本書根據(jù)高等工業(yè)學(xué)!独砉た祁惔髮W(xué)物理實驗課程教學(xué)基本要求》(2010年版),結(jié)合近年來實驗理念的發(fā)展和風(fēng)格演變編寫而成。本書共7章,前2章系統(tǒng)地介紹了與大學(xué)物理實驗相關(guān)的基本知識,包括實驗誤差和數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)知識、物理實驗的常用方法和實驗技術(shù)、常規(guī)儀器的工作原理和使用方法。后面幾章包括銜接中學(xué)知識的預(yù)備性實驗、加深物理規(guī)律理解的基礎(chǔ)性實驗、開闊視野和提高實驗技能的近代物理與綜合性實驗、培養(yǎng)學(xué)生探索與創(chuàng)新精神的設(shè)計性實驗。
大學(xué)物理實驗課程是理工科學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后最先接觸的獨立的基礎(chǔ)實驗課程。雖然物理實驗必須以物理學(xué)的理論為基礎(chǔ),需要運用物理學(xué)的原理進(jìn)行實驗或研究,但它并不是“大學(xué)物理學(xué)”課程的分支或組成部分,它不是單純以驗證物理定律和加深物理規(guī)律的理解為主要目的,而是通過實驗學(xué)習(xí)物理實驗的基本技術(shù)和測量方法,培養(yǎng)大學(xué)生科學(xué)實驗的能力,提高其科學(xué)實驗的綜合素質(zhì)。它是培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)實驗態(tài)度、活躍的創(chuàng)新意識的不可缺少的重要基礎(chǔ)課程。
我們根據(jù)《理工科類大學(xué)物理實驗課程教學(xué)基本要求》(2010年版),在杭州電子科技大學(xué)建校40年來大學(xué)物理實驗課程教學(xué)改革和實驗室建設(shè)以及參加浙江省大學(xué)生物理實驗技能與創(chuàng)新競賽的實踐基礎(chǔ)上,參考2017年高考改革浙江省普通工科院校對物理學(xué)的要求,結(jié)合我校相關(guān)專業(yè)的特色,繼承了2010年出版的《大學(xué)實驗物理教程》的優(yōu)點,編寫成適用于不同物理基礎(chǔ)的新生和通過自學(xué)參加實驗創(chuàng)新競賽的學(xué)生的多層次教材。
為適應(yīng)時代的發(fā)展,充分利用互聯(lián)網(wǎng)的先進(jìn)性和普遍性,本教材配套搭建了網(wǎng)站和手機(jī)APP,部分實驗的視頻、實驗擴(kuò)充知識和拓展內(nèi)容的閱讀資料在網(wǎng)站或手機(jī)APP中均可查看,通過打造立體化的教材,方便學(xué)生實驗前的預(yù)習(xí)及自學(xué),并且增加教材的深度和廣度。教材的立體化為物理實驗的翻轉(zhuǎn)課堂提供必要的支撐。
我們在教材內(nèi)容的編排上作了一定的調(diào)整,以適應(yīng)不同層次學(xué)生的需求。新高考制度下物理作為選考內(nèi)容,學(xué)生的物理基礎(chǔ)參差不齊。為此,本書設(shè)置部分簡單的基礎(chǔ)實驗作為中學(xué)和大學(xué)的銜接實驗,供學(xué)生選修。根據(jù)當(dāng)前學(xué)科發(fā)展的現(xiàn)狀、市場需求,實驗教材在“保證基礎(chǔ)”的情況下,加強(qiáng)“面向應(yīng)用”的內(nèi)容,增加了新技術(shù)和新知識的介紹和相關(guān)的實驗,如包含傳感器技術(shù)和Pasco數(shù)據(jù)處理的Pasco綜合實驗、LED發(fā)光特性實驗、數(shù)字式示波器和數(shù)字萬用表的應(yīng)用實驗等。新增單片機(jī)原理及其簡單應(yīng)用、MATLAB在物理實驗中的應(yīng)用等內(nèi)容,供有需要的學(xué)生參考。
本書按實驗層次分成7章,包括:實驗誤差與數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)知識,物理實驗的常用方法與相關(guān)技術(shù),預(yù)備性實驗,基礎(chǔ)實驗,近代物理與綜合實驗,設(shè)計性與研究性實驗,計算機(jī)輔助教學(xué)等,涵蓋物理學(xué)中力、熱、光、電的基礎(chǔ)與應(yīng)用。
