài)和液態(tài)可以平衡共存的溫度，稱為該晶體物質(zhì)在此壓強(qiáng)下的熔點(diǎn)。單位質(zhì)量的晶體物質(zhì)在熔點(diǎn)時(shí)從固態(tài)全部變成液態(tài)所需要的熱量，叫做該晶體物質(zhì)的熔解熱。本實(shí)驗(yàn)用混合量熱法來(lái)測(cè)定冰的熔解熱。它的基本作法是：把待測(cè)的系統(tǒng)A和一個(gè)已知其熱容的系統(tǒng)B混合起來(lái)，并設(shè)法使它們形成一個(gè)與外界沒(méi)有熱量交換的孤立系統(tǒng)C（C=A+B）。這樣A（或B）所放出的熱量，全部為B（或A）所吸收。因?yàn)橐阎獰崛莸南到y(tǒng)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所傳遞的熱量Q，是可以由其溫度的改&T變和熱容C計(jì)算出來(lái)的，即Q=C&T，因此，待測(cè)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所傳遞的熱量也就知道了。由此可見(jiàn)，保持系統(tǒng)為孤立系統(tǒng)是混合量熱法所要求的基本實(shí)驗(yàn)條件。這要從儀器裝置、測(cè)量方法以及實(shí)驗(yàn)操作等各方面去保證。如果實(shí)驗(yàn)過(guò)程中與外界的熱交換不能忽略，就要作散熱或吸熱修正。溫度是熱學(xué)中的一個(gè)基本物理量。量熱實(shí)驗(yàn)中必須測(cè)量溫度。一個(gè)系統(tǒng)的溫度，只有在平衡態(tài)時(shí)才有意義，因此測(cè)溫時(shí)必須使系統(tǒng)各處溫度達(dá)到均勻。用溫度計(jì)的指示值代表系統(tǒng)溫度，必須使系統(tǒng)與溫度計(jì)之間達(dá)到熱平衡。2.裝置簡(jiǎn)介為了使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（包括待測(cè)系統(tǒng)與已知其熱容的系統(tǒng)）成為一個(gè)孤立系統(tǒng)，我們采用量熱器。傳遞熱量的方式有三種：傳導(dǎo)：對(duì)流和輻射。因此，必須使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與環(huán)境之間的傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射都盡量減少，量熱器可以滿足這樣的要求。量熱器的種類很多，因測(cè)量的目的、要求、測(cè)量精度的不同而異。最簡(jiǎn)單的一種如圖2-1所示，由良導(dǎo)體做成的內(nèi)筒置于一較大的外筒中組成。通常在內(nèi)筒中放水、溫度計(jì)及攪拌器，這些東西（內(nèi)筒、溫度計(jì)、攪拌器及水）連同放進(jìn)的待測(cè)物體就構(gòu)成了我們所考慮的（進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的）系統(tǒng)。內(nèi)筒、水、溫度計(jì)和攪拌器的熱容是可以計(jì)算出來(lái)或?qū)崪y(cè)得到的，因此根據(jù)前述的混合量熱法就可以進(jìn)行量熱實(shí)驗(yàn)了。

編輯推薦

《基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)》是由北京大學(xué)出版社出版的。

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