大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

前言

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)與人們生活的各個(gè)角落，正在日益改變著傳統(tǒng)的人類(lèi)工作方式和生活方式。在我國(guó)高等教育逐步實(shí)現(xiàn)大眾化后，越來(lái)越多的高等院校會(huì)面向國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的第一線(xiàn)，為行業(yè)、企業(yè)培養(yǎng)各級(jí)各類(lèi)高級(jí)應(yīng)用型專(zhuān)門(mén)人才。為了大力推廣計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，更好地適應(yīng)當(dāng)前我國(guó)高等教育的跨躍式發(fā)展，滿(mǎn)足我國(guó)高等院校從精英教育向大眾化教育的轉(zhuǎn)變，符合社會(huì)對(duì)高等院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的各類(lèi)要求，我們成立了“2l世紀(jì)高等院校規(guī)劃教材編委會(huì)”，在明確了高等院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式、培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和課程體系的框架下，組織編寫(xiě)了本套“21世紀(jì)高等院校規(guī)劃教材”。眾所周知，教材建設(shè)作為保證和提高教學(xué)質(zhì)量的重要支柱及基礎(chǔ)，作為體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的知識(shí)載體，在當(dāng)前培養(yǎng)應(yīng)用型人才中的作用是顯而易見(jiàn)的。探索和建設(shè)適應(yīng)新世紀(jì)我國(guó)高等院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系需要的配套教材已經(jīng)成為當(dāng)前我國(guó)高等院校教學(xué)改革和教材建設(shè)工作面臨的緊迫任務(wù)。因此，編委會(huì)經(jīng)過(guò)大量的前期調(diào)研和策劃，在廣泛了解各高等院校的教學(xué)現(xiàn)狀、市場(chǎng)需求，探討課程設(shè)置、研究課程體系的基礎(chǔ)上，組織一批具備較高的學(xué)術(shù)水平、豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力的學(xué)術(shù)帶頭人、科研人員和主要從事該課程教學(xué)的骨干教師編寫(xiě)出一批有特色、適用性強(qiáng)的計(jì)算機(jī)類(lèi)公共基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)及應(yīng)用技術(shù)課的教材以及相應(yīng)的教學(xué)輔導(dǎo)書(shū)，以滿(mǎn)足目前高等院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要。本套教材消化和吸收了多年來(lái)已有的應(yīng)用型人才培養(yǎng)的探索與實(shí)踐成果，緊密結(jié)合經(jīng)濟(jì)全球化時(shí)代高等院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)工作的實(shí)際需要，努力實(shí)踐，大膽創(chuàng)新。教材編寫(xiě)采用整體規(guī)劃、分步實(shí)施、滾動(dòng)立項(xiàng)的方式，分期分批地啟動(dòng)編寫(xiě)計(jì)劃，編寫(xiě)大綱的確定以及教材風(fēng)格的定位均經(jīng)過(guò)編委會(huì)多次認(rèn)真討論，以確保該套教材的高質(zhì)量和實(shí)用性。教材編委會(huì)分析研究了應(yīng)用型人才與研究型人才在培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系和內(nèi)容編排上的區(qū)別，分別提出了3個(gè)層面上的要求：在專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)類(lèi)課程層面上，既要保持學(xué)科體系的完整性，使學(xué)生打下較為扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)做好鋪墊，更要突出應(yīng)用特色，理論聯(lián)系實(shí)際，并與工程實(shí)踐相結(jié)合，適當(dāng)壓縮過(guò)多過(guò)深的公式推導(dǎo)與原理性分析，兼顧考研學(xué)生的需要，以原理和公式結(jié)論的應(yīng)用為突破口，注重它們的應(yīng)用環(huán)境和方法；在程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程層面上，把握程序設(shè)計(jì)方法和思路，注重程序設(shè)計(jì)實(shí)踐訓(xùn)練，引入典型的程序設(shè)計(jì)案例，將程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程的學(xué)習(xí)融入案例的研究和解決過(guò)程中，以學(xué)生實(shí)際編程解決問(wèn)題的能力為突破口，注重程序設(shè)計(jì)算法的實(shí)現(xiàn)；在專(zhuān)業(yè)技術(shù)應(yīng)用層面上，積極引入工程案例，以培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力為突破口，加大實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的比重，增加新技術(shù)、新知識(shí)、新工藝的內(nèi)容。

