本書是根據(jù)高等學!独砉た祁惔髮W物理實驗課程教學基本要求》,結(jié)合實驗室的實際情況,在物理實驗教師長期教學實踐的基礎(chǔ)上編寫的。全書包括力學、熱學、電磁學、光學和近代物理等41個基礎(chǔ)實驗,以及8個設計性物理實驗和5個計算機仿真物理實驗。各實驗的原理敘述清楚,公式推導完整,實驗步驟簡明扼要。實驗開頭有提要,介紹了本實驗的重要意義;末尾有思考題,供學生預習或復習使用。本書開頭還介紹了實驗規(guī)則、測量誤差、不確定度、有效數(shù)字、數(shù)據(jù)處理、基本實驗方法、基本量的測量和基本調(diào)整與操作技術(shù)等內(nèi)容。
本書遵循教指委相關(guān)指導文件和高等院校學生學習規(guī)律編寫而成。踐行四新理念,融入思政元素,注重理論與實踐相結(jié)合。
前言本書是在使用多年的大學物理實驗講義的基礎(chǔ)之上,結(jié)合物理實驗教師多年實踐教學的經(jīng)驗,根據(jù)高等學!独砉た祁惔髮W物理實驗課程教學基本要求》而編寫的,結(jié)合了當前物理實驗課程的建設,同時采納了很多兄弟院校教師的建議。在本書編寫過程中,我們力求做到以下幾點:(1)強調(diào)對學生物理實驗基礎(chǔ)理論和方法的系統(tǒng)教學,通過完成具體的實驗項目,學生可獲得有關(guān)的實驗技能訓練,以及更為系統(tǒng)的知識。(2)就各種誤差的估算和數(shù)據(jù)處理方法在有關(guān)實驗項目的數(shù)據(jù)處理中提出相應的要求,以進一步加強學生的數(shù)據(jù)處理能力訓練。(3)所選的實驗項目既照顧基礎(chǔ)物理實驗室的基本條件,也注意學生知識面的開拓和綜合應用所學知識解決問題能力的培養(yǎng)。(4)在幾年來實踐的基礎(chǔ)上,增加了設計性實驗和計算機仿真實驗,以培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力、綜合應用理論知識和實驗技術(shù)的能力,訓練學生設計實驗的能力,把學生從理論學習的軌道逐漸引向工程實踐方面,使學生的定性分析與定量計算逐步和工程估算及實踐手段結(jié)合起來,從而逐步掌握工程設計的常規(guī)步驟方法,了解科學實驗的程序和實施方法,培養(yǎng)創(chuàng)新意識和綜合能力,為今后參加工程實踐、進行科學研究奠定基礎(chǔ)。本書由佳木斯大學理學院部分教師編寫,具體分工如下:吳云飛負責編寫第1~3章;王林琳負責編寫第5章;張漫負責編寫第6章;王志林負責編寫緒論、第8章;曹亞杰負責編寫第4章;郭慶龍負責編寫第7章;薛冠非、白金泉、姜蕾負責編寫第9章。佳木斯大學理學院侯憲春對全書進行了審閱,并提出了很多修改意見;在本書編寫過程中,編者得到了機械工業(yè)出版社的大力支持和幫助,也得到了編者所在院校領(lǐng)導和同事的支持和幫助;幾年來,很多教師對本書的書稿提出了不少建議,在此一并敬致謝忱。但限于編者水平,書中難免有不足之處,衷心歡迎讀者批評指正。編者2025年1月
高等院校教師
目錄前言緒論10.1大學物理實驗課程的地位及任務10.2學習大學物理實驗的基本程序20.3怎樣書寫實驗報告3第1章測量誤差與數(shù)據(jù)處理41.1測量與測量誤差41.2測量結(jié)果不確定度估算及表示121.3有效數(shù)字及其運算191.4實驗數(shù)據(jù)的表示和處理方法22練習題31第2章物理實驗基礎(chǔ)知識332.1物理實驗基本方法332.2物理實驗中的基本物理量的測量372.3物理實驗中的調(diào)整與操作技術(shù)42第3章力學實驗47實驗1物體密度的測定47實驗2用光電控制計時法測重力加速度51實驗3用單擺測定重力加速度55實驗4用復擺測定重力加速度57實驗5用三線扭擺測量轉(zhuǎn)動慣量59實驗6用轉(zhuǎn)動慣量儀測物體的轉(zhuǎn)動慣量63實驗7用拉伸法測金屬絲的彈性模量65實驗8弦線駐波與振動研究實驗68實驗9測定聲波在空氣中的傳播速度75實驗10聲速的測量(超聲)76實驗11超聲波的應用——探傷和測厚78實驗12簡諧振動特性研究與彈簧勁度系數(shù)測量83第4章熱學實驗87實驗13用傳感器測空氣的比熱容比87實驗14金屬線膨脹系數(shù)的測定91實驗15液體表面張力系數(shù)的測定93實驗16用落球法測液體的黏度96實驗17不良導體導熱系數(shù)的測量98實驗18冷卻法測量金屬的比熱容102第5章電磁學實驗105電磁學實驗常用基本儀器簡述105實驗19線性電阻和非線性電阻的伏安特性曲線111實驗20電表的改裝和校正114實驗21用惠斯通電橋測電阻117實驗22用開爾文電橋測低電阻119實驗23用模擬法研究靜電場的分布125實驗24用電位差計測量電動勢128實驗25示波器的使用133實驗26霍爾效應的應用設計144實驗27熱敏電阻的特性和應用148實驗28固體、液體電介質(zhì)相對介電常數(shù)的測定149大學物理實驗第6章光學實驗153光學實驗儀器的使用和注意事項153實驗29薄透鏡焦距的測定154實驗30用牛頓環(huán)測透鏡的曲率半徑158實驗31調(diào)整分光計和測量三棱鏡的折射率161實驗32偏振現(xiàn)象的實驗研究167實驗33用旋光儀測旋光性溶液的旋光率和濃度171實驗34單縫衍射實驗175實驗35望遠鏡、顯微鏡及其應用178實驗36用衍射光柵測光波波長183實驗37音頻信號光纖傳輸技術(shù)實驗185第7章近代物理實驗189實驗38邁克耳遜干涉儀189實驗39夫蘭克-赫茲實驗194實驗40全息照相200實驗41密立根油滴實驗204第8章設計性物理實驗212設計性物理實驗概述212實驗42簡諧振動的研究213實驗43光的衍射法測彈性模量213實驗44用凸透鏡測狹縫寬度214實驗45非線性電阻特性的研究214實驗46用非平衡電橋法測熱敏電阻的溫度特性215實驗47用電諧振法測膜層厚度215實驗48用霍爾元件測量地磁水平分量216實驗49光柵特性的研究216第9章計算機仿真物理實驗217計算機仿真物理實驗基礎(chǔ)知識217實驗50偏振光實驗的計算機仿真220實驗51光電效應測定普朗克常量實驗的計算機仿真221實驗52夫蘭克-赫茲實驗的計算機仿真225實驗53氫氘光譜拍攝實驗的計算機仿真228實驗54氫氘光譜測量及阿貝比長儀實驗的計算機仿真230參考文獻234