本書是按照教育部高等學校非物理類專業(yè)物理基礎課程教學指導分委員會于2010年制定的《非物理類理工學科大學物理實驗課程教學基本要求》, 結合人才培養(yǎng)的新要求和新的教學形勢, 總結多年來大學物理實驗課的教學改革與實踐經(jīng)驗編寫而成的。全書分為七章, 共有實驗28個, 內(nèi)容涵蓋力學、熱學、電磁學、光學、近代物理以及設計性實驗。書末附錄給出了物理常數(shù)表、中華人民共和國法定計量單位(摘錄)。
本書可作為各類高等院校工科各專業(yè)和理科非物理類專業(yè)的本科或�？莆锢韺嶒灲滩�, 也可作為實驗技術人員、相關課程教師及其他科技工作者的參考書。
本書按照教育部高等學校非物理類專業(yè)大學物理實驗教學大綱, 并參照教育部高等學校非物理類專業(yè)物理基礎課程教學指導分委員會于2010年制定的《非物理類理工學科大學物理實驗課程教學基本要求》, 吸取國內(nèi)同類教材的優(yōu)點, 在編者長期教學經(jīng)驗的基礎上, 結合物理實驗教學的實際情況和一般工科院校專業(yè)的特點編寫而成。
本書具有如下特點:
(1) 在選材內(nèi)容的處理上, 注意起點低、終點高, 并注重對學生實驗技能的培養(yǎng)和實驗方法的訓練。
(2) 按照國家計量技術規(guī)范JJF1059—2012的要求, 全面介紹了用測量不確定度表示和評定實驗測量結果, 以及依據(jù)測量內(nèi)容部分替代原測量結果中的測量誤差表示。
(3) 合理地安排了基礎物理實驗、綜合物理實驗、設計性物理實驗和創(chuàng)新物理實驗。
(4) 部分實驗介紹了幾種不同的實驗方法, 或選用不同的儀器對同一物理量進行測量。
(5) 結合具體實驗, 適當介紹了相關的物理實驗史料和物理實驗在現(xiàn)代科學技術中的應用, 以開拓學生的視野, 提高學生的學習興趣。
(6) 每個實驗均備有思考題, 以啟迪學生的思維, 鞏固并加深對物理原理的理解與掌握。
在物理實驗的教學過程中, 從實驗室的建設、教材的編寫到實驗內(nèi)容的改進、改革, 都凝聚著眾多老師的心血。在本書的編寫過程中, 西安科技大學物理實驗教學中心的全體人員均參與其中。本書由班麗瑛主編, 其中班麗瑛編寫緒論, 第1章, 第2章, 第5章, 第6章的6.1節(jié)和參考文獻; 張愛君編寫第6章的6.3、6.4節(jié)和附錄; 田玉仙編寫第3章的3.1、3.2、3.4、3.5、3.6節(jié), 第4章的4.1、4.2、4.3、4.5節(jié); 郭亞麗編寫第7章; 蘇敏編寫第3章的3.3節(jié), 第4章的4.4節(jié), 第6章的6.2節(jié)。班麗瑛負責全書的統(tǒng)稿工作, 解憂教授對全稿進行了仔細的審閱。
物理實驗教材的編寫離不開物理實驗室的建設, 物理實驗教學也是一項集體事業(yè)。本書結合學生的實際學習情況, 總結了多年來物理實驗課的教學改革與實踐經(jīng)驗, 凝聚了眾多教師的勞動成果。本書是在解憂、炎正馨、郭長立、王瑞平以及廖少俊等老師物理實驗教學經(jīng)驗的指導下編寫而成的, 在此向他們表示衷心的感謝。
由于時間有限, 書中難免有不足之處, 敬請讀者批評指正。
編 者
2022年1月
緒論 1
第1章 測量誤差、測量不確定度和實驗數(shù)據(jù)處理 4
1.1 測量誤差基本知識 4
1.1.1 測量 4
1.1.2 誤差 5
1.1.3 隨機誤差的估算 8
1.1.4 間接測量的誤差 11
1.2 測量不確定度評定與表示 13
1.2.1 測量不確定度的基本概念 13
1.2.2 測量不確定度的評定與表示 17
1.2.3 不確定度分析的意義及不確定度均分原理 20
1.2.4 不確定度計算實例 20
1.3 實驗數(shù)據(jù)修約 25
1.3.1 有效位數(shù)的概念 25
1.3.2 測量不確定度的有效位數(shù)和修約規(guī)則 26
1.3.3 測量結果的有效位數(shù)和修約規(guī)則 26
1.3.4 實驗數(shù)據(jù)有效位數(shù)的運算規(guī)則 27
1.4 實驗數(shù)據(jù)處理方法 28
1.4.1 列表法 28
1.4.2 作圖法 28
1.4.3 逐差法 30
1.4.4 最小二乘法 30
1.5 隨機變量的統(tǒng)計分布 34
1.5.1 正態(tài)分布 34
1.5.2 t分布(學生分布) 34
1.5.3 均勻分布 34
1.5.4 三角分布 35
習題 36
第2章 物理實驗的基本知識 38
2.1 物理實驗常用測量方法 38
2.1.1 比較法 38
2.1.2 放大法 39
2.1.3 轉換法 40
2.1.4 補償法 41
2.1.5 平衡法 42
2.1.6 模擬法 42
2.1.7 干涉法 42
習題 42
2.2 物理實驗常用儀器 43
2.2.1 力學、熱學常用儀器 43
2.2.2 電磁學常用儀器 56
2.2.3 電磁學實驗操作規(guī)程 63
2.2.4 光學常用儀器 63
2.3 游標卡尺和螺旋測微計的使用 66
第3章 力學和熱學實驗 69
3.1 拉伸法測定金屬絲楊氏模量 69
3.2 用三線擺法測定剛體的轉動慣量 74
3.3 模擬制冷系數(shù)的測定 78
3.4 示波器的調(diào)整與應用 85
3.4.1 用示波器顯示正弦波形 85
3.4.2 用示波器顯示李薩如圖形 94
3.4.3 聲速的測定 98
3.5 液體表面張力系數(shù)的測定 105
3.6 落球法測定液體的黏滯系數(shù) 110
第4章 電磁學實驗 115
4.1 電位差計測電源電動勢 115
4.2 惠斯通電橋測電阻 120
4.3 模擬法測繪靜電場 124
4.4 磁聚焦法測定電子荷質比 130
4.5 利用霍爾效應測磁場 135
第5章 光學實驗 141
5.1 干涉法測定透鏡的曲率半徑 141
5.2 分光儀的調(diào)整與使用 148
5.2.1 分光儀的調(diào)整 148
5.2.2 玻璃折射率的測定 154
5.2.3 利用光柵測量低壓汞燈的波長 159
5.3 單縫衍射的光強分布 162
5.4 偏振法測定葡萄糖溶液的濃度 169
第6章 近代物理實驗 176
6.1 用邁克爾遜干涉儀測定氦-氖激光器的波長 176
6.2 弗蘭克-赫茲實驗 185
6.3 利用光電效應測普朗克常數(shù) 190
6.4 密立根油滴實驗 197
第7章 設計性實驗 204
7.1 紅汞水的散射現(xiàn)象 204
7.2 用激光顯示李薩如圖形 205
7.3 電磁感應與磁懸浮力 208
7.4 霍爾傳感器測量楊氏模量 210
附錄 214
附錄A 物理常數(shù)表 214
附錄B 中華人民共和國法定計量單位(摘錄) 219
參考文獻 222
書單推薦
