《大學(xué)物理實驗教程(1級)》是針對三級物理實驗教學(xué)體系組織和設(shè)計的,以教育部最新制定的《理工科大學(xué)物理實驗課程教學(xué)基本要求》為依據(jù),并充分考慮不同專業(yè)對物理實驗課程學(xué)習(xí)的需求編寫而成。全套教材分為3冊,每級實驗一冊。自一級實驗開始,每級實驗中都安排了設(shè)計性或研究性實驗的內(nèi)容,以使對本課程有不同需求的學(xué)習(xí)者都能一定程度上接受系統(tǒng)的、全面的科學(xué)實驗基本訓(xùn)練。
《大學(xué)物理實驗教程(1級)》(一級)內(nèi)容分為緒論、測量誤差與數(shù)據(jù)處理方法、物理實驗常用儀器與基本方法、基礎(chǔ)性實驗和設(shè)計性實驗5部分,共包括15個基礎(chǔ)性實驗和8個設(shè)計性實驗!洞髮W(xué)物理實驗教程(1級)》(一級)可供高等院校對基礎(chǔ)物理實驗有學(xué)習(xí)需求的各專業(yè)作為教材。
物理學(xué)本質(zhì)上是一門實驗科學(xué),物理實驗的思想、方法、儀器以及技術(shù)不僅是促進(jìn)物理科學(xué)發(fā)展的重要基礎(chǔ),而且日益廣泛地應(yīng)用于科學(xué)技術(shù)各領(lǐng)域。大學(xué)物理實驗課程是理工科院校學(xué)生接受系統(tǒng)科學(xué)實驗基本訓(xùn)練的開端,它在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗?zāi)芰涂茖W(xué)素養(yǎng)、提高理論聯(lián)系實際和適應(yīng)科技發(fā)展的綜合應(yīng)用能力等方面具有其他理論和實踐類課程無法替代的作用。
為適應(yīng)面向21世紀(jì)大學(xué)物理實驗課程建設(shè)與改革要求,自2001年起,安徽師范大學(xué)基礎(chǔ)物理實驗中心建立了適應(yīng)理工科各專業(yè)需求的三級實驗教學(xué)體系,每一級實驗用一學(xué)期完成,后一級實驗是前一級的繼續(xù)與提高。一級實驗為普及性實驗,適用于對物理實驗有學(xué)習(xí)需求的所有專業(yè);二級實驗為提高性實驗,面向理工科各專業(yè);三級實驗以綜合性研究性實驗為主題,面向理科物理類專業(yè)。這套三級物理實驗教材以我;A(chǔ)物理實驗中心使用多年的實驗講義為基礎(chǔ),并汲取指導(dǎo)教師們多年來物理實驗教學(xué)實踐經(jīng)驗,以教育部最新制定的《理工科大學(xué)物理實驗課程教學(xué)基本要求》為依據(jù)編寫而成。
《理工科大學(xué)物理實驗課程教學(xué)基本要求》中強(qiáng)調(diào)了設(shè)計性或研究性實驗的開設(shè)。大學(xué)物理實驗課程在完成一定的基礎(chǔ)性綜合性實驗基礎(chǔ)上,適當(dāng)安排設(shè)計性或研究性實驗,可以促使學(xué)生了解科學(xué)實驗的全過程、逐步掌握科學(xué)思想和科學(xué)方法,提高培養(yǎng)學(xué)生獨立實驗的能力和運用所學(xué)知識解決給定問題的能力的效率,這已成為教育工作者的共識。本套實驗教材的主要特色是充分考慮不同專業(yè)對物理實驗學(xué)習(xí)的需求,全套教材共分為3冊,每級實驗一冊。自一級實驗開始,每級實驗中都安排了設(shè)計性或研究性實驗的內(nèi)容,以使對本課程有不同需求的學(xué)習(xí)者都能一定程度上接受系統(tǒng)的、全面的科學(xué)實驗基本訓(xùn)練,同時也減輕了本課程學(xué)時較少的學(xué)生的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
本書(一級)內(nèi)容的組織和設(shè)計立足于實驗的普及性和適用性,除緒論外分為4章。緒論簡要介紹了物理實驗課程的地位、作用、任務(wù)及基本程序與要求。第一章較系統(tǒng)地闡述了測量誤差與數(shù)據(jù)處理方法的基礎(chǔ)知識,考慮到教學(xué)需要和學(xué)生接受能力,誤差分析內(nèi)容與處理要求在不違背科學(xué)性的前提下有所簡化。
前言
緒論
第一章 測量誤差與數(shù)據(jù)處理方法
第一節(jié) 測量與誤差的基本概念
第二節(jié) 測量結(jié)果及其不確定度估計
第三節(jié) 有效數(shù)字
第四節(jié) 數(shù)據(jù)處理的基本方法
