三級物理實(shí)驗(yàn)教程

前言

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程是理工科非物理專業(yè)的必修課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生掌握以下內(nèi)容：①接受基本實(shí)驗(yàn)理論和實(shí)驗(yàn)操作技能的訓(xùn)練，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，具有刻苦鉆研、勇于探索和創(chuàng)新開拓的精神；②掌握基本物理量的測量原理和常用的測量方法，能合理選擇儀器和正確使用實(shí)驗(yàn)儀器；③能正確、熟練運(yùn)用有效數(shù)字、誤差分析和基本的數(shù)據(jù)處理方法，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和判斷，寫出符合要求的實(shí)驗(yàn)報告；④能夠理論聯(lián)系實(shí)際，正確地應(yīng)用理論知識指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，提高觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和分析問題的能力，加深對物理概念、物理規(guī)律及理論的理解和應(yīng)用，提高實(shí)驗(yàn)技能，具有獨(dú)立研究工作的基本能力。為了加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)，本書在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排上進(jìn)行了改革。改變了傳統(tǒng)的按照力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)、近代物理學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的編排順序，以循序漸進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能為基礎(chǔ)，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按不同層次、不同要求分三個部分編寫，相應(yīng)地設(shè)為一級、二級和三級物理實(shí)驗(yàn)。每一級物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容覆蓋了力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和近代物理學(xué)各部分，后一級實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比前一級有所提高，同時將現(xiàn)代化科技成果及方法陸續(xù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選題上減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)，增加比例隨實(shí)驗(yàn)級別遞增而提高。理工科不同專業(yè)根據(jù)本專業(yè)培養(yǎng)人才的要求，選擇一～三級物理實(shí)驗(yàn)中不同的內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)。三級物理實(shí)驗(yàn)教程由張昌莘、王德明和方運(yùn)良負(fù)責(zé)編寫。張昌莘負(fù)責(zé)全書的策劃和統(tǒng)稿。李富全教授參加編寫并負(fù)責(zé)對全書的審稿。長期擔(dān)任物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師也參加了本書的編寫工作。張昌莘編寫第一章、實(shí)驗(yàn)2、4、8、9、13（三、四）、19、31、34、40（五、六）；王德明編寫第二章、實(shí)驗(yàn)1、13（一）、21、23、25、26（五、六）、35；方運(yùn)良編寫實(shí)驗(yàn)3、6、7、10、15、20、26（一～四）、38、39、40（二～四）、附錄；李富全編寫實(shí)驗(yàn)13（二）、17、27、32；席偉編寫實(shí)驗(yàn)5、18、28；陳麗娜編寫實(shí)驗(yàn)12、24、30；鄧鋰強(qiáng)編寫實(shí)驗(yàn)16、33、36、40（一、七）；梁一機(jī)編寫實(shí)驗(yàn)22-1、22-2、37；陳海波編寫實(shí)驗(yàn)11、14、29。本書的出版得到新世紀(jì)廣東省高等教育教學(xué)改革工程項(xiàng)目和茂名學(xué)院質(zhì)量工程經(jīng)費(fèi)的資助，作者在此一并表示感謝。由于編者水平有限，不足之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書根據(jù)《高等學(xué)校非物理專業(yè)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本要求》以及學(xué)校實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備的實(shí)際情況編寫而成。    本書共分五章。第一章緒論，著重介紹了物理實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)特點(diǎn)、要求、誤差理論和數(shù)據(jù)處理的有關(guān)內(nèi)容。第二章物理實(shí)驗(yàn)基本儀器，介紹了物理實(shí)驗(yàn)中常用儀器的使用方法和注意事項(xiàng)等。第三章一級物理實(shí)驗(yàn)，包括了力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和近代物理學(xué)的13個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、16個實(shí)驗(yàn)課題。第四章二級物理實(shí)驗(yàn)，包括了力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和近代物理學(xué)13個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、19個實(shí)驗(yàn)課題。第五章三級物理實(shí)驗(yàn)，包括了力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和近代物理學(xué)14個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、20個實(shí)驗(yàn)課題。    三級物理實(shí)驗(yàn)中每一級物理實(shí)驗(yàn)都有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)。后一級物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的難度和實(shí)驗(yàn)技能比前一級有所提高，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的編排和教學(xué)過程體現(xiàn)了逐步培養(yǎng)及提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的思想。    本書可作為應(yīng)用型高等理工科院校非物理專業(yè)的物理實(shí)驗(yàn)教材或教學(xué)參考書。

