《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》第一部分 封面

PAGEPAGE6大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)夸?緒論0.1物理實(shí)驗(yàn)的地位與作用0.2實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的形成及其內(nèi)容0.3大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的作用、任務(wù)和基本要求0.4大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的基本教學(xué)程序第一章誤差理論與有效數(shù)字1.1測量與誤差1.2實(shí)驗(yàn)不確定度及測量結(jié)果的表示1.3有效數(shù)字及簡算方法第二章實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法2.1數(shù)據(jù)處理的基本程序2.2數(shù)據(jù)處理的基本方法2.3Excel軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基本方法第３章物理實(shí)驗(yàn)中的基本測量方法和常用儀器3.1物理實(shí)驗(yàn)中的基本測量方法3.2物理實(shí)驗(yàn)常用儀器3.3實(shí)驗(yàn)室常用電源和光源第4章基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)4.1固體密度的測量4.2用單擺測量重力加速度4.3氣墊上物體運(yùn)動的測量與研究4.4弦振動與弦駐波實(shí)驗(yàn)4.5用拉伸法測量金屬絲的楊氏模量4.6剛體轉(zhuǎn)動慣量的測定4.7液體表面張力系數(shù)的測定4.8金屬線脹系數(shù)的測定4.９透鏡焦距的測定4.10電橋法測電阻4.11電位差計測電動勢4.12電表的改裝和校正4.13靜電場的測繪4.14示波器的原理和應(yīng)用4.15霍耳效應(yīng)及其應(yīng)用4.16邁克耳遜干涉儀的調(diào)整與使用4.17電子束的電偏轉(zhuǎn)4.18電子束的磁偏轉(zhuǎn)4.19聲速的測定4.20簡諧振動的研究4.21分光計的調(diào)整和使用4.22牛頓環(huán)裝置測量平凸鏡的曲面半徑4.23楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測單色光的波長4.24夫瑯禾費(fèi)單縫衍射4.25導(dǎo)熱系數(shù)的測定4.26鐵磁材料的磁滯回線和基本磁化曲線的測量4.27PN結(jié)正向壓降與溫度關(guān)系的研究和應(yīng)用4.28光速的測量第5章近代物理實(shí)驗(yàn)5.1密立根油滴實(shí)驗(yàn)5.2夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)5.3光學(xué)全息照相5.4核磁共振實(shí)驗(yàn)5.5智能型光電效應(yīng)儀測定普朗克常數(shù)第6章設(shè)計性實(shí)驗(yàn)6.1設(shè)計性實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)6.2設(shè)計性實(shí)驗(yàn)舉例6.3電位差計校準(zhǔn)電表和測定電阻6.4RC串聯(lián)電路充電、放電過程研究6.5偏振光的特性研究6.6光柵特性的研究6.7二極管伏安特性曲線的研究6.8穩(wěn)壓二極管反向伏安特性實(shí)驗(yàn)6.9電路元件伏安特性的測繪實(shí)驗(yàn)6.10電源外特性的測量實(shí)驗(yàn)6.11霍爾式傳感器的應(yīng)用—電子秤6.12擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器實(shí)驗(yàn)6.13氣敏電阻（MQ3）實(shí)驗(yàn)6.14熱釋電人體接近實(shí)驗(yàn)6.15光纖傳感器及應(yīng)用6.16光電傳感器—光敏二極管6.17光電傳感器—光敏電阻6.18光電傳感器—硅光電池6.19熱電阻特性實(shí)驗(yàn)6.20集成溫度傳感器6.21熱電偶溫差電動勢測量與研究6.22數(shù)字式萬用表的設(shè)計與組裝實(shí)驗(yàn)儀附錄表3標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下不同溫度時水的密度表4在20℃表5海平面上不同緯度處的重力加速度表6在20℃表7在20℃時與空表8不同溫度時與空氣接觸的水的表面張力系數(shù)表9液體的粘度表10不同溫度時水的粘度表11固體的線脹系數(shù)表12固體的比熱表13液體的比熱表14一些金屬或合金的電阻率及其溫度系數(shù)表15不同溫度時干燥空氣中的聲速表16氣體的導(dǎo)熱系數(shù)附表17常用材料的導(dǎo)熱系數(shù)緒論物理實(shí)驗(yàn)的地位與作用物理學(xué)的形成與發(fā)展是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的。