《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》介紹了誤差理論與數(shù)據(jù)處理的基本知識(shí), 并涉及力學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、近代物理等多方面的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇和編排上, 注重突出物理實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、基本方法、基本測(cè)量技術(shù), 包括惠斯通電橋測(cè)中值電阻、分光儀的調(diào)整及三棱鏡頂角的測(cè)量、楊氏模量的測(cè)量、PN結(jié)正向壓降溫度特性的研究、太陽(yáng)能電池特性實(shí)驗(yàn)、巨磁電阻效應(yīng)及應(yīng)用、光電效應(yīng)研究及普朗克常數(shù)的測(cè)定、液晶電光效應(yīng)綜合實(shí)驗(yàn)等四十余種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
概論
0.1大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的任務(wù)
0.2如何做好大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)
0.3關(guān)于實(shí)驗(yàn)報(bào)告的說(shuō)明
**章誤差理論
1.1測(cè)量與誤差
1.1.1測(cè)量的基本概念及分類(lèi)
1.1.2誤差的基本概念及分類(lèi)
1.2系統(tǒng)誤差
1.2.1系統(tǒng)誤差的來(lái)源
1.2.2系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)
1.2.3系統(tǒng)誤差的減少和消除
1.3隨機(jī)誤差及其數(shù)學(xué)處理
1.3.1直接測(cè)得量誤差的估算
1.3.2異常值的剔除
1.3.3間接測(cè)得量誤差的估算
1.3.4測(cè)量結(jié)果的表達(dá)式
1.4有效數(shù)字及其運(yùn)算規(guī)則
1.4.1有效數(shù)字的概念
1.4.2運(yùn)算后的有效數(shù)字
1.4.3使用有效數(shù)字運(yùn)算規(guī)則的幾點(diǎn)說(shuō)明
1.4.4直接測(cè)得量結(jié)果表達(dá)式書(shū)寫(xiě)例子
1.4.5間接測(cè)得量結(jié)果表達(dá)式書(shū)寫(xiě)例子
1.5測(cè)量不確定度評(píng)定
1.5.1不確定度的建立
1.5.2測(cè)量不確定度的概念與分類(lèi)
1.5.3直接測(cè)量結(jié)果不確定度的評(píng)定
1.5.4測(cè)量結(jié)果的不確定度表示
1.5.5間接測(cè)量結(jié)果不確定度的評(píng)定
第2章數(shù)據(jù)處理的基本方法
2.1列表法
2.2作圖法
2.2.1作圖法的步驟與規(guī)則
2.2.2用作圖法求直線(xiàn)的斜率、截距和經(jīng)驗(yàn)公式
2.2.3曲線(xiàn)的改直
2.3逐差法
2.4**二乘法
第3章物理實(shí)驗(yàn)基本儀器的使用與訓(xùn)練
實(shí)驗(yàn)3.1長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器與訓(xùn)練
實(shí)驗(yàn)3.2復(fù)擺的研究
實(shí)驗(yàn)3.3電學(xué)基本儀器與訓(xùn)練
實(shí)驗(yàn)3.3.1電表的改裝與校準(zhǔn)
實(shí)驗(yàn)3.3.2惠斯通電橋測(cè)中值電阻
實(shí)驗(yàn)3.3.3直流單雙臂電橋的使用
實(shí)驗(yàn)3.3.4交流電橋的應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)3.4光學(xué)基本儀器與訓(xùn)練
實(shí)驗(yàn)3.4.1分光儀的調(diào)整及三棱鏡頂角的測(cè)量
實(shí)驗(yàn)3.4.2光柵衍*及鈉光波長(zhǎng)的測(cè)量
實(shí)驗(yàn)3.4.3用超聲光柵測(cè)定液體中的聲速
第4章綜合及應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)4.1剛體轉(zhuǎn)動(dòng)的研究
實(shí)驗(yàn)4.1.1用塔輪式轉(zhuǎn)動(dòng)慣量?jī)x測(cè)量剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
實(shí)驗(yàn)4.1.2用氣墊轉(zhuǎn)盤(pán)測(cè)量剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
實(shí)驗(yàn)4.2楊氏模量的測(cè)量
實(shí)驗(yàn)4.3弦音振動(dòng)的研究
實(shí)驗(yàn)4.4波爾共振的研究
實(shí)驗(yàn)4.5液體表面張力系數(shù)的測(cè)量
實(shí)驗(yàn)4.6介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)4.7用冷卻法測(cè)金屬的比熱容
實(shí)驗(yàn)4.8小型制冷裝置制冷功率和制冷效率的測(cè)量
實(shí)驗(yàn)4.9聲速測(cè)量
實(shí)驗(yàn)4.10熱電偶定標(biāo)與金屬冷卻過(guò)程的測(cè)量
實(shí)驗(yàn)4.11通電圓線(xiàn)圈和亥姆霍茲線(xiàn)圈磁場(chǎng)的測(cè)量
實(shí)驗(yàn)4.12幾何光學(xué)的應(yīng)用與研究
實(shí)驗(yàn)4.13等厚干涉的研究與應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)4.14單縫衍*的研究
實(shí)驗(yàn)4.15光的偏振
實(shí)驗(yàn)4.16多普勒效應(yīng)的研究與應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)4.17PN結(jié)正向電壓溫度特*研究
實(shí)驗(yàn)4.18鐵磁材料的磁滯回線(xiàn)和基本磁化曲線(xiàn)
實(shí)驗(yàn)4.19霍爾效應(yīng)的研究
實(shí)驗(yàn)4.20巨磁電阻效應(yīng)及其應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)4.21太陽(yáng)能電池特*實(shí)驗(yàn)
