目錄
前言
第一版前言
第1篇 實(shí)驗(yàn)理論與基礎(chǔ)知識(shí)
第1章 緒論 1
1.1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的地位、作用、目的和任務(wù) 1
1.2 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和基本要求 2
1.3 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要環(huán)節(jié)與基本規(guī)則 4
1.4 小結(jié)：怎樣學(xué)好大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室主要規(guī)則 7
第2章 誤差與數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)知識(shí) 9
2.1 測(cè)量與誤差的基本概念 9
2.2 系統(tǒng)誤差的理論分析和處理 12
2.3 隨機(jī)誤差的理論分析和處理 15
2.4 測(cè)量結(jié)果與不確定度的評(píng)定 23
2.5 有效數(shù)字的記錄及其運(yùn)算 37
2.6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理基本方法和結(jié)果表示 40
2.7 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件（Origin、Excel等）、計(jì)算器統(tǒng)計(jì)功能簡(jiǎn)介 53
2.8 練習(xí)題 62
第3章 測(cè)量方法與儀器調(diào)整原則和技術(shù) 65
3.1 實(shí)驗(yàn)的基本測(cè)量方法和技術(shù) 65
3.2 儀器調(diào)整的基本原則 71
3.3 物理實(shí)驗(yàn)常用儀器 74
第2篇 基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)
第4章 力學(xué)與熱學(xué)實(shí)驗(yàn) 97
實(shí)驗(yàn)1 力學(xué)基本測(cè)量——長(zhǎng)度、質(zhì)量和物體密度ρ的測(cè)定 97
練習(xí)一 規(guī)則物體尺寸的直接測(cè)量 98
練習(xí)二 規(guī)則物體密度ρ的間接測(cè)量 101
*練習(xí)三 不規(guī)則物體、液體密度ρ的間接測(cè)量 103
實(shí)驗(yàn)2 用自由落體儀測(cè)定重力加速度g 107
實(shí)驗(yàn)3 用三線擺測(cè)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I 109
實(shí)驗(yàn)4 扭擺法測(cè)定物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I 115
實(shí)驗(yàn)5 氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)（一、二、三）——“滑塊碰撞”,滑塊的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，滑塊運(yùn)動(dòng)速度v、加速度a 118
練習(xí)一 （氣軌）“滑塊碰撞”——驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 120
練習(xí)二 （氣軌）滑塊的簡(jiǎn)諧振動(dòng)——測(cè)彈性系數(shù)k、周期T、能量E 123
練習(xí)三 （氣軌）測(cè)量滑塊運(yùn)動(dòng)速度v、加速度a——驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)第二定律 127
實(shí)驗(yàn)6 弦振動(dòng)特性研究（一、二）131
練習(xí)一 用“駐波法”測(cè)（音叉）橫波波長(zhǎng)λ,頻率f 131
練習(xí)二 樂(lè)器（吉他）弦振動(dòng)的研究 136
實(shí)驗(yàn)7 光杠桿鏡尺法測(cè)定鋼絲的楊氏彈性模量Y——微小長(zhǎng)度變化的測(cè)量 137
實(shí)驗(yàn)8 用拉脫法測(cè)液體表面張力系數(shù)γ——微小力（用焦利秤）測(cè)量 143
練習(xí)一 測(cè)定彈簧的彈性系數(shù)k 144
練習(xí)二 測(cè)定液體（水）的表面張力系數(shù)γ 146
實(shí)驗(yàn)9 用落球法測(cè)液體的黏滯系數(shù)（黏度）η 147
