《大學物理實驗》是根據(jù)《理工科類大學物理實驗課程教學基本要求》(2010年版)的精神,結合天津大學幾十年來的物理實驗教學經驗,在歷年所用教材的基礎上,考慮到與中學教學內容的銜接和現(xiàn)代物理學在各個學科領域的應用和發(fā)展,并參考兄弟院校的一些教學經驗編寫而成的。全書分六章,共計63個實驗。實驗包括基礎性實驗、基本實驗、綜合實驗、近代物理實驗;A性實驗的目的在于用一些*基礎的實驗,訓練基礎的實驗方法,以深刻理解一些基本概念和規(guī)律。基本實驗的目的在于讓學生獲得科學實驗的基本技能和經驗。綜合實驗是一些多個理論和實驗技術相結合的實驗,旨在將所學知識普遍聯(lián)系起來,體現(xiàn)創(chuàng)新和綜合素質的訓練。近代物理實驗則選取了一些物理學史上的重大實驗,以體現(xiàn)科學技術的不斷發(fā)展,學習大師級的思維方式和解決問題的方法。另外大部分實驗都安排了拓展與設計題目,以便使更為優(yōu)秀的學生在理解和掌握實驗原理和方法的基礎上開拓思路,進行實驗探索與創(chuàng)新。
《大學物理實驗》的教學內容力求做到層次清晰,注重基礎技能的掌握和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。《大學物理實驗》可作為高等學校大學物理實驗課程的教材。
本書是根據(jù)教育部高等學校物理學與天文學教學指導委員會編制的《理工科類大學物理實驗課程教學基本要求》(2010年版)的精神,在陳榮金、王惠棣、任隆良、谷晉騏等編寫的多部大學物理實驗教材的基礎之上,總結了近年來的教學改革經驗和實驗室建設成果,并吸收了一些兄弟院校的教學經驗和部分優(yōu)秀的教學內容后編寫而成的。
章節(jié)安排如下:第一章“測量不確定度和實驗數(shù)據(jù)處理”,第二章“物理實驗基礎知識”,第三章“力學熱學實驗”,第四章“電磁學實驗”,第五章“光學實驗”,第六章“綜合與近代物理實驗”。去掉單獨設計性實驗,在多個實驗后增添了拓展與設計內容,以培養(yǎng)學生的實驗興趣,提高實驗能力,對更為優(yōu)秀的學生進行課后指導與培訓。
我們對測量的不確定度和實驗數(shù)據(jù)處理一章內容進行了改寫以適應近幾年最新的理論進展和國家標準的變化。
近年來實驗儀器更新頻繁,里面包含了很多的新技術、新方法。我們對原來的大部分實驗進行了改寫,增減了一些實驗題目,實驗內容既保留了系統(tǒng)性、規(guī)范性的訓練,也為不同專業(yè)的學生根據(jù)自己的專業(yè)和興趣靈活選擇實驗題目奠定了基礎。
針對目前正在進行的教學質量提升計劃,廣大教師和實驗技術人員做了大量的工作,本教材也反映了近幾年的實驗室面貌和實驗室建設的成果,在此向辛勤工作的各位同事對教材重編所作的貢獻表示感謝,向有關參考書作者表示衷心的感謝,同時也感謝天津大學對精品教材的支持。
本書是由王永祥、耿志剛主編,天津大學物理實驗中心集體編寫而成的。
王永祥修改和編寫了第一章和實驗27、31、35、38-47、50-51、54、57、61,并對全書進行了修改與審閱。耿志剛修改和編寫了緒論和實驗22-26、32-34、55-56、58-60、63。以下作者按姓氏拼音排序,所改編的實驗如下:陳霞(實驗1-4),程利艷(實驗9、14、19),馮列峰(實驗12、13),高宗慧(實驗7、8、11),柯紅衛(wèi)(實驗10、48),廖怡(實驗5、6、15),劉京津(實驗36、37、52),劉新典(實驗20、21),秦珠(實驗16-18),王樹國(實驗49、53、62)。
