本書(shū)根據(jù)教育部高等學(xué)校物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)新頒布的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程基本要求編寫(xiě)而成。全書(shū)包括基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性研究性實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)等,各類(lèi)實(shí)驗(yàn)共計(jì)64個(gè)。本書(shū)貫徹技能型學(xué)校著力培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的宗旨,在突出基本技能訓(xùn)練的同時(shí)增大了綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比重,以切實(shí)提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。本書(shū)可作為普通高等院校理工科各專(zhuān)業(yè)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教材,也可供教師備課或?qū)W生自主學(xué)習(xí)之用。
本書(shū)根據(jù)我們多年來(lái)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)和教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn),在《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程(第2版)》和《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》的基礎(chǔ)上,按照教育部高等學(xué)校物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)頒布的《理工科類(lèi)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》編寫(xiě)而成,適合理工科各專(zhuān)業(yè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)使用。
考慮到應(yīng)用型本科轉(zhuǎn)型的特點(diǎn),教材的編寫(xiě)宗旨是以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為基礎(chǔ),注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,側(cè)重基礎(chǔ)知識(shí)在各專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)過(guò)程中的應(yīng)用。同時(shí),本書(shū)凝練了課程建設(shè)和教學(xué)改革成果的內(nèi)容,加強(qiáng)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比重,加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練,并利用演示實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和拓展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)個(gè)性。
在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分類(lèi)上,根據(jù)轉(zhuǎn)型的必要性,注重模塊化、分層次的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,根據(jù)應(yīng)用型本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際情況,按照實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的性質(zhì)和層次分為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn),綜合性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)及演示實(shí)驗(yàn)四個(gè)層次。力求貫徹以學(xué)生為本的理念,注重基礎(chǔ)性、實(shí)踐性、探索性、開(kāi)放性的有機(jī)統(tǒng)一。強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生物理思想、物理模型的實(shí)際應(yīng)用能力,增強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)方法的基本訓(xùn)練,提高學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力發(fā)揮很好的作用。
參與本書(shū)編寫(xiě)的有:李艷萍(緒論、第1章、實(shí)驗(yàn)4.5、實(shí)驗(yàn)4.6、實(shí)驗(yàn)4.7、實(shí)驗(yàn)4.8)、蘇中乾(實(shí)驗(yàn)6.1、實(shí)驗(yàn)6.3)、苑忠英(第2章、第5章及附錄)、張?jiān)伱?實(shí)驗(yàn)3.5、實(shí)驗(yàn)3.6、實(shí)驗(yàn)3.7、實(shí)驗(yàn)3.11、實(shí)驗(yàn)3.12、實(shí)驗(yàn)3.13、實(shí)驗(yàn)3.14、實(shí)驗(yàn)3.15、實(shí)驗(yàn)3.16、實(shí)驗(yàn)4.1)、劉志遠(yuǎn)(實(shí)驗(yàn)3.1、實(shí)驗(yàn)3.2、實(shí)驗(yàn)3.3、實(shí)驗(yàn)3.4、實(shí)驗(yàn)3.8、實(shí)驗(yàn)3.9、實(shí)驗(yàn)3.10、實(shí)驗(yàn)4.2、實(shí)驗(yàn)4.3、實(shí)驗(yàn)4.4、實(shí)驗(yàn)4.9)、劉忠坤(實(shí)驗(yàn)6.2、實(shí)驗(yàn)6.4、第7章)。在編寫(xiě)過(guò)程中參考了許多兄弟院校的相關(guān)教材,在此表示衷心的感謝!由于編者的經(jīng)驗(yàn)和水平有限,不妥之處在所難免,懇請(qǐng)讀者和同行專(zhuān)家批評(píng)指正。
編者
前言
緒論 1
第1 章 測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理 5
1. 1 測(cè)量 5
1. 1. 1 測(cè)量的定義 5
1. 1. 2 直接測(cè)量和間接測(cè)量 5
1. 1. 3 基本單位和導(dǎo)出單位 6
1. 1. 4 誤差與誤差分析 6
1. 1. 5 測(cè)量不確定度 9
1. 2 有效數(shù)字 13
1. 2. 1 有效數(shù)字和儀器讀數(shù)規(guī)則 13
1. 2. 2 有效數(shù)字的運(yùn)算及修約規(guī)則 15
1. 3 數(shù)據(jù)處理的常用方法 17
1. 3. 1 列表法 17
1. 3. 2 作圖法 17
1. 3. 3 逐差法 19
1. 3. 4 最小二乘法和一元線(xiàn)性回歸 20
