大學(xué)物理實驗

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驗和科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用實驗為主線，既結(jié)合文理科物理理論教學(xué)內(nèi)容，又形成獨立的實驗課程知識內(nèi)容和實驗技能培養(yǎng)教學(xué)體系。教材突出物理實驗思想、物理實驗方法、基本數(shù)據(jù)處理方法、基本物理實驗儀器使用和物理實驗技術(shù)應(yīng)用。實驗內(nèi)容、形式貼近生活、貼近觀察，具有趣味性，具有吸引力；將定性實驗演示、現(xiàn)象觀察分析與定量實驗實際操作結(jié)合起來，形成系列；既有經(jīng)典物理實驗，又有前沿科技和新技術(shù)產(chǎn)品相結(jié)合實驗。實驗項目有基本物理實驗、計算機(jī)仿真物理實驗、趣味實驗、演示物理實驗和新技術(shù)應(yīng)用實驗。教材集知識性、科學(xué)性、趣味性、實踐性為一體，使文理科學(xué)生通過實驗課程學(xué)習(xí)、了解自然科學(xué)發(fā)展進(jìn)程中認(rèn)識問題解決問題的方法、實驗的重要作用和地位，科學(xué)實驗技術(shù)在推動人類社會文明進(jìn)步和發(fā)展做出的重大貢獻(xiàn)，通過實驗培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新意識和綜合素質(zhì)?！　〈髮W(xué)物理實驗是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后第一門科學(xué)實驗的課程。本課程應(yīng)該讓學(xué)生受到比較嚴(yán)格和系統(tǒng)的基本實驗技能的訓(xùn)練，以培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新意識，并在實驗教學(xué)過程中使學(xué)生逐步養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和實事求是的科學(xué)作風(fēng)，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)和實踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練打下良好的基礎(chǔ)?！　”窘滩氖前不帐「叩葘W(xué)校“十一五”省級規(guī)劃教材，是在總結(jié)了我校多年的物理實驗教學(xué)經(jīng)驗和實驗改革的基礎(chǔ)上，根據(jù)教育部課委會頒發(fā)的《高等學(xué)校非物理類理工科大學(xué)物理實驗課程教學(xué)基本要求》，并結(jié)合一般本科院校專業(yè)的特點和實驗儀器現(xiàn)狀，由皖西學(xué)院物理實驗教師編寫而成的。教材主要選擇了大學(xué)物理實驗基礎(chǔ)性實驗教學(xué)內(nèi)容，并注意汲取當(dāng)前物理實驗教學(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)實驗及物理教學(xué)實驗地位、作用，物理實驗教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)、任務(wù)、基本要求及教學(xué)過程，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗管理系統(tǒng)，第2章介紹了實驗基本誤差理論及實驗數(shù)據(jù)基本處理方法，第3章介紹了物理實驗基本測量方法及調(diào)整技術(shù)，第4章安排了24個基礎(chǔ)性實驗，第5章介紹了大學(xué)物理仿真實驗基本概念、特點、操作方法及兩個實驗示例，第6章介紹安排了50多個物理演示及探索實驗，第7章介紹了百年諾貝爾物理學(xué)獲獎?wù)呒捌涑晒瑢嶒炍锢韺W(xué)奠基人伽利略生平簡介，第8章給出了部分物理實驗操作技能要求和評分參考標(biāo)準(zhǔn)，物理實驗?zāi)M考試題，教材集知識性、科學(xué)性、趣味性、實踐性為一體，使文理科學(xué)生通過實驗課程學(xué)習(xí)了解自然科學(xué)發(fā)展進(jìn)程中認(rèn)識問題解決問題方法、實驗的重要作用和地位，科學(xué)實驗技術(shù)在推動人類社會文明進(jìn)步和發(fā)展做出的重大貢獻(xiàn)，通過實驗培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新意識和綜合素質(zhì)。    