練習(xí)一 “落球法”測(cè)常溫液體黏滯系數(shù)η 148
*練習(xí)二 “落球法”測(cè)變溫液體黏滯系數(shù)η 150
*練習(xí)三 設(shè)計(jì)用“毛細(xì)管法”測(cè)液體黏滯系數(shù)η 151
實(shí)驗(yàn)10 氣體（空氣）比熱容比γ的測(cè)定——用絕熱膨脹法、壓縮法、諧振法 152
練習(xí)一 用傳感器“絕熱膨脹法、壓縮法”測(cè)定比熱容比γ152
練習(xí)二 用諧振方式“絕熱法”測(cè)量空氣比熱容比Cp/CV 155
實(shí)驗(yàn)11 穩(wěn)態(tài)法測(cè)量不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)λ 157
實(shí)驗(yàn)12 慣性秤實(shí)驗(yàn) 160
第5章 電磁學(xué)實(shí)驗(yàn) 163
實(shí)驗(yàn)13 電學(xué)基本測(cè)量——測(cè)繪線性電阻和非線性電阻的伏安特性曲線 163
練習(xí)一 測(cè)繪線性電阻的I-U伏安特性曲線 165
練習(xí)二 測(cè)繪非線性電阻（二極管）的I-U伏安特性曲線 167
*練習(xí)三 測(cè)繪燈絲、發(fā)光二極管的I-U伏安特性曲線 168
實(shí)驗(yàn)14 直流單臂電橋（惠斯通電橋）測(cè)電阻 169
練習(xí)一 “滑線（板）式”單臂電橋測(cè)電阻Rx 171
練習(xí)二 “箱式”單臂電橋測(cè)電阻值Rx及其串、并聯(lián)阻值 174
*練習(xí)三 自組惠斯通電橋測(cè)電阻值Rx及電橋靈敏度k 175
*練習(xí)四 用單臂電橋測(cè)電阻溫度特性（R-t、R-T） 176
實(shí)驗(yàn)15 用雙臂電橋（開(kāi)爾文電橋）測(cè)小電阻R及溫度系數(shù)α 177
練習(xí)一 測(cè)量（銅棒、鋁棒等）導(dǎo)體的電阻Rx及電阻率ρ 180
練習(xí)二 測(cè)量（漆包線等）導(dǎo)體電阻的溫度系數(shù)α 182
實(shí)驗(yàn)16 用電勢(shì)差計(jì)測(cè)量電動(dòng)勢(shì)E 184
實(shí)驗(yàn)17 用模擬法測(cè)繪靜電場(chǎng) 189
練習(xí)一 用“導(dǎo)電微晶”靜電場(chǎng)模擬儀器模擬靜電場(chǎng) 194
練習(xí)二 用“導(dǎo)電紙”自行組裝靜電場(chǎng)模擬儀器模擬靜電場(chǎng) 195
實(shí)驗(yàn)18 示波器的使用 196
練習(xí)一 校準(zhǔn)示波器、多種信號(hào)波形觀測(cè)：Up-p、U有效值、周期T、頻率f 204
練習(xí)二 垂直振動(dòng)合成——李薩如圖形觀測(cè)、測(cè)頻率f 206
實(shí)驗(yàn)19 用示波器觀測(cè)二極管伏安特性曲線 207
實(shí)驗(yàn)20 交流電路的諧振現(xiàn)象 210
練習(xí)一 RLC串聯(lián)電路諧振實(shí)驗(yàn) 210
練習(xí)二 RLC并聯(lián)電路諧振實(shí)驗(yàn) 212
實(shí)驗(yàn)21 用霍爾元件測(cè)量磁場(chǎng)B 215
實(shí)驗(yàn)22 用“霍爾效應(yīng)法”測(cè)螺線管磁場(chǎng)B 220
實(shí)驗(yàn)23 用電磁感應(yīng)法測(cè)磁場(chǎng)B 223
實(shí)驗(yàn)24 鐵磁材料的磁化曲線和磁滯回線的測(cè)繪 226
實(shí)驗(yàn)25 電容器的充放電 229
實(shí)驗(yàn)26 黑盒子實(shí)驗(yàn)——測(cè)量判定電阻R、電容C、電感L、二極管 233
第6章 光學(xué)實(shí)驗(yàn) 236
實(shí)驗(yàn)27 光學(xué)基本實(shí)驗(yàn)（一、二）——薄透鏡焦距f的測(cè)定 236
練習(xí)一 測(cè)量凸透鏡焦距f凸——自準(zhǔn)法、物距像距法、共軛法 240
練習(xí)二 測(cè)量凹透鏡焦距f凹——自準(zhǔn)法、物距像距法 241
實(shí)驗(yàn)28 光學(xué)基本實(shí)驗(yàn)（三、四、五）——組裝顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡、幻燈機(jī)及放大倍數(shù)測(cè)量 243
練習(xí)一 組裝顯微鏡 243
練習(xí)二 組裝望遠(yuǎn)鏡 244
練習(xí)三 組裝透射式幻燈機(jī)（投影系統(tǒng)） 247
實(shí)驗(yàn)29 分光計(jì)實(shí)驗(yàn)（一、二、三） 248