內(nèi)容概要

本書(shū)根據(jù)2004年原國(guó)家教委頒發(fā)的《非物理類(lèi)理工科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》并結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的實(shí)際情況，在總結(jié)多年教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上編寫(xiě)而成。    全書(shū)共有36個(gè)實(shí)驗(yàn)。緒論部分主要介紹物理實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)、物理實(shí)驗(yàn)的地位和作用、物理實(shí)驗(yàn)課的目的與任務(wù)、物理實(shí)驗(yàn)的基本程序和要求，并且給出了物理實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定的積分標(biāo)準(zhǔn)。第一部分比較系統(tǒng)地介紹物理實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)（不確定度與數(shù)據(jù)處理）、基本實(shí)驗(yàn)方法及常用實(shí)驗(yàn)儀器；第二部分選編19個(gè)基本實(shí)驗(yàn)；第三部分選編4個(gè)基本儀器使用實(shí)驗(yàn)；第四部分選編13個(gè)有關(guān)力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和近代物理等方面的綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)：附錄部分介紹了世界十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)與物理實(shí)驗(yàn)、中華人民共和國(guó)法定計(jì)量單位和國(guó)際單位制，并給出常用的物理參數(shù)，以便查閱。    本書(shū)著眼于擴(kuò)展知識(shí)面、加強(qiáng)理論與實(shí)踐相結(jié)合、提高學(xué)生創(chuàng)新能力，可作為高等院校各專(zhuān)業(yè)物理實(shí)驗(yàn)課的教材，也可作為涉及物理學(xué)實(shí)驗(yàn)工作者的參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

