目錄
前言
第一版前言
第1篇 實驗理論與基礎知識
第1章 緒論 1
1.1 大學物理實驗的地位、作用、目的和任務 1
1.2 大學物理實驗教學體系和基本要求 2
1.3 大學物理實驗教學主要環(huán)節(jié)與基本規(guī)則 4
1.4 小結(jié)：怎樣學好大學物理實驗、實驗室主要規(guī)則 7
第2章 誤差與數(shù)據(jù)處理基礎知識 9
2.1 測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 隨機誤差的理論分析和處理 15
2.4 測量結(jié)果與不確定度的評定 23
2.5 有效數(shù)字的記錄及其運算 37
2.6 實驗數(shù)據(jù)處理基本方法和結(jié)果表示 40
2.7 計算機數(shù)據(jù)處理軟件（Origin、Excel等）、計算器統(tǒng)計功能簡介 53
2.8 練習題 62
第3章 測量方法與儀器調(diào)整原則和技術 65
3.1 實驗的基本測量方法和技術 65
3.2 儀器調(diào)整的基本原則 71
3.3 物理實驗常用儀器 74
第2篇 基礎性、綜合性、應用性實驗
第4章 力學與熱學實驗 97
實驗1 力學基本測量——長度、質(zhì)量和物體密度ρ的測定 97
練習一 規(guī)則物體尺寸的直接測量 98
練習二 規(guī)則物體密度ρ的間接測量 101
*練習三 不規(guī)則物體、液體密度ρ的間接測量 103
實驗2 用自由落體儀測定重力加速度g 107
實驗3 用三線擺測物體的轉(zhuǎn)動慣量I 109
實驗4 扭擺法測定物體轉(zhuǎn)動慣量I 115
實驗5 氣墊導軌實驗（一、二、三）——“滑塊碰撞”,滑塊的簡諧振動，滑塊運動速度v、加速度a 118
練習一 （氣軌）“滑塊碰撞”——驗證動量守恒定律 120
練習二 （氣軌）滑塊的簡諧振動——測彈性系數(shù)k、周期T、能量E 123
練習三 （氣軌）測量滑塊運動速度v、加速度a——驗證牛頓運動第二定律 127
實驗6 弦振動特性研究（一、二）131
練習一 用“駐波法”測（音叉）橫波波長λ,頻率f 131
練習二 樂器（吉他）弦振動的研究 136
實驗7 光杠桿鏡尺法測定鋼絲的楊氏彈性模量Y——微小長度變化的測量 137
實驗8 用拉脫法測液體表面張力系數(shù)γ——微小力（用焦利秤）測量 143
練習一 測定彈簧的彈性系數(shù)k 144
練習二 測定液體（水）的表面張力系數(shù)γ 146
實驗9 用落球法測液體的黏滯系數(shù)（黏度）η 147
練習一 “落球法”測常溫液體黏滯系數(shù)η 148
*練習二 “落球法”測變溫液體黏滯系數(shù)η 150
*練習三 設計用“毛細管法”測液體黏滯系數(shù)η 151
實驗10 氣體（空氣）比熱容比γ的測定——用絕熱膨脹法、壓縮法、諧振法 152
練習一 用傳感器“絕熱膨脹法、壓縮法”測定比熱容比γ152
練習二 用諧振方式“絕熱法”測量空氣比熱容比Cp/CV 155
實驗11 穩(wěn)態(tài)法測量不良導體導熱系數(shù)λ 157
實驗12 慣性秤實驗 160
第5章 電磁學實驗 163
實驗13 電學基本測量——測繪線性電阻和非線性電阻的伏安特性曲線 163
練習一 測繪線性電阻的I-U伏安特性曲線 165
練習二 測繪非線性電阻（二極管）的I-U伏安特性曲線 167
*練習三 測繪燈絲、發(fā)光二極管的I-U伏安特性曲線 168
實驗14 直流單臂電橋（惠斯通電橋）測電阻 169
練習一 “滑線（板）式”單臂電橋測電阻Rx 171
練習二 “箱式”單臂電橋測電阻值Rx及其串、并聯(lián)阻值 174
*練習三 自組惠斯通電橋測電阻值Rx及電橋靈敏度k 175
*練習四 用單臂電橋測電阻溫度特性（R-t、R-T） 176
實驗15 用雙臂電橋（開爾文電橋）測小電阻R及溫度系數(shù)α 177
練習一 測量（銅棒、鋁棒等）導體的電阻Rx及電阻率ρ 180
練習二 測量（漆包線等）導體電阻的溫度系數(shù)α 182
實驗16 用電勢差計測量電動勢E 184
實驗17 用模擬法測繪靜電場 189
練習一 用“導電微晶”靜電場模擬儀器模擬靜電場 194
練習二 用“導電紙”自行組裝靜電場模擬儀器模擬靜電場 195
實驗18 示波器的使用 196
