基礎物理實驗

前言

基礎物理實驗是為理科學生開設的第一門物理實驗課。它的任務是通過實驗培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)、分析和解決物理問題的能力。為此，必須讓學生系統(tǒng)地掌握物理實驗的基本知識、基本方法和基本技能。打好基礎，提高學生的實驗素質(zhì)是我們在對實驗課改革時必須注意的問題。我們認為“基礎”是相對穩(wěn)定的，同時又是隨時代發(fā)展的，要從培養(yǎng)掌握現(xiàn)代科學技術的創(chuàng)新人才的高度來重新審視什么是“基礎”。隨著科學技術的飛速發(fā)展，一些老的基本知識、方法和技能已退出歷史舞臺，一些原來屬于近代物理實驗的內(nèi)容和實驗技術已在科研、生產(chǎn)和生活中廣泛普及，如低溫、真空、光譜、核磁共振等，它們理所當然地應成為基礎物理實驗的范疇。隨著傳感器在實驗中的廣泛應用，單純的力、熱、電、光實驗已改變?yōu)榱?、熱、電、光、計（計算機）的綜合實驗，促進了力、熱、電、光、計之間的融合，普物實驗與近代物理實驗課程間的重組與融合。因而對原有實驗教學內(nèi)容和教學體系必須進行全面改革。在課程內(nèi)容的改革方面，我們對原普通物理實驗題目和內(nèi)容進行了全面審視，力求站在現(xiàn)代科學技術水平的高度上，從培養(yǎng)21世紀高素質(zhì)創(chuàng)新人才的目標出發(fā)，進行新的構(gòu)想和精選基本內(nèi)容。堅決淘汰已過時的內(nèi)容、方法和手段，補充一些在物理學科中有代表性有應用價值的先進的實驗內(nèi)容、方法和手段，其中相當一部分是從科研成果轉(zhuǎn)化來的實驗。例如，在力學、熱學實驗中增加了低溫、真空、材料熱導等方面的實驗；在電磁學實驗中加強“示波”測量，引進了讀出示波器和存儲示波器，增加了虛擬儀器；在光學實驗中用平臺部分地取代導軌，用光柵光譜儀代替棱鏡攝譜，用光電傳感器代替目視，加強定量測量。還增加了傳感器的應用內(nèi)容，并在部分實驗中用微機控制實驗、采集和處理數(shù)據(jù)。理科非物理類物理實驗課以前只有普通物理的內(nèi)容，因而嚴重滯后于物理學和物理實驗技術的發(fā)展。在科學技術飛速發(fā)展的時代，化學、生物等學科的發(fā)展已進入分子、原子尺寸，他們大量應用現(xiàn)代光譜技術、核磁共振成像技術、核探測技術、x射線技術等。這就給物理實驗基礎課程內(nèi)容的合理設置提出了要求，必須建立一個新的課程體系，即符合物理實驗自身規(guī)律的合理和完整的體系。這個體系既包括精選的普物實驗，又有新的近代物理實驗，在內(nèi)容上深入淺出，如：氫原子光譜，相對論的動量一動能關系，核磁共振，微波布拉格衍射，夫蘭克一核茲實驗，高溫超導，全息照相等。我們選擇這些新的近代物理實驗的原則是，應該有重要的近代物理內(nèi)容和現(xiàn)代實驗技術，在化學、生物等領域有重要的應用價值，在科學和技術上是先進的實驗裝置并且引進計算機技術。

內(nèi)容概要

　　《基礎物理實驗》分五個單元，包括入門實驗、基礎實驗、設計實驗和一部分近代物理實驗等共計四十五個基礎物理學實驗。基礎物理實驗是為理科學生開設的第一門物理實驗課。它的任務是通過實驗培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)、分析和解決物理問題的能力。

