大學(xué)物理實驗

前言

物理學(xué)是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其運動規(guī)律的科學(xué)，它本身以及它與各個自然學(xué)科、工程技術(shù)部門的相互作用對人類文明歷史的發(fā)展，對當(dāng)代與未來的高新科技的進步和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的建議都提供了巨大的推動力；作為人類追求真理，探索未知世界的工具，物理學(xué)是一種哲學(xué)觀和方法論，它深刻地影響著人類對自然的基本認識、人類的思維方式和社會生活，在科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)中具有重要的地位。實驗是物理學(xué)的基礎(chǔ)，它反映了理工科及各個學(xué)科科學(xué)實驗的共性和普遍性的問題。它在培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)思維和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際，特別是與科學(xué)技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)的綜合能力，適應(yīng)科技發(fā)展與社會進步對人才的需求方面有著不可替代的作用。大學(xué)物理實驗課是高等理工科院校對學(xué)生進行科學(xué)實驗基本訓(xùn)練的必修通識課程，是大學(xué)生進入大學(xué)后接受系統(tǒng)實驗方法和實驗技能訓(xùn)練的開端。物理實驗課覆蓋廣泛的學(xué)科領(lǐng)域，具有多樣化的實驗方法和手段，以及綜合性很強的基本實驗技術(shù)訓(xùn)練，它是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力、引導(dǎo)學(xué)生確立正確科學(xué)思想和科學(xué)方法、提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的重要基礎(chǔ)。本實驗教材是遵照全國工科物理實驗課程教學(xué)指導(dǎo)委員會制定的基本要求及上級主管部門頒布的相關(guān)實驗室建設(shè)和課程教學(xué)標(biāo)準，結(jié)合學(xué)校學(xué)科專業(yè)特點和實驗室儀器設(shè)備情況，針對工科學(xué)校大學(xué)低年級學(xué)員的認知特點和知識水平，在總結(jié)長期實驗教學(xué)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上編寫而成的。本實驗教材按照測量與誤差理論、基礎(chǔ)實驗知識、基礎(chǔ)物理實驗、綜合設(shè)計實驗等四章編寫。在強調(diào)基礎(chǔ)物理實驗夯實基礎(chǔ)的同時，突出綜合設(shè)計研究實驗提高能力，盡量做到基礎(chǔ)性和綜合設(shè)計性兼顧。全書共安排33項實驗，實驗教學(xué)時可根據(jù)不同專業(yè)的實驗課學(xué)時、專業(yè)要求等，選擇其中的有關(guān)內(nèi)容進行。每項實驗由實驗?zāi)康?、實驗儀器、實驗原理、實驗內(nèi)容及數(shù)據(jù)處理表格、注意事項、思考題和重點儀器介紹等部分組成，盡量做到系統(tǒng)完整，以方便學(xué)員課前預(yù)習(xí)。本書由孫越勝主編，黃濤副主編，孫越勝、黃濤、馮素平，王瑜、白秀軍參加編寫。物理實驗中心的其他教員為本書的編寫提供了大量的寶貴資料和修改意見。本書的出版也得到了有關(guān)高校老師的大力支持，同時，國防工業(yè)出版社的同志對本書的出版給出了許多中肯的意見，付出了大量的心血，在此表示衷心的感謝。本書由楊華教授和余大斌教授擔(dān)任主審。兩位專家不僅仔細地審閱了全部書稿，而且對很多具體內(nèi)容都提出了極好的修改意見，為本書特色的形成和質(zhì)量的提高起到了極大的作用。由于編者水平有限，本書難免有缺點與不足，懇切希望讀者批評指正。編  者2009年1月

內(nèi)容概要

　　本書是根據(jù)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2004年制定的《非物理類理工科大學(xué)物理實驗課程教學(xué)基本要求》和上級主管部門頒布的相關(guān)實驗室建設(shè)和課程教學(xué)標(biāo)準，借鑒21世紀物理實驗教學(xué)研究與改革成果，總結(jié)多年教學(xué)經(jīng)驗編寫而成的。全書包括緒論、誤差與實驗數(shù)據(jù)處理、基礎(chǔ)實驗知識、基礎(chǔ)物理實驗、綜合設(shè)計實驗共4章，33個實驗。全書編寫力求體現(xiàn)時代性和先進性，注重個性發(fā)展和自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，提高綜合實驗?zāi)芰?，適應(yīng)高素質(zhì)人才培養(yǎng)的需要?！　”緯髡鹿?jié)內(nèi)容既相互獨立、自成體系，又循序漸進、相互配合。本書可作為高等工科院校、高等職業(yè)學(xué)校和高等?？茖W(xué)校各專業(yè)的大學(xué)物理實驗課程教學(xué)用書或參考書，也可作為中學(xué)生物理實驗競賽培訓(xùn)教材和實驗工作者的參考資料。

