第1章物理實驗與計算機應(yīng)用
1.1 計算機在物理實驗數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用
1.2 虛擬實驗技術(shù)在物理實驗中的應(yīng)用
實驗1.1 虛擬仿真系統(tǒng)實驗
實驗1.2 虛擬仿真示波器的調(diào)節(jié)與使用
實驗1.3 虛實結(jié)合綜合光學(xué)實驗
拓展閱讀1 虛擬技術(shù)簡介
實驗1.4 虛實結(jié)合紅外掃描成像實驗
實驗1.5 非線性混沌實驗
實驗1.6 高溫超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的測定
拓展閱讀2 低溫技術(shù)簡介
第2章定性與半定量實驗
2.1 在物理實驗課程中引入定性與半定量實驗教學(xué)的必要性與可行性
2.2 定性與半定量物理實驗項目
第1章物理實驗與計算機應(yīng)用
1.1 計算機在物理實驗數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用
1.2 虛擬實驗技術(shù)在物理實驗中的應(yīng)用
實驗1.1 虛擬仿真系統(tǒng)實驗
實驗1.2 虛擬仿真示波器的調(diào)節(jié)與使用
實驗1.3 虛實結(jié)合綜合光學(xué)實驗
拓展閱讀1 虛擬技術(shù)簡介
實驗1.4 虛實結(jié)合紅外掃描成像實驗
實驗1.5 非線性混沌實驗
實驗1.6 高溫超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的測定
拓展閱讀2 低溫技術(shù)簡介
第2章定性與半定量實驗
2.1 在物理實驗課程中引入定性與半定量實驗教學(xué)的必要性與可行性
2.2 定性與半定量物理實驗項目
實驗2.1 受迫振動與共振實驗研究
實驗2.2 轉(zhuǎn)動液體內(nèi)部壓強分布實驗研究
實驗2.3 光通信及互感現(xiàn)象
實驗2.4 尖端放電與靜電電動機、靜電除塵
實驗2.5 感應(yīng)電流的熱效應(yīng)
實驗2.6 通電、斷電自感實驗
拓展閱讀3 真空與真空鍍膜技術(shù)簡介
實驗2.7 頻閃法測轉(zhuǎn)速的實驗探索
實驗2.8 磁懸浮實驗
實驗2.9 聲聚焦實驗
實驗2.10 神奇的輝光球
實驗2.11 激光監(jiān)聽
實驗2.12 霍爾傳感器測磁場分布的應(yīng)用探索
拓展閱讀4 顯微技術(shù)簡介
第3章綜合性實驗
實驗3.1 液晶電光效應(yīng)
實驗3.2 多種衍射綜合實驗
實驗3.3 光纖通信綜合實驗
實驗3.4 聲速測量實驗
實驗3.5 電容傳感器實驗
拓展閱讀5 傳感器技術(shù)簡介
實驗3.6 電渦流傳感器實驗
實驗3.7 邁克爾遜干涉儀綜合實驗
實驗3.8 全息照相實驗
實驗3.9 雙棱鏡干涉實驗
實驗3.10 聲波測距實驗
實驗3.11 核磁共振實驗
拓展閱讀6磁共振簡介
第4章設(shè)計性實驗
4.1 設(shè)計性實驗的教學(xué)要求
4.2 設(shè)計性實驗的舉例
4.3 設(shè)計性實驗項目
實驗4.1 孔明燈的研究與設(shè)計
實驗4.2 電阻測量設(shè)計
實驗4.3 駐波實驗研究與簡單樂器的設(shè)計
實驗4.4 平行軸定理驗證設(shè)計
實驗4.5 酒精濃度儀的研究與設(shè)計
實驗4.6 光照強度計的研究與設(shè)計
實驗4.7 波長的相對測量實驗設(shè)計
拓展閱讀7微波技術(shù)簡介
實驗4.8 根據(jù)“不確定度均分”原則進行的實驗設(shè)計
實驗4.9 薄片厚度測量專題設(shè)計
實驗4.10 折射率測量專題設(shè)計
實驗4.11 用分光計測定液體折射率的實驗設(shè)計
實驗4.12 用極限折射法測定三棱鏡的折射率的實驗設(shè)計
實驗4.13 接地電阻測量設(shè)計
實驗4.14 利用光杠桿法測量薄片厚度的實驗設(shè)計
實驗4.15 光的偏振實驗設(shè)計
拓展閱讀8 等離子體技術(shù)簡介
第5章研究性實驗
5.1 研究性實驗的教學(xué)要求
5.2 研究性實驗的教學(xué)課題
實驗5.1 錐體上滾實驗與“怪坡”之謎研究
實驗5.2 熱電偶測溫實驗研究
實驗5.3 伯努利方程應(yīng)用實驗研究
實驗5.4 電磁驅(qū)動實驗研究
實驗5.5 學(xué)生興趣制作研究與實踐
實驗5.6 “歷史上最美的”物理實驗研究
實驗5.7 陀螺進動實驗研究
實驗5.8 電子秤的研究
實驗5.9 全息技術(shù)研究