序第二版前言第一版前言緒論第一部分　理論知識(shí)　第1章　測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理　　1.1　測(cè)量與誤差　　　1.1.1　測(cè)量、直接測(cè)量與間接測(cè)量　　　1.1.2　等精度測(cè)量與不等精度測(cè)量　　　1.1.3　儀器精密度、準(zhǔn)確度及量程　　　1.1.4　誤差與偏差　　　1.1.5　相對(duì)誤差　　　1.1.6　系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差　　　1.1.7　測(cè)量的精密度、準(zhǔn)確度和精確度　　　1.1.8　隨機(jī)誤差的估算　　1.2　測(cè)量結(jié)果的評(píng)定和不確定度　　　1.2.1　不確定度的含義　　　1.2.2　測(cè)量結(jié)果的表示和合成不確定度　　　1.2.3　合成不確定度的兩類(lèi)分量　　　1.2.4　直接測(cè)量的不確定度　　　1.2.5　間接測(cè)量結(jié)果的合成不確定度　　1.3　有效數(shù)字及其運(yùn)算法則　　　1.3.1　有效數(shù)字的概念　　　1.3.2　直接測(cè)量的有效數(shù)字記錄　　　1.3.3　有效數(shù)字的運(yùn)算法則　　1.4　數(shù)據(jù)處理方法　　　1.4.1　列表法　　　1.4.2　作圖法　　　1.4.3　逐差法　　　1.4.4　用最小二乘法求經(jīng)驗(yàn)方程　　　1.4.5　用函數(shù)計(jì)算器處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)　　　1.4.6　用微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理　　練習(xí)題　第2章　基本實(shí)驗(yàn)方法及常用實(shí)驗(yàn)儀器　　2.1　物理實(shí)驗(yàn)的基本方法　　　2.1.1　比較法　　　2.1.2　放大法　　　2.1.3　補(bǔ)償法　　　2.1.4　轉(zhuǎn)換法　　　2.1.5　模擬法　　　2.1.6　量綱分析法　　2.2　基本物理實(shí)驗(yàn)儀器　　　2.2.1　力學(xué)、熱學(xué)基本物理量測(cè)量及常用儀器介紹　　　2.2.2　電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器第二部分　基本實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)一　長(zhǎng)度及密度的測(cè)量　實(shí)驗(yàn)二　利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證動(dòng)量守恒　實(shí)驗(yàn)三　楊氏模量的測(cè)量　實(shí)驗(yàn)四　重力加速度的測(cè)定　實(shí)驗(yàn)五　剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量　實(shí)驗(yàn)六　液體表面張力系數(shù)的測(cè)定　實(shí)驗(yàn)七　液體粘滯系數(shù)的測(cè)量　實(shí)驗(yàn)八　固體線(xiàn)脹系數(shù)的測(cè)定　實(shí)驗(yàn)九　直流電橋測(cè)電阻　實(shí)驗(yàn)十　非線(xiàn)性電阻的伏安特性研究　實(shí)驗(yàn)十一　靜電場(chǎng)的描繪　實(shí)驗(yàn)十二　用示波器測(cè)動(dòng)態(tài)磁滯回線(xiàn)　實(shí)驗(yàn)十三　電子束實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)十四　用牛頓環(huán)測(cè)凸透鏡的曲率半徑　實(shí)驗(yàn)十五　薄透鏡焦距的測(cè)量　實(shí)驗(yàn)十六　折射率的測(cè)定　實(shí)驗(yàn)十七　用分光計(jì)測(cè)光柵常數(shù)和光波波長(zhǎng)　實(shí)驗(yàn)十八　用邁克爾遜干涉儀測(cè)He-Ne激光的波長(zhǎng)　實(shí)驗(yàn)十九　偏振光的觀察與應(yīng)用第三部分　基本儀器使用實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)二十　萬(wàn)用表的使用　實(shí)驗(yàn)二十一　電位差計(jì)的使用　實(shí)驗(yàn)二十二　示波器的使用　實(shí)驗(yàn)二十三　分光計(jì)的結(jié)構(gòu)與使用第四部分　綜合性、設(shè)計(jì)性及近代物理實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)二十四　用霍爾元件測(cè)螺線(xiàn)管磁場(chǎng)　實(shí)驗(yàn)二十五　交流電橋　實(shí)驗(yàn)二十六　電阻隨溫度變化曲線(xiàn)　實(shí)驗(yàn)二十七　大學(xué)攝影技術(shù)　實(shí)驗(yàn)二十八　壓力傳感器特性研究及應(yīng)用　實(shí)驗(yàn)二十九　聲速的測(cè)定　實(shí)驗(yàn)三十　光學(xué)全息照相　實(shí)驗(yàn)三十一　密立根油滴實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)三十二　利用光電效應(yīng)測(cè)普朗克常量　實(shí)驗(yàn)三十三　弗蘭克一赫茲實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)三十四　光速的測(cè)定　實(shí)驗(yàn)三十五　塞曼效應(yīng)實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)三十六　光纖傳輸技術(shù)實(shí)驗(yàn)附錄　附錄一　世界十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)　附錄二　諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)與物理實(shí)驗(yàn)　附錄三　中華人民共和國(guó)法定計(jì)量單位　附錄四　物理學(xué)常用數(shù)表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：物理科學(xué)是研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律及物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的科學(xué)，包括理論物理學(xué)和實(shí)驗(yàn)物理學(xué)，但本質(zhì)上物理科學(xué)屬于實(shí)驗(yàn)科學(xué)，物理實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)的產(chǎn)生、發(fā)展和應(yīng)用過(guò)程中起著重要作用。