第5章近代物理實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)5.1光電效應(yīng)法測(cè)量普朗克常數(shù)
實(shí)驗(yàn)5.2邁克耳遜干涉儀的調(diào)整與使用
實(shí)驗(yàn)5.2.1雙光束等傾干涉
實(shí)驗(yàn)5.2.2多光束干涉
實(shí)驗(yàn)5.3光速測(cè)量
實(shí)驗(yàn)5.4全息照相
實(shí)驗(yàn)5.5夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)5.6密立根油滴實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)5.7鎢的逸出功的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)5.8液晶電光效應(yīng)綜合實(shí)驗(yàn)
附錄
參考文獻(xiàn)
概▁論
物理學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)。物理學(xué)新概念、新規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和確立主要依賴(lài)于實(shí)驗(yàn),物理學(xué)上的新突破也常常是基于新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法的發(fā)觀。物理實(shí)驗(yàn)的方法。思維、儀器以及技術(shù)已經(jīng)被普遍地應(yīng)用在各個(gè)自然科學(xué)領(lǐng)域,乃至自然科學(xué)之外的學(xué)科,
“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”是理工科院校各專(zhuān)業(yè)的一門(mén)獨(dú)立設(shè)置的必修基礎(chǔ)課程,是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)以后接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開(kāi)編。本課程中每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)、安排,在加深對(duì)理論知識(shí)理解的同時(shí),可使學(xué)生獲得基本的實(shí)驗(yàn)知識(shí),并在實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能等諸多方面提供了較為系統(tǒng)、嚴(yán)格的調(diào)練,是大學(xué)生從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)的人門(mén)向?qū)。在培養(yǎng)科學(xué)工作者的良好素質(zhì)及科學(xué)世界觀方面,大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程也起者潛移默化的作用,是**實(shí)踐類(lèi)課程難以替代的。
0.1大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的任務(wù)
本課程按照(高等學(xué)校理工科**基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求),以循序南進(jìn)的原則,學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)、方法和技能,了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要過(guò)程和基本方法,為今后學(xué)習(xí)和工作奠定良好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),其具體任務(wù)是:
1.通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析和對(duì)物理量的測(cè)量,學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)知識(shí),加深對(duì)物理學(xué)原理的理解,
2.培養(yǎng)與提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)**,*要包括以下幾個(gè)方面;
(1)能通過(guò)閱讀實(shí)驗(yàn)教材或資料,做好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備。
(2)能借*教材或儀器說(shuō)明書(shū)正確使用物理實(shí)驗(yàn)儀器。
(3)能話(huà)用物理學(xué)理論對(duì)實(shí)臉現(xiàn)象進(jìn)行初步分析判斷,
(4)能正確記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),繪制曲線(xiàn),分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,撰寫(xiě)合格的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
(5)能夠完成簡(jiǎn)單的具有設(shè)計(jì)*內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)。
3.培養(yǎng)與提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)索養(yǎng),要求學(xué)生具有理論聯(lián)系實(shí)際和實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng),嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度,主動(dòng)研究的探索精神,遵守紀(jì)律、遵守操作規(guī)程,團(tuán)結(jié)協(xié)作和愛(ài)護(hù)公共財(cái)產(chǎn)的優(yōu)良品徳
0.2如何做好大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),做好大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)要抵好三個(gè)環(huán)節(jié):實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
