《大學物理實驗》是根據(jù)教育部高等學校物理學與天文學教學指導委員會編制的《理工科類大學物理實驗課程教學基本要求》(2010年版)編寫而成的。 《大學物理實驗》依據(jù)大學物理實驗分級開放的改革方案,系統(tǒng)地介紹了大學物理實驗中的測量、誤差和數(shù)據(jù)處理的基本知識,以及物理實驗常用的基本儀器。 《大學物理實驗》實驗項目按照總體難易程度由易到難進行分級,且安排了一些備選實驗項目,為實驗室建設(shè)擴展新項目預留空間。 《大學物理實驗》共編排了35個實驗項目。 《大學物理實驗》可作為高等工科院校各專業(yè)的大學物理實驗課程的教材或教學參考書,也可作為實驗技術(shù)人員和有關(guān)課程教師的參考用書。
本書根據(jù)教育部高等學校物理學與天文學教學指導委員會編制的《理工科類大學物理實驗課程教學基本要求》(2010年版),結(jié)合一般工科院校專業(yè)的特點和實驗儀器設(shè)備的情況,配合大學物理實驗分級開放的教學改革方案和電子報告標準編寫而成。
根據(jù)大學物理實驗分級開放教學改革方案的要求,本書分成測量的基本知識、物理實驗中的基本儀器介紹、驗證性實驗一、驗證性實驗二、驗證性實驗三、綜合性設(shè)計性實驗和擴展實驗,并按序逐步開放,擴展實驗主要考慮了實驗室建設(shè)發(fā)展的需要。
全書改變了傳統(tǒng)的“力、熱、電、光”的編排順序,按照分級教學的特點和實驗室建設(shè)需要來進行編排。全書由四大部分構(gòu)成,共分為七章,其主要內(nèi)容及特點如下:
。1)第一部分由前兩章構(gòu)成,詳細介紹了實驗的測量方法、數(shù)據(jù)處理方法等物理實驗的基本知識以及基本的常用實驗儀器設(shè)備的原理與使用方法,以方便查閱。
。2)第二部分分為三章,其中第三章為驗證性實驗一,其包含一些基本的實驗,并涵蓋了大多數(shù)常用的數(shù)據(jù)處理方法,主要幫助學生熟悉實驗操作規(guī)范,學會數(shù)據(jù)處理及實驗報告的寫作方法,并掌握一些基本的實驗知識和技能,為以后的進一步學習打下堅實的實驗基礎(chǔ)。第四、第五章為驗證性實驗二和驗證性實驗三,這是實驗的主要階段,也是向綜合性設(shè)計性實驗階段的過渡。這兩章注重對學生實驗動手能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和科學求證精神的樹立,因此在進行這兩章實驗時,教師須引導學生對實驗中所遇到的問題進行獨立思考,并鼓勵學生提出一些創(chuàng)造性的觀點與方法。
。3)第三部分由第六章構(gòu)成,為綜合性設(shè)計性實驗項目,這是實驗教學的最高階段,是學生將所學的知識用于解決實際問題。它由若干個開放設(shè)計性實驗項目組成,主要由學生獨立完成。
。4)第四部分由第七章構(gòu)成,為擴展實驗。這是為了保證實驗室的改革不會立即沖擊到實驗教材的建設(shè),造成反復編寫教材而設(shè)立的,體現(xiàn)了在實驗室建設(shè)過程中教材建設(shè)的前瞻性。
。5)每個實驗都配有習題,供學生思考和分析,幫助學生加深對實驗的理解,鞏固所學的知識和內(nèi)容。
。6)考慮到各院校的實驗條件與儀器設(shè)備的差異,在實驗項目的選取上留有一定余地,在涉及儀器介紹時,結(jié)合幾種常用型號儀器的特征,盡量突出儀器的基本原理與使用方法,以方便各兄弟院校參考。
本書是在華東交通大學物理教研室全體教師的共同努力下完成的。本書由艾劍鋒、陳淵主編,參加本書編寫的還有雷宇、程廣玲、熊狂煒等,最后由艾劍鋒負責全書統(tǒng)稿。本書在編寫過程中得到了黃克林教授等人的大力支持,其他教師對實驗內(nèi)容也提出了許多有益的建議,在此一并致以誠摯的謝意。
本書在編寫過程中參閱了許多兄弟院校的教材和儀器廠家的說明書,在此致以深深的謝意。
教學改革是一項艱苦而又復雜的任務(wù),需要經(jīng)歷長期不斷的探索與完善過程。盡管經(jīng)歷了十余年的改革實踐歷程,限于編者水平,書中仍難免會有不妥之處,懇請讀者批評指正,以便再版時修改訂正。
第一章 測量的基本知識
第一節(jié) 測量和測量誤差
第二節(jié) 有效數(shù)字及其運算
第三節(jié) 常用數(shù)據(jù)處理方法
第二章 物理實驗中的基本儀器介紹
第一節(jié) 力學、熱學基本儀器介紹
第二節(jié) 電磁學基本儀器介紹
第三節(jié) 光學基本儀器介紹
第三章 驗證性實驗一
實驗1 固體密度測量
實驗2 拉伸法測定金屬絲的楊氏模量
實驗3 自由落體法測量重力加速度
實驗4 單臂電橋法測量電阻
實驗5 電學元件伏安特性的研究
實驗6 靜電場的描繪
第四章 驗證性實驗二
實驗7 固體線膨脹系數(shù)的測量
實驗8 氣體比熱容比的測定
實驗9 分光計的調(diào)整與使用
實驗10 牛頓環(huán)測球面曲率半徑
實驗11 邁克耳孫干涉儀的調(diào)整和使用
第五章 驗證性實驗三
實驗12 電子比荷的測量
實驗13 靈敏電流計特性的研究
實驗14 電勢差計的原理和使用
實驗15 霍爾效應(yīng)測磁場
實驗16 單縫衍射的相對光強分布
實驗17 弗蘭克-赫茲實驗
實驗18 光電效應(yīng)測普朗克常量
實驗19 密立根油滴實驗
實驗20 金屬電子逸出功
第六章 綜合性設(shè)計性實驗
實驗21 剛體轉(zhuǎn)動慣量的研究
實驗22 折射率的測量
實驗23 歐姆表的制作
實驗24 亂團漆包線電阻率的測定
實驗25 滑動變阻器特性的研究
第七章 擴展實驗
實驗26 用拉脫法測定液體表面張力系數(shù)
實驗27 聲速的測量
實驗28 多普勒效應(yīng)實驗
實驗29 用雙臂電橋測低值電阻
實驗30 電子示波器及其應(yīng)用
實驗31 用示波器測量相位差及頻率
實驗32 用熱敏電阻測量溫度
實驗33 光柵衍射
實驗34 駐波——弦振動實驗
實驗35 磁懸浮實驗