大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

前言

本書為21世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程是高等理工科院校對學(xué)生進(jìn)行系列科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的必修公共課程，也是學(xué)生接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開端。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程覆蓋面廣，具有豐富的實(shí)驗(yàn)思想、方法和手段，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，提高科學(xué)素質(zhì)的搖籃。它在激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識以及適應(yīng)科技發(fā)展的綜合應(yīng)用能力等方面具有其他課程所不可替代的作用。抓好大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)對于培養(yǎng)國家所需的科技人才具有重要作用。進(jìn)入21世紀(jì)以來，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程發(fā)生了很大變化，概括來說，本課程必須擔(dān)負(fù)起培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的任務(wù)。這就要求大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程與時俱進(jìn)，對教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行深入的改革。在重新審視以往教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，上海電機(jī)學(xué)院大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室非常重視大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系改革，同時以學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)投資作為硬件環(huán)境支撐，對原有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容進(jìn)行整合，并對相應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行了更新。本教材正是在總結(jié)近幾年的工作基礎(chǔ)上寫成的。和幾年前的教材相比較，本教材納入了一些具有時代氣息的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，比如計算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)、數(shù)字示波器的使用等；本教材打破了近代物理實(shí)驗(yàn)與大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的界限，把一批近代物理實(shí)驗(yàn)融人大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中，如密立根油滴實(shí)驗(yàn)、光電效應(yīng)、夫蘭克一赫茲實(shí)驗(yàn)等；本教材還增加了一些與生產(chǎn)實(shí)踐和科研有密切聯(lián)系的實(shí)驗(yàn)，如溫度傳感器特性研究、CCD器件的特性及應(yīng)用、霍爾傳感器特性及應(yīng)用等。本教材共分7章，第1章是緒論，主要介紹物理實(shí)驗(yàn)課程的目的和任務(wù)，以及告訴學(xué)生本課程應(yīng)注意的教學(xué)環(huán)節(jié)及介紹測量不確定度以及主要的數(shù)據(jù)處理方法，該內(nèi)容為課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，要求學(xué)生必須掌握；第2章為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，第3-5章分別為力熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)專業(yè)的不同選擇不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生應(yīng)完成該部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的60％-70％；第6章為近代物理以及綜合設(shè)計性實(shí)驗(yàn)，目的是鞏固學(xué)生在基本實(shí)驗(yàn)階段的學(xué)習(xí)成果，開闊眼界及思路，提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)的綜合運(yùn)用能力；第7章為計算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)。在本教材中，每個實(shí)驗(yàn)均對學(xué)生提出了相應(yīng)的要求，并且留有思考題，以提高學(xué)生對該實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識。全書由楊黨強(qiáng)、吳綱、金亞平編寫，具體分工如下：楊黨強(qiáng)編寫了緒論，第1章，第2章中的實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)4，第3章中的實(shí)驗(yàn)5、實(shí)驗(yàn)8、實(shí)驗(yàn)10，第4章中的實(shí)驗(yàn)12至實(shí)驗(yàn)16，第6章中的實(shí)驗(yàn)24、實(shí)驗(yàn)28、實(shí)驗(yàn)29、實(shí)驗(yàn)32，第7章中的實(shí)驗(yàn)33-實(shí)驗(yàn)35，第3章和第4章的儀器介紹及附錄；吳綱編寫了第2章中的實(shí)驗(yàn)2、實(shí)驗(yàn)3，第3章中的實(shí)驗(yàn)7、實(shí)驗(yàn)9，第4章中的實(shí)驗(yàn)11，第5章中的光學(xué)實(shí)驗(yàn)概述、實(shí)驗(yàn)儀介紹及實(shí)驗(yàn)17至實(shí)驗(yàn)21，第6章中的實(shí)驗(yàn)25、實(shí)驗(yàn)27、實(shí)驗(yàn)30；金亞平編寫了第3章中的實(shí)驗(yàn)6；第5章中的實(shí)驗(yàn)22、實(shí)驗(yàn)23；第6章中的實(shí)驗(yàn)26、實(shí)驗(yàn)31。

內(nèi)容概要

本書介紹了不確定度的基礎(chǔ)知識和數(shù)據(jù)處理的基本方法，并涉及力學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、近代物理、虛擬儀器等多方面的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，其中包括綜合、設(shè)計性實(shí)驗(yàn)；在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇和編排上，注重突出物理實(shí)驗(yàn)的基本知識、基本方法、基本測量技術(shù)，反映了若干物理學(xué)的最新進(jìn)展和科技發(fā)展的最新成就與技術(shù)。工科各專業(yè)的本科生可根據(jù)自身專業(yè)的特點(diǎn)和需求，選擇適合的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)有余力的同學(xué)可以增選設(shè)計和專題實(shí)驗(yàn)。    本書可作為理工科非物理類專業(yè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的教材，也可供其他專業(yè)的學(xué)生和社會讀者閱讀、參考。