書籍目錄

第一章  緒論  一、物理實(shí)驗(yàn)課程的地位、作用和任務(wù)  二、物理實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和要求  三、測量誤差及數(shù)據(jù)處理第二章  物理實(shí)驗(yàn)基本儀器  一、力熱實(shí)驗(yàn)常用儀器  二、電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器  三、光學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器第三章  一級物理實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)1  長度的測量  實(shí)驗(yàn)2  固體和液體密度的測定  實(shí)驗(yàn)3  氣墊導(dǎo)軌上滑塊運(yùn)動的研究  實(shí)驗(yàn)4  用三線擺測剛體的轉(zhuǎn)動慣量  實(shí)驗(yàn)5  拉伸法測定金屬絲的楊氏彈性模量  實(shí)驗(yàn)6  金屬線膨脹系數(shù)的測定  實(shí)驗(yàn)7  落球法測定液體在不同溫度的黏度  實(shí)驗(yàn)8  非線性元件伏安特性的測量  實(shí)驗(yàn)9  惠斯登電橋測電阻  實(shí)驗(yàn)10  模擬法測繪靜電場  實(shí)驗(yàn)11  薄透鏡焦距的測定  實(shí)驗(yàn)12  用牛頓環(huán)測定透鏡的曲率半徑  實(shí)驗(yàn)13  設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)(1)    一、135照相膠片密度的測定    二、物體在液體中的運(yùn)動研究    三、小燈泡伏安特性的研究    四、高值電阻的測量第四章  二級物理實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)14  弦線振動的研究  實(shí)驗(yàn)15  碰撞實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)16  聲速的測量  實(shí)驗(yàn)17  冷卻法金屬比熱容  實(shí)驗(yàn)18  液體表面張力系數(shù)的測定  實(shí)驗(yàn)19  雙臂電橋測低電阻  實(shí)驗(yàn)20  電位差計(jì)測電源電動勢  實(shí)驗(yàn)21  陰極射線示波器  實(shí)驗(yàn)22—1  霍爾效應(yīng)法測量通電螺線管內(nèi)部磁場  實(shí)驗(yàn)22—2  亥姆霍茲線圈的磁場測定  實(shí)驗(yàn)23  霍爾傳感器測量鐵磁材料的磁滯回線和磁化曲線  實(shí)驗(yàn)24  分光儀的調(diào)節(jié)與使用  實(shí)驗(yàn)25  基本電荷的測量  實(shí)驗(yàn)26  設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)(2)    一、弦線振動法測定液體密度    二、用焦利氏秤測量彈簧的有效質(zhì)量    三、用電磁打點(diǎn)計(jì)時器測定電容量    四、表頭參數(shù)的測定    五、用鋼板尺測量激光的波長    六、CD-R光盤軌道密度的測定第五章  三級物理實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)27  穩(wěn)態(tài)法測量不良導(dǎo)體的熱導(dǎo)率  實(shí)驗(yàn)28  空氣比熱容比cp／CV的測定  實(shí)驗(yàn)29  電表的改裝與校正  實(shí)驗(yàn)30  液體折射率的測定  實(shí)驗(yàn)31  用透射光柵測量光波波長  實(shí)驗(yàn)32  超聲光柵實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)33  邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)與使用  實(shí)驗(yàn)34  光強(qiáng)分布的研究  實(shí)驗(yàn)35  光譜的拍攝(觀測)與測量  實(shí)驗(yàn)36  全息照相技術(shù)  實(shí)驗(yàn)37  光電效應(yīng)與普朗克常數(shù)的測定  實(shí)驗(yàn)38  夫蘭克一赫茲實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)39  液晶的電光效應(yīng)  實(shí)驗(yàn)40  設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)(3)    一、用熱敏電阻改裝溫度計(jì)    二、將微安表改裝成多量程電流表并進(jìn)行初校    三、用邁克爾遜干涉儀測透明介質(zhì)的折射率    四、用邁克爾遜干涉儀測量金屬絲的楊氏模量    五、光的色散研究    六、分光計(jì)測反射光的偏振特性    七、白光再現(xiàn)全息照相附錄  附錄1  基本物理常數(shù)  附錄2  國際單位制簡介  附錄3  常見固體、液體、氣體的密度  附錄4  表面張力系數(shù)  附錄5  液體的黏滯系數(shù)  附錄6  海平面上不同緯度處的重力加速度  附錄7  聲速  附錄8  物質(zhì)的比熱容  附錄9  固體、液體的膨脹系數(shù)  附錄10  熱導(dǎo)率  附錄11  顯影液和定影液配方  附錄12  一些常用譜線波長  附錄13  一些物質(zhì)的旋光率  附錄14  某些物質(zhì)的折射率(入n=589．3nm)  附錄15  一些單、雙軸晶體的光學(xué)常數(shù)  附錄16  某些金屬、合金的電阻率及其溫度系數(shù)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第一章 緒論一、物理實(shí)驗(yàn)課程的地位、作用和任務(wù)在16世紀(jì)之前，物理學(xué)還不是一門獨(dú)立的學(xué)科，是屬于自然哲學(xué)的一部分。研究物理問題主要是用數(shù)學(xué)的方法。到了16世紀(jì)，物理學(xué)家伽利略開創(chuàng)性地把科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法應(yīng)用于物理現(xiàn)象的研究，并取得一系列偉大成果，物理學(xué)也隨之成為一門獨(dú)立的學(xué)科。通過物理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，進(jìn)而形成物理理論。