拓展閱讀9 全息技術(shù)簡介
……
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,為改進普通物理實驗教學(xué)創(chuàng)造了很好的條件。利用計算機對實驗教學(xué)進行輔助,很大程度上改善了實驗教學(xué)的效果,也為實驗教學(xué)新模式的構(gòu)建提供了最有力的支持。利用計算機,可以實現(xiàn)按教學(xué)需要實時監(jiān)控教學(xué)質(zhì)量,促進教學(xué)質(zhì)量的提高。計算機模擬仿真實驗、用微機控制實驗過程或采集實驗數(shù)據(jù)等計算機輔助系列,在物理實驗中被廣泛地運用,如“虛擬示波器”、“虛實結(jié)合綜合光學(xué)實驗”等。
1.1計算機在物理實驗數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用
物理實驗中的數(shù)據(jù)處理是實驗的一個重要組成部分和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。將計算機引入到實驗數(shù)據(jù)處理中,不但可以提高處理效率,同時還能避免在處理過程中計算錯誤的發(fā)生,實現(xiàn)數(shù)據(jù)圖表化、誤差分析標準化。
1.數(shù)學(xué)計算軟件在物理實驗中的應(yīng)用
所謂“萬物皆數(shù)”,一切知識的根基都來自于數(shù)學(xué)。在科學(xué)研究和工程應(yīng)用過程中,往往需要大量的數(shù)學(xué)計算,傳統(tǒng)的紙筆已經(jīng)不能從根本上滿足海量計算的要求。當實驗數(shù)據(jù)處理需要復(fù)雜計算,要求較高時,往往使實驗者要花費大量時間在數(shù)據(jù)處理過程上。而使用數(shù)學(xué)計算軟件(如Matlab、Mathematica等)來對實驗數(shù)據(jù)進行數(shù)值計算則可以有效地減輕計算工作量,提高工作效率,F(xiàn)代數(shù)學(xué)計算軟件具有編程簡單、易于學(xué)習(xí)、能快速進行復(fù)雜運算的特點,無論是在校學(xué)生,還是工程技術(shù)人員和科研人員,都可以快速學(xué)習(xí)Matlab、Mathematica等軟件,并用它們來解決各種數(shù)值計算問題。
1) Matlab簡介
Matlab軟件的出現(xiàn)是和科學(xué)計算緊密聯(lián)系在一起的。20世紀70年代,CleverMoler在線性代數(shù)課程教學(xué)中為了讓學(xué)生能使用Fortran的Linpack、Eispack子程序庫,又不至于在編程上花費太多時間,開發(fā)了Matlab軟件。1984年MathWorks公司成立,Matlab正式向市場推出,同時開發(fā)者也繼續(xù)進行著軟件的研究和開發(fā)工作。到目前為止,已經(jīng)發(fā)布了Matlab8.1版本,MathWorks公司又實現(xiàn)了一次技術(shù)層面上的飛躍。
Matlab的特點在于強大的數(shù)值計算和可視化軟件處理能力,它最初主要用于方便矩陣的存取,其基本元素是無須定義維數(shù)的矩陣。經(jīng)過十幾年的完善和擴充,現(xiàn)在已發(fā)展成為線性代數(shù)課程的標準工具,也成為其他許多領(lǐng)域課程的使用工具。Matlab不僅在數(shù)學(xué)方面,在物理、統(tǒng)計、工程、金融等方面都有強大的工具箱可以使用。
2) 數(shù)學(xué)計算軟件Matlab的使用
由于篇幅所限,這里主要介紹Matlab在物理實驗數(shù)據(jù)處理中可能會用到的一些基本命令,至于Matlab的高級命令和Mathematica的使用方法,請讀者自行查閱相關(guān)書籍。
(1) Matlab的界面。
Matlab窗口頂部的標準菜單可以用做文件管理和文件調(diào)試等工作;右邊有一個下拉列表框,它可以選擇和設(shè)置當前工作路徑;左下方是歷史命令窗口;右下方是Matlab最重要的窗口——命令窗口。Matlab的界面如圖1.0.1所示。
圖1.0.1Matlab界面圖命令在“.”提示符后面輸入。讀者可以在這里嘗試輸入一些實際的基本命令。例如,我們想得到433乘以15的結(jié)果,就可以在提示符后面輸入433*15,然后按Enter鍵回車,即可得到如下結(jié)果:
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