書籍目錄

前言緒論第1章  測量誤差與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理  1.1  測量的定義與基礎(chǔ)知識  1.2  有效數(shù)字及其運(yùn)算  1.3  測量誤差  1.4  誤差處理  1.5  測量不確定度與測量結(jié)果表示  1.6  實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的基本方法第2章  基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)1  物體密度及長度的測量  實(shí)驗(yàn)2  伏-安法測電阻  實(shí)驗(yàn)3  薄透鏡焦距的測量  實(shí)驗(yàn)4  示波器的使用第3章  力學(xué)、熱學(xué)和聲學(xué)實(shí)驗(yàn)  3.1  長度測量器具  3.2  計時器  3.3  質(zhì)量測量儀器  3.4  溫度測量儀器  3.5  氣壓計與濕度計  實(shí)驗(yàn)5  用拉伸法測量金屬彈性模量  實(shí)驗(yàn)6  液體表面張力系數(shù)的測定  實(shí)驗(yàn)7  落球法測定液體的黏滯系數(shù)  實(shí)驗(yàn)8  轉(zhuǎn)動慣量的測量  實(shí)驗(yàn)9  冰的溶解熱測定  實(shí)驗(yàn)10  聲速的測定第4章  電磁學(xué)  4.1  電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)基本知識  4.2  標(biāo)準(zhǔn)電池  4.3  標(biāo)準(zhǔn)電阻  4.4  指針式檢流計  實(shí)驗(yàn)11  電學(xué)元件伏安特性的測量  實(shí)驗(yàn)12  直流電橋與電阻測量  實(shí)驗(yàn)13  直流電位差計的使用  實(shí)驗(yàn)14  電表改裝與校準(zhǔn)  實(shí)驗(yàn)15  集成霍耳傳感器的特性研究及應(yīng)用  實(shí)驗(yàn)16  用電流場模擬靜電場第5章  光學(xué)實(shí)驗(yàn)  5.1  概述  5.2  光學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)和注意事項(xiàng)  5.3  常用光源、光學(xué)元件和儀器  實(shí)驗(yàn)17  分光計及其應(yīng)用  實(shí)驗(yàn)18  測量顯微鏡及其應(yīng)用  實(shí)驗(yàn)19  邁克爾遜干涉儀的調(diào)整及其應(yīng)用  實(shí)驗(yàn)20  用CCD成像系統(tǒng)觀測牛頓環(huán)  實(shí)驗(yàn)21  光敏電阻基本特性的測量  實(shí)驗(yàn)22  激光偏振實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)23  單縫衍射的光強(qiáng)分布第6章  近代物理與綜合設(shè)計性實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)24  用密立根油滴儀測量電子電量  實(shí)驗(yàn)25  普朗克常數(shù)測定  實(shí)驗(yàn)26  夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)27  全息照相  實(shí)驗(yàn)28  穩(wěn)態(tài)法測量不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)  實(shí)驗(yàn)29  磁性材料基本特性的研究  實(shí)驗(yàn)30  太陽電池伏一安特性的測量  實(shí)驗(yàn)31  溫度傳感器特性的研究  實(shí)驗(yàn)32  簡易萬用表的設(shè)計與校準(zhǔn)第7章  計算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)33  氣墊上的直線運(yùn)動  實(shí)驗(yàn)34  碰撞和動量守恒  實(shí)驗(yàn)35  真空實(shí)驗(yàn)附錄參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：（1）本實(shí)驗(yàn)是如何滿足無限廣延條件的？（2）觀察小球通過紅色激光束時，應(yīng)如何避免誤差？（3）小球下落時液體應(yīng)是靜止的，在實(shí)驗(yàn)過程中要保持靜止?fàn)顟B(tài)，應(yīng)采取什么措施？（4）除管子不鉛直，小球不在管子中心下落和液體中有氣泡等外，還有哪些因素會給實(shí)驗(yàn)造成誤差？如何克服這些因素來減小誤差？（5）根據(jù)相對不確定度公式，由各測量數(shù)據(jù)分析造成結(jié)果不確定度的主要原因，為了盡量減小不確定度，實(shí)驗(yàn)時應(yīng)采取哪些措施改進(jìn)？（6）如何判斷小球已進(jìn)入勻速運(yùn)動狀態(tài)？如何用實(shí)驗(yàn)方法測定？轉(zhuǎn)動噴量是剛體在轉(zhuǎn)動中慣性大小的量度。它取決于剛體的總質(zhì)量、質(zhì)量分布和轉(zhuǎn)軸的位置。它是研究、設(shè)計、控制轉(zhuǎn)動物體運(yùn)動規(guī)律的重要參數(shù)。對于形狀簡單而又規(guī)則的剛體，可以通過數(shù)學(xué)方法算出它繞特定軸的轉(zhuǎn)動慣量。但是，對于形狀較復(fù)雜的剛體。用數(shù)學(xué)方法計算它的轉(zhuǎn)動慣量非常困難，故大都用實(shí)驗(yàn)方法測定。測定轉(zhuǎn)動隕量的方法較多，本實(shí)驗(yàn)介紹用三線扭擺測定轉(zhuǎn)動慣量的方法。

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