本書根據《理工科類大學物理課程教學基本要求》,按照21世紀人才培養模式的需要和課程體系、教學內容改革的要求編寫而成的。全書包括力、熱、電磁、光等基礎實驗和少量綜合研究性實驗。
大學物理課程為了適應目前高等教育發展的狀況,將統一的大學物理課程分為多學時和少學時兩類。對于學時的減少,理論課程可以對部分內容的廣度和深度適當調節,但實驗課不行。因為每個實驗的項目都是和實驗設備相對應的固定體系,對單個實驗項目進行廣度和深度的調節比較困難。因此,一般情況下對于少學時的大學物理實驗課程都對實驗項目進行調整。
本書是在南昌航空大學朱泉水、龔勇清主編的《大學物理實驗》第二版的基礎上,對實驗項目選、改、增編而成的,參考學時數為16~48學時。在實驗項目選擇上,編者盡量涉及力、熱、電磁、光;從實驗技能的培養方面考慮,盡量包括各工科專業最可能用到的內容。為彌補實驗學時縮減的遺憾,增加了實驗項目的可選擇性,也即增加選修實驗,包括綜合選修實驗。從增強選擇性來適應各理工科專業特點和學生的個人喜好。
編者希望一個實驗項目能夠給學生盡量多一些的啟發和思考,即在實驗項目后面添加一些拓展材料,比如“實驗拓展”、“實驗討論”、“閱讀材料”等,對少學時大學物理實驗教材編寫做一個大膽嘗試!皩嶒炌卣埂笔侵竿活愋蛯嶒灥膶嶒炘淼拿枋;“實驗討論”是對本實驗中相關值得思考問題的深入探討,其中一些材料來自編者教學教改的積累;“閱讀材料”是與本實驗相關的概念、歷史發展、應用等的擴展閱讀。每篇拓展材料都提供了參考文獻,也為學生追溯源頭提供相關概念的檢索信息。
這里感謝南昌航空大學大學物理實驗中心教師們的同心協力,感謝使用講義的同學們給出的建議,也感謝同行老師們和出版社編輯老師們給出的寶貴意見!由于編者水平限制,對相關內容的理解和表述難免有不盡人意甚至錯漏之處,懇請批評指正,在此先表示感謝!
編者
黃彥,南昌航空大學測試與光電學院,講師,在大學物理實驗教學中心承擔大學物理、大學物理實驗的教學工作。南昌航空大學測試與光電學院,講師,在大學物理實驗教學中心承擔大學物理、大學物理實驗的教學工作。
緒論 (1)
第1章 測量誤差理論及數據處理 (3)
1.1 測量與有效數字 (3)
1.2 誤差及測量結果表示 (6)
1.3 數據處理的基本方法 (13)
1.4 誤差理論對物理實驗的指導作用 (18)
練習題 (20)
第2章 基礎必修實驗 (22)
2.1 楊氏模量的測量 (22)
應用小實例――利用光杠桿法測量磁性液體磁致彈性層的彈性系數 (26)
2.2 用電量熱器測液體比熱容 (27)
實驗拓展――利用量熱器測量冰的熔化熱 (30)
2.3 直流電橋測電阻 (31)
實驗拓展――用雙電橋測低值電阻 (34)
閱讀資料――電橋 (37)
2.4 分光計的調試及測三棱鏡的折射率 (38)
實驗拓展――利用掠入射法測量折射率 (44)
2.5 光的干涉實驗 (46)
拓展實驗――劈尖干涉法測量磁致伸縮系數 (50)
2.6 數字示波器的使用 (51)
實驗拓展――模擬示波器的使用 (55)
第3章 基礎選修實驗 (60)
3.1 轉動慣量的測量實驗 (60)
閱讀材料――陀螺儀 (63)
3.2 聲速的測定 (64)
閱讀資料――聲駐波和聲懸浮 (68)
3.3 多普勒效應及應用實驗 (70)
閱讀材料――多普勒效應的應用 (76)
3.4 密立根油滴實驗 (77)
閱讀材料――密立根油滴實驗 (82)
3.5 電子和場作用實驗 (84)
閱讀資料――磁鏡、磁約束和受控熱核聚變 (90)
3.6 光柵衍射實驗 (91)
實驗討論――光柵位置傾斜對測量的影響 (94)
閱讀材料――光柵 (95)
3.7 邁克耳孫干涉實驗 (96)
實驗拓展――法布里?珀羅干涉儀 (103)
閱讀材料――引力波探測 (105)
3.8 薄透鏡及透鏡組焦距測量 (107)
閱讀材料――頭戴式增強現實眼鏡 (111)
3.9 自組望遠鏡和顯微鏡 (112)
閱讀材料1――天文望遠鏡 (115)
閱讀材料2――中國的射電望遠鏡 (117)
閱讀材料3――顯微鏡 (118)
第4章 綜合選修實驗 (120)
4.1 雙光柵測量微弱振動位移量 (120)
閱讀材料――光拍頻和干涉 (125)
4.2 非線性電路混沌實驗 (125)
閱讀材料――混沌 (128)
4.3 微波綜合特性實驗 (129)
閱讀材料――微波 (133)
4.4 磁阻傳感器及其應用實驗 (134)
閱讀材料――磁阻效應 (140)
4.5 PN結特性實驗 (141)
閱讀材料――量子點(Quantum Dot)發光 (145)
4.6 光電器件特性測試及其在光通信中的應用實驗 (146)
閱讀材料――半導體光電器件 (151)
4.7 橢圓偏振光法測量薄膜參數 (152)
實驗討論――四分之一波片的快慢軸判斷方法 (156)
附錄A 中華人民共和國法定計量單位 (160)
附錄B 常用計量單位換算表 (161)
附錄C 常用物理基本常數表 (162)
附錄D 常用物理量與基本量綱換算表 (163)
附錄E 數值修約規則與極限數值的表示和判定(GB/T 8170?2008)(部分) (164)
附錄F C程序計算平均值、絕對誤差、相對誤差通用