本書共分五章,第一章講述物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí),主要包括測(cè)量誤差、不確定度、數(shù)據(jù)處理和常用實(shí)驗(yàn)儀器介紹;第二章、第三章、第四章按照力學(xué)與熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)進(jìn)行分類,介紹了31個(gè)基礎(chǔ)性物理實(shí)驗(yàn),以鞏固和加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練;第五章介紹了25個(gè)綜合性與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程是高等學(xué)校理、工、農(nóng)、醫(yī)等專業(yè)必修的基礎(chǔ)課程,是大學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后接受實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能系統(tǒng)訓(xùn)練的開始,是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力、提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的極其重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。武漢大學(xué)國(guó)家級(jí)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心在“激發(fā)興趣、夯實(shí)基礎(chǔ)、增強(qiáng)能力、探索創(chuàng)新”的教學(xué)方針引導(dǎo)下,緊跟時(shí)代步伐,積極改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,大力引進(jìn)新技術(shù)、新成果開設(shè)新實(shí)驗(yàn),使基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)在與時(shí)俱進(jìn)中不斷更新,取得了一定的效果。本教材就是總結(jié)這些經(jīng)驗(yàn)并吸收兄弟院校的寶貴經(jīng)驗(yàn)編寫而成的。
全書共分為五章,第一章講述了測(cè)量誤差、不確定度和數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)知識(shí),以及常用物理實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)安全常識(shí),所涉及的內(nèi)容以本課程必須掌握的基本要求為主。第二至第四章為基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)(共選編了31個(gè)實(shí)驗(yàn)),包含了力、熱、電、磁、光方面的基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。第五章為綜合性與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)(共選編了25個(gè)實(shí)驗(yàn)),這類實(shí)驗(yàn)涉及相關(guān)的綜合知識(shí)或綜合性實(shí)驗(yàn)方法、手段,是對(duì)學(xué)生的知識(shí)、能力、素質(zhì)形成的綜合培養(yǎng),特別是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),是在學(xué)生做了一定數(shù)量的基本實(shí)驗(yàn),能對(duì)實(shí)驗(yàn)方法、儀器使用等方面做出恰當(dāng)評(píng)價(jià)后,為培養(yǎng)學(xué)生自主地進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的初步能力而設(shè)置的。這樣分層次的安排,既保證了基本訓(xùn)練,又提高了‘物理實(shí)驗(yàn)的綜合性和實(shí)用性,既能促使學(xué)生更積極地完成實(shí)驗(yàn),又有利于學(xué)生的個(gè)性發(fā)展和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
本書主要面向高校非物理類的理、工、農(nóng)、醫(yī)等專業(yè)的學(xué)生,考慮到物理實(shí)驗(yàn)課的獨(dú)立性和面向低年級(jí)學(xué)生的特點(diǎn),對(duì)于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)(第二章至第四章),編寫時(shí)力求將實(shí)驗(yàn)原理敘述清楚,計(jì)算公式推導(dǎo)完整,使學(xué)生在學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)時(shí)能掌握理論依據(jù);實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟亦盡可能具體,以加強(qiáng)對(duì)基本實(shí)驗(yàn)技能和基本實(shí)驗(yàn)方法的指導(dǎo)和訓(xùn)練;另外,大部分基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目還提供了不確定度的計(jì)算步驟。