大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

前言

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課是理工科各專業(yè)學(xué)生必修的一門實(shí)驗(yàn)課程，是本科生接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開端。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的不斷深入，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容到實(shí)驗(yàn)技術(shù)都在不斷更新變化。根據(jù)教育部頒發(fā)的《高等學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)課程基本要求》，為適應(yīng)21世紀(jì)高科技發(fā)展的需求，我們在實(shí)驗(yàn)選材上既保留了物理學(xué)的基本內(nèi)容，又適當(dāng)增添了部分近代物理的內(nèi)容。這樣既保證了基本訓(xùn)練，又增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力、實(shí)踐能力和培養(yǎng)提高了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。本書是我們在多年教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，經(jīng)過反復(fù)實(shí)踐、不斷改進(jìn)、充實(shí)完善編寫而成的。全書共分為四部分，第一部分緒論講述.了測量誤差、不確定度和數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)知識(shí)。第二部分為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，共選編了30個(gè)力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)。第三部分為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，共選編了10個(gè)實(shí)驗(yàn)。第四部分為綜合性實(shí)驗(yàn)，共選編了10個(gè)實(shí)驗(yàn)，這是在學(xué)生做了一定數(shù)量的基本實(shí)驗(yàn)，能對實(shí)驗(yàn)方法、儀器使用等方面作出恰當(dāng)評’價(jià)后，為了培養(yǎng)學(xué)生自主地進(jìn)行科學(xué)研究工作的能力而設(shè)置的。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)只提出實(shí)驗(yàn)任務(wù)和基本要求，讓學(xué)生查閱相關(guān)資料，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，選擇儀器用具，完成實(shí)驗(yàn)測試，以更多地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性。綜合實(shí)驗(yàn)則要求學(xué)生自行綜合已掌握的知識(shí)，或者學(xué)習(xí)某些學(xué)科的交叉知識(shí)，解決某一實(shí)際問題。這樣，既保證了學(xué)生的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，又提高了物理實(shí)驗(yàn)的綜合設(shè)計(jì)能力，促使學(xué)生更好地完成物理學(xué)實(shí)驗(yàn)?？紤]到物理實(shí)驗(yàn)課的獨(dú)立性和面向低年級學(xué)生的特點(diǎn)，對于基本實(shí)驗(yàn)，編寫時(shí)力求將實(shí)驗(yàn)原理敘述清楚，計(jì)算公式推導(dǎo)完整，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)時(shí)能掌握理論依據(jù)；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟亦盡可能具體，以加強(qiáng)對基本實(shí)驗(yàn)技能和基本實(shí)驗(yàn)方法的訓(xùn)練和指導(dǎo)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)后都附有思考題，以引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)后進(jìn)一步分析討論，鞏固和擴(kuò)大所學(xué)知識(shí)。實(shí)驗(yàn)教材離不開實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和發(fā)展，這里凝聚了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的智慧和勞動(dòng)。本書實(shí)際上是一項(xiàng)集體創(chuàng)作，除參加本次編寫的人員外，還凝聚了麗水學(xué)院物理系全體老師的心血，在此表示我們的衷心感謝。參加本書編寫工作的有吳紅玉，主要負(fù)責(zé)力學(xué)實(shí)驗(yàn)部分的編寫；費(fèi)金喜主要負(fù)責(zé)光學(xué)實(shí)驗(yàn)部分的編寫；宋宇晨主要負(fù)責(zé)熱學(xué)實(shí)驗(yàn)部分的編寫；雷軍主要負(fù)責(zé)電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)部分的編寫；黃培根主要負(fù)責(zé)緒論的編寫和部分插圖的繪制等工作。本書在編寫過程中除得到許多實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的指導(dǎo)外，還參考并吸收了許多兄弟院校的有關(guān)資料和經(jīng)驗(yàn)；在本書的編寫和出版過程中得到了數(shù)理學(xué)院、麗水學(xué)院教務(wù)處的大力支持，借此也表示我們的衷心感謝。由于編者水平有限，編寫時(shí)間倉促，書中難免有疏漏謬誤之處，懇請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》從強(qiáng)化基本訓(xùn)練人手，重視實(shí)驗(yàn)的基本素質(zhì)和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，探討研究性學(xué)習(xí)和實(shí)踐，特別是以創(chuàng)新精神對實(shí)踐性的基礎(chǔ)課教材的編寫做了認(rèn)真的探索。教材采用了實(shí)驗(yàn)誤差理論-基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)-設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)-綜合實(shí)驗(yàn)的架構(gòu)，把內(nèi)容的更新和嚴(yán)格的基礎(chǔ)訓(xùn)練結(jié)合起來，編人了具有現(xiàn)代技術(shù)與應(yīng)用性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并將部分較為經(jīng)典的近代物理實(shí)驗(yàn)收錄其中，體現(xiàn)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改進(jìn)和時(shí)代特色。書中既考慮到多數(shù)學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律和教學(xué)的基本要求；也兼顧了優(yōu)秀學(xué)生深入研究的需求，為因材施教提供了更多的教學(xué)層次和伸縮空間。　　《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》是眾多師生長期堅(jiān)持教學(xué)改革的成果，全書共四個(gè)部分，精選了50個(gè)實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容適中，文字簡練，可作為高等院校理工科及師范類物理專業(yè)的基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課教材，也可作為其他有關(guān)專業(yè)的教學(xué)參考書。