由于編者水平有限,本書難免有不當與錯誤之處,懇請批評指正,我們也會不斷地修改和完善。
緒論
0.1 物理實驗課的重要性
0.2 物理實驗課的教學目的和任務
0.3 物理實驗課的基本程序
0.4 嚴格基本訓練培養(yǎng)科學素養(yǎng)
第一章 測量不確定度和實驗數(shù)據(jù)處理
1.1 測量及其誤差
1.2 誤差分析與處理方法
1.3 測量的不確定度及評定方法
1.4 直接測量結果的不確定度計算
I.5 間接測量結果的合成不確定度
1.6 有效數(shù)字
1.7 實驗數(shù)據(jù)處理的基本方法
第二章 物理實驗基礎知識
2.1 物理實驗的基本操作技術
2.2 力學熱學實驗基礎知識
2.3 電磁學實驗基礎知識
2.4 光學實驗基礎知識
第三章 力學熱學實驗
實驗1 長度測量
實驗2 物質密度的測定
實驗3 牛頓第二定律
實驗4 動量守恒和機械能守恒
實驗5 簡諧振動
實驗6 鋼絲的楊氏模量
實驗7 扭擺法測定物體的轉動慣量
實驗8 三線扭擺法測物體的轉動慣量
實驗9 扭擺法研究受迫振動
實驗10 聲速的測量
實驗11 落球法測定液體的黏度
實驗12 固體導熱系數(shù)的測定
實驗13 壓力傳感器和溫度傳感器測氣體的絕熱指數(shù)
實驗14 冷卻法測定金屬的比熱容
實驗15 拉脫法測定液體的表面張力系數(shù)
第四章 電磁學實驗
實驗16 滑線變阻器分壓特性與制流特性
實驗17 磁電式直流電表的改裝與校驗
實驗18 RC電路的暫態(tài)過程
實驗19 線性電阻與非線性電阻的伏安特性曲線
實驗20 用電流場模擬靜電場
實驗21 自組惠斯通電橋測電阻
實驗22 自組電位差計
實驗23 用沖擊法測高電阻
實驗24 用開爾文雙電橋測低電阻
實驗25 示波器的使用
實驗26 RLC電路的穩(wěn)態(tài)特性
實驗27 電子比荷的測定
實驗28 電阻溫度系數(shù)
實驗29 溫差熱電偶的定標與使用
實驗30 PN結溫度傳感器特性
實驗31 非平衡電橋及其應用
實驗32 用沖擊法測螺線管磁場
實驗33 鐵磁材料的磁滯回線
實驗34 霍耳效應及其應用
第五章 光學實驗
實驗35 薄透鏡焦距的測定
實驗36 分光計的調節(jié)與使用
實驗37 測定棱鏡玻璃的折射率
實驗38 用極限法測液體的折射率
實驗39 等厚干涉
實驗40 菲涅耳雙棱鏡
實驗41 邁克耳孫干涉儀的使用
實驗42 用邁克耳孫干涉儀測定鈉雙線的波長差
實驗43 空氣折射率的測定
實驗44 光柵衍射
實驗45 光的夫瑯禾費衍射現(xiàn)象的觀測
實驗46 單縫衍射法測光的波長
實驗47 偏振光的觀測
實驗48 超聲光柵
實驗49 全息照相
第六章 綜合與近代物理實驗
實驗50 多功能傳感器
實驗51 光電效應與普朗克常量
實驗52 弗蘭克-赫茲實驗
實驗53 氫原子光譜
實驗54 發(fā)射光譜與吸收光譜
實驗55 阿貝成像原理和空間濾波
實驗56 微波的布拉格衍射
實驗57 真空鍍膜技術
實驗58 密立根油滴實驗
實驗59 反射式光纖位移傳感器的應用
實驗60 核磁共振
實驗61 巨磁阻效應
實驗62 塞曼效應
實驗63 黑體輻射
附錄
參考文獻