大學物理實驗

前言

隨著計算機科學與技術的飛速發(fā)展，計算機的應用已經滲透到國民經濟與人們生活的各個角落，正在日益改變著傳統(tǒng)的人類工作方式和生活方式。在我國高等教育逐步實現(xiàn)大眾化后，越來越多的高等院校會面向國民經濟發(fā)展的第一線，為行業(yè)、企業(yè)培養(yǎng)各級各類高級應用型專門人才。為了大力推廣計算機應用技術，更好地適應當前我國高等教育的跨躍式發(fā)展，滿足我國高等院校從精英教育向大眾化教育的轉變，符合社會對高等院校應用型人才培養(yǎng)的各類要求，我們成立了“2l世紀高等院校規(guī)劃教材編委會”，在明確了高等院校應用型人才培養(yǎng)模式、培養(yǎng)目標、教學內容和課程體系的框架下，組織編寫了本套“21世紀高等院校規(guī)劃教材”。眾所周知，教材建設作為保證和提高教學質量的重要支柱及基礎，作為體現(xiàn)教學內容和教學方法的知識載體，在當前培養(yǎng)應用型人才中的作用是顯而易見的。探索和建設適應新世紀我國高等院校應用型人才培養(yǎng)體系需要的配套教材已經成為當前我國高等院校教學改革和教材建設工作面臨的緊迫任務。因此，編委會經過大量的前期調研和策劃，在廣泛了解各高等院校的教學現(xiàn)狀、市場需求，探討課程設置、研究課程體系的基礎上，組織一批具備較高的學術水平、豐富的教學經驗、較強的工程實踐能力的學術帶頭人、科研人員和主要從事該課程教學的骨干教師編寫出一批有特色、適用性強的計算機類公共基礎課、技術基礎課、專業(yè)及應用技術課的教材以及相應的教學輔導書，以滿足目前高等院校應用型人才培養(yǎng)的需要。本套教材消化和吸收了多年來已有的應用型人才培養(yǎng)的探索與實踐成果，緊密結合經濟全球化時代高等院校應用型人才培養(yǎng)工作的實際需要，努力實踐，大膽創(chuàng)新。教材編寫采用整體規(guī)劃、分步實施、滾動立項的方式，分期分批地啟動編寫計劃，編寫大綱的確定以及教材風格的定位均經過編委會多次認真討論，以確保該套教材的高質量和實用性。教材編委會分析研究了應用型人才與研究型人才在培養(yǎng)目標、課程體系和內容編排上的區(qū)別，分別提出了3個層面上的要求：在專業(yè)基礎類課程層面上，既要保持學科體系的完整性，使學生打下較為扎實的專業(yè)基礎，為后續(xù)課程的學習做好鋪墊，更要突出應用特色，理論聯(lián)系實際，并與工程實踐相結合，適當壓縮過多過深的公式推導與原理性分析，兼顧考研學生的需要，以原理和公式結論的應用為突破口，注重它們的應用環(huán)境和方法；在程序設計類課程層面上，把握程序設計方法和思路，注重程序設計實踐訓練，引入典型的程序設計案例，將程序設計類課程的學習融入案例的研究和解決過程中，以學生實際編程解決問題的能力為突破口，注重程序設計算法的實現(xiàn)；在專業(yè)技術應用層面上，積極引入工程案例，以培養(yǎng)學生解決工程實際問題的能力為突破口，加大實踐教學內容的比重，增加新技術、新知識、新工藝的內容。

內容概要

本書根據(jù)2004年原國家教委頒發(fā)的《非物理類理工科大學物理實驗課程教學基本要求》并結合物理實驗室儀器設備的實際情況，在總結多年教學實踐經驗的基礎上編寫而成。    全書共有36個實驗。緒論部分主要介紹物理實驗的特點、物理實驗的地位和作用、物理實驗課的目的與任務、物理實驗的基本程序和要求，并且給出了物理實驗成績評定的積分標準。第一部分比較系統(tǒng)地介紹物理實驗的基本知識（不確定度與數(shù)據(jù)處理）、基本實驗方法及常用實驗儀器；第二部分選編19個基本實驗；第三部分選編4個基本儀器使用實驗；第四部分選編13個有關力學、熱學、電磁學、光學和近代物理等方面的綜合性和設計性實驗：附錄部分介紹了世界十大經典物理實驗、諾貝爾物理學獎與物理實驗、中華人民共和國法定計量單位和國際單位制，并給出常用的物理參數(shù)，以便查閱。    本書著眼于擴展知識面、加強理論與實踐相結合、提高學生創(chuàng)新能力，可作為高等院校各專業(yè)物理實驗課的教材，也可作為涉及物理學實驗工作者的參考書。

