本教材是根據(jù)高等學校物理基礎(chǔ)課程教學指導分委員會制定的《理工科類大學物理實驗課程教學基本要求》,結(jié)合近年來吉林建筑科技學院線上線下課程教學資源的建設(shè)與應(yīng)用,以及新時代發(fā)展對課程建設(shè)的要求和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標要求,對原教材內(nèi)容做了刪減、修改和補充后重新編寫的。
本教材結(jié)合線下教學中分層次、分系列和模塊化教學需要,共分為6部分:緒論、基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗、設(shè)計性實驗、仿真實驗和附錄。在基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗和設(shè)計性實驗部分共編入43個實物實驗。在編寫過程中,為更好服務(wù)線下課程教學,本教材中編入了與線上課程資源相對應(yīng)的內(nèi)容,以期通過新教學組織模式,提高學生自主學習和創(chuàng)新的意識。本教材在挖掘物理實驗內(nèi)容中蘊含的思政元素、落實立德樹人根本任務(wù)方面,也做了有益的嘗試。另外,本教材還以物理仿真實驗室為平臺,編入了部分仿真實驗,并在附錄中給出了基本物理常數(shù)及國際單位制等內(nèi)容。
本教材可作為高等院校工科類各專業(yè)的教科書或參考書。
前言
本教材根據(jù)高等學校大學物理課程教學指導分委員會制定的《理工科類大學物理實驗課程教學基本要求》,結(jié)合“關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實施意見”,以及近年來吉林建筑科技學院實驗室建設(shè)和大學物理實驗課程教學改革情況修訂。在修訂中,調(diào)整了部分內(nèi)容,增加了部分新實驗、新方法的選題,努力體現(xiàn)教材的學術(shù)性和先進性。本教材在內(nèi)容組織上深入挖掘大學物理實驗內(nèi)容中蘊含的思政元素,通過物理學的研究方法、技術(shù)手段和科學家的成長歷程等,逐步使學生形成科學的世界觀,使社會主義核心價值觀深入人心,落實立德樹人根本任務(wù)。本教材與我!拔锢韺嶒灐本上課程教學資源相結(jié)合,推進了現(xiàn)代信息技術(shù)與教學的深度融合,進而引導學生進行探究式學習和自主學習,為實行新教學模式打下了基礎(chǔ)。
本教材仍分為6部分:緒論、基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗、設(shè)計性實驗、仿真實驗和附錄。緒論部分介紹基本的實驗方法、測量誤差理論與數(shù)據(jù)處理等,實驗題目是按基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗、設(shè)計性實驗和仿真實驗4個層次組成教學體系,內(nèi)容涵蓋力學、熱學、電磁學、光學和近代物理等,共編入43個實物實驗和3個仿真實驗。
教材內(nèi)容遵循由簡到繁、由易到難、循序漸進、逐層提高的原則編排。在實驗題目和內(nèi)容的選擇上,我們從經(jīng)典物理實驗中精心挑選了一些物理思想突出、實驗方法典型的內(nèi)容,主要是為了加強對學生物理實驗基礎(chǔ)的訓練,讓學生掌握基本的實驗知識、實驗方法、實驗技能和數(shù)據(jù)處理方法,培養(yǎng)學生求實的科學態(tài)度和刻苦鉆研的優(yōu)良作風,提高學生的基本科學素養(yǎng)。
在注重基礎(chǔ)訓練的同時,我們也十分重視物理實驗內(nèi)容的創(chuàng)新。物理實驗教學應(yīng)與時俱進,具有時代性,應(yīng)把反映時代特色的新技術(shù)、新成果、先進測量方法等納入實驗教學;物理實驗教學還應(yīng)結(jié)合學校專業(yè)特點,把與專業(yè)緊密結(jié)合的、應(yīng)用性強、物理內(nèi)涵豐富的實驗引入實驗教學,激發(fā)學生的求知熱情,培養(yǎng)學生的探索精神和創(chuàng)新欲望,形成敢于挑戰(zhàn)難題的工匠風格。
為更好地培養(yǎng)學生的自主學習能力和方便教學,本教材把大多數(shù)實驗儀器的使用方法、實驗原理和方法、實驗操作過程和實驗數(shù)據(jù)處理方法等主要實驗教學環(huán)節(jié),以超星“學習通”為平臺,通過視頻和文本等方式展現(xiàn)出來, 使線下教學與線上資源相配套,為學生搭建一個新的自主學習平臺。