練習(xí)題
第二章 物理實驗常用儀器與基本方法
第一節(jié) 物理實驗常用儀器
第二節(jié) 物理實驗方法
第三章 基礎(chǔ)性實驗
實驗一 長度和質(zhì)量及密度的測定
實驗二 用三線擺測物體的轉(zhuǎn)動慣量
實驗三 隨機(jī)誤差的統(tǒng)計規(guī)律
實驗四 氣軌上滑塊的運動
實驗五 混合法測固體比熱容
實驗六 金屬線膨脹系數(shù)的測定
實驗七 液體表面張力系數(shù)的測定
實驗八 電學(xué)基礎(chǔ)實驗
實驗九 惠斯通電橋測電阻
實驗十 用電勢差計測量電池電動勢和內(nèi)阻
實驗十一 靜電場的描繪
實驗十二 示波器的使用
實驗十三 薄透鏡焦距的測定
實驗十四 用牛頓環(huán)測凸透鏡的曲率半徑
實驗十五 分光計調(diào)節(jié)及使用
第四章 設(shè)計性實驗
第一節(jié) 物理設(shè)計性實驗概述
第二節(jié) 系統(tǒng)誤差分析與處理
第三節(jié) 實驗方案的設(shè)計
第四節(jié) 設(shè)計性實驗
設(shè)計性實驗一 密度測量及其拓展
設(shè)計性實驗二 重力加速度測量
設(shè)計性實驗三 簡諧振動的研究
設(shè)計性實驗四 液體黏度測量
設(shè)計性實驗五 非線性電阻伏安特性曲線的測繪
設(shè)計性實驗六 電表內(nèi)阻測量方法研究
設(shè)計性實驗七 色散曲線的測定
設(shè)計性實驗八 望遠(yuǎn)鏡與顯微鏡的組裝
附錄一 常用物理數(shù)據(jù)表
附錄二 國際單位制
參考文獻(xiàn)
例如:調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌達(dá)到水平;調(diào)節(jié)光具座上各光學(xué)元件處于等軸同高;電磁學(xué)實驗中元器件的電路連接與調(diào)節(jié)等。
調(diào)試準(zhǔn)備就緒后,開始進(jìn)行測量。測量的原始數(shù)據(jù)要整齊有序地記錄在實驗數(shù)據(jù)表格中,所記的數(shù)據(jù)應(yīng)根據(jù)所用器材決定其有效數(shù)字位數(shù),并一定要標(biāo)明單位。注意不得任意涂改實驗數(shù)據(jù),即使對錯誤的數(shù)據(jù)進(jìn)行刪改時,也應(yīng)注明刪改的理由。此外,當(dāng)實驗結(jié)果與環(huán)境條件,如溫度、氣壓等有關(guān)時,也應(yīng)及時記下。完成所有測量后,記錄的數(shù)據(jù)要經(jīng)指導(dǎo)教師審閱簽字。發(fā)現(xiàn)錯誤數(shù)據(jù)時,應(yīng)認(rèn)真分析產(chǎn)生原因,必要時應(yīng)重新進(jìn)行測量。
3.寫實驗報告
實驗報告是實驗工作的總結(jié),學(xué)會編寫規(guī)范的實驗報告是培養(yǎng)實驗?zāi)芰Φ囊粋重要環(huán)節(jié)。實驗報告要求用簡明的形式將實驗結(jié)果完整而又真實地表達(dá)出來,并且要求文字通順,字跡端正,圖表規(guī)范,結(jié)果正確,討論認(rèn)真。實驗報告要求課后獨立完成,用學(xué)校統(tǒng)一印制的“實驗報告紙”書寫。
完整的實驗報告通常包括:
①實驗名稱;②實驗?zāi)康;③實驗原理;④實驗儀器;⑤實驗步驟;⑥實驗數(shù)據(jù)的記錄與處理;⑦誤差分析;⑧實驗結(jié)果;⑨問題討論。
上述實驗報告前3個部分應(yīng)在預(yù)習(xí)時作為預(yù)習(xí)報告完成。由于實驗室提供的實驗儀器可能與教材不一致,相應(yīng)地,實驗步驟也可能有所變化,故④、⑤部分應(yīng)根據(jù)實驗實際,記錄所使用儀器的主要信息(名稱、型號和規(guī)格等)以及具體實驗步驟。實驗數(shù)據(jù)的記錄與處理部分,應(yīng)有完整、翔實的原始實驗數(shù)據(jù)(盡可能以表格形式列出),根據(jù)實驗原理進(jìn)行有關(guān)計算或作圖表示。實驗報告要能反映完整的數(shù)據(jù)處理過程,如利用公式計算時,應(yīng)給出公式、代入數(shù)據(jù)并給出計算結(jié)果(中間計算過程可略)。誤差分析中根據(jù)誤差理論,對各測量結(jié)果進(jìn)行不確定度評定,以確定實驗結(jié)果的誤差范圍,這是一項很有意義的工作,在精確測量中判定實驗結(jié)果的誤差范圍與獲得實驗結(jié)果具有同等的重要性。