大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

前言

　　《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》根據(jù)教育部制定的《非物理類理工學(xué)科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》，結(jié)合工科院校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)，匯集了物理實(shí)驗(yàn)教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員多年來的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)改革成果，由華北水利水電學(xué)院教材建設(shè)基金資助出版?！　‘?dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，由基礎(chǔ)物理理論發(fā)展而成的新學(xué)科、新知識(shí)、新技術(shù)和新方法不斷地融入科研和生產(chǎn)實(shí)踐中，悄然改變著我們的觀念和生活。作為培養(yǎng)復(fù)合型、應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的工科院校，如何改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，更新傳統(tǒng)教材和教學(xué)內(nèi)容，以適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的技術(shù)變革，是當(dāng)務(wù)之急、重中之重。隨著科技進(jìn)步、知識(shí)交叉、學(xué)科滲透，一些老的基礎(chǔ)知識(shí)、方法和技能已淡出歷史舞臺(tái)，因此我們必須更新觀念，打破近代物理實(shí)驗(yàn)與普通物理實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)界限，將普通物理實(shí)驗(yàn)與近代物理實(shí)驗(yàn)相互融合，對基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)重新界定，對陳舊的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)體系進(jìn)行全面改革。本教材正是基于這種思路，在重新審視以往教學(xué)模式，總結(jié)近幾年教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)，對原有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容進(jìn)行整合的基礎(chǔ)上編寫而成的?！　∪珪删w論、第1章誤差理論與數(shù)據(jù)處理方法、第2章基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、第3章綜合應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)、第4章設(shè)計(jì)研究性實(shí)驗(yàn)、第5章近代物理實(shí)驗(yàn)等章節(jié)56個(gè)實(shí)驗(yàn)及附表I、Ⅱ組成。在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的編排上，遵循由淺人深、循序漸進(jìn)的原則，按不同層次精選編錄了14個(gè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、22個(gè)綜合應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)、15個(gè)設(shè)計(jì)研究性實(shí)驗(yàn)和5個(gè)近代物理實(shí)驗(yàn)前沿技術(shù)介紹，并引入了先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)——計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用實(shí)例，對開闊學(xué)生思路、提高學(xué)習(xí)興趣具有重要意義。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的最后增加了各類實(shí)驗(yàn)所用儀器的介紹和使用說明，便于讀者參照。部分實(shí)驗(yàn)還增添了對不確定度的具體分析與估算，有助于學(xué)生加深對誤差理論和不確定度概念的理解，以及在實(shí)際測量中的分析運(yùn)用。此外，該書在保留的必修基本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，對內(nèi)容進(jìn)行了大量的更新與補(bǔ)充。并增加了目前廣泛使用的數(shù)字萬用表、數(shù)字示波器、數(shù)碼照相機(jī)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等先進(jìn)儀器設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和使用說明等內(nèi)容，充分體現(xiàn)了與時(shí)俱進(jìn)的時(shí)代精神和教學(xué)服務(wù)于社會(huì)的教育理念。各院校可根據(jù)教學(xué)計(jì)劃選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生在完成規(guī)定學(xué)時(shí)后也可以選修部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容?！　　洞髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)》充分反映了近年來大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的成果及其發(fā)展趨勢，注重實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的新穎性、綜合性和應(yīng)用性。在訓(xùn)練基本技能的基礎(chǔ)上，充實(shí)了大量具有強(qiáng)烈現(xiàn)代意識(shí)和高新技術(shù)色彩、給學(xué)生留有較大發(fā)揮空間的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在傳授知識(shí)的同時(shí)，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力，加大了設(shè)計(jì)和研究性實(shí)驗(yàn)的比例，在保證基礎(chǔ)教學(xué)的前提下，既培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，又注重個(gè)性化發(fā)展，為學(xué)生提供了一個(gè)良好的自主學(xué)習(xí)空間。