練習(xí)一 分光計(jì)的調(diào)節(jié)和使用 248
練習(xí)二 用“分光計(jì)”測(cè)定三棱鏡頂角α 256
練習(xí)三 用分光計(jì)測(cè)量綠光最小偏向角δmin和折射率n 261
實(shí)驗(yàn)30 光柵衍射實(shí)驗(yàn)（一、二）——分光計(jì)實(shí)驗(yàn)（四、五） 265
練習(xí)一 光柵常數(shù)d測(cè)定 265
練習(xí)二 光波波長(zhǎng)λ測(cè)量 270
實(shí)驗(yàn)31 光的衍射實(shí)驗(yàn)（三）——單（多）縫（孔等）衍射的光強(qiáng)分布 272
實(shí)驗(yàn)32 光的干涉實(shí)驗(yàn)（一、二） 278
練習(xí)一 薄膜干涉——牛頓環(huán)測(cè)曲率半徑R 278
練習(xí)二 劈尖干涉 282
實(shí)驗(yàn)33 光的干涉實(shí)驗(yàn)（三）——雙棱鏡干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)波長(zhǎng)λ 284
實(shí)驗(yàn)34 光偏振及其應(yīng)用 289
練習(xí)一 用分光計(jì)進(jìn)行偏振光實(shí)驗(yàn) 292
練習(xí)二 用光具座進(jìn)行偏振光實(shí)驗(yàn) 293
第7章 近代物理與信息處理綜合性、應(yīng)用性實(shí)驗(yàn) 296
實(shí)驗(yàn)35 邁克耳孫干涉儀的調(diào)節(jié)與使用 296
練習(xí)一 用等傾干涉測(cè)激光波長(zhǎng)（λHe-Ne≈632.8 nm） 301
練習(xí)二 用等傾干涉測(cè)鈉黃光波長(zhǎng)（λNa≈589.3 nm） 304
*練習(xí)三 用邁克耳孫干涉原理測(cè)空氣折射率n 306
實(shí)驗(yàn)36 微波邁克耳孫干涉和布拉格衍射 309
練習(xí)一 用邁克耳孫微波干涉法測(cè)波長(zhǎng) 312
練習(xí)二 微波布拉格衍射強(qiáng)度分布測(cè)量（I-α,I-θ曲線） 314
*練習(xí)三 微波單縫衍射實(shí)驗(yàn) 316
*練習(xí)四 微波雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 317
實(shí)驗(yàn)37 密立根油滴實(shí)驗(yàn)——測(cè)電子電量e 317
練習(xí)一 “平衡法”測(cè)電子電量e（“動(dòng)態(tài)法”特例） 322
*練習(xí)二 “動(dòng)態(tài)法”測(cè)電子電量e 323
*練習(xí)三 “變電荷法”測(cè)電子電量（選做） 324
實(shí)驗(yàn)38 弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)——測(cè)原子第一激發(fā)電勢(shì)V0 324
實(shí)驗(yàn)39 全息照相 331
實(shí)驗(yàn)40 用超聲光柵測(cè)定液體中的聲速v 335
實(shí)驗(yàn)41 聲學(xué)實(shí)驗(yàn)（一、二）——用超聲傳感器、音叉共鳴管測(cè)聲速v 341
練習(xí)一 用超聲傳感器“共振法”、“相位法”測(cè)聲速v 341
練習(xí)二 用音叉共鳴管“共振法”測(cè)聲速v 347
實(shí)驗(yàn)42 光電效應(yīng)和普朗克常量h測(cè)量 349
實(shí)驗(yàn)43 光信息的調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn) 354
實(shí)驗(yàn)44 氫原子光譜及里德伯常量RH的測(cè)定 359
實(shí)驗(yàn)45 蓋革-米勒實(shí)驗(yàn)——G-M計(jì)數(shù)器和核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律 365
第3篇 設(shè)計(jì)性、研究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)性、研究性實(shí)驗(yàn)概述 371
第8章 力學(xué)實(shí)驗(yàn) 376
實(shí)驗(yàn)46 設(shè)計(jì)用“單擺”測(cè)重力加速度g 376
實(shí)驗(yàn)47 設(shè)計(jì)測(cè)固體、液體密度ρ 380
練習(xí)一 設(shè)計(jì)用“流體靜力稱衡法”測(cè)定輕質(zhì)固體、液體密度ρ 380
練習(xí)二 設(shè)計(jì)用“比重瓶法”測(cè)定液體、固體小塊顆粒物密度ρ 382
