大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

前言

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后接觸的第一門較為系統(tǒng)、完整的實(shí)驗(yàn)課程。它對(duì)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能、科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)和創(chuàng)新思維習(xí)慣等諸多方面的培養(yǎng)具有不可替代的作用。學(xué)生能夠從中領(lǐng)略到物理學(xué)家為物理學(xué)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步所作出的杰出貢獻(xiàn)，學(xué)到他們卓越的物理思想、巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和精彩的分析問題及解決問題的方法，以及鍥而不舍、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神。這些思想、方法和精神本身已經(jīng)超越了物理學(xué)的范疇，對(duì)所有從事科學(xué)研究的工作者都具有普遍的指導(dǎo)作用，學(xué)習(xí)這些思想、方法和精神將會(huì)使學(xué)生終生受益。編者結(jié)合多年實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程改革的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在廣泛吸取國內(nèi)同類教材精華的基礎(chǔ)上，參照教育部高等學(xué)校物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)于2008年1月制定的《理工科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》編寫了本教材。本教材具有以下三個(gè)特點(diǎn)：（1）低起點(diǎn)、分層次。全書將課程實(shí)驗(yàn)分為三個(gè)層次。第一層次為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)（共11個(gè)項(xiàng)目），教學(xué)重點(diǎn)是物理實(shí)驗(yàn)基本操作技能和操作規(guī)程的訓(xùn)練。通過這些基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生熟悉物理實(shí)驗(yàn)的常用儀器和設(shè)備，掌握正確的操作程序，熟悉基本的調(diào)試技巧，熟悉數(shù)據(jù)處理的基本方法，建立不確定度評(píng)定的概念。第二層次為提高性實(shí)驗(yàn)（共17個(gè)項(xiàng)目），教學(xué)重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用物理實(shí)驗(yàn)方法的能力。通過這些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使學(xué)生從中領(lǐng)略精湛的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想和巧妙的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，學(xué)習(xí)常用的物理實(shí)驗(yàn)方法和測(cè)量方法，增強(qiáng)學(xué)生將物理實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)際工程應(yīng)用有機(jī)結(jié)合的思維和意識(shí)，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力。第三層次為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)（共2個(gè)項(xiàng)目），考慮到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般在學(xué)生進(jìn)入大學(xué)的第一到第四學(xué)期之間進(jìn)行，學(xué)生的理論和專業(yè)知識(shí)相對(duì)較薄弱，不宜安排過多的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。教學(xué)重點(diǎn)是讓學(xué)生了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的程序和全過程，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力，為以后的科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。（2）教材精選了部分傳統(tǒng)的經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)，在測(cè)量方法上引入了現(xiàn)代的新技術(shù)和新器件，如在力學(xué)、熱學(xué)及電磁學(xué)類實(shí)驗(yàn)中大量引入了數(shù)字式儀表、光電傳感器、力敏傳感器、熱電偶和集成溫度傳感器。這有利于學(xué)生在學(xué)習(xí)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法的同時(shí)，又可了解現(xiàn)代的測(cè)量技術(shù)。

內(nèi)容概要

本書是根據(jù)教育部最新制定的《理工科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》編寫的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教材，全書共分五章，包括緒論、誤差理論基礎(chǔ)知識(shí)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、提高性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)以霹附錄。全書以培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本技能為主線，突出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的規(guī)范性和完整性。原理部分由淺入深，便于自學(xué)；操作部分簡明扼要，有利于學(xué)生預(yù)習(xí)。    本書可作為高等院校非物理類專業(yè)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教材或參考書。