書籍目錄

緒論第一單元實驗一 單擺實驗實驗二 測定冰的熔解熱實驗三 電學實驗基本知識實驗四 測量非線性元件的伏安特性實驗五 示波器的使用(一)普通示波器(二)讀出示波器實驗六 測量薄透鏡的焦距實驗七 顯微鏡第二單元實驗八 測量誤差和不確定度(一)測量誤差和測量結(jié)果的不確定度(二)處理數(shù)據(jù)的幾種方法(三)關于不確定度的進一步的知識實驗九 測定金屬的楊氏模量(一)用金屬絲的伸長測定楊氏模量(二)用梁的彎曲測定楊氏模量(三)用CCD成像系統(tǒng)測定楊氏模量實驗十 剛體轉(zhuǎn)動實驗實驗十一 氣軌上彈簧振子的簡諧振動實驗十二 扭擺的受迫振動實驗十三 用冷卻法測定液體的比熱容j實驗十四 直流電橋(一)用平衡電橋測量電阻(二)用非平衡電橋測量鉑電阻的溫度系數(shù)實驗十五 用霍爾效應測量磁場實驗十六 LC電路的諧振現(xiàn)象實驗十七 弗蘭克一赫茲實驗實驗十八 分光計實驗十九 光的干涉現(xiàn)象實驗二十 光衍射的定量研究實驗二十一 邁克耳孫干涉儀第三單元實驗二十二 復擺實驗實驗二十三 測定空氣的密度實驗二十四 測定空氣中的聲速實驗二十五 用閃光法測定不良導體的熱導率實驗二十六 用動態(tài)法測定良導體的熱導率實驗二十七 交流電橋?qū)嶒灦?交流電路(一)測量交流電路功率(二)單相供電電路及單相異步電動機實驗二十九 RC和RL串聯(lián)電路的穩(wěn)態(tài)特性實驗三十 RLC串聯(lián)電路的暫態(tài)過程實驗三十一 集成運算放大器的應用實驗三十二 光柵特性及測定光波波長實驗三十三 光的偏振現(xiàn)象實驗三十四 單色儀實驗三十五 全息照相實驗三十六 阿貝成像原理和空間濾波實驗三十七 光源的時間相干性實驗三十八 夫瑯禾費衍射現(xiàn)象實驗三十九 測定物質(zhì)的色散曲線實驗四十 光學成像系統(tǒng)的分辨本領第四單元設計實驗一 測定速度和加速度設計實驗二 測量質(zhì)量和密度設計實驗三 測定角速度和角加速度設計實驗四 用應變片研究碰撞過程設計實驗五 用霍爾傳感器研究碰撞過程設計實驗六 用傳感器測彎曲應變并測定材料的楊氏模量設計實驗七 自組光路用伸長法測定金屬絲的楊氏模量設計實驗八 冷卻規(guī)律的研究設計實驗九 測量小燈泡伏安特性曲線設計實驗十 簡易萬用電表的設計及校準設計實驗十一 測定光電二極管特性設計實驗十二 測量PN結(jié)溫度傳感器的溫度特性設計實驗十三 熱敏電阻溫度開關設計實驗十四 數(shù)字溫度計設計實驗十五 制作數(shù)字頻率計設計實驗十六 用電流場模擬靜電場設計實驗十七 測量地磁場強度的水平分量設計實驗十八 測量磁場分布設計實驗十九 測量磁場的能量設計實驗二十 電感器設計實驗二十一 測定互感器的互感系數(shù)設計實驗二十二 觀測動態(tài)磁滯回線設計實驗二十三 測定電容設計實驗二十四 測定半波整流電容濾波電路負載電阻上消耗的平均功率設計實驗二十五 用霍爾傳感器測量電機轉(zhuǎn)速設計實驗二十六 RC移相電路及測量相位差設計實驗二十七 黑盒子設計實驗二十八 測定按鈕開關的開關時間設計實驗二十九 可控硅整流器設計實驗三十 測定真空二極管陰極材料的逸出功設計實驗三十一 紅外傳感探測器設計實驗三十二 超聲測距沒計實驗三十三 周期函數(shù)的傅里葉分析沒計實驗三十四 快速傅里葉變換(FFT)及其在模擬光學現(xiàn)象中的應用設計實驗三十五 智能檢測設計實驗三十六 用M-干涉儀測量物質(zhì)折射率和物體長度沒計實驗三十七 測定橢圓偏振光強度分布圖設計實驗三十八 測定物質(zhì)的光吸收譜設計實驗三十九 用光柵多色儀測量藍光發(fā)光材料的光吸收特性第五單元實驗四十一 微波的布拉格衍射實驗四十二 用光學多通道分析器(OMA)研究氫原子光譜實驗四十三 用B粒子驗證狹義相對論的動量一動能關系實驗四十四 核磁共振實驗四十五 高溫超導材料特性測試和低溫溫度計

章節(jié)摘錄

插圖：一定壓強下晶體物質(zhì)熔解時的溫度，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)在此壓強下的熔點。單位質(zhì)量的晶體物質(zhì)在熔點時從固態(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。本實驗用混合量熱法來測定冰的熔解熱。它的基本作法是：把待測的系統(tǒng)A和一個已知其熱容的系統(tǒng)B混合起來，并設法使它們形成一個與外界沒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。因為已知熱容的系統(tǒng)在實驗過程中所傳遞的熱量Q，是可以由其溫度的改&T變和熱容C計算出來的，即Q=C&T，因此，待測系統(tǒng)在實驗過程中所傳遞的熱量也就知道了。由此可見，保持系統(tǒng)為孤立系統(tǒng)是混合量熱法所要求的基本實驗條件。這要從儀器裝置、測量方法以及實驗操作等各方面去保證。如果實驗過程中與外界的熱交換不能忽略，就要作散熱或吸熱修正。溫度是熱學中的一個基本物理量。量熱實驗中必須測量溫度。一個系統(tǒng)的溫度，只有在平衡態(tài)時才有意義，因此測溫時必須使系統(tǒng)各處溫度達到均勻。用溫度計的指示值代表系統(tǒng)溫度，必須使系統(tǒng)與溫度計之間達到熱平衡。2.裝置簡介為了使實驗系統(tǒng)（包括待測系統(tǒng)與已知其熱容的系統(tǒng)）成為一個孤立系統(tǒng)，我們采用量熱器。傳遞熱量的方式有三種：傳導：對流和輻射。因此，必須使實驗系統(tǒng)與環(huán)境之間的傳導、對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，因測量的目的、要求、測量精度的不同而異。最簡單的一種如圖2-1所示，由良導體做成的內(nèi)筒置于一較大的外筒中組成。通常在內(nèi)筒中放水、溫度計及攪拌器，這些東西（內(nèi)筒、溫度計、攪拌器及水）連同放進的待測物體就構(gòu)成了我們所考慮的（進行實驗的）系統(tǒng)。內(nèi)筒、水、溫度計和攪拌器的熱容是可以計算出來或?qū)崪y得到的，因此根據(jù)前述的混合量熱法就可以進行量熱實驗了。

編輯推薦

《基礎物理實驗》是由北京大學出版社出版的。

圖書封面

評論、評分、閱讀與下載

---

    基礎物理實驗 PDF格式下載

---