本書可作為普通高等院校文理科本科專業(yè)（一、二級）基礎(chǔ)實驗教材，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)實驗與物理教學(xué)實驗概述  第2節(jié)　物理實驗課的主要任務(wù)與基本要求  第3節(jié)　物理實驗課程的教學(xué)過程  第4節(jié)　實驗網(wǎng)絡(luò)預(yù)約管理系統(tǒng)簡介第2章　實驗誤差理論與數(shù)據(jù)處理基本方法  第1節(jié)　測量及其誤差  第2節(jié)　測量不確定度與測量結(jié)果的表示  第3節(jié)　有效數(shù)字及其運(yùn)算  第4節(jié)　實驗數(shù)據(jù)處理的基本方法  第5節(jié)　用計算機(jī)處理實驗數(shù)據(jù)  附錄2—1　物理實驗中常用的儀器誤差限  附錄2—2　計算器計算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的操作第3章　物理實驗的基本測量方法和基本調(diào)整技術(shù)  第1節(jié)　物理實驗的基本測量方法  第2節(jié)　物理實驗基本調(diào)整技術(shù)與實驗技術(shù)第4章　基礎(chǔ)性實驗  實驗1　長度的測量  實驗2　物質(zhì)密度的測定  實驗3　混合法測冰的熔化熱  實驗4　電阻元件伏安特性的測定  實驗5　氣墊導(dǎo)軌上的實驗    實驗練習(xí)1　測量速度、加速度及驗證牛頓第二定律    實驗練習(xí)2  氣軌上彈簧振子的簡諧振動研究  實驗6　萬用電表的使用  實驗7　惠斯通電橋測電阻  實驗8　示波器的使用  實驗9　薄透鏡焦距的測定  實驗10　拉伸法測金屬絲楊氏模量  實驗11　分光計的調(diào)節(jié)　與使用    實驗練習(xí)1  用分光計測三棱鏡的頂角    實驗練習(xí)2  三棱鏡折射率的測定  實驗12　牛頓環(huán)實驗  實驗13　霍爾效應(yīng)  實驗14　剛體轉(zhuǎn)動慣量的測定    實驗練習(xí)1  用剛體轉(zhuǎn)動實驗儀測轉(zhuǎn)動慣量    實驗練習(xí)2  用三線擺法測物體的轉(zhuǎn)動慣量  實驗15　靜電場的描繪  實驗16　磁場的描繪與測量  實驗17　交流電與整流濾波電路的設(shè)計  實驗18　用光電效應(yīng)測普朗克常數(shù)  實驗19　液體黏滯系數(shù)的測定  實驗20　用穩(wěn)態(tài)法測量不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)  實驗21  固體線脹系數(shù)的測定  實驗22　光柵衍射  實驗23　密立根油滴實驗  實驗24　弗蘭克－赫茲實驗第5章　計算機(jī)仿真物理實驗  第1節(jié)　計算機(jī)仿真實驗介紹  第2節(jié)　計算機(jī)仿真實驗示例    示例1　利用單擺測重力加速度    示例2　偏振光的研究第6章　物理演示與探索實驗  第1節(jié)　力、熱、振動與波實驗系列    實驗項目1  角動量守恒    實驗項目2　錐體上滾輪    實驗項目3　傅科擺    實驗項目4  陀螺進(jìn)動    實驗項目5　慣性離心力    實驗項目6　直升飛機(jī)演示    實驗項目7  氣體流速與壓強(qiáng)成反比    實驗項目8　熱脹冷縮與微小形變量    實驗項目9　麥克斯韋速率分布    實驗項目10　熱力學(xué)第二定律的開爾文表述    實驗項目11　熱效率演示儀    實驗項目12  聲波波形演示    實驗項目13　空氣中的駐波　……第7章　諾貝爾物理學(xué)獎與伽利略生平簡介　第8章　部分實驗操作技能要求和大學(xué)物理實驗習(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)放大法在測量中的應(yīng)用。　　一般的光學(xué)放大法有兩種。一種是被測物通過光學(xué)儀器形成放大的像，便于觀察判斷。例如常用的測微目鏡、移測顯微鏡、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)裝置上加一個視角放大設(shè)備以提高該儀器的測量精度?！　×硪环N方法是通過測量放大后的物理量，間接測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)，它不僅可測長度的微小變化，如拉伸法測金屬絲的楊氏模量實驗中就使用了光杠桿。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。三、平衡法　　平衡態(tài)是物理學(xué)中的一個重要概念。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明，實驗會保持原始條件，觀察會有較高的分辨率和靈敏度，從而容易實現(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)。判斷測量系統(tǒng)是否已達(dá)到平衡態(tài)，可以通過“零示法”測量來實現(xiàn)，即在測量中，不是研究被測物理量本身，而是讓它與一個已知量或相對參考量達(dá)到平衡態(tài)來描述待測物理量。利用平衡態(tài)測量被測物理量的方法稱為平衡法。例如利用等臂天平稱衡時，當(dāng)天平指針處在刻度的零位或在零位左右等幅擺動時，天平達(dá)到力矩平衡，此時物體的質(zhì)量和砝碼的質(zhì)量相等；溫度計測溫度是熱平衡的典例；惠斯通電橋測電阻亦是一個平衡法的典型例子。四、補(bǔ)償法　　補(bǔ)償法也是物理實驗中常用的測量方法之一。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A效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。利用補(bǔ)償概念來進(jìn)行測量的方法叫補(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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