練習一 校準示波器、多種信號波形觀測：Up-p、U有效值、周期T、頻率f 204
練習二 垂直振動合成——李薩如圖形觀測、測頻率f 206
實驗19 用示波器觀測二極管伏安特性曲線 207
實驗20 交流電路的諧振現(xiàn)象 210
練習一 RLC串聯(lián)電路諧振實驗 210
練習二 RLC并聯(lián)電路諧振實驗 212
實驗21 用霍爾元件測量磁場B 215
實驗22 用“霍爾效應法”測螺線管磁場B 220
實驗23 用電磁感應法測磁場B 223
實驗24 鐵磁材料的磁化曲線和磁滯回線的測繪 226
實驗25 電容器的充放電 229
實驗26 黑盒子實驗——測量判定電阻R、電容C、電感L、二極管 233
第6章 光學實驗 236
實驗27 光學基本實驗（一、二）——薄透鏡焦距f的測定 236
練習一 測量凸透鏡焦距f凸——自準法、物距像距法、共軛法 240
練習二 測量凹透鏡焦距f凹——自準法、物距像距法 241
實驗28 光學基本實驗（三、四、五）——組裝顯微鏡、望遠鏡、幻燈機及放大倍數(shù)測量 243
練習一 組裝顯微鏡 243
練習二 組裝望遠鏡 244
練習三 組裝透射式幻燈機（投影系統(tǒng)） 247
實驗29 分光計實驗（一、二、三） 248
練習一 分光計的調(diào)節(jié)和使用 248
練習二 用“分光計”測定三棱鏡頂角α 256
練習三 用分光計測量綠光最小偏向角δmin和折射率n 261
實驗30 光柵衍射實驗（一、二）——分光計實驗（四、五） 265
練習一 光柵常數(shù)d測定 265
練習二 光波波長λ測量 270
實驗31 光的衍射實驗（三）——單（多）縫（孔等）衍射的光強分布 272
實驗32 光的干涉實驗（一、二） 278
練習一 薄膜干涉——牛頓環(huán)測曲率半徑R 278
練習二 劈尖干涉 282
實驗33 光的干涉實驗（三）——雙棱鏡干涉實驗測波長λ 284
實驗34 光偏振及其應用 289
練習一 用分光計進行偏振光實驗 292
練習二 用光具座進行偏振光實驗 293
第7章 近代物理與信息處理綜合性、應用性實驗 296
實驗35 邁克耳孫干涉儀的調(diào)節(jié)與使用 296
練習一 用等傾干涉測激光波長（λHe-Ne≈632.8 nm） 301
練習二 用等傾干涉測鈉黃光波長（λNa≈589.3 nm） 304
*練習三 用邁克耳孫干涉原理測空氣折射率n 306
實驗36 微波邁克耳孫干涉和布拉格衍射 309
練習一 用邁克耳孫微波干涉法測波長 312
練習二 微波布拉格衍射強度分布測量（I-α,I-θ曲線） 314
*練習三 微波單縫衍射實驗 316
*練習四 微波雙縫干涉實驗 317
實驗37 密立根油滴實驗——測電子電量e 317
練習一 “平衡法”測電子電量e（“動態(tài)法”特例） 322
*練習二 “動態(tài)法”測電子電量e 323
*練習三 “變電荷法”測電子電量（選做） 324
實驗38 弗蘭克-赫茲實驗——測原子第一激發(fā)電勢V0 324
實驗39 全息照相 331
實驗40 用超聲光柵測定液體中的聲速v 335
實驗41 聲學實驗（一、二）——用超聲傳感器、音叉共鳴管測聲速v 341
練習一 用超聲傳感器“共振法”、“相位法”測聲速v 341
練習二 用音叉共鳴管“共振法”測聲速v 347
實驗42 光電效應和普朗克常量h測量 349
實驗43 光信息的調(diào)制與解調(diào)實驗 354
實驗44 氫原子光譜及里德伯常量RH的測定 359
實驗45 蓋革-米勒實驗——G-M計數(shù)器和核衰變的統(tǒng)計規(guī)律 365
第3篇 設計性、研究性實驗設計性、研究性實驗概述 371
第8章 力學實驗 376
實驗46 設計用“單擺”測重力加速度g 376
實驗47 設計測固體、液體密度ρ 380
練習一 設計用“流體靜力稱衡法”測定輕質(zhì)固體、液體密度ρ 380
練習二 設計用“比重瓶法”測定液體、固體小塊顆粒物密度ρ 382
實驗48 設計測量固體（金屬）材料線膨脹系數(shù)α（一、二） 383
練習一 設計用“光杠桿”測量固體（金屬）的線膨脹系數(shù)α 383
練習二 設計用“千分表（尺）”測固體（金屬）線膨脹系數(shù)α 387
實驗49 設計用“焦利秤”測彈簧的有效質(zhì)量m 391
實驗50 研究測定剛體轉(zhuǎn)動慣量I（一、二） 391
