大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

前言

　　本教材以物理學(xué)科發(fā)展過程中的起重要作用的實(shí)驗(yàn)和科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)為主線，既結(jié)合文理科物理理論教學(xué)內(nèi)容，又形成獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)課程知識(shí)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)教學(xué)體系。教材突出物理實(shí)驗(yàn)思想、物理實(shí)驗(yàn)方法、基本數(shù)據(jù)處理方法、基本物理實(shí)驗(yàn)儀器使用和物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、形式貼近生活、貼近觀察，具有趣味性，具有吸引力；將定性實(shí)驗(yàn)演示、現(xiàn)象觀察分析與定量實(shí)驗(yàn)實(shí)際操作結(jié)合起來，形成系列；既有經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)，又有前沿科技和新技術(shù)產(chǎn)品相結(jié)合實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有基本物理實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)仿真物理實(shí)驗(yàn)、趣味實(shí)驗(yàn)、演示物理實(shí)驗(yàn)和新技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。教材集知識(shí)性、科學(xué)性、趣味性、實(shí)踐性為一體，使文理科學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)、了解自然科學(xué)發(fā)展進(jìn)程中認(rèn)識(shí)問題解決問題的方法、實(shí)驗(yàn)的重要作用和地位，科學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)在推動(dòng)人類社會(huì)文明進(jìn)步和發(fā)展做出的重大貢獻(xiàn)，通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)和綜合素質(zhì)?！　〈髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后第一門科學(xué)實(shí)驗(yàn)的課程。本課程應(yīng)該讓學(xué)生受到比較嚴(yán)格和系統(tǒng)的基本實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)，并在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中使學(xué)生逐步養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練打下良好的基礎(chǔ)?！　”窘滩氖前不帐「叩葘W(xué)?！笆晃濉笔〖?jí)規(guī)劃教材，是在總結(jié)了我校多年的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)改革的基礎(chǔ)上，根據(jù)教育部課委會(huì)頒發(fā)的《高等學(xué)校非物理類理工科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》，并結(jié)合一般本科院校專業(yè)的特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)儀器現(xiàn)狀，由皖西學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)教師編寫而成的。教材主要選擇了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，并注意汲取當(dāng)前物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革新成果、新內(nèi)容、新技術(shù)、新儀器等。教材內(nèi)容豐富，形式多樣，選人大量圖片，力爭(zhēng)通俗易懂，達(dá)到教材編寫目標(biāo)。

內(nèi)容概要

全書共分8章，第1章“導(dǎo)論”部分介紹了科學(xué)實(shí)驗(yàn)及物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)地位、作用，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)、任務(wù)、基本要求及教學(xué)過程，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)，第2章介紹了實(shí)驗(yàn)基本誤差理論及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本處理方法，第3章介紹了物理實(shí)驗(yàn)基本測(cè)量方法及調(diào)整技術(shù)，第4章安排了24個(gè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，第5章介紹了大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)基本概念、特點(diǎn)、操作方法及兩個(gè)實(shí)驗(yàn)示例，第6章介紹安排了50多個(gè)物理演示及探索實(shí)驗(yàn)，第7章介紹了百年諾貝爾物理學(xué)獲獎(jiǎng)?wù)呒捌涑晒?，?shí)驗(yàn)物理學(xué)奠基人伽利略生平簡(jiǎn)介，第8章給出了部分物理實(shí)驗(yàn)操作技能要求和評(píng)分參考標(biāo)準(zhǔn)，物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M考試題，教材集知識(shí)性、科學(xué)性、趣味性、實(shí)踐性為一體，使文理科學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)了解自然科學(xué)發(fā)展進(jìn)程中認(rèn)識(shí)問題解決問題方法、實(shí)驗(yàn)的重要作用和地位，科學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)在推動(dòng)人類社會(huì)文明進(jìn)步和發(fā)展做出的重大貢獻(xiàn)，通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)和綜合素質(zhì)。    本書可作為普通高等院校文理科本科專業(yè)（一、二級(jí)）基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教材，也可作為其他有關(guān)人員的參考書。

