
本教材的主要内容包括实验基础理论和34个物理实验。
实验基础理论中给出了一些在实验数据处理中必须要用到的计算公式(如求测量与实验结果的不确定度),同时专门介绍了有关随机误差概念的概率统计分析理论,为任课教师和有兴趣的学生提供参考资料。
实验中安排了实验目的、仪器用具、实验原理、实验内容、数据处理等实验相关内容,并在每个实验的后面安排了思考题,以提高学生对实验的掌握程度。同时为了区分物理原理(理论或概念)与实验原理,在某些实验中,将与实验技术、实验方法、实验仪器设备无直接联系的物理定律、定理等物理概念单独列为相关物理概念进行讲解,突出有关物理知识。在实验原理中则着重讲解与实验技术、方法及设备相关的实验设计思想和实现方案,突出实验技能方面的知识。
本教材符合国家教委制定的《高等学校物理实验教学基本要求》,根据大学一年级学生所掌握的物理概念与实验基础知识编写而成,可以作为大学物理实验教材作用。
本实验教材根据教育部颁发的《高等工业学校物理实验课程教学基本要求》,面向21世纪,结合高校专业设置特点和实验设备的具体情况,在多年教学实践的基础上编写而成。
全书共分6个部分。第1部分系统地介绍了误差理论与数据处理的基础知识;第2~5部分共有29个实验,主要是基础性实验和综合性实验,包括力学、热学、电磁学、光学和近代物理实验的内容;第6部分共有10个实验,主要是设计性物理实验。实验项目的选择主要参照《新世纪高等教育教改工程》(教高\1号)文件、《基础课实验教学示范中心建设标准》和《高等工业学校物理实验课程教学基本要求》。实验中增加了物理实验技术与计算机技术相结合的内容,反映了物理实验的新技术手段,以适应多层次物理实验教学新体系的要求。
本书由郭悦韶、廖坤山主编。其中,绪论、误差理论与数据处理的基础知识、实验3~6、实验17~20、实验22、实验24~27由郭悦韶编写,电磁学实验的预备知识、实验7~9、实验11~16、实验23、实验28由廖坤山编写,实验1由黄毓锰编写,实验2由许辉跃编写,实验10由陈春玉编写,实验21由翟云编写,实验29由王光清编写。
本书在编写过程中参阅了其他相关的教材和仪器厂家的说明书,在此表示感谢。由于编者的水平有限,书中难免有缺点和错误,恳请读者批评指正。
绪论V
1 误差理论与数据处理的基础知识1
1.1 误差的基本概念1
1.2 常用仪器误差简介4
1.3 不确定度的基本概念5
1.4 直接测量结果与不确定度的估算7
1.5 间接测量结果与不确定度的估算8
1.6 有效数字及其计算11
1.7 常用实验数据的处理方法15
习题18
2 力学和热学实验20
实验1 基本长度的测量20
实验2 固体密度的测量25
实验3 测定物体的转动惯量30
实验4 测定工程材料的杨氏模量35
实验5 用波耳共振仪研究受迫振动41
实验6 测定空气的比热容比48
实验7 声速的测定52
3 电学实验57
电磁学实验的预备知识57
实验8 电学基本器具的使用65
实验9 万用表的使用69
实验10 示波器的使用76
实验11 伏安法测非线性电阻85
实验12 用非平衡电桥测量热敏电阻的温度特性90
实验13 铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线95
实验14 交流电桥109
实验15 RLC电路的串联谐振116
实验16 RLC串联电路的暂态特性121
实验17 霍尔效应及其应用127
4 光学实验138
实验18 用牛顿环测量球面曲率半径138
实验19 分光计的调整和使用142
实验20 用阿贝折射仪测定液体折射率148
实验21 衍射光栅151
实验22 用劈尖测量纸的厚度158
5 近代与仿真物理实验161
实验23 大学物理仿真实验161
实验24 弗兰克-赫兹实验164
实验25 密立根油滴实验-电子电荷的测量172
实验26 传感器技术(一)179
实验27 传感器技术(二)189
实验28 非线性电路振荡周期的分岔与混沌实验192
实验29 声光效应实验195
6 设计性实验203
实验30 设计电子秤203
实验31 用惠斯通电桥给光敏二极管定标203
实验32 用示波器显示二极管特性203
实验33 研究RLC串联电路的暂态过程204
实验34 RC串联电路的幅频特性和相频特性204
实验35 等厚干涉法测液体的折射率204
实验36 用迈克耳孙干涉仪测玻璃片厚度205
实验37 电子温度计的设计205
实验38 用光纤位移传感器测量位移206
实验39 用光电传感器测量电机转速206
附录A 基本物理常数表207
附录B 国际单位制简介209
参考文献211