大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程

前言

　　《高等院校理工類規(guī)劃教材：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程》是在總結(jié)了三屆教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上出版的理工科物理實(shí)驗(yàn)教材?！　　陡叩仍盒＠砉ゎ愐?guī)劃教材：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程》基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富，建立了以基本實(shí)驗(yàn)儀器的使用、常用物理量及物性參數(shù)的測(cè)量、主要物理測(cè)量方法的訓(xùn)練為主線，以創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)為目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)課程體系；而且有重點(diǎn)、難點(diǎn)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(jìng)賽復(fù)習(xí)等的參考之用。　　每一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，都有設(shè)計(jì)性問題列出，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)；有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，掌握基本實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)動(dòng)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(dòng)手等實(shí)驗(yàn)好習(xí)慣?！　∶總€(gè)實(shí)驗(yàn)開頭都簡(jiǎn)要介紹了此實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、相關(guān)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)方法上的特點(diǎn)，以開闊學(xué)生的眼界，拓展必要的知識(shí)范圍?！　∶總€(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)尾都有思考題和習(xí)題，以便學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)后，根據(jù)本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有的放矢的思考，或回答與本實(shí)驗(yàn)有關(guān)的原理、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(cè)量方法與實(shí)驗(yàn)技能等方面的知識(shí)，力求體現(xiàn)知識(shí)的科學(xué)性、系統(tǒng)性、規(guī)范性、創(chuàng)新性、先進(jìn)性等特點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)題目的選取上，也考慮了實(shí)驗(yàn)教材的通用性、實(shí)用性和靈活性?！　〗滩膬?nèi)容有彈性。實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，共47個(gè)，以適應(yīng)不同專業(yè)、不同層次學(xué)生的需求，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)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(shí)驗(yàn)教程》難易適當(dāng)，選題規(guī)范，從應(yīng)用型本科教學(xué)實(shí)際情況出發(fā)，按照“基礎(chǔ)知識(shí)、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)”的原則設(shè)計(jì)編寫?？梢宰鳛楦鞣N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(yàn)，書中定有不少不足之處，敬請(qǐng)讀者提出寶貴意見與建議。