參加本教材編寫的有葛凡(前言,緒論,附錄),鄭飛躍(第1章,第2章,實驗21、23、24、43、44、47、49),徐嫣紅(實驗1、2、6、7、8、9、10、14、15、16、17,22、27、29、31、32、36、37、38、39、40、41、45、46),尤素萍(實驗3、11、12、18、20、28、33、35、42),黃華(實驗4、5、13、19、34),蔡本曉(實驗26、48、7.1、7.4),黃春云(實驗25、30、7.3),彭輝麗(7.2)。葛凡、鄭飛躍負(fù)責(zé)統(tǒng)稿和文字潤色。實驗PPT與視頻由編寫教材老師制作,尤素萍負(fù)責(zé)編輯加工。吳躍麗、石小燕、邵春強(qiáng)等老師參與了部分實驗視頻的錄制,在此表示衷心的感謝。
本教材在編寫中參考了國內(nèi)一些兄弟院校的教材,在此謹(jǐn)對相關(guān)作者表示衷心的感謝。
大學(xué)物理實驗教學(xué)是一項集體工作,教學(xué)內(nèi)容和教材的形成凝聚了杭州電子科技大學(xué)全體同仁長年努力工作的心血。
限于我們的學(xué)識和教學(xué)經(jīng)驗,書中還會存在不足和差錯之處,敬請讀者提出寶貴意見與建議,以便修正。
緒論
第1章 實驗誤差和數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)知識
1.1 測量與誤差
1.2 隨機(jī)誤差和測量結(jié)果的表示
1.3 有效數(shù)字及其運算
1.4 實驗數(shù)據(jù)處理的基本方法
習(xí)題
第2章 物理實驗的常用方法與相關(guān)技術(shù)
2.1 物理實驗的常用測量方法
2.2 物理實驗的常用儀器
2.3 物理實驗中的調(diào)整與操作技術(shù)
2.4 物理實驗中的基本技術(shù)
第3章 預(yù)備性實驗
實驗01 密度的測量
實驗02 單擺測重力加速度
實驗03 數(shù)字萬用表的使用
實驗04 用模擬法測繪靜電場
實驗05 示波器的使用
實驗06 滑線變阻器的限流與分壓
實驗07 薄透鏡焦距的測量
第4章 基礎(chǔ)性實驗
實驗08 用拉伸法測量金屬絲的楊氏模量
實驗09 用扭擺法測量剛體的轉(zhuǎn)動慣量
實驗10 液體表面張力系數(shù)的測量
實驗11 液體黏度的測定
實驗12 固定均勻弦振動的研究
實驗13 動力學(xué)的實驗研究
實驗14 空氣比熱容比的測量
實驗15 導(dǎo)熱系數(shù)的測定
實驗16 金屬線脹系數(shù)的測量
實驗17 電子束的偏轉(zhuǎn)與聚焦及電子比荷的測定
實驗18 電勢差計的原理和使用
實驗19 霍耳效應(yīng)及其應(yīng)用
實驗20 硅光電池的特性及其應(yīng)用
實驗21 惠斯通電橋測電阻
實驗22 RLC電路諧振特性的研究
實驗23 RC串聯(lián)電路的穩(wěn)態(tài)過程
實驗24 單縫和雙縫衍射的光強(qiáng)分布
實驗25 光的等厚干涉——牛頓環(huán)、劈尖
實驗26 分光計的調(diào)整及棱鏡折射率的測定
實驗27 用雙棱鏡干涉測光波波長
實驗28 光的偏振
實驗29 光柵的衍射
第5章 近代物理和綜合性實驗
實驗30 邁克耳孫干涉儀的調(diào)整和使用
實驗31 Nd:YAG激光器的調(diào)整技術(shù)
實驗32 激光器特性的測定
實驗33 光電效應(yīng)法測普朗克常量
實驗34 聲速的測定
實驗35 用波爾共振儀研究受迫振動
實驗36 全息照相
實驗37 密立根油滴儀測量電子的電荷量
實驗38 弗蘭克一赫茲實驗
實驗39 熱輻射與紅外掃描成像實驗
第6章 設(shè)計性與研究性實驗
實驗40 誤差分配和實驗儀器的選擇
實驗41 重力加速度的研究
實驗42 電表的改裝與校準(zhǔn)
實驗43 簡諧振動的研究
實驗44 伏安法測非線性電阻
實驗45 簡易歐姆表的設(shè)計
實驗46 光柵特性的研究
實驗47 望遠(yuǎn)鏡與顯微鏡的組裝
實驗48 LED電流與光通量關(guān)系曲線的測量
實驗49 電子溫度計的制作
第7章 計算機(jī)輔助教學(xué)與智能化實驗
7.1 虛擬仿真實驗
7.2 PASCO系統(tǒng)在物理實驗中的應(yīng)用
7.3 MATLAB在物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用
7.4 單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用
附錄 常用物理數(shù)據(jù)簡表
Ⅰ 中華人民共和國法定計量單位
Ⅱ 一些常用的物理數(shù)據(jù)