大學(xué)物理實驗教程

前言

　　《高等院校理工類規(guī)劃教材：大學(xué)物理實驗教程》是在總結(jié)了三屆教學(xué)實踐的基礎(chǔ)上出版的理工科物理實驗教材?！　　陡叩仍盒＠砉ゎ愐?guī)劃教材：大學(xué)物理實驗教程》基礎(chǔ)實驗內(nèi)容豐富，建立了以基本實驗儀器的使用、常用物理量及物性參數(shù)的測量、主要物理測量方法的訓(xùn)練為主線，以創(chuàng)新設(shè)計能力培養(yǎng)為目標(biāo)的實驗課程體系；而且有重點、難點的分析，適合年輕教師備課和學(xué)生的學(xué)習(xí)，也適合作為競賽復(fù)習(xí)等的參考之用?！　∶恳粚嶒烅椖浚加性O(shè)計性問題列出，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識；有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實驗技能，掌握基本實驗操作規(guī)程，提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)；有利于培養(yǎng)和提高學(xué)生的觀察能力和邏輯思維能力；有利于培養(yǎng)學(xué)生的實驗動手能力和創(chuàng)造思維能力，幫助學(xué)生掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，從而使學(xué)生養(yǎng)成勤思考、多動手等實驗好習(xí)慣。　　每個實驗開頭都簡要介紹了此實驗的內(nèi)容、相關(guān)知識、實驗技術(shù)在理論上和工程上的應(yīng)用、重大意義、應(yīng)用范圍以及實驗方法上的特點，以開闊學(xué)生的眼界，拓展必要的知識范圍?！　∶總€實驗結(jié)尾都有思考題和習(xí)題，以便學(xué)生做好實驗后，根據(jù)本實驗進(jìn)行有的放矢的思考，或回答與本實驗有關(guān)的原理、實驗方法、實驗技能、數(shù)據(jù)處理等問題。其中也有一些比較難的習(xí)題，供學(xué)有余力的同學(xué)深入學(xué)習(xí)?！　　陡叩仍盒＠砉ゎ愐?guī)劃教材：大學(xué)物理實驗教程》用較大的篇幅集中編寫了誤差理論與數(shù)據(jù)處理、常用儀器性能與使用、測量方法與實驗技能等方面的知識，力求體現(xiàn)知識的科學(xué)性、系統(tǒng)性、規(guī)范性、創(chuàng)新性、先進(jìn)性等特點。在實驗題目的選取上，也考慮了實驗教材的通用性、實用性和靈活性?！　〗滩膬?nèi)容有彈性。實驗分為基礎(chǔ)設(shè)計實驗和綜合設(shè)計實驗，共47個，以適應(yīng)不同專業(yè)、不同層次學(xué)生的需求，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，做到因材施教?！　　陡叩仍盒＠砉ゎ愐?guī)劃教材：大學(xué)物理實驗教程》難易適當(dāng)，選題規(guī)范，從應(yīng)用型本科教學(xué)實際情況出發(fā)，按照“基礎(chǔ)知識、基礎(chǔ)實驗、基礎(chǔ)設(shè)計”的原則設(shè)計編寫。可以作為各種專業(yè)應(yīng)用型本科教學(xué)的公共基礎(chǔ)教材。限于我們的水平和教學(xué)經(jīng)驗，書中定有不少不足之處，敬請讀者提出寶貴意見與建議。

