大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

前言

　　大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是高等工科院校學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的一門必修課程，是學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)技能和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析的開端?！　”緯前凑战逃扛叩葘W(xué)校非物理類專業(yè)物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)制定的《非物理類理T科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》，結(jié)合北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐編寫而成?！　”緯卜?章，第1章介紹大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用、地位和要求；第2章介紹實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的主要處理方法，并以由國(guó)際權(quán)威組織制定的《不確定度表示指南》為依據(jù)，適當(dāng)引入不確定度的概念；第3章介紹物理實(shí)驗(yàn)的基本儀器和操作規(guī)則；第4章通過力學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生初步了解長(zhǎng)度、電流、電壓等物理量的測(cè)量方法和電表、示波器、分光計(jì)等基本儀器的操作方法；第5章為綜合與提高性實(shí)驗(yàn)；第6章為研究與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。　　為了使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)技能各方面能夠得到由淺人深、由易到難、由簡(jiǎn)到繁、循序漸進(jìn)的系統(tǒng)訓(xùn)練，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力、提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的目的，基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)力求做到實(shí)驗(yàn)原理講解完整、儀器介紹明了扼要、實(shí)驗(yàn)步驟敘述清晰、技術(shù)指導(dǎo)盡量具體；而在綜合與提高性實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)生在復(fù)習(xí)和熟練掌握已使用過的基本測(cè)量?jī)x器和方法的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)突出原理和思路，并將一些細(xì)節(jié)問題留給學(xué)生去思考和觀察；對(duì)于研究性實(shí)驗(yàn)，只給出研究對(duì)象和方法，留下讓學(xué)生發(fā)揮的空間，并盡量與學(xué)生今后的信息專業(yè)課知識(shí)聯(lián)系；對(duì)于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，主要著眼于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力、應(yīng)用物理知識(shí)的能力和創(chuàng)新能力?！　〈髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程是一項(xiàng)集體的事業(yè)，是所有物理實(shí)驗(yàn)T作者長(zhǎng)期不懈努力、日積月累、與時(shí)俱進(jìn)、不斷改革的成果。每臺(tái)儀器的設(shè)計(jì)、每個(gè)實(shí)驗(yàn)的安排，都凝聚著眾多物理實(shí)驗(yàn)T作者的智慧。在本教材編寫過程中，參考了兄弟院校的有關(guān)教材，汲取了他們大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的經(jīng)驗(yàn)。更重要的是，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教材的編寫離不開本單位實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與發(fā)展，北京郵電大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室的老師們?yōu)槭兰o(jì)學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和實(shí)驗(yàn)講義的編寫作了大量工作，本書就是在世紀(jì)學(xué)院原《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)講義》的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步結(jié)合世紀(jì)學(xué)院學(xué)生的特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整、更新、充實(shí)編寫而成的。　　本書由徐潤(rùn)君、汪成編寫。由于作者水平有限，不足之處或錯(cuò)誤在所難免，懇請(qǐng)讀者和同仁指正。

內(nèi)容概要

本書是按照教育部高等學(xué)校非物理類專業(yè)物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)制定的《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》，結(jié)合北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐編寫而成。    全書共分6章，包括物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和以層次劃分的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合與提高性實(shí)驗(yàn)、研究與設(shè)訓(xùn)性實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容。    本書可作為高等院校工科類各專業(yè)的基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)用書或參考書。