練習一 設計測定偏心輪繞定軸的轉(zhuǎn)動慣量I 391
練習二 設計用“氣墊法”測定物體的轉(zhuǎn)動慣量I 392
實驗51 碰撞打靶 394
第9章 熱學實驗 395
實驗52 設計測定氣體比熱容比γ=Cp/CV 395
實驗53 設計測量不良導體的導熱系數(shù)λ 397
實驗54 電子溫度計的組裝設計 398
實驗55 冰的熔解熱L測量 398
實驗56 空氣熱機原理實驗 400
第10章 電學、電磁學實驗 404
實驗57 設計用“伏安法”（補償原理）測電阻Rx 404
實驗58 熱敏電阻和熱電偶實驗與研究（一、二）——熱敏電阻的溫度特性、熱電偶的溫差電動勢E 406
練習一 熱敏電阻的溫度特性實驗與研究 406
練習二 用“電勢差計”測熱電偶溫差電動勢E 409
實驗59 自組惠斯通直流單臂電橋測電阻Rx 415
實驗60 電表內(nèi)阻R內(nèi)測量設計 416
實驗61 制流電路與分壓電路特性實驗（用滑線變阻器或電阻箱） 416
實驗62 電勢差計應用設計實驗（一、二） 419
練習一 設計用電勢差計測電阻Rx 419
練習二 設計用電勢差計校準毫安表、伏特表 420
實驗63 電表的改裝與校準設計 421
實驗64 萬用表組裝設計 422
實驗65 設計用“霍爾效應”測量霍爾元件基本參數(shù)：電導率σ、霍爾系數(shù)KH 423
實驗66 設計用“霍爾開關”測量彈簧的勁度系數(shù) 427
實驗67 設計用“沖擊法”測磁場強度B 428
練習一 用“沖擊法”測地磁場強度B 428
練習二 用“沖擊法”測螺線管磁場B 429
實驗68 電子束的偏轉(zhuǎn)、聚焦實驗 430
練習一 電子束的偏轉(zhuǎn) 430
練習二 電子束的聚焦 432
第11章 光學實驗 436
實驗69 設計用“分光計”測定液體折射率n 436
實驗70 阿貝折射儀的原理和應用設計 439
實驗71 暗室技術——黑白照片的沖洗、印制與放大 439
第12章 傳感器技術應用與設計實驗 442
實驗72 壓力傳感器特性測量及應用設計 442
實驗73 pn結(jié)溫度傳感器測溫設計 445
實驗74 溫度傳感器特性測量及應用設計 446
實驗75 霍爾開關、光電傳感器特性測量及應用設計 449
實驗76 硅光電池特性研究與應用設計 452
實驗77 霍爾位置傳感器與彎曲法測量楊氏模量Y 452
實驗78 用磁阻傳感器測量地磁場B 456
實驗79 用“拉脫法”測液體表面張力系數(shù)γ——用力敏傳感器測定微小力 459
第13章 近代物理與信息處理實驗463
實驗80 用“弦駐波法”測量交流電頻率f的裝置 463
實驗81 玻爾共振實驗 463
實驗82 液晶電光效應實驗研究 467
實驗83 太陽能電池基本特性測定與研究 473
練習一 全暗條件下，測量太陽能電池的外加電壓伏安特性ISC-U 475
練習二 不同光照強度下，測量太陽能電池的光功率P、開路電壓UOC和短路電流ISC 477
練習三 固定光照下，測量太陽能電池的輸出特性 478
第14章 計算機在物理量測量中的應用探索簡介 481
14.1 非電量電測技術應用簡介 481
14.2 傳感器和實驗數(shù)據(jù)采集裝置簡介 483
14.3 計算機在物理測量中的應用探索提要 487
14.4 計算機模擬仿真技術簡介 488
14.5 計算機模擬仿真物理實驗簡介 489
14.6 計算機數(shù)值模擬與數(shù)據(jù)處理實驗 490
參考文獻 492
附錄 物理學常用數(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（中國部分城市、海平面上不同緯度） 494
附錄4 20℃時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對照表 498
附錄13 某些材料的導熱系數(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 國際單位制、常用單位換算表 502
附錄17 電磁波頻譜表（無線電波、微波、紅外光、可見光、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 物理實驗中常見的儀器Δ分度值、儀器基本誤差限值Δins 505