大學(xué)物理實驗

前言

大學(xué)物理實驗是學(xué)生進入大學(xué)后接觸的第一門較為系統(tǒng)、完整的實驗課程。它對學(xué)生的基本實驗技能、科學(xué)實驗素質(zhì)和創(chuàng)新思維習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)展和社會的進步所作出的杰出貢獻，學(xué)到他們卓越的物理思想、巧妙的實驗設(shè)計和精彩的分析問題及解決問題的方法，以及鍥而不舍、嚴謹求實的科學(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)習這些思想、方法和精神將會使學(xué)生終生受益。編者結(jié)合多年實驗教學(xué)和課程改革的實踐經(jīng)驗，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)委員會于2008年1月制定的《理工科大學(xué)物理實驗課程教學(xué)基本要求》編寫了本教材。本教材具有以下三個特點：（1）低起點、分層次。全書將課程實驗分為三個層次。第一層次為基礎(chǔ)性實驗（共11個項目），教學(xué)重點是物理實驗基本操作技能和操作規(guī)程的訓(xùn)練。通過這些基礎(chǔ)性實驗項目，讓學(xué)生熟悉物理實驗的常用儀器和設(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，建立不確定度評定的概念。第二層次為提高性實驗（共17個項目），教學(xué)重點是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用物理實驗方法的能力。通過這些經(jīng)典實驗項目，使學(xué)生從中領(lǐng)略精湛的實驗設(shè)計思想和巧妙的實驗技術(shù)，學(xué)習常用的物理實驗方法和測量方法，增強學(xué)生將物理實驗原理與實際工程應(yīng)用有機結(jié)合的思維和意識，強化學(xué)生實踐動手能力。第三層次為設(shè)計性實驗（共2個項目），考慮到大學(xué)物理實驗教學(xué)一般在學(xué)生進入大學(xué)的第一到第四學(xué)期之間進行，學(xué)生的理論和專業(yè)知識相對較薄弱，不宜安排過多的設(shè)計性實驗。教學(xué)重點是讓學(xué)生了解科學(xué)實驗的程序和全過程，培養(yǎng)學(xué)生獨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)典物理實驗，在測量方法上引入了現(xiàn)代的新技術(shù)和新器件，如在力學(xué)、熱學(xué)及電磁學(xué)類實驗中大量引入了數(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)習傳統(tǒng)實驗方法的同時，又可了解現(xiàn)代的測量技術(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)物理實驗課程教學(xué)基本要求》編寫的大學(xué)物理實驗教材，全書共分五章，包括緒論、誤差理論基礎(chǔ)知識與實驗數(shù)據(jù)處理、基礎(chǔ)性實驗、提高性實驗、設(shè)計性實驗以霹附錄。全書以培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)實驗的基本技能為主線，突出實驗設(shè)計思想，強調(diào)實驗的規(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。    本書可作為高等院校非物理類專業(yè)的大學(xué)物理實驗教材或參考書。

書籍目錄

第一章  緒論第二章  誤差理論基礎(chǔ)知識與實驗數(shù)據(jù)處理  第一節(jié)  測量與誤差  第二節(jié)  不確定度的估算  第三節(jié)  有效數(shù)字及其運算  第四節(jié)  實驗數(shù)據(jù)處理的基本方法  第五節(jié)  實驗中的基本測量方法和操作技術(shù)第三章  基礎(chǔ)性實驗  實驗一  長度與質(zhì)量的測量  實驗二  伏安法測電阻  實驗三  示波器的使用  實驗四  薄透鏡焦距的測量  實驗五  驗證牛頓第二定律  實驗六  單擺法測重力加速度  實驗七  電表的改裝與校準  實驗八  霍爾效應(yīng)測磁場  實驗九  牛頓環(huán)  實驗十  邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)與使用  實驗十一  分光計的調(diào)節(jié)與使用第四章  提高性實驗  實驗十二  動量守恒和機械能守恒研究  實驗十三  動態(tài)法測材料的楊氏模量  實驗十四  三線擺法測轉(zhuǎn)動慣量  實驗十五  水的比汽化熱的測定  實驗十六  冷卻法測金屬的比熱容  實驗十七  拉脫法測液體的表面張力系數(shù)  實驗十八  穩(wěn)態(tài)法測不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)  實驗十九  RLC電路暫態(tài)特性研究  實驗二十  RLC電路穩(wěn)態(tài)特性研究  實驗二十一  RLC電路諧振特性研究  實驗二十二  交流電橋的原理和應(yīng)用  實驗二十三  自組望遠鏡  實驗二十四  自組投影儀  實驗二十五  楊氏雙縫干涉實驗  實驗二十六  光速的測定  實驗二十七  密立根油滴實驗  實驗二十八  夫蘭克-赫茲實驗第五章  設(shè)計性實驗  設(shè)計性實驗概述  實驗二十九  重力加速度的測量  實驗三十  萬用表的設(shè)計、制作與校準附錄  附錄A  中華人民共和國法定計量單位  附錄B  基本物理常數(shù)和部分常用物理量數(shù)值  附錄C  重要物理實驗編年史（至1996年）參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：人類的一切生產(chǎn)活動都離不開測量。測量結(jié)果的質(zhì)量如何，要用誤差理論來計算和評定。誤差越小，測量結(jié)果越接近真值，其質(zhì)量越高，使用價值也越高。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，一些生產(chǎn)活動對測量誤差的要求也越來越苛刻。例如，某些大型計算機的一張芯片上就有成千上萬個元件，每個元件的定位精度不能超過一根發(fā)絲的1／10，而一旦超過了這個限度，這張芯片就將報廢。石油鉆井的鉆頭，其形位誤差必須控制在幾個微米之內(nèi)，否則將嚴重折損其使用壽命。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，不僅不能殺滅癌細胞，反而會誘發(fā)癌細胞。在這一領(lǐng)域中，嚴格控制照射劑量的測量誤差，成了人命關(guān)天的大事。測量誤差必須正確計算和評定。誤差評定過大，錯誤地夸大了誤差范圍，會使本來合格的產(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；誤差評定過小，會使本來不合格的產(chǎn)品或工程投入使用，給國家和人民生命財產(chǎn)帶來危害。長期以來，國際上、各部門間評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，國際計量局在征求各國意見的基礎(chǔ)上，提出了《實驗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《測量不確定度的評定與表示》國家計量技術(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)物理實驗課程教學(xué)基本要求》，對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，對一些簡單的物理測量，能夠順利地進行數(shù)據(jù)處理和誤差計算，從而能夠撰寫出合格的實驗報告。

編輯推薦

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

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