內(nèi)容概要

　　《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》是根據(jù)教育部制定的《非物理類理工學(xué)科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》，針對水電類工科院校的專業(yè)特色和教學(xué)特點(diǎn)，結(jié)合并吸收近年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)成果和經(jīng)驗(yàn)編寫而成。全書由緒論、誤差理論與數(shù)據(jù)處理方法，基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)研究性實(shí)驗(yàn)和近代物理實(shí)驗(yàn)及附錄組成。其中收錄的基礎(chǔ)性、綜合應(yīng)用性、設(shè)計(jì)研究性和近代物理等四個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目共56個(gè)。在實(shí)驗(yàn)選題上更加注重先進(jìn)性、應(yīng)用性和拓展性，以求達(dá)到培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才的教學(xué)目標(biāo)?！洞髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)》具有普適性，可作為普通工科院校的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教材，適合不同層次的教學(xué)需要。也可作為實(shí)驗(yàn)教師和技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

緒論第1節(jié) 物理實(shí)驗(yàn)課的任務(wù)與地位第2節(jié) 物理實(shí)驗(yàn)課的基本環(huán)節(jié)第3節(jié) 學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則第1章 誤差理論與數(shù)據(jù)處理方法第1節(jié) 測量及其分類第2節(jié) 誤差的定義及分類第3節(jié) 系統(tǒng)誤差的修正和限制第4節(jié) 隨機(jī)誤差及其估算第5節(jié) 測量結(jié)果的表示和合成不確定度的評定第6節(jié) 有效數(shù)字及其運(yùn)算規(guī)則第7節(jié) 數(shù)據(jù)處理的基本方法第8節(jié) 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的有關(guān)要求第9節(jié) 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用練習(xí)題第2章 基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1 速度和加速度的測量實(shí)驗(yàn)2 物體振動(dòng)的研究實(shí)驗(yàn)3 拉伸法測量楊氏模量實(shí)驗(yàn)4 指針式萬用表的原理與使用實(shí)驗(yàn)5 數(shù)字式萬用表的原理與使用實(shí)驗(yàn)6 惠斯通電橋?qū)嶒?yàn)7 直流雙臂電橋（開爾文電橋）實(shí)驗(yàn)8 示波器的原理與使用實(shí)驗(yàn)9 電位差計(jì)的原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)10 鐵磁材料磁滯回線的測量實(shí)驗(yàn)11 牛頓環(huán)與劈尖干涉實(shí)驗(yàn)12 單縫衍射實(shí)驗(yàn)13 偏振光的觀測與研究實(shí)驗(yàn)14 分光計(jì)的原理及三棱鏡頂角的測量第3章 綜合應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)15 用分光計(jì)測量三棱鏡的折射率實(shí)驗(yàn)16 光柵衍射測波長實(shí)驗(yàn)17 雙棱鏡干涉實(shí)驗(yàn)18 用邁克爾遜干涉儀測單色光的波長實(shí)驗(yàn)19 霍爾位移傳感器實(shí)驗(yàn)20 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器實(shí)驗(yàn)21 電阻應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)22 電容式位移傳感器實(shí)驗(yàn)23 電渦流式位移傳感器實(shí)驗(yàn)24 超聲波在空氣中傳播速度的測量實(shí)驗(yàn)25 縱向共振法測金屬棒的楊氏模量實(shí)驗(yàn)26 普通照相實(shí)驗(yàn)27 數(shù)碼照相實(shí)驗(yàn)28 全息照相實(shí)驗(yàn)29 光電效應(yīng)法測普朗克常數(shù)實(shí)驗(yàn)30 多普勒效應(yīng)綜合實(shí)驗(yàn)（一）驗(yàn)證多普勒效應(yīng)并測聲速實(shí)驗(yàn)31 多普勒效應(yīng)綜合實(shí)驗(yàn)（二）研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)32 多普勒效應(yīng)綜合實(shí)驗(yàn)（三）研究自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)33 多普勒效應(yīng)綜合實(shí)驗(yàn)（四）研究簡諧振動(dòng)實(shí)驗(yàn)34 多普勒效應(yīng)綜合實(shí)驗(yàn)（五）研究阻尼振動(dòng)實(shí)驗(yàn)35 密立根油滴實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)36 計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)第4章 設(shè)計(jì)研究性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)37 滑線變阻器的特性研究實(shí)驗(yàn)38 電表的改裝實(shí)驗(yàn)39 用電位差計(jì)校準(zhǔn)微安表實(shí)驗(yàn)40 熱敏電阻的溫度測量及改裝溫度表實(shí)驗(yàn)41 莫爾條紋的觀測與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)42 波片與光的偏振狀態(tài)的觀測研究實(shí)驗(yàn)43 自測眼鏡屈光度實(shí)驗(yàn)44 衍射法測量細(xì)絲直徑實(shí)驗(yàn)45 用光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀測薄膜的光吸收系數(shù)實(shí)驗(yàn)46 利用多普勒效應(yīng)測量車速實(shí)驗(yàn)47 用光杠桿法測量薄紙厚度實(shí)驗(yàn)48 用邁克爾遜干涉儀測量鈉光和白光光源的相干長度實(shí)驗(yàn)49 用邁克爾遜干涉儀測量薄膜厚度實(shí)驗(yàn)50 用邁克爾遜干涉儀測量空氣折射率實(shí)驗(yàn)51 超聲波在固體和液體中傳播速度的測量第5章 近代物理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)52 微波測量技術(shù)實(shí)驗(yàn)53 電子衍射實(shí)驗(yàn)54 掃描隧道顯微鏡實(shí)驗(yàn)55 核磁共振實(shí)驗(yàn)56 高溫超導(dǎo)材料特性測試附錄