一般來說,每個(gè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的課堂學(xué)習(xí)任務(wù)可在3~4學(xué)時(shí)內(nèi)完成,部分實(shí)驗(yàn)有多個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容,教師可在安排時(shí)進(jìn)行取舍,也可供學(xué)有余力的優(yōu)秀學(xué)生選做。對(duì)于綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),編寫時(shí)不局限在統(tǒng)一的格式上,有的重點(diǎn)放在新概念、新思路或原理的闡述上,有的則不過分強(qiáng)調(diào)理論上的完整,而將主要內(nèi)容放在實(shí)驗(yàn)方法和技巧的指導(dǎo)上,特別是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),有的只提出研究對(duì)象、實(shí)驗(yàn)任務(wù)和基本要求,讓學(xué)生查閱相關(guān)資料,自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,選擇儀器用具,完成實(shí)驗(yàn)測(cè)試,以更多地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性。這部分實(shí)驗(yàn)根據(jù)各題目?jī)?nèi)容的不同,一般可安排課內(nèi)4-12學(xué)時(shí)完成,當(dāng)然也允許有興趣的學(xué)生利用課外開放時(shí)間進(jìn)一步深入探索。全書的多數(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目附有思考題和習(xí)題,以引導(dǎo)學(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí)開展思考,實(shí)驗(yàn)后進(jìn)一步分析討論,鞏固和開闊所學(xué)知識(shí)。
武漢大學(xué)物理科學(xué)技術(shù)學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心經(jīng)歷幾十年的教學(xué)實(shí)踐,期間對(duì)物理實(shí)驗(yàn)室和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行多次調(diào)整、更新和擴(kuò)充,才達(dá)到目前的規(guī)模和水平。實(shí)驗(yàn)教材也在不斷更新,本教材是在武漢大學(xué)馬茂清教授主編的《物理實(shí)驗(yàn)教程》、潘守清教授主編的《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》、周殿清教授主編的《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程》以及李長(zhǎng)真教授主編的《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程》的基礎(chǔ)上,吸收我校近九年來物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的成果和兄弟院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)而編寫的。本書是集體創(chuàng)作的結(jié)晶,它凝聚了武漢大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心全體教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的智慧和辛勤勞動(dòng)。參加本次編寫工作的教師除主編外,有鄒勇(第三章:實(shí)驗(yàn)3.1、3.4、3.5、3.6、3.7、3.11、3.12,第五章:實(shí)驗(yàn)5.7、5.10)、周嘉萍(第二章:實(shí)驗(yàn)2.2、2.3、2.4、2.6、2.8,第五章:實(shí)驗(yàn)5.1、5.3、5.5)、程放(第三章:實(shí)驗(yàn)3.2,第五章:實(shí)驗(yàn)5.2、5.4、5.8、5.13、5.14)、黃慧明(第四章:實(shí)驗(yàn)4.2、4.3、4.4、4.6、4.8、4.9,第五章:實(shí)驗(yàn)5.24)、艾志偉(第二章:實(shí)驗(yàn)2.1、2.5、2.7、2.9)、蔡光旭(第四章:實(shí)驗(yàn)4.1、4.10,第五章:實(shí)驗(yàn)5.20、5.21、5.22、5.23、5.25)、王豪(第三章:實(shí)驗(yàn)3.3、3.8、3.9、3.10,第五章:實(shí)驗(yàn)5.6、5.9、5.11、5.12)。全書由林偉華統(tǒng)稿。
本書在編寫過程中征求了許多實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的意見,參考并吸收了兄弟院校的有關(guān)資料和經(jīng)驗(yàn);武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)和許多資深教授對(duì)本書的編寫給予了極大的支持和鼓勵(lì);高等教育出版社的編輯們?yōu)楸緯某霭孀隽司薮蟮呢暙I(xiàn);借此表達(dá)對(duì)他們的誠(chéng)摯敬意和衷心感謝!
