本書(shū)從國(guó)內(nèi)外高等院校“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程所開(kāi)設(shè)的一百多個(gè)課題中精選了27個(gè)實(shí)驗(yàn)選題,并在常規(guī)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加了6個(gè)自主創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)選題,內(nèi)容涉及力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)以及近代物理學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。這些選題具有一定的代表性及知識(shí)覆蓋面,可以適應(yīng)大學(xué)理工科各專(zhuān)業(yè)“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程的教學(xué)要求。
本書(shū)可作為高等院!按髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程的教材,也可作為中學(xué)物理教師及物理工作者的參考書(shū)。
“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”是高等院校理、工、農(nóng)、醫(yī)、師范等專(zhuān)業(yè)學(xué)生的必修基礎(chǔ)課程,是學(xué)生接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開(kāi)端。該門(mén)課程覆蓋面廣,具有豐富獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)思想、方法和手段,同時(shí)能提供綜合性很強(qiáng)的基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練,是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰,提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要基礎(chǔ)課程。該門(mén)課程在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、活躍的創(chuàng)新意識(shí)、理論聯(lián)系實(shí)際和適應(yīng)科技發(fā)展的綜合應(yīng)用能力等方面,具有其他實(shí)踐類(lèi)課程不可替代的作用。
本書(shū)是根據(jù)教育部制定的《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》,結(jié)合編者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),在廣泛吸取國(guó)內(nèi)同類(lèi)教材精華的基礎(chǔ)上編寫(xiě)而成的。為了適應(yīng)“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程的教學(xué)要求,本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中注重以下幾個(gè)方面:
(1) 在每個(gè)實(shí)驗(yàn)選題的開(kāi)頭均增加了有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的人物概況、歷史背景、現(xiàn)實(shí)意義、應(yīng)用前景等人文知識(shí)的內(nèi)容,以擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面,提高學(xué)生的閱讀興趣。
(2) 除注重加強(qiáng)基礎(chǔ)部分的要求外,部分實(shí)驗(yàn)設(shè)置了提高要求的選做內(nèi)容(以“*”標(biāo)出),以便于因材施教。
(3) 盡量避免了繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo),注重實(shí)驗(yàn)的物理思想、方法及操作技能的闡述,重點(diǎn)放在提高學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)上。
(4) 在精選實(shí)驗(yàn)選題的基礎(chǔ)上,盡量采用較新的實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)方法,以適應(yīng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的形勢(shì)。
(5) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容及要求與國(guó)際慣例接軌,引入不確定度的有關(guān)知識(shí),以適應(yīng)學(xué)生未來(lái)工作的需要。
本書(shū)緒論及第一、二章由孫阿明編寫(xiě),第三、四章由劉靜編寫(xiě),第五章及附錄由王慶編寫(xiě),全書(shū)由孫阿明統(tǒng)稿。
在本書(shū)的編寫(xiě)過(guò)程中,我們參考了一些已出版的物理實(shí)驗(yàn)教材,在此向有關(guān)作者表示感謝。
由于編者學(xué)識(shí)水平及教學(xué)經(jīng)驗(yàn)有限,書(shū)中不足之處在所難免,衷心希望廣大讀者批評(píng)指正。
第一章 測(cè)量的不確定度與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法 4
1.1 測(cè)量的誤差與不確定度 4
1.2 常用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法 11
第二章 力學(xué)、熱學(xué)實(shí)驗(yàn) 19
力學(xué)、熱學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí) 19
實(shí)驗(yàn)2.1 物體密度的測(cè)量 22
實(shí)驗(yàn)2.2 楊氏模量的測(cè)定 24
實(shí)驗(yàn)2.3 速度和加速度的測(cè)量 28
實(shí)驗(yàn)2.4 動(dòng)量守恒定律的驗(yàn)證 31
實(shí)驗(yàn)2.5 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的研究 35
實(shí)驗(yàn)2.6 用三線(xiàn)擺測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 38
實(shí)驗(yàn)2.7 聲速的測(cè)定 41
實(shí)驗(yàn)2.8 落球法測(cè)量液體黏度系數(shù) 45
實(shí)驗(yàn)2.9 冷卻法測(cè)量金屬的比熱容 48
實(shí)驗(yàn)2.10 單擺的研究 51
第三章 電磁學(xué)實(shí)驗(yàn) 53
電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí) 53
實(shí)驗(yàn) 3.1 電表的改裝和校準(zhǔn) 62
實(shí)驗(yàn)3.2 信號(hào)波形的觀察與測(cè)量 65
實(shí)驗(yàn)3.3 電學(xué)元件的“電流-電壓”特性的測(cè)定 69
實(shí)驗(yàn)3.4 用惠斯通電橋測(cè)電阻 73
實(shí)驗(yàn)3.5 用雙臂電橋測(cè)量低值電阻 78
實(shí)驗(yàn)3.6 組裝電勢(shì)差計(jì) 83
實(shí)驗(yàn)3.7 RLC電路的諧振特性 87
實(shí)驗(yàn)3.8 RLC串聯(lián)電路的暫態(tài)過(guò)程 92
實(shí)驗(yàn)3.9 RLC串聯(lián)電路的穩(wěn)態(tài)特性 100
實(shí)驗(yàn)3.10 電子射線(xiàn)的電聚焦與磁聚焦 107
第四章 光學(xué)實(shí)驗(yàn) 113
光學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí) 113
實(shí)驗(yàn)4.1 薄透鏡焦距的測(cè)量 122
實(shí)驗(yàn)4.2 分光計(jì)的調(diào)節(jié)與使用 126
實(shí)驗(yàn)4.3 用最小偏向角法測(cè)定棱鏡折射率 134
實(shí)驗(yàn)4.4 光柵衍射 137
實(shí)驗(yàn)4.5 用牛頓環(huán)測(cè)平凸透鏡的曲率半徑 141
實(shí)驗(yàn)4.6 單縫衍射 146
實(shí)驗(yàn)4.7 光的偏振 151
第五章 創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn) 155
實(shí)驗(yàn)5.1 基頻法測(cè)空氣中的聲速 155
實(shí)驗(yàn)5.2 太陽(yáng)密度的估測(cè) 159
實(shí)驗(yàn)5.3 利用DIS探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量變化率的關(guān)系 162
實(shí)驗(yàn)5.4 利用單擺測(cè)重力加速度 165
實(shí)驗(yàn)5.5 空氣柱駐波規(guī)律 169
實(shí)驗(yàn)5.6 落磁法演示楞次定律實(shí)驗(yàn)中磁環(huán)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的探究 175
附 錄 179
附錄1 物理天平的結(jié)構(gòu)和使用 179
附錄2 物理天平的操作規(guī)程 179
附錄3 使用物理天平的注意事項(xiàng) 180
附錄4 游標(biāo)卡尺的使用 180
附錄5 氣墊技術(shù)和氣墊導(dǎo)軌 181
附錄6 落球法液體黏滯系數(shù)測(cè)定儀使用說(shuō)明 182
附錄7 QJ23使用方法 184
附錄8 標(biāo)準(zhǔn)電池 184
附錄9 SX型交流毫伏表使用說(shuō)明 185
附錄10 函數(shù)發(fā)生器簡(jiǎn)介 186
附錄11 HH4310雙蹤示波器的使用簡(jiǎn)介 186
附錄12 圓刻度盤(pán)的偏心差 188
附錄13 實(shí)驗(yàn)報(bào)告示例——單擺的研究 188
附錄14 中華人民共和國(guó)法定計(jì)量單位 190
附錄15 物理量表 192
參考文獻(xiàn) 202