仿真實驗是以吉林建筑科技學院物理實驗教學中心網(wǎng)站及物理仿真實驗室為平臺,介紹計算機模擬物理實驗的操作方法。學生通過仿真實驗的訓練,可以在網(wǎng)上進行實驗預習和課外實驗。由于仿真實驗不受儀器設(shè)備和學時的限制,大大地豐富了開放式物理實驗教學的內(nèi)容。
本教材是吉林建筑科技學院基礎(chǔ)物理實驗教學中心全體教師辛勤勞動的成果。周輝教授審閱了書稿,并對教材編寫提出了許多寶貴的指導意見,在此表示衷心的感謝。此次成書由姜廣軍擔任主編,向安潤、孟祥秋擔任副主編。參與編寫的還有王杰、付靜、李明非、張薇薇和張丹瑋,具體編寫分工如下:姜廣軍編寫緒論、實驗1、實驗31及附錄;向安潤編寫實驗11、實驗12、實驗20、實驗25、實驗30、實驗32、實驗38及仿真實驗;孟祥秋編寫實驗2、實驗8、實驗9、實驗21、實驗27、實驗28、實驗35、實驗36及實驗40;王杰編寫實驗4、實驗7、實驗14、實驗19、實驗23、實驗26、實驗34、實驗39、實驗41及實驗42;張薇薇編寫實驗13、實驗15、實驗16、實驗24及實驗33;李明非和張丹瑋編寫實驗5、實驗6、實驗17、實驗18、實驗29、實驗37及實驗43;付靜編寫實驗3、實驗10及實驗22。
本教材已被列為吉林省首批“普通本科高校重點教材建設(shè)項目”。在吉林省教育廳職能部門指導和監(jiān)督下,在校領(lǐng)導的關(guān)心下,在兄弟院校的同行、機械工業(yè)出版社有關(guān)人員和儀器生產(chǎn)廠家的支持下,圓滿完成本教材的修訂任務(wù),在此一并致謝。
編寫適合應(yīng)用型人才培養(yǎng)需要的教材是一種探索,在編寫過程中難免有疏漏之處,懇請讀者批評指正。
編者
目錄
前言
第1章緒論1
11物理實驗課程的地位、目的和要求1
12測量與誤差2
13不確定度及測量結(jié)果表達式7
14有效數(shù)字12
15實驗數(shù)據(jù)處理方法14
第2章基礎(chǔ)性實驗17
實驗1物體密度的測量17
實驗2在氣墊導軌上測滑塊的速度和加速度22
實驗3用扭擺法測定物體的轉(zhuǎn)動慣量28
實驗4溫差電偶的定標與測溫34
實驗5固體線脹系數(shù)的測定36
實驗6熱管及其性能測試39
實驗7電表的改裝與校準41
實驗8用惠斯通電橋測量電阻46
實驗9用電位差計測量電動勢49
實驗10利用集成霍爾傳感器測量亥姆霍茲線圈的磁場分布52
實驗11模擬示波器的使用58
實驗12數(shù)字示波器的基本操作67
實驗13分光計的調(diào)節(jié)和使用77
實驗14用牛頓環(huán)測量透鏡的曲率半徑82
實驗15用衍射光柵測量光波的波長85
實驗16光的偏振88
第3章綜合性實驗94
實驗17用動態(tài)懸掛法測定工程材料的彈性模量94
實驗18RLC電路的暫態(tài)過程103
實驗19熱敏電阻特性研究108
實驗20聲速的測定111
實驗21超聲波測試原理及應(yīng)用117
實驗22鐵磁材料的磁滯回線和基本磁化曲線123
實驗23邁克耳孫干涉儀的調(diào)節(jié)與使用129
實驗24利用超聲光柵測聲速134
實驗25太陽能電池的特性與應(yīng)用研究138
實驗26全息照相的基本技術(shù)146
實驗27電阻應(yīng)變式傳感器靈敏度特性的研究150
實驗28金屬箔式應(yīng)變片交流電橋及其應(yīng)用158
實驗29霍爾式傳感器的特性研究162
實驗30光電效應(yīng)及普朗克常量的測定164
實驗31夫蘭克-赫茲實驗170
實驗32核磁共振實驗173
第4章設(shè)計性實驗178
實驗33簡諧振動的研究178
實驗34用伏安法測電阻180
實驗35用電位差計校正電壓表182
實驗36改裝毫安表185
實驗37測量聲音頻率186
實驗38熱電偶溫度計的設(shè)計187
實驗39半導體溫度計的設(shè)計189
實驗40用多普勒效應(yīng)測物體運動的速度190
實驗41細絲直徑的測量191
實驗42用邁克耳孫干涉儀測量透明薄片的折射率193
實驗43應(yīng)用傳感器設(shè)計電子秤194
第5章仿真實驗196
51仿真實驗簡介196
52仿真實驗舉例198
仿真實驗1用拉伸法測金屬絲的彈性模量198
仿真實驗2密立根油滴實驗204
仿真實驗3氫氘光譜拍攝209
附錄215
附錄A基本物理常量的值215
附錄B國際單位制(SI)簡介215
附錄C20℃時幾種物質(zhì)的密度217
附錄D20℃時某些金屬的彈性模量217
附錄E某些固體的線脹系數(shù)217
附錄F空氣中水的飽和蒸汽壓和溫度的關(guān)系表218
參考文獻219