章節(jié)摘錄

　　第1章　誤差理論與數(shù)據(jù)處理方法　　任何測量和實(shí)驗(yàn)都受到誤差的影響，估算并分析誤差是科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中極為重要的組成部分。有關(guān)誤差理論及其應(yīng)用已發(fā)展成為一門專門的學(xué)科?！　∪魏螠y量結(jié)果，如果沒有標(biāo)明誤差，在科學(xué)上是沒有意義的，因?yàn)槿藗儗λ目煽啃詴?huì)提出質(zhì)疑，所以誤差是評價(jià)測量結(jié)果必不可少的依據(jù)。物理實(shí)驗(yàn)課應(yīng)賦予學(xué)生正確的、最基本的誤差理論知識(shí)，包括誤差的成因及分類，減少測量誤差的基本方法，以及如何評價(jià)、表達(dá)和估算誤差等。本章雖為物理實(shí)驗(yàn)而寫，亦適用于其他實(shí)驗(yàn)過程，是一切實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)?！　〉?節(jié)　測量及其分類　　1　測量　　在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，一切物理量都是通過測量得到的，測量的目的是要獲得被測量的定量信息。測量是為了確定被測量的量值，使用專用儀器和量具，通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算而進(jìn)行的一組操作過程?！　?　測量的分類　　根據(jù)測量方法的不同，測量可以分為直接測量和間接測量?！　?.1　直接測量（又稱簡單測量）　　用待測量與同量綱的標(biāo)準(zhǔn)量直接進(jìn)行比較，或者從已用標(biāo)準(zhǔn)量校準(zhǔn)的儀器、儀表上直接讀出測量值，其特點(diǎn)是待測量的值和量綱可直接得到。例如用米尺、游標(biāo)卡尺、千分尺測長度，用秒表測時(shí)間，用天平稱質(zhì)量，用電流表測量電流等均為直接測量，而相應(yīng)的被測量——長度、時(shí)間、質(zhì)量、電流等稱為直接測量量。直接測量簡單、直觀，是最基本的測量方式。也是間接測量的基礎(chǔ)?！　　?/pre>








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