實(shí)驗(yàn)48 設(shè)計(jì)測(cè)量固體（金屬）材料線膨脹系數(shù)α（一、二） 383
練習(xí)一 設(shè)計(jì)用“光杠桿”測(cè)量固體（金屬）的線膨脹系數(shù)α 383
練習(xí)二 設(shè)計(jì)用“千分表（尺）”測(cè)固體（金屬）線膨脹系數(shù)α 387
實(shí)驗(yàn)49 設(shè)計(jì)用“焦利秤”測(cè)彈簧的有效質(zhì)量m 391
實(shí)驗(yàn)50 研究測(cè)定剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I（一、二） 391
練習(xí)一 設(shè)計(jì)測(cè)定偏心輪繞定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I 391
練習(xí)二 設(shè)計(jì)用“氣墊法”測(cè)定物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I 392
實(shí)驗(yàn)51 碰撞打靶 394
第9章 熱學(xué)實(shí)驗(yàn) 395
實(shí)驗(yàn)52 設(shè)計(jì)測(cè)定氣體比熱容比γ=Cp/CV 395
實(shí)驗(yàn)53 設(shè)計(jì)測(cè)量不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)λ 397
實(shí)驗(yàn)54 電子溫度計(jì)的組裝設(shè)計(jì) 398
實(shí)驗(yàn)55 冰的熔解熱L測(cè)量 398
實(shí)驗(yàn)56 空氣熱機(jī)原理實(shí)驗(yàn) 400
第10章 電學(xué)、電磁學(xué)實(shí)驗(yàn) 404
實(shí)驗(yàn)57 設(shè)計(jì)用“伏安法”（補(bǔ)償原理）測(cè)電阻Rx 404
實(shí)驗(yàn)58 熱敏電阻和熱電偶實(shí)驗(yàn)與研究（一、二）——熱敏電阻的溫度特性、熱電偶的溫差電動(dòng)勢(shì)E 406
練習(xí)一 熱敏電阻的溫度特性實(shí)驗(yàn)與研究 406
練習(xí)二 用“電勢(shì)差計(jì)”測(cè)熱電偶溫差電動(dòng)勢(shì)E 409
實(shí)驗(yàn)59 自組惠斯通直流單臂電橋測(cè)電阻Rx 415
實(shí)驗(yàn)60 電表內(nèi)阻R內(nèi)測(cè)量設(shè)計(jì) 416
實(shí)驗(yàn)61 制流電路與分壓電路特性實(shí)驗(yàn)（用滑線變阻器或電阻箱） 416
實(shí)驗(yàn)62 電勢(shì)差計(jì)應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（一、二） 419
練習(xí)一 設(shè)計(jì)用電勢(shì)差計(jì)測(cè)電阻Rx 419
練習(xí)二 設(shè)計(jì)用電勢(shì)差計(jì)校準(zhǔn)毫安表、伏特表 420
實(shí)驗(yàn)63 電表的改裝與校準(zhǔn)設(shè)計(jì) 421
實(shí)驗(yàn)64 萬(wàn)用表組裝設(shè)計(jì) 422
實(shí)驗(yàn)65 設(shè)計(jì)用“霍爾效應(yīng)”測(cè)量霍爾元件基本參數(shù)：電導(dǎo)率σ、霍爾系數(shù)KH 423
實(shí)驗(yàn)66 設(shè)計(jì)用“霍爾開(kāi)關(guān)”測(cè)量彈簧的勁度系數(shù) 427
實(shí)驗(yàn)67 設(shè)計(jì)用“沖擊法”測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度B 428
練習(xí)一 用“沖擊法”測(cè)地磁場(chǎng)強(qiáng)度B 428
練習(xí)二 用“沖擊法”測(cè)螺線管磁場(chǎng)B 429
實(shí)驗(yàn)68 電子束的偏轉(zhuǎn)、聚焦實(shí)驗(yàn) 430
練習(xí)一 電子束的偏轉(zhuǎn) 430
練習(xí)二 電子束的聚焦 432
第11章 光學(xué)實(shí)驗(yàn) 436
實(shí)驗(yàn)69 設(shè)計(jì)用“分光計(jì)”測(cè)定液體折射率n 436
實(shí)驗(yàn)70 阿貝折射儀的原理和應(yīng)用設(shè)計(jì) 439
實(shí)驗(yàn)71 暗室技術(shù)——黑白照片的沖洗、印制與放大 439