1. 4 物理實(shí)驗(yàn)的基本方法 21
1. 4. 1 比較法 21
1. 4. 2 放大法 21
1. 4. 3 補(bǔ)償法 22
1. 4. 4 轉(zhuǎn)換法 22
1. 4. 5 模擬法 23
第2 章 基本實(shí)驗(yàn)儀器的使用和操作
方法 25
2. 1 力學(xué)、熱學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器 25
2. 2 電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器 32
2. 3 光學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器 36
2. 4 基本操作方法 39
第3 章 基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn) 42
3. 1 長(zhǎng)度的測(cè)量 42
3. 2 密度的測(cè)量 47
3. 3 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量 49
3. 4 彎梁法測(cè)量金屬材料的彈性模量 55
3. 5 測(cè)金屬絲的線(xiàn)膨脹系數(shù) 59
3. 6 金屬電阻溫度系數(shù)的測(cè)定 61
3. 7 分光計(jì)的調(diào)整與使用 62
<拓展> 68
3. 8 用分光計(jì)測(cè)折射率 70
3. 9 牛頓環(huán) 72
<拓展> 75
3. 10 電表的改裝與校準(zhǔn) 76
<拓展> 80
3. 11 電阻的伏安特性研究 81
3. 12 多用表的使用 85
3. 13 箱式電橋測(cè)電阻 90
3. 14 靜電場(chǎng)的描繪 95
<拓展> 99
3. 15 鐵磁材料的磁滯回線(xiàn)和基本磁化
曲線(xiàn) 100
3. 16 示波器的調(diào)整與使用 104
第4 章 綜合性實(shí)驗(yàn) 118
4. 1 聲速測(cè)定 118
4. 2 壓力傳感器特性研究及其應(yīng)用 126
4. 3 液體表面張力系數(shù)的測(cè)量 129
4. 4 用分光計(jì)測(cè)光柵常數(shù)和波長(zhǎng) 131
4. 5 光電效應(yīng)法測(cè)定普朗克常量 135
4. 6 密立根油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)量電子電荷 140
4. 7 霍爾效應(yīng)測(cè)磁場(chǎng) 146
4. 8 電阻特性的研究 148
4. 8. 1 熱敏電阻溫度特性的研究 148
4. 8. 2 光敏電阻的光電特性研究 150
4. 9 數(shù)字萬(wàn)用表實(shí)驗(yàn) 151
第5 章 設(shè)計(jì)性研究性實(shí)驗(yàn) 159
5. 1 設(shè)計(jì)性研究性實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)和任務(wù) 159
5. 1. 1 設(shè)計(jì)性研究性實(shí)驗(yàn)概述 159
5. 1. 2 設(shè)計(jì)性研究性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施程序 159
Ⅴ
5. 2 實(shí)驗(yàn)方案的選擇 160
5. 2. 1 實(shí)驗(yàn)方法的選擇 160
5. 2. 2 測(cè)量方法的選擇 160
5. 2. 3 測(cè)量?jī)x器的選擇與配套 161
5. 2. 4 測(cè)量條件的選擇 162
5. 2. 5 數(shù)據(jù)處理方法的選擇 163
5. 2. 6 設(shè)計(jì)性研究性實(shí)驗(yàn)的要求 164
5. 3 重力加速度的測(cè)定 164
5. 4 不規(guī)則固體密度的測(cè)定 166
5. 5 電表內(nèi)阻的測(cè)定 167
5. 6 望遠(yuǎn)鏡與顯微鏡的組裝 169
5. 7 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的研究 171
5. 8 滑動(dòng)變阻器的使用與電器控制 173
5. 9 萬(wàn)用電表的設(shè)計(jì) 177
5. 10 測(cè)定物體折射率 183
5. 11 紡織品介電常數(shù)的測(cè)定 185
5. 12 電阻溫度計(jì)的設(shè)計(jì) 187
第6 章 綜合創(chuàng)新型設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 189
6. 1 力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)儀的應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 189
6. 1. 1 用三線(xiàn)擺法測(cè)定物體的轉(zhuǎn)動(dòng)
慣量 189
6. 1. 2 用扭擺法測(cè)定金屬材料的切變
模量 194
6. 1. 3 研究單擺的運(yùn)動(dòng)特性 197
6. 1. 4 復(fù)擺特性的研究 201
6. 1. 5 雙線(xiàn)擺碰撞打靶研究平拋運(yùn)動(dòng) 204
6. 1. 6 用自由落體法測(cè)量重力加速度 206
6. 1. 7 慣性秤的定標(biāo)與物體慣性質(zhì)量的
測(cè)定 209
6. 2 熱學(xué)綜合實(shí)驗(yàn) 214
6. 2. 1 熱電阻特性實(shí)驗(yàn) 217
6. 2. 2 PN 結(jié)正向壓降與溫度關(guān)系的
研究和應(yīng)用 220
6. 2. 3 集成溫度傳感器 224
6. 2. 4 固體線(xiàn)脹系數(shù)的測(cè)量 227
6. 3 電磁學(xué)綜合實(shí)驗(yàn) 231
6. 3. 1 基本電路的測(cè)量 232
6. 3. 2 基本儀器的使用 233
6. 3. 3 整流濾波電路 236
6. 3. 4 穩(wěn)壓電路 238
6. 3. 5 RC 一階電路響應(yīng)與研究 240
6. 3. 6 二階電路的響應(yīng)研究 245
6. 3. 7 電路混沌效應(yīng) 248
6. 3. 8 霍爾效應(yīng)、亥姆霍茲線(xiàn)圈磁場(chǎng)
實(shí)驗(yàn)、螺線(xiàn)管磁場(chǎng)測(cè)量實(shí)驗(yàn) 249
6. 4 光學(xué)綜合實(shí)驗(yàn) 260
6. 4. 1 透鏡焦距的測(cè)定 260
6. 4. 2 單縫衍射實(shí)驗(yàn) 263
6. 4. 3 細(xì)絲直徑的測(cè)量(選做) 266
6. 4. 4 偏振光實(shí)驗(yàn) 267
6. 4. 5 三棱鏡實(shí)驗(yàn) 273
6. 4. 6 雙棱鏡干涉 275
第7 章 演示實(shí)驗(yàn) 280
7. 1 跳環(huán)式楞次定律演示 280
7. 2 電磁炮 280
7. 3 溫差發(fā)電演示 281
7. 4 質(zhì)心運(yùn)動(dòng)演示 282
7. 5 茹可夫斯基凳演示 283
7. 6 轉(zhuǎn)盤(pán)式科里奧利力演示 285
7. 7 海市蜃樓演示 286
7. 8 逆風(fēng)行舟 287
7. 9 輝光球 288
7. 10 白光反射全息圖 289
7. 11 水波演示 290
7. 12 角動(dòng)量合成演示 292
7. 13 亥姆霍茲線(xiàn)圈磁場(chǎng)演示 293
7. 1