本書是在福建師范大學(xué)國家級物理實驗教學(xué)示范中心和大學(xué)物理實驗國家級教學(xué)團隊幾十年教學(xué)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上編寫而成的，它同時是國家精品課程“大學(xué)物理實驗”的主講教材。本書以“階段化、單元化、現(xiàn)代化”的教學(xué)模式為指導(dǎo)，力圖把“物理實驗的設(shè)計與研究”、“物理實驗方法”、“物理實驗思想”貫穿于實驗教學(xué)的全過程。教材以大綱為依據(jù)，主要內(nèi)容包括測量的不確定度與數(shù)據(jù)處理，物理實驗基本知識，基礎(chǔ)物理實驗，力學(xué)、熱力學(xué)基本實驗，電磁學(xué)基本實驗，光學(xué)基本實驗和近代物理基礎(chǔ)實驗等。教材重視科研與教學(xué)的有機結(jié)合，特別引入了基于PASCO計算機傳感技術(shù)的8個數(shù)字化物理實驗和10個與學(xué)科研究密切相關(guān)的創(chuàng)新性與研究性實驗。
本書可用作高等院校理工類專業(yè)的大學(xué)物理實驗課教材。
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目錄
序
前言
緒論 1
第1章 測量的不確定度與數(shù)據(jù)處理 5
1.1 測量的基本概念 5
1.1.1 測量及其表示 5
1.1.2 測量的分類 5
1.2 誤差的基本概念 6
1.2.1 真值與測量誤差 6
1.2.2 誤差的表示形式：絕對誤差與相對誤差 6
1.2.3 誤差的分類及來源 7
1.3 直接測量隨機誤差的估算 8
1.3.1 隨機誤差的統(tǒng)計分布規(guī)律 8
1.3.2 用算術(shù)平均值表示測量結(jié)果的最佳值 9
1.3.3 隨機誤差的表示與估算 9
1.3.4 t分布 10
1.3.5 粗差的剔除 11
1.4 測量不確定度簡介 11
1.4.1 不確定度的概念 12
1.4.2 直接測量不確定度的估算 12
1.4.3 合成標準不確定度和展伸不確定度 13
1.4.4 間接測量不確定度的計算 14
1.4.5 不確定度計算的簡化——微小誤差舍去原則 15
1.5 有效數(shù)字及其運算規(guī)則 15
1.5.1 有效數(shù)字的概念 16
1.5.2 有效數(shù)字記錄與修約時必須注意的問題 16
1.5.3 有效數(shù)字的運算 17
1.6 實驗數(shù)據(jù)處理的常用方法 18
1.6.1 列表法 18
1.6.2 作圖法 19
1.6.3 逐差法 21
1.6.4 線性回歸法 22
第2章 物理實驗基本知識 27
2.1 物理學(xué)中的基本物理量及其測量方法 27
2.1.1 物理學(xué)中的基本物理量概述 27
2.1.2 長度 28
2.1.3 質(zhì)量 30
2.1.4 溫度 31
2.1.5 時間 32
2.1.6 電壓 32
2.1.7 電阻 33
2.1.8 磁場 34
2.1.9 光波波長 35
2.1.10 折射率 36
2.2 物理實驗常用基本儀器 38
2.2.1 力學(xué)、熱學(xué)實驗常用儀器 38
2.2.2 電磁學(xué)實驗常用儀器 50
2.2.3 光學(xué)常用儀器 59
2.3 物理實驗的基本測量方法 65
2.3.1 放大法 65
2.3.2 補償法 66
2.3.3 比較法 66
2.3.4 修正法 67
2.3.5 光學(xué)測量中的視差和等高共軸調(diào)節(jié) 68
2.3.6 轉(zhuǎn)換法 69
2.3.7 模擬法 70
2.4 物理實驗思想 71
2.4.1 古代樸素的物理實驗思想 72
2.4.2 經(jīng)典物理實驗思想 73
2.4.3 現(xiàn)代物理實驗思想 75
2.5 物理實驗的設(shè)計 78
2.5.1 設(shè)計性實驗概述 78
2.5.2 設(shè)計性實驗需要遵循的四個基本原則 79
2.5.3 設(shè)計性實驗的典型分析 82
第3章 基礎(chǔ)物理實驗 85
實驗1 長度測量 85
實驗2 密度測量 90
實驗3 溫度和氣壓測量 93
實驗4 金屬線脹系數(shù)測定 97
實驗5 補償法測干電池的電動勢與內(nèi)阻 100
實驗6 用惠斯通電橋測電阻 103
實驗7 靜電場描繪 106
實驗8 薄透鏡焦距測量 110
實驗9 用牛頓環(huán)測定透鏡的曲率半徑 113
第4章 力學(xué)、熱力學(xué)基本實驗 116
4.1 運動學(xué)與動力學(xué)實驗 116
實驗10 速度和加速度的測量 116