內(nèi)容概要

　　本書由實驗誤差及數(shù)據(jù)處理、常用儀器使用方法簡介、電學(xué)及光學(xué)實驗基礎(chǔ)知識以及基礎(chǔ)設(shè)計實驗、綜合設(shè)計實驗等章節(jié)組成。基礎(chǔ)設(shè)計實驗，以基礎(chǔ)實驗為主，每一實驗結(jié)束時都有一個關(guān)于設(shè)計實驗的要求；綜合設(shè)計實驗，在基礎(chǔ)綜合實驗的基礎(chǔ)上，每一實驗結(jié)束時，也都附加了設(shè)計的要求。安排力求貼近應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求，以基本的動手能力為主，并在此基礎(chǔ)上加強(qiáng)設(shè)計構(gòu)思、創(chuàng)新思想的培養(yǎng)，力圖開拓學(xué)生的思維和視野。在打好基礎(chǔ)的前提下，以突出應(yīng)用性本科教育的培養(yǎng)目標(biāo)。
　　本書可以作為本科教學(xué)的參考教材，也可以作為以物理實驗競賽為目的的學(xué)習(xí)、復(fù)習(xí)、訓(xùn)練等方面的參考書。

書籍目錄

第1章 實驗誤差及數(shù)據(jù)處理
第1節(jié) 測量與誤差
第2節(jié) 直接測量結(jié)果及其偶然誤差的估計
第3節(jié) 間接測量結(jié)果誤差的估計
第4節(jié) 直接測量結(jié)果的不確定度評定
第5節(jié) 有效數(shù)字及其運算
第6節(jié) 實驗數(shù)據(jù)處理方法
第2章 常用儀器使用方法簡介
第1節(jié) 游標(biāo)卡尺
第2節(jié) 螺旋測微器
第3節(jié) JCD型讀數(shù)顯微鏡簡介
第4節(jié) 物理天平簡介
第5節(jié) 氣墊導(dǎo)軌簡介
第6節(jié) MUJ一6B型電腦通用計數(shù)器的使用
第3章 電學(xué)及光學(xué)實驗基礎(chǔ)知識
第1節(jié) 電學(xué)實驗基本常識
第2節(jié) 光學(xué)實驗基本常識
第4章 實驗
第一部分 基礎(chǔ)設(shè)計實驗
實驗1 用天平測量質(zhì)量
實驗2 直線運動中速度的測量
實驗3 單擺的設(shè)計與研究
實驗4 鋼絲楊氏模量的測量
實驗5 切變模量的測量
實驗6 實驗轉(zhuǎn)動慣量的測定
實驗7 碰撞過程中守恒定律的研究
實驗8 落球法測定液體的粘度
實驗9 轉(zhuǎn)筒法測定液體的粘度
實驗10 毛細(xì)管升高法測定液體表面張力系數(shù)
實驗11 拉伸法測液體的表面張力系數(shù)
實驗12 固體比熱容的測量
實驗13 冰的熔化熱的測定
實驗14 熱電偶的標(biāo)度
實驗15 用示波器測量時間
實驗16 電表的改裝
實驗17 電橋法測定電阻
實驗18 新型圓線圈和亥姆霍茲線圈磁場測定儀
實驗19 模擬測繪靜電場
實驗20 直流電表和直流測量電路
實驗21 用熱敏電阻測量溫度
實驗22 半導(dǎo)體溫度計的設(shè)計與制作
實驗23 測量螺線管的磁場
實驗24 交流電及整流濾波電路
實驗25 透鏡參數(shù)的測量
實驗26 分光計的調(diào)整和使用
實驗27 干涉法測幾何量
第二部分 綜合設(shè)計實驗
實驗28 直流電位差計精確測量電壓
實驗29 雙臂電橋測低電阻
實驗30 檢流計的特性
實驗31 交流電橋
實驗32 交流諧振電路
實驗33 通過霍爾效應(yīng)測量磁場
實驗34 邁克爾遜干涉儀
實驗35 偏振光的研究
實驗36 聲速測定
實驗37 穩(wěn)態(tài)法測量不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)
實驗38 霍爾位置傳感器法測量楊氏模量
實驗39 變溫液體粘滯系數(shù)的測定實驗講義
實驗40 光電效應(yīng)法測量普朗克常量
實驗41 弗蘭克一赫茲實驗
實驗42 光敏傳感器的光電特性實驗