書籍目錄

前言第1章　導(dǎo)論  第1節(jié)　科學(xué)實(shí)驗(yàn)與物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)概述  第2節(jié)　物理實(shí)驗(yàn)課的主要任務(wù)與基本要求  第3節(jié)　物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)過程  第4節(jié)　實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)預(yù)約管理系統(tǒng)簡(jiǎn)介第2章　實(shí)驗(yàn)誤差理論與數(shù)據(jù)處理基本方法  第1節(jié)　測(cè)量及其誤差  第2節(jié)　測(cè)量不確定度與測(cè)量結(jié)果的表示  第3節(jié)　有效數(shù)字及其運(yùn)算  第4節(jié)　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的基本方法  第5節(jié)　用計(jì)算機(jī)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)  附錄2—1　物理實(shí)驗(yàn)中常用的儀器誤差限  附錄2—2　計(jì)算器計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的操作第3章　物理實(shí)驗(yàn)的基本測(cè)量方法和基本調(diào)整技術(shù)  第1節(jié)　物理實(shí)驗(yàn)的基本測(cè)量方法  第2節(jié)　物理實(shí)驗(yàn)基本調(diào)整技術(shù)與實(shí)驗(yàn)技術(shù)第4章　基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)1　長(zhǎng)度的測(cè)量  實(shí)驗(yàn)2　物質(zhì)密度的測(cè)定  實(shí)驗(yàn)3　混合法測(cè)冰的熔化熱  實(shí)驗(yàn)4　電阻元件伏安特性的測(cè)定  實(shí)驗(yàn)5　氣墊導(dǎo)軌上的實(shí)驗(yàn)    實(shí)驗(yàn)練習(xí)1　測(cè)量速度、加速度及驗(yàn)證牛頓第二定律    實(shí)驗(yàn)練習(xí)2  氣軌上彈簧振子的簡(jiǎn)諧振動(dòng)研究  實(shí)驗(yàn)6　萬用電表的使用  實(shí)驗(yàn)7　惠斯通電橋測(cè)電阻  實(shí)驗(yàn)8　示波器的使用  實(shí)驗(yàn)9　薄透鏡焦距的測(cè)定  實(shí)驗(yàn)10　拉伸法測(cè)金屬絲楊氏模量  實(shí)驗(yàn)11　分光計(jì)的調(diào)節(jié)　與使用    實(shí)驗(yàn)練習(xí)1  用分光計(jì)測(cè)三棱鏡的頂角    實(shí)驗(yàn)練習(xí)2  三棱鏡折射率的測(cè)定  實(shí)驗(yàn)12　牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)13　霍爾效應(yīng)  實(shí)驗(yàn)14　剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)定    實(shí)驗(yàn)練習(xí)1  用剛體轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量    實(shí)驗(yàn)練習(xí)2  用三線擺法測(cè)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量  實(shí)驗(yàn)15　靜電場(chǎng)的描繪  實(shí)驗(yàn)16　磁場(chǎng)的描繪與測(cè)量  實(shí)驗(yàn)17　交流電與整流濾波電路的設(shè)計(jì)  實(shí)驗(yàn)18　用光電效應(yīng)測(cè)普朗克常數(shù)  實(shí)驗(yàn)19　液體黏滯系數(shù)的測(cè)定  實(shí)驗(yàn)20　用穩(wěn)態(tài)法測(cè)量不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)  實(shí)驗(yàn)21  固體線脹系數(shù)的測(cè)定  實(shí)驗(yàn)22　光柵衍射  實(shí)驗(yàn)23　密立根油滴實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)24　弗蘭克－赫茲實(shí)驗(yàn)第5章　計(jì)算機(jī)仿真物理實(shí)驗(yàn)  第1節(jié)　計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)介紹  第2節(jié)　計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)示例    示例1　利用單擺測(cè)重力加速度    示例2　偏振光的研究第6章　物理演示與探索實(shí)驗(yàn)  第1節(jié)　力、熱、振動(dòng)與波實(shí)驗(yàn)系列    實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1  角動(dòng)量守恒    