第12章 傳感器技術(shù)應(yīng)用與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 442
實(shí)驗(yàn)72 壓力傳感器特性測(cè)量及應(yīng)用設(shè)計(jì) 442
實(shí)驗(yàn)73 pn結(jié)溫度傳感器測(cè)溫設(shè)計(jì) 445
實(shí)驗(yàn)74 溫度傳感器特性測(cè)量及應(yīng)用設(shè)計(jì) 446
實(shí)驗(yàn)75 霍爾開(kāi)關(guān)、光電傳感器特性測(cè)量及應(yīng)用設(shè)計(jì) 449
實(shí)驗(yàn)76 硅光電池特性研究與應(yīng)用設(shè)計(jì) 452
實(shí)驗(yàn)77 霍爾位置傳感器與彎曲法測(cè)量楊氏模量Y 452
實(shí)驗(yàn)78 用磁阻傳感器測(cè)量地磁場(chǎng)B 456
實(shí)驗(yàn)79 用“拉脫法”測(cè)液體表面張力系數(shù)γ——用力敏傳感器測(cè)定微小力 459
第13章 近代物理與信息處理實(shí)驗(yàn)463
實(shí)驗(yàn)80 用“弦駐波法”測(cè)量交流電頻率f的裝置 463
實(shí)驗(yàn)81 玻爾共振實(shí)驗(yàn) 463
實(shí)驗(yàn)82 液晶電光效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究 467
實(shí)驗(yàn)83 太陽(yáng)能電池基本特性測(cè)定與研究 473
練習(xí)一 全暗條件下，測(cè)量太陽(yáng)能電池的外加電壓伏安特性ISC-U 475
練習(xí)二 不同光照強(qiáng)度下，測(cè)量太陽(yáng)能電池的光功率P、開(kāi)路電壓UOC和短路電流ISC 477
練習(xí)三 固定光照下，測(cè)量太陽(yáng)能電池的輸出特性 478
第14章 計(jì)算機(jī)在物理量測(cè)量中的應(yīng)用探索簡(jiǎn)介 481
14.1 非電量電測(cè)技術(shù)應(yīng)用簡(jiǎn)介 481
14.2 傳感器和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集裝置簡(jiǎn)介 483
14.3 計(jì)算機(jī)在物理測(cè)量中的應(yīng)用探索提要 487
14.4 計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)簡(jiǎn)介 488
14.5 計(jì)算機(jī)模擬仿真物理實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介 489
14.6 計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬與數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn) 490
參考文獻(xiàn) 492
附錄 物理學(xué)常用數(shù)表 493
附錄1 常用物理常量 493
附錄2 部分物質(zhì)的密度ρ 494
附錄3 重力加速度g（中國(guó)部分城市、海平面上不同緯度） 494
附錄4 20℃時(shí)某些金屬的楊氏彈性模量Y 495
附錄5 某些物質(zhì)中的聲速v 495
附錄6 20℃時(shí)某些液體、不同溫度T的水與空氣接觸的表面張力系數(shù)γ 495
附錄7 液體的黏度（黏滯系數(shù)）η 496
附錄8 20℃時(shí)金屬合金的電阻率ρ及其溫度系數(shù)α496
附錄9 部分物質(zhì)的折射率n 496
附錄10 部分固體和液體的比熱容 497
附錄11 常用氣體比熱、比重表（空氣密度 1.29 kg/m 3） 497
附表12 飽和蒸汽壓力p、溫度T對(duì)照表 498
附錄13 某些材料的導(dǎo)熱系數(shù)λ 498
附錄14 某些材料的線膨脹系數(shù)α499
附錄15 （1）銅電阻Cu 50的電阻-溫度特性(α=0.004280℃-1) 500
附錄15 （2）銅-康銅熱電偶分度表 501
附錄16 國(guó)際單位制、常用單位換算表 502
附錄17 電磁波頻譜表（無(wú)線電波、微波、紅外光、可見(jiàn)光、紫外光、X射線、γ射線、宇宙射線） 504
附錄18 常用光源的譜線波長(zhǎng)λ 505
附錄19 tp因子表——常用不同置信概率p及n（自由度ν=n-1）下的tp（或t） 505
附錄20 物理實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)的儀器Δ分度值、儀器基本誤差限值Δins 505