本教材是為高校理工科學(xué)生大學(xué)物理實驗課程編寫的,是根據(jù)教J育Y部高等學(xué)校大學(xué)物理課程教學(xué)指導(dǎo)委員會編制的《理工科類大學(xué)物理實驗課程教學(xué)基本要求(2023年版)》,并結(jié)合哈爾濱理工大學(xué)多年物理實驗課的教學(xué)實踐和設(shè)備情況,在歷年來所用物理實驗教材的基礎(chǔ)上編寫的大學(xué)物理實驗教材。
本書主要內(nèi)容包括測量誤差及數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)知識,實驗預(yù)備知識,實驗項目48個,涉及力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)及近代物理內(nèi)容。在內(nèi)容編排上體現(xiàn)了新形勢下基礎(chǔ)實驗教學(xué),由傳統(tǒng)的基礎(chǔ)能力培養(yǎng),向創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變。
本書精選了 48 個實驗,可分層教學(xué),涉及力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)及近代物理內(nèi)容。并配套實驗視頻與教學(xué)課件。
物理實驗是理工科院校的必修實驗基礎(chǔ)課,它對于培養(yǎng)學(xué)生實驗技能和分析問題解決問題的能力有著非常重要的作用。本教材是為高校理工科學(xué)生大學(xué)物理實驗課程編寫的,是根據(jù)教J育Y部高等學(xué)校大學(xué)物理課程教學(xué)指導(dǎo)委員會編制的《理工科類大學(xué)物理實驗課程教學(xué)基本要求( 2023 年版)》,并結(jié)合哈爾濱理工大學(xué)多年物理實驗課的教學(xué)實踐和設(shè)備情況,在歷年來所用物理實驗教材的基礎(chǔ)上編寫的大學(xué)物理實驗教材。本書精選了 48 個實驗,涉及力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)及近代物理內(nèi)容,在內(nèi)容編排上體現(xiàn)了新形勢下基礎(chǔ)實驗教學(xué),由傳統(tǒng)的基礎(chǔ)能力培養(yǎng),向創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變。參加本教材編寫工作的有:陸世杰(測量誤差及數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)知識、實驗 1~實驗 3、實驗 5、實驗 6、實驗 8~實驗 10、實驗 33、實驗 42、實驗 43,共計 6.2 萬字),欒照輝(電磁學(xué)實驗預(yù)備知識、實驗 13、實驗 14、實驗 32、實驗 39~實驗 41、實驗 45~實驗 48,共計 6.1 萬字),王軍軍(概述、實驗 22~實驗 31,共計 6.1 萬字),張秋佳(光學(xué)實驗預(yù)備知識、實驗 16~實驗 20,共計 3 萬字),魏佳(實驗 34~實驗 38、附錄,共計 3 萬字),趙磊(實驗 15,共計 0.8 萬字),劉欣(實驗 21,共計 0.7 萬字),常皓(實驗 7,共計 0.6 萬字),李敬然(實驗 4,共計 0.6 萬字),劉威(實驗 12,共計 0.6 萬字),張鋮瑤(實驗 44,共計0.6 萬字),王飛(實驗 11,共計 0.6 萬字)。本教材的編寫也凝聚了哈爾濱理工大學(xué)其他物理實驗課任課教師和實驗技術(shù)人員的勞動心血,這些同志對教材的充實和實驗教學(xué)設(shè)備的完善與改進付出了大量的勞動,我們對此表示衷心的感謝。另外在本教材的編寫過程中我們也參考了一些其他兄弟院校成熟實驗教材的部分內(nèi)容和實驗設(shè)備廠家有關(guān)儀器設(shè)備方面的內(nèi)容,我們對此也表示衷心的感謝。限于編者水平和經(jīng)驗,書中不足和疏漏之處在所難免,誠懇歡迎讀者對教材批評指正。
陸世杰,實驗師,哈爾濱理工大學(xué)物理實驗中心黨支部書記、副主任。多年的一線教學(xué)經(jīng)驗,多次指導(dǎo)學(xué)生在各類科技競賽中獲獎,先后獲得哈爾濱理工大學(xué)優(yōu)秀教師、優(yōu)秀共產(chǎn)黨員等榮譽稱號。2021年指導(dǎo)學(xué)生獲得全國大學(xué)生物理實驗競賽國家一等獎。工作期間共撰寫SCI論文2篇,核心期刊論文2篇。各類專利5項。
前言
第一章 概述1
第一節(jié) 普通物理實驗課的目的和任務(wù)1
第二節(jié) 實驗課的教學(xué)程序及要求1
第二章 測量誤差及數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)知識4
第一節(jié) 測量與測量誤差 4
第二節(jié) 測量不確定度 7