書籍目錄

序第二版前言第一版前言緒論第一部分　理論知識　第1章　測量誤差與數(shù)據(jù)處理　　1.1　測量與誤差　　　1.1.1　測量、直接測量與間接測量　　　1.1.2　等精度測量與不等精度測量　　　1.1.3　儀器精密度、準確度及量程　　　1.1.4　誤差與偏差　　　1.1.5　相對誤差　　　1.1.6　系統(tǒng)誤差與隨機誤差　　　1.1.7　測量的精密度、準確度和精確度　　　1.1.8　隨機誤差的估算　　1.2　測量結果的評定和不確定度　　　1.2.1　不確定度的含義　　　1.2.2　測量結果的表示和合成不確定度　　　1.2.3　合成不確定度的兩類分量　　　1.2.4　直接測量的不確定度　　　1.2.5　間接測量結果的合成不確定度　　1.3　有效數(shù)字及其運算法則　　　1.3.1　有效數(shù)字的概念　　　1.3.2　直接測量的有效數(shù)字記錄　　　1.3.3　有效數(shù)字的運算法則　　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　用最小二乘法求經驗方程　　　1.4.5　用函數(shù)計算器處理實驗數(shù)據(jù)　　　1.4.6　用微機進行數(shù)據(jù)處理　　練習題　第2章　基本實驗方法及常用實驗儀器　　2.1　物理實驗的基本方法　　　2.1.1　比較法　　　2.1.2　放大法　　　2.1.3　補償法　　　2.1.4　轉換法　　　2.1.5　模擬法　　　2.1.6　量綱分析法　　2.2　基本物理實驗儀器　　　2.2.1　力學、熱學基本物理量測量及常用儀器介紹　　　2.2.2　電磁學實驗常用儀器第二部分　基本實驗　實驗一　長度及密度的測量　實驗二　利用氣墊導軌驗證動量守恒　實驗三　楊氏模量的測量　實驗四　重力加速度的測定　實驗五　剛體轉動慣量的測量　實驗六　液體表面張力系數(shù)的測定　實驗七　液體粘滯系數(shù)的測量　實驗八　固體線脹系數(shù)的測定　實驗九　直流電橋測電阻　實驗十　非線性電阻的伏安特性研究　實驗十一　靜電場的描繪　實驗十二　用示波器測動態(tài)磁滯回線　實驗十三　電子束實驗　實驗十四　用牛頓環(huán)測凸透鏡的曲率半徑　實驗十五　薄透鏡焦距的測量　實驗十六　折射率的測定　實驗十七　用分光計測光柵常數(shù)和光波波長　實驗十八　用邁克爾遜干涉儀測He-Ne激光的波長　實驗十九　偏振光的觀察與應用第三部分　基本儀器使用實驗　實驗二十　萬用表的使用　實驗二十一　電位差計的使用　實驗二十二　示波器的使用　實驗二十三　分光計的結構與使用第四部分　綜合性、設計性及近代物理實驗　實驗二十四　用霍爾元件測螺線管磁場　實驗二十五　交流電橋　實驗二十六　電阻隨溫度變化曲線　實驗二十七　大學攝影技術　實驗二十八　壓力傳感器特性研究及應用　實驗二十九　聲速的測定　實驗三十　光學全息照相　實驗三十一　密立根油滴實驗　實驗三十二　利用光電效應測普朗克常量　實驗三十三　弗蘭克一赫茲實驗　實驗三十四　光速的測定　實驗三十五　塞曼效應實驗　實驗三十六　光纖傳輸技術實驗附錄　附錄一　世界十大經典物理實驗　附錄二　諾貝爾物理學獎與物理實驗　附錄三　中華人民共和國法定計量單位　附錄四　物理學常用數(shù)表參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：物理科學是研究物質運動一般規(guī)律及物質基本結構的科學，包括理論物理學和實驗物理學，但本質上物理科學屬于實驗科學，物理實驗在物理學的產生、發(fā)展和應用過程中起著重要作用。