到了19世紀(jì)末，在物理實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上物理學(xué)取得巨大的成就，并推動了社會的發(fā)展。如18世紀(jì)由熱學(xué)實(shí)驗(yàn)而產(chǎn)生的熱機(jī)應(yīng)用于社會生產(chǎn)，導(dǎo)致了第一次工業(yè)革命，社會生產(chǎn)力得到快速發(fā)展。19世紀(jì)由電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)而產(chǎn)生的電動機(jī)、發(fā)電機(jī)應(yīng)用于社會生產(chǎn)，導(dǎo)致了第二次工業(yè)革命，社會經(jīng)濟(jì)得到迅猛發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，各種新技術(shù)、新發(fā)明層出不窮。新的物理實(shí)驗(yàn)不斷地出現(xiàn)，如光電效應(yīng)、黑體輻射、X射線、原子光譜、a粒子散射實(shí)驗(yàn)等，對這些物理實(shí)驗(yàn)的研究又推動了物理學(xué)理論的發(fā)展，20世紀(jì)初誕生了近代物理學(xué)。20世紀(jì)以來以物理學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)而發(fā)展起來的多門學(xué)科及高新技術(shù)對社會的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的推動作用。如原子能開發(fā)和應(yīng)用、半導(dǎo)體技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)、激光技術(shù)、光纖通信、“神舟”系列載人飛船成功上天等一大批高新技術(shù)和科技成果與物理學(xué)理論、實(shí)驗(yàn)技術(shù)是密不可分的。由此可看出物理學(xué)的本質(zhì)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，物理學(xué)的突破都依賴于物理實(shí)驗(yàn)的重大發(fā)現(xiàn)，物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)發(fā)展動力和源泉。物理學(xué)的發(fā)展對社會的進(jìn)步產(chǎn)生深刻的影響。物理學(xué)理論和物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)中既緊密聯(lián)系又相互獨(dú)立的兩門課程。學(xué)生通過物理實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，可以在實(shí)驗(yàn)室中自己動手組建測量系統(tǒng)，得到被測量的量值及其變化規(guī)律，從而加強(qiáng)了對物理概念和規(guī)律的理解和認(rèn)識。物理實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段觀察、分析、發(fā)現(xiàn)、研究和解決問題，進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練，提高動手能力和科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)等方面都起著重要的作用。同時也為學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)、工作方面奠定良好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。物理實(shí)驗(yàn)課的主要任務(wù)如下。①通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析和對物理量的測量，學(xué)習(xí)有關(guān)實(shí)驗(yàn)的基本知識、基本方法和基本技能，加深對物理學(xué)原理的理解。②培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。包括能夠通過閱讀實(shí)驗(yàn)教材或資料，做好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作；能夠正確安裝、調(diào)整和使用儀器，正確設(shè)計(jì)和安排實(shí)驗(yàn)方法、步驟；能夠運(yùn)用物理學(xué)原理對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察、分析和判斷，正確記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制圖表，撰寫合格的實(shí)驗(yàn)報告。加深對物理學(xué)基本概念和基本規(guī)律的理解與掌握。③培養(yǎng)學(xué)生的探索精神、創(chuàng)新精神和嚴(yán)格、細(xì)致、實(shí)事求是、一絲不茍的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)與提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生善于動手、樂于動手、遵守操作規(guī)程、愛護(hù)國家財產(chǎn)、注意安全等良好的科學(xué)習(xí)慣。二、物理實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和要求實(shí)驗(yàn)課與理論課在學(xué)習(xí)方法和過程上是有所區(qū)別的，實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)特點(diǎn)是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下自己動手操作，獨(dú)立地完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。在物理實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生應(yīng)注重以下幾點(diǎn)。

編輯推薦

《21世紀(jì)高等學(xué)校應(yīng)用型規(guī)劃教材?3級物理實(shí)驗(yàn)教程》可作為應(yīng)用型高等理工科院校非物理專業(yè)的物理實(shí)驗(yàn)教材或教學(xué)參考書。

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