書籍目錄

緒論第一節(jié) 物理學(xué)與實驗的關(guān)系第二節(jié) 物理實驗教學(xué)第三節(jié) 實驗室規(guī)則第一章 測量、誤差與實驗數(shù)據(jù)處理第一節(jié) 測量與誤差第二節(jié) 測量不確定度和結(jié)果表達第三節(jié) 不確定度的計算第四節(jié) 有效數(shù)字及其運算第五節(jié) 實驗數(shù)據(jù)的處理思考與練習(xí)第二章 基礎(chǔ)實驗知識第一節(jié) 基本測量方法第二節(jié) 基本實驗儀器第三節(jié) 基本調(diào)整技術(shù)第四節(jié) 基本操作規(guī)程第三章 基礎(chǔ)物理實驗實驗3.1 長度、密度測量實驗3.2 單擺的實驗研究實驗3.3 制流與分壓電路特性研究實驗3.4 萬用表的使用實驗3.5 示波器的使用實驗3.6 薄透鏡焦距的測量實驗3.7 氣墊導(dǎo)軌上物體運動的研究實驗3.8 楊氏模量的測量實驗3.9 金屬膨脹系數(shù)的測定實驗3.10 落球法測定液體的粘滯系數(shù)實驗3.11 用模擬法測繪靜電場實驗3.12 用電橋測電阻實驗3.13 霍爾效應(yīng)測量磁感應(yīng)強度實驗3.14 PN結(jié)特性測量實驗3.15 分光計的調(diào)節(jié)與使用第四章 綜合設(shè)計實驗實驗4.1 碰撞與能量守恒研究實驗4.2 聲速測定實驗4.3 光電效應(yīng)法測定普朗克常數(shù)實驗4.4 密立根油滴實驗實驗4.5 光的干涉——牛頓環(huán)與劈尖實驗4.6 線性與非線性電學(xué)元件測定實驗4.7 補償原理與電位差計的應(yīng)用實驗4.8 非平衡電橋的設(shè)計與應(yīng)用實驗4.9 邁克耳遜干涉儀的調(diào)整和使用實驗4.10 光柵衍射與全息光柵制作實驗4.11 熱敏電阻溫度特性研究與數(shù)字溫度計設(shè)計實驗4.12 黑盒實驗實驗4.13 偏振光旋光的實驗研究實驗4.14 光電傳感器綜合實驗實驗4.15 夫蘭克一赫茲實驗實驗4.16 微波光學(xué)綜合實驗實驗4.17 多普勒效應(yīng)綜合實驗實驗4.18 電表改裝與校準附錄 國際單位制和某些常用物理數(shù)據(jù)附表一 單位制和單位附表二 國際單位制中具有專門名稱的導(dǎo)出單位附表三 基本和重要的物理常數(shù)表附表四 常用的物理實驗參數(shù)參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：實驗3.11 用模擬法測繪靜電場自然現(xiàn)象千差萬別。有的稍縱即逝，有的延續(xù)若干世紀，有的百年不遇，有的不時出現(xiàn)在你眼前。對這些現(xiàn)象的實地測量是很困難的，有時甚至是不可能的。但是，在科學(xué)研究和工程建設(shè)中又往往必須研究它們。于是，人們在實驗室中，模仿實際情況，使現(xiàn)象重現(xiàn)、延緩或加速，并進行測量。這種實驗方法叫模擬法。例如，利用風(fēng)洞來研究飛行器在大氣中飛行時的動力學(xué)特性，就是一種模擬法。還有一種模擬，如果某個物理量的直接測量有困難，人們就轉(zhuǎn)向另一個物理量，而這兩個物理量具有相同的空間（或時間）分布。這樣，從比較容易測量的物理量間接得到難于直接測量的物理量的時空分布。本實驗就是用電流場來模擬靜電場的。[實驗?zāi)康腯（1）學(xué)習(xí)用電流場模擬靜電場的方法。（2）測繪幾種靜電場的等位線。[實驗原理]靜電場的電場強度和電勢是描述靜電場的兩個基本量，這兩個量的直接測量是很困難的。首先，難于保持場源電荷電量的持久不變，這是因為電荷總要通過大氣或支持物不斷地泄漏。其次，在測量時將探針引入靜電場的同時，在探針上會感應(yīng)電荷，這些電荷產(chǎn)生的靜電場疊加在原電場，使電場發(fā)生顯著畸變，測量亦失去了意義。

編輯推薦

《大學(xué)物理實驗》可作為高等工科院校、高等職業(yè)學(xué)校和高等?？茖W(xué)校各專業(yè)的大學(xué)物理實驗課程教學(xué)用書或參考書,也可作為中學(xué)生物理實驗競賽培訓(xùn)教材和實驗工作者的參考資料。

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