本书参考教育部高等学校工科物理教学指导委员会制定的《高等工科学校物理实验基本要求》，根据高职高专教育培养目标编写而成。本书从高职高专学校物理实验教学的实际出发，阐述了测量误差、不确定度及数据处理的基础知识，并将基础物理实验和研究性课题、预备性实验和设计性实验融为一体。各章节的内容既相互独立又相互配合，突出科学实验素质、实验技能和创新意识的培养。

本书可作为高职高专院校各专业物理实验和相关选修课的教学用书，也可作为高等专科学校、成人高等学校、本科院校的二级职业技术学院和民办高校各工科专业的物理实验教材或参考书。

前    言

　　实验是一种方法，科学实验是科学理论的源泉，是科学研究和工程技术的基础。高等职业技术教育是培养从事生产、建设、管理等第一线工作的高级技术应用型专门人才，因此要求学生不仅要掌握必备的基础理论和专业理论知识，更应具备较强的实验动手能力，以及解决工程问题的能力。物理实验正是实现这一目标的一个重要手段。通过物理实验，让学生掌握物理实验的基本知识、基本方法和基本技能，使学生得到科学实验素质的训练及实验创新思维能力的培养，为后续课程的学习和以后的工作奠定良好的基础。

　　本书的第一版是新世纪高职高专实用规划教材，是参考教育部高等学校工科物理教学指导委员会制定的《高等工科学校物理实验基本要求》，根据高职高专学校的特点编写而成的。内容的编排由浅入深，循序渐进，兼顾近代物理及现代工程技术等方面，并与现代科技接轨，体现了物理实验的时代性和先进性。出版几年来有多所院校选作大学物理实验必修课和相关选修课程的教材。该教材于2007年入选普通高等教育“十一五”国家级规划教材。我们现将这几年的教学改革成果融入第1版教材中，编写了《大学物理实验》第2版。

　　第2版沿用了第一版独特的框架设计：

　　

　　其结构模块化，层次分明，编排遵循学生的认知规律。在编写上以物理学的思想、方法为主线，突出物理量的测量及物质特性和物理规律的研究。第2版进一步简化了有关数学推导，更加切合学生的实际情况。

　　第1章(误差理论)和第2章(数据处理)从高职高专学校物理实验教学的实际出发，阐述了测量误差、不确定度及数据处理的基础知识。

　　第3章(基础和综合性实验)共有15个实验，可供各专业根据自身专业特点和实际教学课时选做。这部分是物理实验知识、能力和素质训练的基本内容。第2版更换了个别理论性较强的实验，代之以贴近社会生活的综合实践项目，更加符合高职高专的培养目标。这部分内容的编写，力求做到实验原理简明扼要，实验内容清晰合理；并在每个实验项目之前介绍了所用的测量方法及相关知识，实验项目的最后介绍了该实验中使用的仪器及相关资料，目的是使学生通过实验能比较直观地了解、掌握物理实验中常用的测量方法和常用的仪器，学以致用，学有所得。

　　第2版在基础实验后面新增了研究性课题，供学生在课内选做或课外进一步研究学习和实践，研究性课题依托于基础实验，进行了适度拓宽，可操作性强，给不同层次的学生留有很大的发展空间。第2版倡导实验课程的开放性、多层次，体现“以人为本”的教育理念，鼓励学生自主实践，在实践过程中提高实践能力和创新能力。

　　第4章(预备性实验与研究性实验)的内容分成3个模块，即力学、光学和电学。3个模块对常用的仪器设备、操作规程作了详细介绍。预备性实验以中学物理知识为基础，可为部分中学物理实验训练较弱的学生提供弥补机会。在每个预备性实验后面，均安排有若干个设计性实验，学生可以根据兴趣，利用课余时间在开放的实验室中自主学习完成。第2版新增了3个设计性实验项目。这部分内容旨在充分挖掘实验设备资源，以满足各层次学生求知、探索和创新的欲望，侧重对学生的综合运用知识的能力、实验能力和创新精神的培养。

　　本书由赵志芳主编。第1版参编人员有范凤萍和郝杰。范凤萍参与了第2版的修订工作。在修订过程中得到了许多使用该教材的老师提出的宝贵意见，在此谨向他们致以衷心的感谢。

　　本书在编写过程中，参考了许多已出版的教材和资料，在此一并对相关作者表示感谢。

　　鉴于编者水平所限，不足之处在所难免，敬请读者指正。

　　

　　

　　

　　

　　 

　　                                                                 编  者

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　

目    录

绪论 1

0.1  物理实验课程的地位和作用 1

0.2  物理实验课程的任务和目标 2

0.3  物理实验教学程序及要求 2

第1章  误差理论 5

1.1  测量与误差 5

1.1.1  测量及其分类 5

1.1.2  误差理论 6

1.2  测量结果的评定 10

1.2.1  不确定度及其分类 10

1.2.2  直接测量不确定度的估算 11

1.2.3  间接测量不确定度的估算 13

第2章  数据处理 17

2.1  有效数字及其运算 17

2.1.1  有效数字 17

2.1.2  有效数字的运算 18

2.1.3  有效数字与不确定度 20

2.2  数据处理的基本方法 20

2.2.1  列表法 20

2.2.2  作图法 21

2.2.3  逐差法 23

习题  24

第3章  基础和综合性实验 26

实验3.1  基本量具的使用及固体密度测定 26

实验3.2  刚体转动惯量测量 35

实验3.3  弯曲法测定杨氏模量 42

实验3.4  热导率的测定 48

实验3.5  空气、液体及固体介质中的声速测量 53

实验3.6  静电场的模拟描绘 60

实验3.7  用霍尔元件测磁感应强度 65

实验3.8  电表的改装和校准 70

实验3.9  简谐振动特性研究与弹簧劲度系数测量 74

实验3.10  示波器的使用 80

实验3.11  用牛顿环测量透镜的曲率半径 90

实验3.12  照相技术 97

实验3.13  光学全息照相 105

实验3.14  光电效应及普朗克常数的测定 109

实验3.15  传感原理的研究与实践 115

第4章  预备性实验与设计性实验 122

力学实验基础知识 122

实验4.1  验证牛顿第二定律 125

设计性实验1  碰撞研究 128

设计性实验2  验证机械能守恒定律 129

光学实验基础知识 130

实验4.2  薄透镜焦距的测定 132

设计性实验3  观察凸透镜成像规律 138

设计性实验4  搭置显微镜 138

设计性实验5  搭置开普勒望远镜 139

电学实验基础知识 140

实验4.3  用伏安法测量导体的电阻 148

设计性实验6  用替代法测量导体的电阻 153

设计性实验7  测绘线性与非线性元件的伏安特性曲线 154

设计性实验8  简单电路的连接 155

设计性实验9  暗箱实验 156

附录A  中华人民共和国法定计量单位 158

附录B  一些常用的物理数据表 161

参考文献 163