由于編者水平有限,編寫時(shí)間倉促,書中難免有疏漏謬誤之處,懇請(qǐng)讀者和同行專家批評(píng)指正。
緒論
第一章 物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)
第1節(jié) 測(cè)量與誤差
第2節(jié) 測(cè)量不確定度
第3節(jié) 物理實(shí)驗(yàn)有效數(shù)字處理
第4節(jié) 常用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法
第5節(jié) 常用物理實(shí)驗(yàn)儀器
第6節(jié) 物理實(shí)驗(yàn)安全常識(shí)
習(xí)題
第二章 力學(xué)與熱學(xué)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)2.1 用三線擺測(cè)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
實(shí)驗(yàn)2.2 彈簧振子的簡(jiǎn)諧振動(dòng)
實(shí)驗(yàn)2.3 聲速的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)2.4 光杠桿裝置測(cè)定鋼絲的楊氏模量
實(shí)驗(yàn)2.5 用拉脫法測(cè)液體的表面張力系數(shù)
實(shí)驗(yàn)2.6 液體黏度的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)2.7 冷卻法測(cè)量金屬的比熱容
實(shí)驗(yàn)2.8 金屬線膨脹系數(shù)的測(cè)量
實(shí)驗(yàn)2.9 熱電偶溫度計(jì)的標(biāo)度
第三章 電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)3.1 電學(xué)元件伏安特性的測(cè)量
實(shí)驗(yàn)3.2 電表的改裝與校正
實(shí)驗(yàn)3.3 用補(bǔ)償法測(cè)量電壓、電流和電阻
實(shí)驗(yàn)3.4 示波器的原理及應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)3.5 直流電橋測(cè)電阻
實(shí)驗(yàn)3.6 交流電橋
實(shí)驗(yàn)3.7 交流電路的諧振
實(shí)驗(yàn)3.8 RLC串聯(lián)電路的測(cè)量與分析
實(shí)驗(yàn)3.9 RLC電路的穩(wěn)態(tài)特性
實(shí)驗(yàn)3.10 RLC電路的暫態(tài)特性
實(shí)驗(yàn)3.11 用電磁感應(yīng)法測(cè)交變磁場(chǎng)
實(shí)驗(yàn)3.12 霍耳效應(yīng)
第四章 光學(xué)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)4.1 薄透鏡焦距的測(cè)定及透鏡成像的應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)4.2 分光計(jì)的調(diào)節(jié)與使用
實(shí)驗(yàn)4.3 等厚干涉及應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)4.4 邁克耳孫干涉儀
實(shí)驗(yàn)4.5 用雙棱鏡測(cè)定光波波長(zhǎng)
實(shí)驗(yàn)4.6 衍射光柵
實(shí)驗(yàn)4.7 超聲光柵及應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)4.8 光的偏振
實(shí)驗(yàn)4.9 光電效應(yīng)
實(shí)驗(yàn)4.10 光電探測(cè)器基本特性的測(cè)量
第五章 綜合性與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)5.1 音叉的受迫振動(dòng)
實(shí)驗(yàn)5.2 超聲測(cè)厚
實(shí)驗(yàn)5.3 楊氏模量的動(dòng)態(tài)法測(cè)定
實(shí)驗(yàn)5.4 多普勒效應(yīng)綜合實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)5.5 易溶于水的顆粒狀物質(zhì)的密度測(cè)定
實(shí)驗(yàn)5.6 密立根油滴實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)5.7 氬原子第一激發(fā)電勢(shì)的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)5.8 pn結(jié)特性綜合實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)5.9 用非線性電路研究混沌現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)5.10 非平衡直流電橋及應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)5.11 數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與制作
實(shí)驗(yàn)5.12 用示波器測(cè)量鐵磁材料的磁滯回線
實(shí)驗(yàn)5.13 太陽能電池性能研究綜合實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)5.14 風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)儀
實(shí)驗(yàn)5.15 利用雙光柵Lau效應(yīng)測(cè)量折射率
實(shí)驗(yàn)5.16 利用Lau效應(yīng)測(cè)量凸透鏡焦距
實(shí)驗(yàn)5.17 利用雙光柵Lau效應(yīng)測(cè)量光波波長(zhǎng)
實(shí)驗(yàn)5.18 基于表面等離激元共振測(cè)量液體折射率
實(shí)驗(yàn)5.19 空氣折射率的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)5.20 光學(xué)材料折射率的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)5.21 用光學(xué)多道分析器研究氫原子光譜
實(shí)驗(yàn)5.22 光纖溫度傳感特性的研究
實(shí)驗(yàn)5.23 光纖位移/壓力傳感特性的研究
實(shí)驗(yàn)5.24 壓電器件特征參數(shù)的光學(xué)測(cè)定
實(shí)驗(yàn)5.25 光拍頻法測(cè)量光速
附錄