1.實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)
預(yù)習(xí)是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ),是實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行和提供實(shí)驗(yàn)質(zhì)量的保障,做好預(yù)習(xí),首先應(yīng)明確本次實(shí)驗(yàn)的目的,知道要“做什么”:在此基礎(chǔ)之上明確實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法的特點(diǎn),以及測(cè)量的內(nèi)容和注意事項(xiàng),了解實(shí)驗(yàn)“怎么做“,哪些是直接測(cè)量量,哪些是間接測(cè)量量,用什么僅器和方法來(lái)測(cè)量,站果的誤差該如何估算等,想明白這些問(wèn)題之后,制定合理的實(shí)驗(yàn)規(guī)劃,在課堂實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有的放矢,有什對(duì)*地進(jìn)行挫作和觀察,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)同題,獨(dú)立完成各項(xiàng)任務(wù),實(shí)現(xiàn)各個(gè)日標(biāo)。在此基礎(chǔ)上,上課之前完或?qū)嶒?yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告的書(shū)寫(xiě)。
2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程
(1)按時(shí)進(jìn)人實(shí)驗(yàn)室,不遲到早退注意課意秩序,不交頭接耳,獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。
(2)認(rèn)真檢查并熟悉測(cè)量?jī)H器,記下主要測(cè)量?jī)H器的型號(hào)及其主要技術(shù)參數(shù)(如測(cè)量范圍和精度)。
(3)根據(jù)儀器使用說(shuō)明,正確安裝和調(diào)整儀器;檢查無(wú)誤后,按實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn):如有問(wèn)題,可聯(lián)系指導(dǎo)教師協(xié)*解決。
(4)嚴(yán)肅認(rèn)真,膽大心細(xì),獨(dú)立操作,有條不素。
(5)實(shí)事求是,正確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。需特別注意數(shù)據(jù)的有效數(shù)字。
(6)實(shí)驗(yàn)中要及時(shí)分析和整理數(shù)捌,如有問(wèn)題,應(yīng)重測(cè)或補(bǔ)測(cè),惜誤的數(shù)據(jù)用一條水平線(xiàn)段劃掉即可。原始數(shù)報(bào)粒理后出后經(jīng)新起笑字,列右品師,綿由源關(guān)閉,儀器規(guī)整好,填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行記錄本,記錄儀器設(shè)備損壞情況。
實(shí)驗(yàn)中強(qiáng)調(diào)規(guī)范操作,注意操作的安全*:學(xué)會(huì)邊做實(shí)驗(yàn)、邊檢查、邊分析,避免實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)才發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程有誤的現(xiàn)象發(fā)生,實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)立即控制現(xiàn)場(chǎng)(如斷電,降溫等).及時(shí)報(bào)告老師,分析原因,排除故障,切不可有意回避、推諉責(zé)任、擅自調(diào)換別組的儀器。
因操作不當(dāng)造成僅器損壞,將視情節(jié)酌情賠償。
3.實(shí)驗(yàn)報(bào)告
實(shí)驗(yàn)報(bào)告不只是一份學(xué)生的作業(yè),更是實(shí)驗(yàn)者所做的工作和成果展示。閱讀者要從報(bào)告中了解實(shí)驗(yàn)者做了什么,根據(jù)什么做的,取得了哪些觀測(cè)資料,得到了什么樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,取得了什么成果或結(jié)論。實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)能反映實(shí)驗(yàn)者對(duì)所做實(shí)驗(yàn)的完整思路。其中特別注意實(shí)驗(yàn)?zāi)康,?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的和諧一致,即實(shí)驗(yàn)中的結(jié)論應(yīng)該是在原理的指導(dǎo)下取得的結(jié)果,來(lái)說(shuō)明對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡膶?shí)現(xiàn)程度。
攜寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告字體要端正,文字要簡(jiǎn)練,數(shù)據(jù)要齊全,圖表要規(guī)范。計(jì)算要準(zhǔn)確,分析要充分、具體,要按時(shí)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告,過(guò)時(shí)無(wú)故不交者沒(méi)有分?jǐn)?shù),如發(fā)現(xiàn)有抄襲數(shù)據(jù)或報(bào)告現(xiàn)象的,一律按作弊嚴(yán)肅處理。
0.3關(guān)于實(shí)驗(yàn)報(bào)告的說(shuō)明
本課程中,實(shí)驗(yàn)報(bào)告分為預(yù)習(xí)報(bào)告、課上數(shù)據(jù)記錄和課后數(shù)據(jù)處理三部分,其所占分?jǐn)?shù)
比例通常為3:3:4。
實(shí)驗(yàn)課之前必須按時(shí)完成預(yù)習(xí)報(bào)告的書(shū)寫(xiě),并在課上交由教師審閱,無(wú)預(yù)習(xí)報(bào)告或預(yù)習(xí)報(bào)告不合格者不得參加該次實(shí)驗(yàn)課;