書籍目錄

緒論上篇 大學(xué)物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1.1 長度測量實(shí)驗(yàn)1.2 單擺實(shí)驗(yàn)1.3 密度的測量實(shí)驗(yàn)1.4 精密稱衡實(shí)驗(yàn)1.5 自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)1.6 弦振動(dòng)的研究實(shí)驗(yàn)1.7 楊氏模量的測定（拉伸法）實(shí)驗(yàn)1.8 傾斜氣墊導(dǎo)軌上滑塊運(yùn)動(dòng)的研究實(shí)驗(yàn)1.9 牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)1.10 空氣比熱容比的測定實(shí)驗(yàn)1.11 液體表面張力系數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)1.12 混合法測量液體比汽化熱實(shí)驗(yàn)1.13 金屬線脹系數(shù)的測量實(shí)驗(yàn)1.14 導(dǎo)熱系數(shù)的測量實(shí)驗(yàn)1.15 電烙鐵和萬用電表的使用實(shí)驗(yàn)1.16 伏安法測電阻實(shí)驗(yàn)1.17 二極管伏安特性的測定實(shí)驗(yàn)1.18 惠斯登電橋測電阻實(shí)驗(yàn)1.19 熱敏電阻的溫度特性研究實(shí)驗(yàn)1.20 測量電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)1.21 用電磁感應(yīng)法測磁場分布實(shí)驗(yàn)1.22 示波器的使用實(shí)驗(yàn)1.23 用示波器觀測鐵磁材料的磁化曲線和磁滯回線實(shí)驗(yàn)1.24 電子束偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1.25 薄透鏡焦距的測定實(shí)驗(yàn)1.26 分光計(jì)調(diào)整與使用及測棱鏡的頂角實(shí)驗(yàn)1.27 最小偏向角法測量棱鏡的折射率實(shí)驗(yàn)1.28 測定衍射光柵的光柵常數(shù)實(shí)驗(yàn)1.29 牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1.30 夫瑯和費(fèi)單縫衍射圖樣的光強(qiáng)分布測定中篇 大學(xué)物理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2.1 混合法測定固體的比熱容實(shí)驗(yàn)2.2 碰撞實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2.3 重力加速度的研究實(shí)驗(yàn)2.4 慣性秤實(shí)驗(yàn)2.5 簡諧振動(dòng)的研究實(shí)驗(yàn)2.6 毛細(xì)管法測定潤濕液體的表面張力系數(shù)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2.7 光偏振現(xiàn)象的研究實(shí)驗(yàn)2.8 用焦利氏秤測不規(guī)則物體的密度實(shí)驗(yàn)2.9 望遠(yuǎn)鏡的組裝實(shí)驗(yàn)2.10 用光學(xué)方法測量細(xì)絲直徑下篇 大學(xué)物理綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)3.1 剛體轉(zhuǎn)動(dòng)的研究實(shí)驗(yàn)3.2 聲速的測量實(shí)驗(yàn)3.3 電表改裝與校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)3.4 動(dòng)態(tài)法測楊氏模量實(shí)驗(yàn)3.5 千分表法測金屬線膨脹系數(shù)實(shí)驗(yàn)3.6 RLC串并聯(lián)諧振電路實(shí)驗(yàn)3.7 密立根油滴實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)3.8 夫蘭克一赫茲實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)3.9 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)3.10 光速的測定參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：§1.1 物理實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)發(fā)展史上的重要性物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)，一直是科學(xué)技術(shù)的前沿，它的發(fā)展與突破總是標(biāo)志著人類征服自然界的新的里程碑。