內(nèi)容概要

　　本書由實(shí)驗(yàn)誤差及數(shù)據(jù)處理、常用儀器使用方法簡(jiǎn)介、電學(xué)及光學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)以及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等章節(jié)組成?；A(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為主，每一實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)都有一個(gè)關(guān)于設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的要求；綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在基礎(chǔ)綜合實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，每一實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，也都附加了設(shè)計(jì)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(dòng)手能力為主，并在此基礎(chǔ)上加強(qiáng)設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)競(jìng)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(shí)驗(yàn)誤差及數(shù)據(jù)處理
第1節(jié) 測(cè)量與誤差
第2節(jié) 直接測(cè)量結(jié)果及其偶然誤差的估計(jì)
第3節(jié) 間接測(cè)量結(jié)果誤差的估計(jì)
第4節(jié) 直接測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定
第5節(jié) 有效數(shù)字及其運(yùn)算
第6節(jié) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法
第2章 常用儀器使用方法簡(jiǎn)介
第1節(jié) 游標(biāo)卡尺
第2節(jié) 螺旋測(cè)微器
第3節(jié) JCD型讀數(shù)顯微鏡簡(jiǎn)介
第4節(jié) 物理天平簡(jiǎn)介
第5節(jié) 氣墊導(dǎo)軌簡(jiǎn)介
第6節(jié) MUJ一6B型電腦通用計(jì)數(shù)器的使用
第3章 電學(xué)及光學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)
第1節(jié) 電學(xué)實(shí)驗(yàn)基本常識(shí)
第2節(jié) 光學(xué)實(shí)驗(yàn)基本常識(shí)
第4章 實(shí)驗(yàn)
第一部分 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)1 用天平測(cè)量質(zhì)量
實(shí)驗(yàn)2 直線運(yùn)動(dòng)中速度的測(cè)量
實(shí)驗(yàn)3 單擺的設(shè)計(jì)與研究
實(shí)驗(yàn)4 鋼絲楊氏模量的測(cè)量
實(shí)驗(yàn)5 切變模量的測(cè)量
實(shí)驗(yàn)6 實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)7 碰撞過程中守恒定律的研究
實(shí)驗(yàn)8 落球法測(cè)定液體的粘度
實(shí)驗(yàn)9 轉(zhuǎn)筒法測(cè)定液體的粘度
實(shí)驗(yàn)10 毛細(xì)管升高法測(cè)定液體表面張力系數(shù)
實(shí)驗(yàn)11 拉伸法測(cè)液體的表面張力系數(shù)
實(shí)驗(yàn)12 固體比熱容的測(cè)量
實(shí)驗(yàn)13 冰的熔化熱的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)14 熱電偶的標(biāo)度
實(shí)驗(yàn)15 用示波器測(cè)量時(shí)間
實(shí)驗(yàn)16 電表的改裝
實(shí)驗(yàn)17 電橋法測(cè)定電阻
實(shí)驗(yàn)18 新型圓線圈和亥姆霍茲線圈磁場(chǎng)測(cè)定儀
實(shí)驗(yàn)19 模擬測(cè)繪靜電場(chǎng)
實(shí)驗(yàn)20 直流電表和直流測(cè)量電路
實(shí)驗(yàn)21 用熱敏電阻測(cè)量溫度
實(shí)驗(yàn)22 半導(dǎo)體溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與制作
實(shí)驗(yàn)23 測(cè)量螺線管的磁場(chǎng)
實(shí)驗(yàn)24 交流電及整流濾波電路
實(shí)驗(yàn)25 透鏡參數(shù)的測(cè)量
實(shí)驗(yàn)26 分光計(jì)的調(diào)整和使用
實(shí)驗(yàn)27 干涉法測(cè)幾何量
第二部分 綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)28 直流電位差計(jì)精確測(cè)量電壓
實(shí)驗(yàn)29 雙臂電橋測(cè)低電阻
實(shí)驗(yàn)30 檢流計(jì)的特性
實(shí)驗(yàn)31 交流電橋
實(shí)驗(yàn)32 交流諧振電路
實(shí)驗(yàn)33 通過霍爾效應(yīng)測(cè)量磁場(chǎng)
實(shí)驗(yàn)34 邁克爾遜干涉儀
實(shí)驗(yàn)35 偏振光的研究
實(shí)驗(yàn)36 聲速測(cè)定
實(shí)驗(yàn)37 穩(wěn)態(tài)法測(cè)量不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)
實(shí)驗(yàn)38 霍爾位置傳感器法測(cè)量楊氏模量
實(shí)驗(yàn)39 變溫液體粘滯系數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)講義
實(shí)驗(yàn)40 光電效應(yīng)法測(cè)量普朗克常量
實(shí)驗(yàn)41 弗蘭克一赫茲實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)42 光敏傳感器的光電特性實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)43 棱鏡攝譜儀
實(shí)驗(yàn)44 用磁阻傳感器測(cè)量地磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)45 傳感器技術(shù)
實(shí)驗(yàn)46 用凱特?cái)[測(cè)量重力加速度
實(shí)驗(yàn)47 物質(zhì)對(duì)β射線的吸收
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)為信仰，并把物理實(shí)驗(yàn)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(gè)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(shí)驗(yàn)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(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)中，牛頓倡導(dǎo)的微粒說和惠更斯主張的波動(dòng)說進(jìn)行了長(zhǎng)期的爭(zhēng)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(shí)驗(yàn)，才使波動(dòng)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(shí)驗(yàn)證實(shí)了光的粒子說，因而使人們認(rèn)識(shí)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(duì)光和電磁波的傳播不需要媒質(zhì)的觀點(diǎn)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(shí)驗(yàn)，從而否定了“以太”的存在?！　∥锢韺?shí)驗(yàn)也是推動(dòng)科學(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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)、重核裂變和核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的實(shí)現(xiàn)等物理實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jì)、Bloch理論和能帶理論的建立與驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，于1947年在物理實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)?？梢姡F(xiàn)代技術(shù)的突破，大多是從實(shí)驗(yàn)中誕生的?！　‰S著物理學(xué)的發(fā)展，人類積累了豐富的實(shí)驗(yàn)思想和實(shí)驗(yàn)方法，創(chuàng)造了各種十分精密巧妙的儀器設(shè)備；同時(shí)測(cè)量技術(shù)、用于實(shí)驗(yàn)的數(shù)學(xué)方法以及計(jì)算機(jī)科學(xué)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用等，都不斷得到發(fā)展，這實(shí)際上已經(jīng)賦予物理實(shí)驗(yàn)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(dú)開設(shè)的、具有重要教育價(jià)值和教育功能的實(shí)驗(yàn)課程。它不僅可以加深對(duì)理論的理解，更重要的是能使學(xué)生獲得基本的實(shí)驗(yàn)知識(shí)、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(shí)踐打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

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