書籍目錄

第一章  緒論第二章  誤差理論基礎(chǔ)知識(shí)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理  第一節(jié)  測(cè)量與誤差  第二節(jié)  不確定度的估算  第三節(jié)  有效數(shù)字及其運(yùn)算  第四節(jié)  實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的基本方法  第五節(jié)  實(shí)驗(yàn)中的基本測(cè)量方法和操作技術(shù)第三章  基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)一  長度與質(zhì)量的測(cè)量  實(shí)驗(yàn)二  伏安法測(cè)電阻  實(shí)驗(yàn)三  示波器的使用  實(shí)驗(yàn)四  薄透鏡焦距的測(cè)量  實(shí)驗(yàn)五  驗(yàn)證牛頓第二定律  實(shí)驗(yàn)六  單擺法測(cè)重力加速度  實(shí)驗(yàn)七  電表的改裝與校準(zhǔn)  實(shí)驗(yàn)八  霍爾效應(yīng)測(cè)磁場(chǎng)  實(shí)驗(yàn)九  牛頓環(huán)  實(shí)驗(yàn)十  邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)與使用  實(shí)驗(yàn)十一  分光計(jì)的調(diào)節(jié)與使用第四章  提高性實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)十二  動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒研究  實(shí)驗(yàn)十三  動(dòng)態(tài)法測(cè)材料的楊氏模量  實(shí)驗(yàn)十四  三線擺法測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量  實(shí)驗(yàn)十五  水的比汽化熱的測(cè)定  實(shí)驗(yàn)十六  冷卻法測(cè)金屬的比熱容  實(shí)驗(yàn)十七  拉脫法測(cè)液體的表面張力系數(shù)  實(shí)驗(yàn)十八  穩(wěn)態(tài)法測(cè)不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)  實(shí)驗(yàn)十九  RLC電路暫態(tài)特性研究  實(shí)驗(yàn)二十  RLC電路穩(wěn)態(tài)特性研究  實(shí)驗(yàn)二十一  RLC電路諧振特性研究  實(shí)驗(yàn)二十二  交流電橋的原理和應(yīng)用  實(shí)驗(yàn)二十三  自組望遠(yuǎn)鏡  實(shí)驗(yàn)二十四  自組投影儀  實(shí)驗(yàn)二十五  楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)二十六  光速的測(cè)定  實(shí)驗(yàn)二十七  密立根油滴實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)二十八  夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)第五章  設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)  設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)概述  實(shí)驗(yàn)二十九  重力加速度的測(cè)量  實(shí)驗(yàn)三十  萬用表的設(shè)計(jì)、制作與校準(zhǔn)附錄  附錄A  中華人民共和國法定計(jì)量單位  附錄B  基本物理常數(shù)和部分常用物理量數(shù)值  附錄C  重要物理實(shí)驗(yàn)編年史（至1996年）參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：人類的一切生產(chǎn)活動(dòng)都離不開測(cè)量。測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量如何，要用誤差理論來計(jì)算和評(píng)定。誤差越小，測(cè)量結(jié)果越接近真值，其質(zhì)量越高，使用價(jià)值也越高。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，一些生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)測(cè)量誤差的要求也越來越苛刻。例如，某些大型計(jì)算機(jī)的一張芯片上就有成千上萬個(gè)元件，每個(gè)元件的定位精度不能超過一根發(fā)絲的1／10，而一旦超過了這個(gè)限度，這張芯片就將報(bào)廢。石油鉆井的鉆頭，其形位誤差必須控制在幾個(gè)微米之內(nèi)，否則將嚴(yán)重折損其使用壽命。在核醫(yī)學(xué)技術(shù)中，用Co-60照射病灶，是為了殺滅癌細(xì)胞，若不足某一劑量，毫無療效；若超過這一劑量，不僅不能殺滅癌細(xì)胞，反而會(huì)誘發(fā)癌細(xì)胞。在這一領(lǐng)域中，嚴(yán)格控制照射劑量的測(cè)量誤差，成了人命關(guān)天的大事。測(cè)量誤差必須正確計(jì)算和評(píng)定。誤差評(píng)定過大，錯(cuò)誤地夸大了誤差范圍，會(huì)使本來合格的產(chǎn)品被宣判為廢品，使本來合格的工程增加不必要的再投資；誤差評(píng)定過小，會(huì)使本來不合格的產(chǎn)品或工程投入使用，給國家和人民生命財(cái)產(chǎn)帶來危害。長期以來，國際上、各部門間評(píng)定誤差的方法各不相同，給科技成果的互相交流和利用帶來極大的困難，也給國際貿(mào)易的平等互利帶來障礙。1980年，國際計(jì)量局在征求各國意見的基礎(chǔ)上，提出了《實(shí)驗(yàn)不確定度的說明建議書》INC.I（1980）。1990年，我國國家技術(shù)監(jiān)督局頒布了JJF 1059-1999《測(cè)量不確定度的評(píng)定與表示》國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范。本章以這兩份文件為基礎(chǔ)，根據(jù)《理工科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》，對(duì)上述兩份文件作了大量的簡化而編寫成的。本專科學(xué)生通過學(xué)習(xí)，對(duì)一些簡單的物理測(cè)量，能夠順利地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和誤差計(jì)算，從而能夠撰寫出合格的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

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《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》可作為高等院校非物理類專業(yè)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教材或參考書?！洞髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)》是由西南交通大學(xué)出版社出版的。

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