《基礎物理實驗(第2版)》是在長期實驗教學改革和教學實踐的基礎上,總結教學經驗,針對現代普通高校理工科基礎物理實驗教學的實際情況編寫而成的。《基礎物理實驗(第2版)》重點突出科學實驗素質培養,實驗技能培養和創新意識培養。
《基礎物理實驗(第2版)》打破傳統的力、熱、電、光的教程劃分方法,建立起以基礎性實驗、提高性實驗、綜合設計研究性實驗為主的分層次、多元化的物理實驗課程新結構。適合不同層次的教學需要,可作為普通高校理工科的非物理專業的基礎物理實驗課教學用書或參考書,也可供社會愛好者閱讀。
第二版前言
第一版前言
第一章 緒論
第一節 物理實驗的地位和作用
第二節 普通物理實驗課的目的及意義
第三節 怎樣做好普通物理實驗
第二章 測量的不確定度和數據的處理
第一節 實驗誤差的分析
第二節 測量不確定度及其評定
第三節 制表、做圖與擬合
第三章 基礎型實驗
實驗3.1 長度的測量
實驗3.2 物質密度的測定
實驗3.3 氣墊導軌上的實驗二項
實驗3.4 楊氏模量的測量
實驗3.5 單擺法測定重力加速度
實驗3.6 固體比熱容的測定
實驗3.7 惠斯通電橋測電阻
實驗3.8 雙臂電橋測低電阻
實驗3.9 電子射線的電偏轉與磁偏轉
實驗3.10 交變磁場的測量
實驗3.11 用箱式電勢差計測電動勢
實驗3.12 霍爾效應實驗
實驗3.13 制流電路與分壓電路
實驗3.14 眼鏡片度數的測定
實驗3.15 用牛頓環干涉測透鏡曲率半徑
第四章 提高型實驗
實驗4.1 剛體轉動慣量的測量
實驗4.2 液體表面張力系數的研究
實驗4.3 空氣比熱容比的測定
實驗4.4 伏安法測二極管的伏一安特性
實驗4.5 電子示波器的原理與使用
實驗4.6 電表改裝與校準
實驗4.7 半導體熱敏電阻特性的研究
實驗4.8 分光計的調節和使用
實驗4.9 雙光干涉實驗
實驗4.10 利用光電效應測定普朗克常數
第五章 綜合設計研究型實驗
實驗5.1 擺的研究
實驗5.2 聲速的測量
實驗5.3 液體黏滯因數的測定
實驗5.4 電位差計測電阻
實驗5.5 電位差計校正電表
實驗5.6 RC串聯電路的暫態過程
實驗5.7 燭滅水升現象的深入研究
實驗5.8 紅藥水的妙用——光散射的研究
實驗5.9 望遠鏡的組裝
附錄
附錄1 正態分布與標準偏差
附錄2 t因子
附錄3 物理量的單位
附錄4 常用儀器的主要技術要求和最大允差
附錄5 分光計刻度盤中心與游標盤中心不同軸的系統誤差及消除
附錄6 理想氣體中的聲速
附錄7 壓電換能器(傳感器)——超聲波的發射與接收
附錄8 蓖麻油在不同溫度下的黏滯系數
附錄9 泊肅葉公式的推導
附錄10 泊肅葉公式的修正
附錄11 紅藥水的妙用參考內容
主要參考文獻
第一章 緒論
第一節 物理實驗的地位和作用
物理學是實驗科學,實驗是物理學的基礎。特別是普通物理,更是與實驗密不可分。在物理學的發展過程中,實驗起著決定性的作用。凡物理學的概念、規律及公式等都是以實驗為基礎的。新的物理現象的發現、物理規律的尋找、物理定律的驗證等,都只能依靠實驗來完成。離開了實驗,物理理論就會蒼白無力,就會成為“無源之水,無本之木”,不可能得到發展。
伽利略是16世紀偉大的實驗物理學家,正是他用出色的實驗工作把古代對物理現象的一些觀察和研究引上了當代物理學的科學道路,才使得物理學發生了革命性的變化。力學中的許多基本定律,如自由落體定律、慣性定律等,都是由伽利略通過實驗發現和總結出來的。庫侖發明扭秤并用來測量電荷之間的作用力,為電磁學的研究和發展開啟了先河。貝克勒爾和居里夫婦發現了天然放射性,由此成為了核物理學的奠基人。
關于理論和實驗的關系,牛頓做過非常明確的闡述。他在1672年給奧爾登堡的信中說:“探求事物屬性的準確方法是從實驗中把它們推導出來。……考察我的理論的方法就在于考慮我所提出的實驗是否確實證明了這個理論;或者提出新的實驗去驗證這個理論。”在牛頓提出的諸多理論中,萬有引力定律歷經磨難最終被海王星的發現和哈雷彗星的準確觀測等實踐所證明;而他關于光的本性的學說卻被楊氏干涉實驗和許多衍射實驗所推翻。
經典物理學的基本定律幾乎全部是實驗結果的總結與推廣。在19世紀以前,沒有純粹的理論物理學家。所有物理學家,包括對物理理論的發展有重大貢獻的牛頓、菲涅耳、麥克斯韋等,都親自從事實驗工作。近代物理的發展則是從所謂“兩朵烏云”和“三大發現”開始的。前者是指當時經典物理學無法解釋的兩個實驗結果,即黑體輻射實驗和邁克耳孫一莫雷實驗;后者是指在實驗室中發現了X光、放射性和電子。由于物理學的發展越來越深入、越來越復雜,而人的精力有限,才有了以理論研究為主和以實驗研究為主的分工,出現了“理論物理學家”。然而,即使理論物理學家也絕對離不開物理實驗。愛因斯坦無疑是最著名的理論物理學家,而他獲得諾貝爾獎是因為他正確解釋了光電效應的實驗規律;他當初提出的以“光速不變”的假設為基礎的相對論,是經過長期大量的實驗后,才成為一個被人們普遍接受的理論。
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