第三節(jié) 直接測量的數(shù)據(jù)處理 8
第四節(jié) 間接測量的數(shù)據(jù)處理 12
第五節(jié) 有效數(shù)字及其運算 17
第六節(jié) 實驗數(shù)據(jù)的其他表示和處理方法 19
第三章 實驗預(yù)備知識 25
第一節(jié) 電磁學(xué)實驗預(yù)備知識 25
第二節(jié) 光學(xué)實驗預(yù)備知識 30
第四章 實驗項目33
實驗 1 固體密度的測定 33
實驗 2 用氣軌驗證牛頓第二定律及動量守恒定律37
實驗 3 用拉伸法測固體的楊氏模量42
實驗 4 用彈簧振子研究諧振動45
實驗 5 單擺48
實驗 6 用拉脫法測量液體表面張力系數(shù)50
實驗 7 用落球法測定液體黏滯系數(shù)52
實驗 8 用扭擺法測定物體的轉(zhuǎn)動慣量55
實驗 9 空氣比熱容比的測定 57
實驗 10 電學(xué)基本儀器使用及歐姆定律的應(yīng)用 60
實驗 11 用惠斯通電橋測電阻63
實驗 12 電表的改裝及校準(zhǔn) 68
實驗 13 用模擬法測繪靜電場 71
實驗 14 電學(xué)綜合設(shè)計實驗 74
實驗 15 示波器的調(diào)節(jié)和使用 75
實驗 16 半導(dǎo)體光電二極管伏安特性的測定 85
實驗 17 RLC 串聯(lián)電路的暫態(tài)過程90
實驗 18 用圓線圈和亥姆霍茲線圈測磁場 95實驗 19 薄透鏡焦距的測量 97
實驗 20 模擬眼睛的屈光不正及物理矯正 103
實驗 21 分光計的調(diào)節(jié)和使用 106
實驗 22 偏振現(xiàn)象的實驗研究 111
實驗 23 單縫衍射 116
實驗 24 用邁克爾遜干涉儀測波長 121
實驗 25 聲速的測量 124
實驗 26 密立根油滴實驗 126
實驗 27 用轉(zhuǎn)動實驗儀測量轉(zhuǎn)動慣量 131
實驗 28 用力敏傳感器測量不規(guī)則物體和液體密度 133
實驗 29 固體線脹系數(shù)的測量 135
實驗 30 液體比熱容的測定 138
實驗 31 數(shù)字溫度計設(shè)計實驗 141
實驗 32 用電位差計測電動勢 142
實驗 33 串聯(lián)諧振 146
實驗 34 用伏安法測量二極管的伏安特性 148
實驗 35 用霍爾效應(yīng)法測量磁場 150
實驗 36 組裝望遠鏡和顯微鏡 153
實驗 37 用分光計測定三棱鏡的折射率 157
實驗 38 用牛頓環(huán)測透鏡的曲率半徑 158
實驗 39 衍射光柵 161
實驗 40 光電效應(yīng) 163
實驗 41 全息照相 166
實驗 42 熱機效率綜合測試實驗 170
實驗 43 畢-薩實驗儀測磁場 175
實驗 44 太陽能電池特性測量及應(yīng)用 177
實驗 45 數(shù)字稱量器的設(shè)計與制作 180
實驗 46 溫度報警器的設(shè)計與制作 184
實驗 47 霍爾效應(yīng)的應(yīng)用設(shè)計 186
實驗 48 受迫振動與共振實驗 190
附錄 193
附錄 A 法定計量單位 193
附表 1 國際單位制的基本單位 193
附表 2 國際單位制的輔助單位 193
附表 3 國際單位制中具有專門名稱的導(dǎo)出單位 193
附表 4 國際單位制中的其他導(dǎo)出單位 194
附表 5 國家選定的非國際單位制單位 194
附表 6 用于構(gòu)成十進倍數(shù)和分?jǐn)?shù)單位的詞頭 195附錄 B 常用物理數(shù)據(jù) 196
附表 7 基本和重要的物理常數(shù)表196
附表 8 在海平面上不同緯度處的重力加速度 197
附表 9 我國部分城市的重力加速度197
附表 10 在 20℃時常用固體和液體的密度 197
附表 11 在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下不同溫度的水的密度 198
附表 12 在 20℃時一些材料的楊氏模量198
附表 13 在 20℃時與空氣接觸的液體的表面張力系數(shù)199
附表 14 不同溫度下與空氣接觸的水的表面張力系數(shù)199
附表 15 液體的黏滯系數(shù) 200
附表 16 不同溫度下水的黏滯系數(shù)200
附表 17 電阻和合金的電阻率及其溫度系數(shù) 200
附表 18 固體的線膨脹系數(shù) 201
附表 19 幾種常用的溫差電偶的溫差電動勢 201
附表 20 常見物質(zhì)的比熱容 201
附表 21 水和冰在不同溫度下的比熱容202
附表 22 某些物質(zhì)中的聲速 202
附表 23 某些物質(zhì)的介電系數(shù) 202
附表 24 在常溫下某些物質(zhì)相對于空氣的折射率 203
附表 25 常用光源的譜線波長表204
附表 26 某些金屬的逸出功和極限頻率204
附錄 C 重要物理實驗?zāi)瓯?205