物理學(xué)的研究方法通常是在觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對物理現(xiàn)象進(jìn)行分析、抽象概括和總結(jié)，從而建立物理定律，進(jìn)而形成物理理論，再回到實(shí)驗(yàn)中去經(jīng)受檢驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)是物理科學(xué)的基礎(chǔ)，也是物理知識的源泉，加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的時代特征，又是提高物理教學(xué)質(zhì)量的先決條件。在研究物理現(xiàn)象時，實(shí)驗(yàn)的任務(wù)不僅是觀察物理現(xiàn)象，更重要的是找出各物理量之間的數(shù)量關(guān)系，找出它們變化的規(guī)律。任何一個物理定律的確定，都必須依據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)材料。即使已經(jīng)確定的物理定律，如果出現(xiàn)了新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)和這個定律相違背，那么便需要修正原有的物理定律或物理理論，因此我們說，物理實(shí)驗(yàn)是物理理論的基礎(chǔ)，它是物理理論正確與否的試金石。物理實(shí)驗(yàn)既為開拓新理論、新領(lǐng)域奠定基礎(chǔ)，又是豐富和發(fā)展物理學(xué)應(yīng)用的廣闊天地。最近數(shù)十年來，物理學(xué)和其他學(xué)科一樣發(fā)展很快，尤其是核物理、激光、電子技術(shù)和計算機(jī)等現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，更反映了物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)發(fā)展的新水平?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展越來越體現(xiàn)出物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)的重要性，基于這方面的原因，人們逐漸感到理工科及師范院校加強(qiáng)對學(xué)生進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的重要性。理論課是進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)必要的基礎(chǔ)，在實(shí)驗(yàn)過程中，通過理論的運(yùn)用與現(xiàn)象的觀測分析，理論與實(shí)驗(yàn)相互補(bǔ)充，從而加深和擴(kuò)大學(xué)生的物理知識。0.2實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的形成及其內(nèi)容與物理學(xué)發(fā)展的同時，實(shí)驗(yàn)綜合了科學(xué)技術(shù)的成就，發(fā)展形成了自身的科學(xué)體系，成為系統(tǒng)性較強(qiáng)的獨(dú)立學(xué)科——實(shí)驗(yàn)物理學(xué)。它在內(nèi)容上包括了許多物理課本所包括不了的理論知識、方法和技能，主要表現(xiàn)在以下幾方面。1．實(shí)驗(yàn)手段的發(fā)展。表現(xiàn)在從簡單的測量儀器，發(fā)展為以機(jī)、電、光為基礎(chǔ)的門類齊全、并日益擴(kuò)展的儀器系列。精確度不斷提高，適用范圍不斷開拓，自動化程度不斷提高等。遙感、遙控、遙測技術(shù)的應(yīng)用，使儀器已經(jīng)從簡單的物理原理脫胎出來，成為獨(dú)立體系。2．從對現(xiàn)象的觀測、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計、過程控制以及資料分析、結(jié)果歸納等一系列方法，在前人積累和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)展成較完整的系統(tǒng)。3．綜合了數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科的成就，形成了實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理、誤差分析的嚴(yán)格理論體系，并已有成效地指導(dǎo)著實(shí)驗(yàn)的各個環(huán)節(jié)，使之順利進(jìn)行。4．為解決各種精確測量和精密實(shí)驗(yàn)中的實(shí)際問題，綜合利用了多學(xué)科和多種專業(yè)技術(shù)的交叉，形成了實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的獨(dú)立科學(xué)技術(shù)體系。0.3大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的作用、任務(wù)和基本要求1．