《大学物理实验》根据教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会编制的《理工科类大学物理实验课程教学基本要求》(2010年版),结合编者多年教学经验,适应当前的教学要求和条件编写而成。《大学物理实验》共八章,61个实验。《大学物理实验》内容包括实验数据处理的基础知识,大学物理实验中常用的一些仪器设备,演示实验,预备实验,基础实验,基本技术实验,设计性实验和近代物理与综合性、应用性实验。
《大学物理实验》可作为高等学校理工科类大学物理实验课程的教材,也可供其他读者参考。
本书是在安徽大学和合肥学院合作编写的《新编大学物理实验》的基础上改编而成的。随着科学技术的进步和教育改革的发展,大学物理实验课程无论是在教学体系、教学方法、实验技术,还是在仪器设备等方面都发生了很大变化。为了适应新的教学要求和条件,体现近年来教学改革的成果,我们改编了这本实验教材。
本书的实验内容是按分层次教学的需要编排的。第一章为实验数据处理的基础知识,这部分内容可根据实际情况选用,第二章介绍了大学物理实验中常用的一些仪器设备,由于同一类仪器的型号和规格很多,不可能一一举例,这些仪器可作为参考,关于实验内容,本书按照三个教学层次编写。第一层次为入门实验,即第四章的预备实验。考虑到我国高中物理教学的现状和不同地区学校的差异,这一章所选的实验题目主要是为学生学习大学物理实验课程做一些知识的准备,为高中和大学之间做一个衔接,第二层次为第五章的基础实验和第六章的基本技术实验,这两章所选的实验题目为大学物理基本训练实验,包括力、热、电、光等不同学科分支的内容。通过这些实验让学生学习基本物理实验方法和测量技术,熟悉基本物理实验仪器的工作原理和使用方法,学习实验数据处理和分析的基本方法。第三层次为提高实验,包括第七章的设计性实验的训练和第八章的近代物理与综合性、应用性实验,通过该层次实验的学习,锻炼学生对物理实验知识的综合运用能力和独立工作的能力。设计性实验选取的是近几年在教学实践中曾经尝试过的题目,在这些实验题目中一般没有给出具体的实验原理和方法,只是提出了一些实验的要求。由于实验方案不同,所用仪器也会不同,所以题目中只给出了一些参考仪器。通过设计实验的训练,使学生体验查阅资料、设计实验方案、搭建实验设备、解决实验中出现的问题,以及分析实验结果等全过程,在整个实验过程中锻炼学生分析和解决实际物理问题的能力,提高学生的科学素养。
演示物理实验在对学生观察物理现象,增加感性知识,提高学习兴趣方面和对培养学生分析问题及解决问题的能力方面无疑具有重要的作用。尤其是开放性演示物理实验可以让学生自己动手观察实验,思考问题,在培养学生综合应用的动手能力和开拓创新的精神等方面显示出其独特的魅力。为适应开放实验的需要,第三章为演示实验单元。
本书主要供非物理专业的理、工科学生使用,旨在使学生通过学习本课程后能比较系统地掌握进行科学实验的基本知识、学会进行科学实验的基本方法、提高进行科学实验的基本技能,培养学生独立操作、独立思考、独立处理问题的能力。
绪论
1.物理量的测量、测量误差和数据处理
1.1 测量与误差
1.2 误差的处理
1.3 直接测量结果的表示和总不确定度的评定
1.4 间接测量的结果及不确定度的评定
1.5 常用仪器的仪器误差(限)
1.6 数据处理的基本方法
练习题
2.物理实验的基础知识
2.1 物理实验的基本仪器
2.2 物理实验的基本测量方法
2.3 物理实验中的基本调整与操作技术
3.演示实验
实验1 力、热学演示实验
实验2 电磁学演示实验
实验3 光学演示实验
实验4 综合演示实验
4.预备实验
实验5 长度的测量
实验6 物体密度的测定
实验7 气垫技术
实验8 单摆实验
实验9 测定冰的熔化热
实验10 电阻元件伏安特性的测定
实验11 数字万用电表的使用
实验12 光路调整与薄透镜焦距的测定
5.基础实验
实验13 用拉伸法测量金属丝的杨氏模量
实验14 转动惯量的测量
实习1 三线摆
实习2 扭摆法测定物体的转动惯量
实验15 液体黏度的测定
实验16 模拟静电场
实验17 直流电桥测电阻
实习1 用惠斯通电桥测量中值电阻
实习2 用双臂电桥测量低电阻
实验18 补偿原理与电位差计
实验19 示波器的使用
实验20 分光计的调整及棱镜折射率的测定
实习1 分光计的调整及三棱镜顶角的测定
实习2 棱镜折射率的测定
6.基本技术实验
实验21 声速的测量
实验22 物体导热系数的测定
实验23 冷却法测量金属的比热容
实验24 空气比热容比的测定
实验25 铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线的测绘
实验26 霍尔效应
实习1 霍尔效应测量通电螺线管内部磁场
实习2 霍尔效应及应用
实验27 用电磁感应法测交变磁场
实验28 RLC串联电路的暂态过程
实验29 阿贝折射仪
实验30 光的干涉现象应用——牛顿环、劈尖
实验31 迈克耳孙干涉仪的调整与使用
实验32 衍射光栅
实验33 单缝衍射的光强分布及微小长度的测量
实验34 偏振光的观察与应用
实习1 偏振光的观察与分析
实习2 小型旋光仪的使用
7.设计性实验的训练
实验35 金属线胀系数的测量
实验36 用补偿法测量电流、电压和电阻
实验37 直流电路设计性实验
实验38 电学实验设计
实验39 非平衡电桥与电阻温度计
实验40 组装望远镜和显微镜
实验41 金属细丝直径的测量
实验42 透明薄片厚度测量
8.近代物理与综合性、应用性实验
实验43 波尔共振实验
实验44 热敏电阻温度特性的研究
实验45 集成电路温度传感器的特性测量及应用
实验46 用超声光栅测定液体中的声速
实验47 法布里-珀罗干涉仪
实验48 用迈克耳孙干涉仪测空气折射率
实验49 全息照相
实验50 数码照相与图像处理
实验51 液晶电光效应
实验52 音频信号光纤通信原理
实验53 用光学多通道分析器(OMA)研究氢原子光谱
实验54 阿贝成像原理与空间滤波
实验55 密立根油滴实验
实验56 弗兰克-赫兹实验
实验57 光电效应测普朗克常量
实验58 计算机虚拟实验
实验59 太阳能电池的特性研究实验
实验60 红外物理特性及应用实验
实验61 PASCO设计实验
实习1 动力学设计实验
实习2 电磁学设计实验
实习3 光学设计实验
实习4 综合设计实验
附表A 常用物理常量表
附表B 国际单位制简介
参考文献