本书依据《理工科类大学物理实验课程教学基本要求》,结合黑龙江科技大学物理实验教学的现状与经验,借鉴具有现代观点和时代气息的国内外教学研究成果,吸收兄弟院校的教学改革经验编写而成。全书包括绪论、29个实验及附录等内容。
本书特点是侧重应用型本科人才的培养。书中精选的实验题目兼顾各专业需求,内容丰富翔实,便于学生预习和进行实验操作;紧密跟踪科技前沿,附录内容丰富实用,便于读者扩展知识面及查阅。同时,为了使教材具有更好的可读性,本书在编排方面注重版面设计,图文并茂,给人以赏心悦目的感觉。在内容的叙述上,本书力求做到生动形象、通俗易懂,强调物理图像和物理学思想。
本书可作为高等院校理工科各专业的物理实验课教材,也可作为教师或相关人员的参考用书。
物理学是一门实验科学,物理学的各种实验方法、测试手段广泛地应用于科学技术的各个领域。因此,大学物理实验是高等学校理工科学生必修的一门基础实验课程,是为培养学生的创新能力和实践能力、提高学生的科学素养打下坚实基础的极其重要的教学环节。大学物理实验课程不仅仅是向学生传授知识和技能,更重要的是培养学生独立从事科学技术工作的能力、理论联系实际的综合分析能力和科学思维与表达能力等综合素质。
黑龙江科技大学物理实验室近年来积极改革大学物理实验课程的教学内容和体系,根据新技术、新研究成果设计或引进新实验。本书是结合我校三大教育理念和人才培养目标,并根据专业设置特点和实验仪器设备情况,在总结多年来所使用的本课程教材的基础上,经过修改、筛选、重新编排,并参考其他院校的教材之后编写而成的。本书既能反映我校近年来在大学物理实验课程改革中取得的成果,又能满足大学物理实验课程的教学要求。
编写本书的理念是以学生为中心,突出对学生基本能力的训练和创新思维、创新方法、创新能力的培养。依照精选内容的原则,本书绪论部分明确提出了实验课程的教学目的和基本要求,详细介绍了误差理论、有效数字运算、数据处理和作图要求等。考虑到物理实验课的独立性和完整性,我们在编写时力求做到:实验项目精炼突出,实验原理叙述清楚,计算公式推导较完整,实验步骤由详到简,并且部分实验的步骤、数据表格由学生自拟,旨在培养学生的独立思考能力。
本书由张晓兰、闫凯编写,其中张晓兰负责编写绪论、习题、实验1、实验3-5、实验7-8、实验14、实验16-17、实验20-22、实验26-28、附录;闫凯负责编写实验2、实验6、实验9-13、实验15、实验18-19、实验23-25、实验29。同时本书也凝聚着我校大学物理实验室其他教师的努力和贡献。
他们多年工作在教学一线,积累了丰富的教学经验,对本书的编写也提出了宝贵意见。在编写过程中,我们还参考了国内大量的文献资料,也得到了兄弟院校的支持和帮助。正是由于如此广泛丰富的参考资料,才能为我们的学生呈献出这样一本内容充实、生动的教材。编者在此向所有为本书做出贡献的同仁致以深深的谢意!
由于水平有限,编者虽勉力为之,可能还会有一些错误和不妥之处,欢迎读者提出意见和建议,以利于本书不断修改和完善。
编者
张晓兰,黑龙江科技大学创新创业学院大学物理实验室教师,长期致力于大学物理实验教学与科研工作,具有较丰富的实验教学经验。她注重培养学生的实验动手能力和创新思维,深受学生喜爱。
前言
绪论1
1.1测量和误差的基本概念5
1.2有效数字11
1.3测量结果的不确定度估算13
1.4实验数据处理方法20
习题29
实验1长度测量与数据处理32
实验2电表的改装与校准38
实验3分光计的调整与使用42
实验4示波器的原理及使用49
实验5声测距与定位实验56
实验6测量载流导体的磁场59
实验7热机效率的测量与研究64
实验8超声波速度的测量75
实验9拉伸法测金属丝的弹性模量81
实验10拉脱法测量液体的表面张力系数85
实验11扭摆法测量物体的转动惯量89
实验12霍尔效应及其应用95
实验13金属线膨胀系数的测定101
实验14稳态平板法测不良导体热导率104
实验15用牛顿环测透镜曲率半径107
实验16光电效应及普朗克常量的测定113
实验17棱镜色散关系的研究121
实验18太阳能电池的特性研究126
实验19重力加速度的测量130
实验20弗兰克-赫兹实验133
实验21迈克耳孙干涉仪测量He-Ne激光波长137
实验22亥姆霍兹线圈磁场分布的测定144
实验23动态磁滞回线的测定148
实验24密立根油滴实验154
实验25液晶电光效应的研究159
实验26自组望远镜和显微镜167
实验27光栅衍射实验170
实验28光纤传感基础实验175
实验29DIY力热电磁综合实验182
附录195
附录A法定计量单位(节录)195
附录B常用物理数据197
参考文献202