實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目2　錐體上滾輪    實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目3　傅科擺    實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目4  陀螺進(jìn)動(dòng)    實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目5　慣性離心力    實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目6　直升飛機(jī)演示    實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目7  氣體流速與壓強(qiáng)成反比    實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目8　熱脹冷縮與微小形變量    實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目9　麥克斯韋速率分布    實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目10　熱力學(xué)第二定律的開爾文表述    實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目11　熱效率演示儀    實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目12  聲波波形演示    實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目13　空氣中的駐波　……第7章　諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)與伽利略生平簡(jiǎn)介　第8章　部分實(shí)驗(yàn)操作技能要求和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)習(xí)題附表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　4. 光學(xué)放大法常用體溫計(jì)部分的圓弧形玻璃相當(dāng)于凸透鏡，起放大作用，以便讀數(shù)，就是光學(xué)放大法在測(cè)量中的應(yīng)用?！　∫话愕墓鈱W(xué)放大法有兩種。一種是被測(cè)物通過光學(xué)儀器形成放大的像，便于觀察判斷。例如常用的測(cè)微目鏡、移測(cè)顯微鏡、光學(xué)望遠(yuǎn)鏡等儀器在觀察中只起放大視角作用，并非把實(shí)際物體尺度加以變化，所以并不增加誤差。因而許多儀器都在最后的讀數(shù)裝置上加一個(gè)視角放大設(shè)備以提高該儀器的測(cè)量精度?！　×硪环N方法是通過測(cè)量放大后的物理量，間接測(cè)量本身極小的物理量：光杠桿就是一種常見的光學(xué)放大系統(tǒng)，它不僅可測(cè)長(zhǎng)度的微小變化，如拉伸法測(cè)金屬絲的楊氏模量實(shí)驗(yàn)中就使用了光杠桿。為了進(jìn)一步提高光學(xué)放大倍數(shù)，有些儀器還采用了光杠桿多次反射，最高精度可達(dá)10m以上。光學(xué)放大法具有穩(wěn)定性好、受環(huán)境干擾小、靈敏度高的特點(diǎn)。三、平衡法　　平衡態(tài)是物理學(xué)中的一個(gè)重要概念。在平衡態(tài)下許多復(fù)雜的物理現(xiàn)象可以以比較簡(jiǎn)單的形式進(jìn)行描述，一些復(fù)雜的物理關(guān)系亦可以變得十分簡(jiǎn)明，實(shí)驗(yàn)會(huì)保持原始條件，觀察會(huì)有較高的分辨率和靈敏度，從而容易實(shí)現(xiàn)定性和定量的物理分析?！　∷^平衡態(tài)，其本質(zhì)就是各物理量之間的差異逐步減小到零的狀態(tài)。判斷測(cè)量系統(tǒng)是否已達(dá)到平衡態(tài)，可以通過“零示法”測(cè)量來實(shí)現(xiàn)，即在測(cè)量中，不是研究被測(cè)物理量本身，而是讓它與一個(gè)已知量或相對(duì)參考量達(dá)到平衡態(tài)來描述待測(cè)物理量。利用平衡態(tài)測(cè)量被測(cè)物理量的方法稱為平衡法。例如利用等臂天平稱衡時(shí)，當(dāng)天平指針處在刻度的零位或在零位左右等幅擺動(dòng)時(shí)，天平達(dá)到力矩平衡，此時(shí)物體的質(zhì)量和砝碼的質(zhì)量相等；溫度計(jì)測(cè)溫度是熱平衡的典例；惠斯通電橋測(cè)電阻亦是一個(gè)平衡法的典型例子。四、補(bǔ)償法　　補(bǔ)償法也是物理實(shí)驗(yàn)中常用的測(cè)量方法之一。所謂補(bǔ)償指的是某一系統(tǒng)若受某種作用產(chǎn)生A效應(yīng)，受另一種同類作用產(chǎn)生B效應(yīng)，如果由于B效應(yīng)的存在而使A效應(yīng)顯示不出來，就叫做B效應(yīng)對(duì)A效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。利用補(bǔ)償概念來進(jìn)行測(cè)量的方法叫補(bǔ)償法。補(bǔ)償法往往要與平衡法、比較法結(jié)合使用。

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