大學物理學課程分為理論和實驗兩部分，理論課程使學生建立起全面、系統(tǒng)的有關物質運動的物理概念和物理圖像，同時培養(yǎng)和訓練學生的邏輯思維能力和解決實際問題的能力；而實驗部分不僅是建立物理理論的源泉，而且是物理理論的檢驗標準。實驗包括實驗的設計思想，實驗方法，測量、分析和數(shù)據(jù)處理的方法等。通過對實驗現(xiàn)象的觀察、分析和對物理量的測量，可以更好地掌握和理解物理理論。所以大學物理學中的理論和實驗相輔相成，互相促進?？茖W實驗能在一定條件下再現(xiàn)某種自然現(xiàn)象，讓人們有多次重復的機會去研究某種物理現(xiàn)象發(fā)生的原因和規(guī)律；科學實驗能把復雜的自然現(xiàn)象分解，然后分別進行研究。所以，實驗不同于對自然現(xiàn)象的直接觀察，也不同于生產過程中的直接經驗。其特有的優(yōu)點是：首先，可以利用實驗方法控制實驗條件，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系；其次，可以把復雜的自然現(xiàn)象或生產過程分解成若干獨立的現(xiàn)象和過程，進行個別的和綜合的研究；第三，可以對現(xiàn)象和過程進行滿足預期準確度要求的定量測量，以揭示現(xiàn)象和過程中的數(shù)量關系；第四，可以進行重復實驗，或改變條件進行實驗，便于對事物的各方面作廣泛的比較和分析等。物理實驗課程不同于一般的探索性的科學實驗研究，每個實驗題目都經過精心設計，涉及范圍全面、系統(tǒng)，可使同學獲得科學實驗的基本實驗技能，在實驗方法和實驗技能諸方面得到較為系統(tǒng)、嚴格的訓練，同時培養(yǎng)學生從事科學工作應該具備的基本素質。本教材以物理實驗知識、方法和技能為基點，旨在學生能通過實驗實踐體驗和熟悉科學實驗的過程和特點。一、物理實驗的特點學生在物理實驗課中主要是通過自己獨立的實驗實踐來學習物理實驗知識、培養(yǎng)實驗能力和提高實驗素養(yǎng)。這個學習任務決定了作為實驗課程的物理實驗有以下特點：（1）實驗帶有很強的目的性。無論是應用性實驗、驗證性實驗還是探索性實驗，幾乎都是在已經確立的理論指導下的實踐活動，在有限的時間內，不僅要完成實驗課題（實驗目的），而且還要完成學習任務（學習要求）。那種把實驗課程看成是擺弄擺弄儀器、測測數(shù)據(jù)就達到目的的單純實驗觀點是十分有害的。（2）實驗要采取恰當?shù)姆椒ê褪侄?，以使所要觀測的物理現(xiàn)象和過程能夠實現(xiàn)，并達到符合一定準確度的定量測量要求。雖然方法和手段會隨著科學技術和工業(yè)生產的進步而不斷改進，但歷史積累的方法仍是人類知識寶庫精華的一部分。有了積累才有創(chuàng)新，因此，從一開始就應該十分重視實驗方法知識的積累。

編輯推薦

《大學物理實驗(第2版)》特色：分層次體系，基礎性、設計性和綜合性、近代物理實驗等三個層次，適用于應用型本科人才培養(yǎng)，精選實驗題目，兼顧各專業(yè)需求，實驗原理及操作步驟等內容豐富詳實，便于學生預習和實驗操作，緊密跟蹤科技前沿，近代物理實驗項目突出“新”，附錄內容豐富實用，便于讀者擴展知識面及查閱。

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