作用大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是對高等工科學(xué)校學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的一門獨(dú)立的必修基礎(chǔ)課程，是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后受到系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開端，是各專業(yè)后繼實(shí)驗(yàn)課程的重要基礎(chǔ)。也就是說，它是大學(xué)生從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)工作的入門。2．任務(wù)=1\*GB2⑴、學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)理論，包括一些典型的實(shí)驗(yàn)方法及其物理思想。例如，電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)中的模擬法、伏安法、電橋法、補(bǔ)償法以及沖擊法等，有助于思維與創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。=2\*GB2⑵、使學(xué)生獲得必要的實(shí)驗(yàn)知識和操作技能，培養(yǎng)學(xué)生初步具有正確使用儀器進(jìn)行測量、處理數(shù)據(jù)、分析結(jié)果以及編寫報告等方面的能力。=3\*GB2⑶、培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)格、細(xì)致、實(shí)事求是、刻苦鉆研、一絲不茍的科學(xué)態(tài)度，以及愛護(hù)國家財產(chǎn)的良好品質(zhì)；培養(yǎng)學(xué)生善于動腦、樂于動手、講究科學(xué)方法、遵守操作規(guī)程、注意安全等良好習(xí)慣。3．基本要求通過物理實(shí)驗(yàn)的基本訓(xùn)練，要求做到：=1\*GB2⑴、能夠自行完成預(yù)習(xí)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和撰寫報告等主要實(shí)驗(yàn)程序。=2\*GB2⑵、能夠調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置，并掌握常用的操作技術(shù)。例如，零位調(diào)整，水平、鉛直調(diào)整，光路的共軸調(diào)整，消視差調(diào)節(jié)，逐次逼近調(diào)節(jié)，根據(jù)給定的電路圖正確接線等。=3\*GB2⑶、了解物理實(shí)驗(yàn)中常用的實(shí)驗(yàn)方法和測量方法，如比較、放大、模擬、補(bǔ)償、平衡和干涉方法。=4\*GB2⑷、了解常用儀器的性能，并學(xué)會使用方法；能夠進(jìn)行常用物理量的一般測量。0.4大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的基本教學(xué)程序1．實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)前必須認(rèn)真閱讀教材，閱讀時要以實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑橹行?，搞清楚?shí)驗(yàn)原理(包括測量公式)、操作要點(diǎn)、數(shù)據(jù)處理及其分析方法等；要反復(fù)思考實(shí)驗(yàn)原理、儀器裝置及操作、數(shù)據(jù)處理等方面如何達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹ｎA(yù)習(xí)時要盡量精心構(gòu)思，寫出簡明的預(yù)習(xí)報告，內(nèi)容包括：目的、原理摘要、關(guān)鍵步驟、數(shù)據(jù)記錄表格等等。每次實(shí)驗(yàn)前，教師要檢查預(yù)習(xí)情況，未預(yù)習(xí)者不準(zhǔn)做實(shí)驗(yàn)。2．實(shí)驗(yàn)中的觀測認(rèn)真聽講：做實(shí)驗(yàn)前，教師要做簡要的講解，這對做好實(shí)驗(yàn)是很有益的。學(xué)生要認(rèn)真注意聽講，這樣可起到事半功倍的效果。實(shí)驗(yàn)操作：在操作前，先熟悉主要儀器，了解其使用方法；然后進(jìn)行儀器的安裝與調(diào)整并檢查儀器是否完好，如有問題要及時向教師提出，切不可盲目從事；待基本符合要求后，方可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、測試數(shù)據(jù)。記錄數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：應(yīng)科學(xué)地、實(shí)事求是地記錄下實(shí)驗(yàn)中的全部有關(guān)的原始數(shù)據(jù)和出現(xiàn)的各種現(xiàn)象。