書籍目錄

第1章  緒論  1.1  大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位、作用和要求    1.1.1  大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位    1.1.2  大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用    1.1.3  大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的和任務(wù)    1.1.4  大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的基本要求  1.2  大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)環(huán)節(jié)及實(shí)驗(yàn)規(guī)則    1.2.1  課程進(jìn)行的3個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)    1.2.2  實(shí)驗(yàn)室規(guī)則與學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則第2章  測(cè)量誤差與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)知識(shí)　2.1  測(cè)量與誤差    2.1.1  測(cè)量    2.1.2  誤差的基本概念    2.1.3  誤差分類    2.1.4  準(zhǔn)確度、精密度和精確度  2.2  誤差處理    2.2.1  系統(tǒng)誤差    2.2.2  隨機(jī)誤差  2.3  測(cè)量不確定度與測(cè)量結(jié)果表示  　2.3.1  不確定度概念及分類　  2.3.2  直接測(cè)量的不確定度  　2.3.3  間接測(cè)量的不確定度　  2.3.4  誤差的等分配原則和儀器精度的選擇　2.4  有效數(shù)字及其運(yùn)算法則    2.4.1  有效數(shù)字    2.4.2  有效數(shù)字的近似運(yùn)算法則    2.4.3  數(shù)據(jù)的修約和測(cè)量結(jié)果的表達(dá)　2.5  數(shù)據(jù)處理的基本方法……第3章　物理實(shí)驗(yàn)基本儀器和基本操作規(guī)則　第4章　基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)第5章　綜合與提高性實(shí)驗(yàn)第6章　研究與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)附錄

章節(jié)摘錄

　　1.1.1大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位　　大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課是高等理工科院校對(duì)學(xué)生進(jìn)行基本訓(xùn)練的必修課程，與大學(xué)物理理論課一起構(gòu)成基礎(chǔ)物理學(xué)知識(shí)統(tǒng)一的整體。由于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)具有完整的、科學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系，因此也是一門獨(dú)立的課程，是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開端，也是后續(xù)實(shí)驗(yàn)課的基礎(chǔ)?！　?.1.2大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用　　物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、物理理論的建立均來(lái)自于嚴(yán)格的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，并得到實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。例如，光的干涉實(shí)驗(yàn)使光的波動(dòng)學(xué)說(shuō)得以確立；赫茲的電磁波實(shí)驗(yàn)使麥克斯韋提出的電磁理論獲得普遍承認(rèn)；在a粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，盧瑟福提出原子核型結(jié)構(gòu)；楊振寧、李政道于1956年提出了基本粒子在“弱相互作用下的宇稱不守恒”理論，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家吳健雄用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后才被同行學(xué)者承認(rèn)并因此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。實(shí)踐證明，物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)發(fā)展的動(dòng)力。在物理學(xué)的發(fā)展進(jìn)程中，物理實(shí)驗(yàn)和物理理論始終是相互促進(jìn)、相互制約、共同發(fā)展的?！　〈髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)不是簡(jiǎn)單地重復(fù)前人已經(jīng)做過的實(shí)驗(yàn)，更重要的是汲取其中的物理思想，卓越的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、巧妙的物理構(gòu)思、高超的測(cè)量技術(shù)、精心的數(shù)據(jù)處理、精辟的分析判斷為人們展示了極其豐富的物理思想和科學(xué)方法，這已成為人類偉大思想寶庫(kù)中的重要組成部分。實(shí)踐也證明，實(shí)驗(yàn)是人們認(rèn)識(shí)自然和改造客觀世界的基本手段?？茖W(xué)技術(shù)越進(jìn)步，科學(xué)實(shí)驗(yàn)就顯得越重要，任何一種新技術(shù)、新材料、新工藝、新產(chǎn)品都必須通過實(shí)驗(yàn)才能獲得。因此，對(duì)于理工科的學(xué)生來(lái)說(shuō)，物理實(shí)驗(yàn)的知識(shí)技能是必不可少的?！　?.1.3大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的和任務(wù)　　按照國(guó)家教育部頒布的《高等學(xué)校工科本科物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》，本課程的教學(xué)任務(wù)是：使學(xué)生在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，按照循序漸進(jìn)的原則，學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)和方法，得到實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，從而初步了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要過程和基本方法，為今后的學(xué)習(xí)和工作奠定良好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。具體來(lái)說(shuō)，表現(xiàn)在以下幾方面。

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