《大学物理实验》是根据教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会编制的《理工科类大学物理实验课程教学基本要求》(2010年版)编写而成的。 《大学物理实验》依据大学物理实验分级开放的改革方案,系统地介绍了大学物理实验中的测量、误差和数据处理的基本知识,以及物理实验常用的基本仪器。 《大学物理实验》实验项目按照总体难易程度由易到难进行分级,且安排了一些备选实验项目,为实验室建设扩展新项目预留空间。 《大学物理实验》共编排了35个实验项目。 《大学物理实验》可作为高等工科院校各专业的大学物理实验课程的教材或教学参考书,也可作为实验技术人员和有关课程教师的参考用书。
本书根据教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会编制的《理工科类大学物理实验课程教学基本要求》(2010年版),结合一般工科院校专业的特点和实验仪器设备的情况,配合大学物理实验分级开放的教学改革方案和电子报告标准编写而成。
根据大学物理实验分级开放教学改革方案的要求,本书分成测量的基本知识、物理实验中的基本仪器介绍、验证性实验一、验证性实验二、验证性实验三、综合性设计性实验和扩展实验,并按序逐步开放,扩展实验主要考虑了实验室建设发展的需要。
全书改变了传统的“力、热、电、光”的编排顺序,按照分级教学的特点和实验室建设需要来进行编排。全书由四大部分构成,共分为七章,其主要内容及特点如下:
(1)第一部分由前两章构成,详细介绍了实验的测量方法、数据处理方法等物理实验的基本知识以及基本的常用实验仪器设备的原理与使用方法,以方便查阅。
(2)第二部分分为三章,其中第三章为验证性实验一,其包含一些基本的实验,并涵盖了大多数常用的数据处理方法,主要帮助学生熟悉实验操作规范,学会数据处理及实验报告的写作方法,并掌握一些基本的实验知识和技能,为以后的进一步学习打下坚实的实验基础。第四、第五章为验证性实验二和验证性实验三,这是实验的主要阶段,也是向综合性设计性实验阶段的过渡。这两章注重对学生实验动手能力、创新能力的培养和科学求证精神的树立,因此在进行这两章实验时,教师须引导学生对实验中所遇到的问题进行独立思考,并鼓励学生提出一些创造性的观点与方法。
(3)第三部分由第六章构成,为综合性设计性实验项目,这是实验教学的最高阶段,是学生将所学的知识用于解决实际问题。它由若干个开放设计性实验项目组成,主要由学生独立完成。
(4)第四部分由第七章构成,为扩展实验。这是为了保证实验室的改革不会立即冲击到实验教材的建设,造成反复编写教材而设立的,体现了在实验室建设过程中教材建设的前瞻性。
(5)每个实验都配有习题,供学生思考和分析,帮助学生加深对实验的理解,巩固所学的知识和内容。
(6)考虑到各院校的实验条件与仪器设备的差异,在实验项目的选取上留有一定余地,在涉及仪器介绍时,结合几种常用型号仪器的特征,尽量突出仪器的基本原理与使用方法,以方便各兄弟院校参考。
本书是在华东交通大学物理教研室全体教师的共同努力下完成的。本书由艾剑锋、陈渊主编,参加本书编写的还有雷宇、程广玲、熊狂炜等,最后由艾剑锋负责全书统稿。本书在编写过程中得到了黄克林教授等人的大力支持,其他教师对实验内容也提出了许多有益的建议,在此一并致以诚挚的谢意。
本书在编写过程中参阅了许多兄弟院校的教材和仪器厂家的说明书,在此致以深深的谢意。
教学改革是一项艰苦而又复杂的任务,需要经历长期不断的探索与完善过程。尽管经历了十余年的改革实践历程,限于编者水平,书中仍难免会有不妥之处,恳请读者批评指正,以便再版时修改订正。
第一章 测量的基本知识
第一节 测量和测量误差
第二节 有效数字及其运算
第三节 常用数据处理方法
第二章 物理实验中的基本仪器介绍
第一节 力学、热学基本仪器介绍
第二节 电磁学基本仪器介绍
第三节 光学基本仪器介绍
第三章 验证性实验一
实验1 固体密度测量
实验2 拉伸法测定金属丝的杨氏模量
实验3 自由落体法测量重力加速度
实验4 单臂电桥法测量电阻
实验5 电学元件伏安特性的研究
实验6 静电场的描绘
第四章 验证性实验二
实验7 固体线膨胀系数的测量
实验8 气体比热容比的测定
实验9 分光计的调整与使用
实验10 牛顿环测球面曲率半径
实验11 迈克耳孙干涉仪的调整和使用
第五章 验证性实验三
实验12 电子比荷的测量
实验13 灵敏电流计特性的研究
实验14 电势差计的原理和使用
实验15 霍尔效应测磁场
实验16 单缝衍射的相对光强分布
实验17 弗兰克-赫兹实验
实验18 光电效应测普朗克常量
实验19 密立根油滴实验
实验20 金属电子逸出功
第六章 综合性设计性实验
实验21 刚体转动惯量的研究
实验22 折射率的测量
实验23 欧姆表的制作
实验24 乱团漆包线电阻率的测定
实验25 滑动变阻器特性的研究
第七章 扩展实验
实验26 用拉脱法测定液体表面张力系数
实验27 声速的测量
实验28 多普勒效应实验
实验29 用双臂电桥测低值电阻
实验30 电子示波器及其应用
实验31 用示波器测量相位差及频率
实验32 用热敏电阻测量温度
实验33 光栅衍射
实验34 驻波——弦振动实验
实验35 磁悬浮实验