實驗11 碰撞中的動量和動能變化規(guī)律的研究 118
實驗12 用單擺測定重力加速度 120
實驗13 用自由落體法測定重力加速度 122
實驗14 用可倒擺測定重力加速度 124
實驗15 用復(fù)擺研究剛體轉(zhuǎn)動 127
實驗16 聲速測量 130
實驗17 多普勒效應(yīng)實驗 134
實驗18 弦振動的研究 136
實驗19 物體轉(zhuǎn)動慣量的測量 139
4.2 氣體、液體和固體的力學(xué)、熱學(xué)特性測量 143
實驗20 液體黏滯系數(shù)的測量 143
實驗21 用焦利氏秤測量液體的表面張力系數(shù) 144
實驗22 空氣比熱容比的測量 146
實驗23 冰的熔解熱的測量 148
實驗24 材料導(dǎo)熱系數(shù)的測量 150
實驗25 金屬比熱容的測量 152
實驗26 金屬材料楊氏模量的測量 153
第5章 電磁學(xué)基本實驗 160
5.1 直流電學(xué)量的測量 160
實驗27 非線性電阻元件伏安特性的研究 160
實驗28 pn結(jié)正向壓降溫度特性研究 162
實驗29 電容放電法測量高阻值電阻 165
實驗30 用凱爾文電橋測銅棒的電阻率 167
實驗31 非平衡直流電橋及其應(yīng)用 170
5.2 交流電學(xué)量的測量 173
實驗32 用交流電橋測量元件的交流參數(shù) 173
實驗33 用示波器測量交流信號 179
實驗34 RLC串聯(lián)電路的暫態(tài)過程研究 182
實驗35 RLC電路的穩(wěn)態(tài)特性研究 187
實驗36 RLC電路的諧振特性研究 193
實驗37 “黑盒子暠問題的研究 198
5.3 磁材料與磁場測量 199
實驗38 霍爾效應(yīng)研究及磁場測量 199
實驗39 半導(dǎo)體材料的磁電阻效應(yīng)研究 202
實驗40 地磁場水平分量的測量 204
實驗41 磁滯回線和磁化曲線的測量 209
第6章 光學(xué)基本實驗 212
6.1 焦距與助視儀器放大率測量 212
實驗42 用平行光管測量透鏡焦距 212
實驗43 透鏡組基點的測定 216
實驗44 助視儀器放大率測量 219
6.2 折射率與光強的測量 223
實驗45 用分光計測量玻璃棱鏡折射率 223
實驗46 掠入射法測量液體的折射率 225
實驗47 用邁克耳孫干涉儀測定空氣的折射率 227
實驗48 發(fā)光強度與光照度的測量 228
6.3 波長測量 230
實驗49 用雙棱鏡干涉測定鈉光波長 230
實驗50 用邁克耳孫干涉儀測定鈉光波長 235
實驗51 用透射光柵測量光波波長 239
實驗52 單色儀的定標和濾光片光譜透射率的測定 240
實驗53 用法布里珀羅干涉儀測定鈉光雙線波長差 245
6.4 偏振、旋光效應(yīng)及其應(yīng)用 247
實驗54 偏振現(xiàn)象的觀察與研究 247
實驗55 用旋光效應(yīng)測定糖溶液的濃度 251
實驗56 液晶電光效應(yīng)實驗 253
實驗57 衍射法測量光纖包層外徑 257
實驗58 用超聲光柵測量聲速 260
第7章 近代物理基礎(chǔ)實驗 264
實驗59 阿貝成像原理與空間濾波 264
實驗60 電子比荷測定 267
實驗61 光電效應(yīng)研究 269
實驗62 弗蘭克赫茲實驗 271
實驗63 光譜定性分析 273
實驗64 密立根油滴實驗 276
第8章 數(shù)字化物理實驗 279
引言 279
實驗65 牛頓第二定律的驗證 285
實驗66 滑動摩擦系數(shù)的測量 288
實驗67 阻尼振動研究 290
實驗68 空氣熱機實驗研究 293
實驗69 變阻器控制電路的研究 296
實驗70 光的干涉與衍射現(xiàn)象的研究 300
實驗71 透明介質(zhì)布儒斯特角的測定 304
實驗72 細桿直徑的測量 306
第9章 創(chuàng)新性與研究性實驗 309
引言 309
實驗73 ITO薄膜的制備及其特性測量 310
實驗74 利用原子力顯微鏡觀測薄膜的表面形貌 312
實驗75 太陽能集熱器原理及其特性測量 316
實驗76 太陽能光伏電池原理及其特性測量 318
實驗77 LED光強分布和光束角測量 321
實驗78 用LED伏安曲線計算發(fā)射波長 323
實驗79 磁控濺射法制備薄膜材料 324
實驗80 鋰離子電池正極材料LiNi0.5Mn1.5O4的制備及其電化學(xué)性能研究 327
實驗81 鋰離子電池分析——循環(huán)伏安和交流阻抗 329
實驗82 新型磁制冷材料 331
參考文獻 336
附錄 物理常量表 339
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