實驗43 棱鏡攝譜儀
實驗44 用磁阻傳感器測量地磁場實驗
實驗45 傳感器技術(shù)
實驗46 用凱特擺測量重力加速度
實驗47 物質(zhì)對β射線的吸收
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　實驗是科學(xué)理論的源泉，是工程技術(shù)誕生的搖籃。在物理學(xué)史上，16世紀(jì)意大利物理學(xué)家伽利略首先拋棄了形而上學(xué)的空洞的思辨，以敏于觀察、勤于實驗為信仰，并把物理實驗作為物理系統(tǒng)理論的基礎(chǔ)、依據(jù)和發(fā)展物理學(xué)必不可少的手段，從而使物理學(xué)走上了真正的科學(xué)道路。此后，不論在物理學(xué)發(fā)展的哪個階段，也不論是物理概念的建立還是物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，物理實驗都起著重要的和直接的作用。在物理學(xué)發(fā)展史上，這方面的例子不勝枚舉。如在對光的本性的認(rèn)識中，牛頓倡導(dǎo)的微粒說和惠更斯主張的波動說進(jìn)行了長期的爭論，孰是孰非，莫衷一是。最后托馬斯·楊在1800年發(fā)表了雙縫干涉實驗，才使波動學(xué)說得到了確認(rèn)，微粒說被摒棄。然而到了19世紀(jì)末20世紀(jì)初，由于光電效應(yīng)實驗證實了光的粒子說，因而使人們認(rèn)識到光具有波粒二象性。又如19世紀(jì)初，多數(shù)物理學(xué)家對光和電磁波的傳播不需要媒質(zhì)的觀點是不能接受的，因此假設(shè)宇宙空間存在著一種稱之為“以太”的媒質(zhì)，它具有許多異常而又不合理的特性。正是在這種情況下，邁克爾遜和莫雷合作，用干涉儀進(jìn)行了有名的“以太風(fēng)”實驗，從而否定了“以太”的存在?！　∥锢韺嶒炓彩峭苿涌茖W(xué)技術(shù)發(fā)展的有力工具。在20世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)是建立在實驗的基礎(chǔ)上的，如現(xiàn)代核技術(shù)是建立在鈾、鐳等元素天然放射性的發(fā)現(xiàn)、a粒子散射實驗、重核裂變和核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的實現(xiàn)等物理實驗基礎(chǔ)上的，才有后來的原子彈、氫彈的爆炸以及核電站的建立。激光技術(shù)，如激光通信、激光熔煉、激光切割、激光鉆孔、激光外科手術(shù)和激光武器等幾乎都是從物理實驗室中走出來的。而信息技術(shù)則是在量子力學(xué)、Fermi-Dirac統(tǒng)計、Bloch理論和能帶理論的建立與驗證的基礎(chǔ)上，于1947年在物理實驗室中研制出晶體管，才有現(xiàn)在的大規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路，并且集成度以每年1000倍的速度增長?？梢?，現(xiàn)代技術(shù)的突破，大多是從實驗中誕生的?！　‰S著物理學(xué)的發(fā)展，人類積累了豐富的實驗思想和實驗方法，創(chuàng)造了各種十分精密巧妙的儀器設(shè)備；同時測量技術(shù)、用于實驗的數(shù)學(xué)方法以及計算機(jī)科學(xué)在實驗中的應(yīng)用等，都不斷得到發(fā)展，這實際上已經(jīng)賦予物理實驗極其豐富的、不同于物理學(xué)本身的特有的內(nèi)容，并逐步形成一門單獨開設(shè)的、具有重要教育價值和教育功能的實驗課程。它不僅可以加深對理論的理解，更重要的是能使學(xué)生獲得基本的實驗知識、技能和科學(xué)創(chuàng)新能力，為今后從事科學(xué)研究和工程實踐打下扎實的基礎(chǔ)。

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