大學(xué)物理學(xué)課程分為理論和實(shí)驗(yàn)兩部分，理論課程使學(xué)生建立起全面、系統(tǒng)的有關(guān)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的物理概念和物理圖像，同時(shí)培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力；而實(shí)驗(yàn)部分不僅是建立物理理論的源泉，而且是物理理論的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)包括實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想，實(shí)驗(yàn)方法，測(cè)量、分析和數(shù)據(jù)處理的方法等。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析和對(duì)物理量的測(cè)量，可以更好地掌握和理解物理理論。所以大學(xué)物理學(xué)中的理論和實(shí)驗(yàn)相輔相成，互相促進(jìn)。科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)茉谝欢l件下再現(xiàn)某種自然現(xiàn)象，讓人們有多次重復(fù)的機(jī)會(huì)去研究某種物理現(xiàn)象發(fā)生的原因和規(guī)律；科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)馨褟?fù)雜的自然現(xiàn)象分解，然后分別進(jìn)行研究。所以，實(shí)驗(yàn)不同于對(duì)自然現(xiàn)象的直接觀察，也不同于生產(chǎn)過(guò)程中的直接經(jīng)驗(yàn)。其特有的優(yōu)點(diǎn)是：首先，可以利用實(shí)驗(yàn)方法控制實(shí)驗(yàn)條件，排除外界因素的干擾，從而能有效地突出被研究事物之間的某些重要關(guān)系；其次，可以把復(fù)雜的自然現(xiàn)象或生產(chǎn)過(guò)程分解成若干獨(dú)立的現(xiàn)象和過(guò)程，進(jìn)行個(gè)別的和綜合的研究；第三，可以對(duì)現(xiàn)象和過(guò)程進(jìn)行滿(mǎn)足預(yù)期準(zhǔn)確度要求的定量測(cè)量，以揭示現(xiàn)象和過(guò)程中的數(shù)量關(guān)系；第四，可以進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，或改變條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，便于對(duì)事物的各方面作廣泛的比較和分析等。物理實(shí)驗(yàn)課程不同于一般的探索性的科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，每個(gè)實(shí)驗(yàn)題目都經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，涉及范圍全面、系統(tǒng)，可使同學(xué)獲得科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本實(shí)驗(yàn)技能，在實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能諸方面得到較為系統(tǒng)、嚴(yán)格的訓(xùn)練，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)工作應(yīng)該具備的基本素質(zhì)。本教材以物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)、方法和技能為基點(diǎn)，旨在學(xué)生能通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐體驗(yàn)和熟悉科學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程和特點(diǎn)。一、物理實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)課中主要是通過(guò)自己獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐來(lái)學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)、培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰吞岣邔?shí)驗(yàn)素養(yǎng)。這個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)決定了作為實(shí)驗(yàn)課程的物理實(shí)驗(yàn)有以下特點(diǎn)：（1）實(shí)驗(yàn)帶有很強(qiáng)的目的性。無(wú)論是應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)還是探索性實(shí)驗(yàn)，幾乎都是在已經(jīng)確立的理論指導(dǎo)下的實(shí)踐活動(dòng)，在有限的時(shí)間內(nèi)，不僅要完成實(shí)驗(yàn)課題（實(shí)驗(yàn)?zāi)康模疫€要完成學(xué)習(xí)任務(wù)（學(xué)習(xí)要求）。那種把實(shí)驗(yàn)課程看成是擺弄擺弄儀器、測(cè)測(cè)數(shù)據(jù)就達(dá)到目的的單純實(shí)驗(yàn)觀點(diǎn)是十分有害的。（2）實(shí)驗(yàn)要采取恰當(dāng)?shù)姆椒ê褪侄?，以使所要觀測(cè)的物理現(xiàn)象和過(guò)程能夠?qū)崿F(xiàn)，并達(dá)到符合一定準(zhǔn)確度的定量測(cè)量要求。雖然方法和手段會(huì)隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步而不斷改進(jìn)，但歷史積累的方法仍是人類(lèi)知識(shí)寶庫(kù)精華的一部分。有了積累才有創(chuàng)新，因此，從一開(kāi)始就應(yīng)該十分重視實(shí)驗(yàn)方法知識(shí)的積累。

編輯推薦

《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)(第2版)》特色：分層次體系，基礎(chǔ)性、設(shè)計(jì)性和綜合性、近代物理實(shí)驗(yàn)等三個(gè)層次，適用于應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)，精選實(shí)驗(yàn)題目，兼顧各專(zhuān)業(yè)需求，實(shí)驗(yàn)原理及操作步驟等內(nèi)容豐富詳實(shí)，便于學(xué)生預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)操作，緊密跟蹤科技前沿，近代物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目突出“新”，附錄內(nèi)容豐富實(shí)用，便于讀者擴(kuò)展知識(shí)面及查閱。

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