本書從國內外高等院校“大學物理實驗”課程所開設的一百多個課題中精選了27個實驗選題,并在常規(guī)實驗的基礎上增加了6個自主創(chuàng)新型實驗選題,內容涉及力學、熱學、電磁學、光學以及近代物理學等各個領域。這些選題具有一定的代表性及知識覆蓋面,可以適應大學理工科各專業(yè)“大學物理實驗”課程的教學要求。
本書可作為高等院!按髮W物理實驗”課程的教材,也可作為中學物理教師及物理工作者的參考書。
“大學物理實驗”是高等院校理、工、農、醫(yī)、師范等專業(yè)學生的必修基礎課程,是學生接受系統(tǒng)實驗方法和實驗技能訓練的開端。該門課程覆蓋面廣,具有豐富獨特的實驗思想、方法和手段,同時能提供綜合性很強的基本實驗技能訓練,是培養(yǎng)學生科學實驗能力,提高學生科學素養(yǎng)的重要基礎課程。該門課程在培養(yǎng)學生嚴謹的科學態(tài)度、活躍的創(chuàng)新意識、理論聯系實際和適應科技發(fā)展的綜合應用能力等方面,具有其他實踐類課程不可替代的作用。
本書是根據教育部制定的《大學物理實驗課程教學基本要求》,結合編者多年的教學經驗,在廣泛吸取國內同類教材精華的基礎上編寫而成的。為了適應“大學物理實驗”課程的教學要求,本書在編寫過程中注重以下幾個方面:
(1) 在每個實驗選題的開頭均增加了有關該實驗的人物概況、歷史背景、現實意義、應用前景等人文知識的內容,以擴大學生的知識面,提高學生的閱讀興趣。
(2) 除注重加強基礎部分的要求外,部分實驗設置了提高要求的選做內容(以“*”標出),以便于因材施教。
(3) 盡量避免了繁瑣的數學推導,注重實驗的物理思想、方法及操作技能的闡述,重點放在提高學生實踐能力的培養(yǎng)上。
(4) 在精選實驗選題的基礎上,盡量采用較新的實驗儀器及實驗方法,以適應大學物理實驗教學改革的形勢。
(5) 實驗數據處理的內容及要求與國際慣例接軌,引入不確定度的有關知識,以適應學生未來工作的需要。
本書緒論及第一、二章由孫阿明編寫,第三、四章由劉靜編寫,第五章及附錄由王慶編寫,全書由孫阿明統(tǒng)稿。
在本書的編寫過程中,我們參考了一些已出版的物理實驗教材,在此向有關作者表示感謝。
由于編者學識水平及教學經驗有限,書中不足之處在所難免,衷心希望廣大讀者批評指正。
第一章 測量的不確定度與實驗數據處理方法 4
1.1 測量的誤差與不確定度 4
1.2 常用實驗數據處理方法 11
第二章 力學、熱學實驗 19
力學、熱學實驗基礎知識 19
實驗2.1 物體密度的測量 22
實驗2.2 楊氏模量的測定 24
實驗2.3 速度和加速度的測量 28
實驗2.4 動量守恒定律的驗證 31
實驗2.5 簡諧振動的研究 35
實驗2.6 用三線擺測量轉動慣量 38
實驗2.7 聲速的測定 41
實驗2.8 落球法測量液體黏度系數 45
實驗2.9 冷卻法測量金屬的比熱容 48
實驗2.10 單擺的研究 51
第三章 電磁學實驗 53
電磁學實驗基礎知識 53
實驗 3.1 電表的改裝和校準 62
實驗3.2 信號波形的觀察與測量 65
實驗3.3 電學元件的“電流-電壓”特性的測定 69
實驗3.4 用惠斯通電橋測電阻 73
實驗3.5 用雙臂電橋測量低值電阻 78
實驗3.6 組裝電勢差計 83
實驗3.7 RLC電路的諧振特性 87
實驗3.8 RLC串聯電路的暫態(tài)過程 92
實驗3.9 RLC串聯電路的穩(wěn)態(tài)特性 100
實驗3.10 電子射線的電聚焦與磁聚焦 107
第四章 光學實驗 113
光學實驗基礎知識 113
實驗4.1 薄透鏡焦距的測量 122
實驗4.2 分光計的調節(jié)與使用 126
實驗4.3 用最小偏向角法測定棱鏡折射率 134
實驗4.4 光柵衍射 137
實驗4.5 用牛頓環(huán)測平凸透鏡的曲率半徑 141
實驗4.6 單縫衍射 146
實驗4.7 光的偏振 151
第五章 創(chuàng)新型實驗 155
實驗5.1 基頻法測空氣中的聲速 155
實驗5.2 太陽密度的估測 159
實驗5.3 利用DIS探究感應電動勢與磁通量變化率的關系 162
實驗5.4 利用單擺測重力加速度 165
實驗5.5 空氣柱駐波規(guī)律 169
實驗5.6 落磁法演示楞次定律實驗中磁環(huán)運動規(guī)律的探究 175
附 錄 179
附錄1 物理天平的結構和使用 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 180
附錄4 游標卡尺的使用 180
附錄5 氣墊技術和氣墊導軌 181
附錄6 落球法液體黏滯系數測定儀使用說明 182
附錄7 QJ23使用方法 184
附錄8 標準電池 184
附錄9 SX型交流毫伏表使用說明 185
附錄10 函數發(fā)生器簡介 186
附錄11 HH4310雙蹤示波器的使用簡介 186
附錄12 圓刻度盤的偏心差 188
附錄13 實驗報告示例——單擺的研究 188
附錄14 中華人民共和國法定計量單位 190
附錄15 物理量表 192
參考文獻 202