有關(guān)數(shù)據(jù)中除了直接的測量數(shù)據(jù)外，還應(yīng)當(dāng)包括實(shí)驗(yàn)條件（如與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有關(guān)的溫度、濕度、氣壓等）和主要儀器的名稱、型號、規(guī)格、準(zhǔn)確度等。在記錄數(shù)據(jù)時要特別注意它的有效數(shù)字和單位。測試結(jié)束后，把原始數(shù)據(jù)記錄給教師審閱簽名認(rèn)可后，方可整理儀器結(jié)束實(shí)驗(yàn)。3．實(shí)驗(yàn)后的報告實(shí)驗(yàn)報告應(yīng)包括以下內(nèi)容：=1\*GB2⑴、實(shí)驗(yàn)的年、月、日、系別、班級、小組、姓名=2\*GB2⑵、實(shí)驗(yàn)名稱=3\*GB2⑶、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?4\*GB2⑷、實(shí)驗(yàn)原理：在理解的基礎(chǔ)上，用簡短的文字扼要地闡述實(shí)驗(yàn)原理，切忌整篇照抄，力求做到圖文并茂，用圖表示原理圖、電路圖或者光路圖。寫出實(shí)驗(yàn)所用的主要公式（不寫推導(dǎo)過程），說明式中各物理量的意義和單位，以及公式適用條件(或?qū)嶒?yàn)必要條件)。=5\*GB2⑸、實(shí)驗(yàn)儀器：包括實(shí)驗(yàn)用的所有儀器、量具和材料的名稱、型號和規(guī)格等。=6\*GB2⑹、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟=7\*GB2⑺、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：把測得的原始數(shù)據(jù)及必要的中間計算結(jié)果認(rèn)真地填寫在設(shè)計好的記錄表格中，數(shù)據(jù)不得任意涂改，切忌用教師簽字的那張原始數(shù)據(jù)代替實(shí)驗(yàn)報告的這部分內(nèi)容。按所講述的數(shù)據(jù)處理方法處理數(shù)據(jù)，寫出數(shù)據(jù)處理過程，并按結(jié)果表達(dá)式寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。=8\*GB2⑻、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、誤差分析、討論以及對實(shí)驗(yàn)的建議、體會等。實(shí)驗(yàn)報告一律用統(tǒng)一規(guī)格的實(shí)驗(yàn)報告紙書寫，要求做到書寫清晰、字跡端正、數(shù)據(jù)記錄整潔、圖表合適、文理通順、內(nèi)容簡明扼要。4．遵守實(shí)驗(yàn)規(guī)則為了保證實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行，以及培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和良好的實(shí)驗(yàn)工作習(xí)慣，特制定下列規(guī)則，望同學(xué)們遵守執(zhí)行。=1\*GB2⑴、學(xué)生應(yīng)在課程表規(guī)定時間內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不得無故缺席或遲到。實(shí)驗(yàn)時間若要更動，須經(jīng)實(shí)驗(yàn)室同意。=2\*GB2⑵、學(xué)生在每次實(shí)驗(yàn)前對安排要做的實(shí)驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行預(yù)習(xí)，并在預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，寫出預(yù)習(xí)報告。=3\*GB2⑶、進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，應(yīng)將預(yù)習(xí)報告放在桌上由教師檢查，并回答教師的提問,經(jīng)過教師檢查認(rèn)為合格后，才可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。=4\*GB2⑷、實(shí)驗(yàn)時應(yīng)攜帶必要的物品，如文具、計算器和草稿紙等。對于需要作圖的實(shí)驗(yàn)應(yīng)事先準(zhǔn)備毫米方格紙和鉛筆。=5\*GB2⑸、進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)卡片框或儀器清單核對自己使用的儀器是否缺少或損壞。若發(fā)現(xiàn)有問題，應(yīng)向教師或?qū)嶒?yàn)室管理員提出。未列入清單的儀器，另向管理員借用，實(shí)驗(yàn)完畢后歸還。=6\*GB2⑹、實(shí)驗(yàn)前應(yīng)細(xì)心觀察儀器構(gòu)造，操作應(yīng)謹(jǐn)慎細(xì)心，嚴(yán)格遵守各種儀器儀表的操作規(guī)則及注意事項(xiàng)。尤其是電學(xué)實(shí)驗(yàn)，線路接好后先經(jīng)教師或?qū)嶒?yàn)室工作人員檢查，經(jīng)許可后才