同時(shí)，物理學(xué)也是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的實(shí)驗(yàn)科學(xué)。無論是物理概念的建立還是物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)都必須以嚴(yán)格的科學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，并通過之后不斷的科學(xué)實(shí)驗(yàn)來證實(shí)。整個(gè)物理學(xué)的發(fā)展過程經(jīng)歷了積累和變革的交替發(fā)展過程，不論在哪一個(gè)階段，物理實(shí)驗(yàn)都起著重要的作用?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)方法的開創(chuàng)者和奠基人是16世紀(jì)意大利物理學(xué)家伽利略，在他設(shè)計(jì)的斜面實(shí)驗(yàn)中，通過實(shí)驗(yàn)觀測并運(yùn)用推理概括的方法，最終得出了超越實(shí)驗(yàn)本身的更為普遍的規(guī)律：物體在光滑水平面上的運(yùn)動(dòng)是等速直線運(yùn)動(dòng)；各種物體沿鉛直方向自由下落均作等加速直線運(yùn)動(dòng)，且具有相同的加速度。17世紀(jì)，英國科學(xué)家牛頓正是在伽利略、開普勒工作的基礎(chǔ)上，最終建立了完整的經(jīng)典力學(xué)理論。伽利略的豐富的實(shí)驗(yàn)思想和實(shí)驗(yàn)方法對我們當(dāng)今的物理實(shí)驗(yàn)仍有著重要的啟示。對電磁學(xué)的研究，始于法國科學(xué)家?guī)靵?，他用自己研制出的各種測量儀器對靜電現(xiàn)象進(jìn)行定量測量，于1785年總結(jié)出了電磁理論的基礎(chǔ)——庫侖定律。電與磁之間相互聯(lián)系的突破性實(shí)驗(yàn)是丹麥的科學(xué)家奧斯特在1820年發(fā)現(xiàn)的，他在一次課堂教學(xué)中，觀察到通電導(dǎo)線會(huì)引起附近小磁針的偏轉(zhuǎn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)轟動(dòng)了整個(gè)歐洲。接著法國的科學(xué)家安培又設(shè)計(jì)研究了通電導(dǎo)線之間的相互作用，并在1822年建立了安培定律。既然電能產(chǎn)生磁，磁能否產(chǎn)生電呢？這理所當(dāng)然是當(dāng)時(shí)很多科學(xué)家的研究課題。其中英國科學(xué)家法拉第進(jìn)行了10年之久的實(shí)驗(yàn)研究，終于在1831年首次發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，總結(jié)出了電磁感應(yīng)定律，并建立了場的概念。愛爾蘭科學(xué)家麥克斯韋將電磁現(xiàn)象統(tǒng)一成完整的電磁場理論，且預(yù)言了電磁波的存在，并指出光也是一種電磁波，這是物理學(xué)史上一次重大的變革。但這只是一種假說，假說的證明還有待于實(shí)驗(yàn)。德國科學(xué)家赫茲用了9年時(shí)間終于用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在，最終使電磁場理論的地位得以確立。在對光的本性的認(rèn)識(shí)中，牛頓倡導(dǎo)的微粒說和荷蘭物理學(xué)家惠更斯主張的波動(dòng)說進(jìn)行了長期的爭論。最后英國科學(xué)家托馬斯一楊在1800年發(fā)表了雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，才使波動(dòng)說得以確認(rèn)。

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