本書(shū)是高等學(xué)校理工科專(zhuān)業(yè)必修的物理實(shí)驗課的教材,共分基礎性實(shí)驗和設計性實(shí)驗兩個(gè)部分:第一部分是基礎性實(shí)驗,涵蓋力、熱、電、光等物理學(xué)常見(jiàn)的18個(gè)實(shí)驗,并對基本物理量的測量、基本實(shí)驗儀器的使用、基本實(shí)驗技能和基本測量方法、實(shí)驗數據處理的理論與方法做出闡述;第二部分是10個(gè)設計性實(shí)驗,屬于大學(xué)物理實(shí)驗的提高性?xún)热?,根據給定的實(shí)驗題目、實(shí)驗要求和實(shí)驗條件,由學(xué)生自己設計實(shí)驗方案并獨立完成實(shí)驗。
周厚兵,理學(xué)博士,廣西師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副教授,主要從事奇異原子核結構和高自旋態(tài)核結構的實(shí)驗研究。在《物理評論快報》等權威期刊上發(fā)表論文20余篇,主持國家級項目2項、省部級項目5項,獲自治區級教學(xué)改革成果獎1項。
緒 論1
基礎性實(shí)驗
實(shí)驗一 基本測量28
實(shí)驗1-1 長(cháng)度測量28
實(shí)驗1-2 固體和液體密度的測定33
實(shí)驗二 重力加速度的測定40
實(shí)驗2-1 用單擺測重力加速度40
實(shí)驗2-2 用自由落體法測重力加速度44
實(shí)驗2-3 在氣墊導軌上測重力加速度47
實(shí)驗三 牛頓第二定律的驗證55
實(shí)驗四 物體比熱容的測定60
實(shí)驗4-1 金屬比熱容的測定(冷卻法) 60
實(shí)驗4-2 固體比熱容的測定(混合法) 69
實(shí)驗4-3 液體比熱容的測定(比較法) 73
實(shí)驗五 伏安法測電阻77
實(shí)驗六 非線(xiàn)性元件伏安特性的測量88
實(shí)驗七 用惠斯登電橋測電阻92
實(shí)驗八 示波器的使用100
實(shí)驗8-1 模擬示波器的使用100
實(shí)驗8-2 數字示波器的使用108
實(shí)驗九 薄透鏡焦距的測定120
實(shí)驗十 等厚干涉實(shí)驗130
實(shí)驗十一 楊氏模量的測定139
實(shí)驗11-1 用拉伸法測定楊氏模量139
實(shí)驗11-2 用CCD 成像法測定楊氏模量146
實(shí)驗十二 液體表面張力系數的測定152
實(shí)驗12-1 用拉脫法測定液體表面張力系數152
實(shí)驗12-2 用毛細管法測定液體表面張力系數157
實(shí)驗十三 剛體轉動(dòng)慣量的測定160
實(shí)驗13-1 用三線(xiàn)擺測定剛體轉動(dòng)慣量160
實(shí)驗13-2 用轉動(dòng)慣量?jì)x測定剛體轉動(dòng)慣量167
實(shí)驗十四 金屬線(xiàn)脹系數的測定175
實(shí)驗14-1 用光杠桿法測量金屬線(xiàn)脹系數175
實(shí)驗14-2 用千分表法測量金屬線(xiàn)脹系數180
設計性實(shí)驗
實(shí)驗十五 彈簧振子運動(dòng)規律的研究186
實(shí)驗十六 小功率直流穩壓電源的設計與制作188
實(shí)驗十七 液體黏度與溫度關(guān)系的研究190
實(shí)驗十八 自組望遠鏡192
實(shí)驗十九 光拍頻法測量光速194
實(shí)驗二十 密立根油滴實(shí)驗196
主要參考文獻200
附錄A 常用物理常數(量)表201
附錄B 國際單位制
本套教材是根據教育部高等學(xué)校物理學(xué)與天文學(xué)教學(xué)指導委員會(huì )
等編制的《理工科類(lèi)大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求 理工科類(lèi)大學(xué)物理
實(shí)驗課程教學(xué)基本要求》,以及《教育部關(guān)于印發(fā)〈高等學(xué)校課程思政建
設指導綱要〉的通知》(教高〔2020〕3 號),結合廣西區內多所高校大學(xué)
物理實(shí)驗教學(xué)的實(shí)際情況及教學(xué)實(shí)踐改革成果,在2010 年覃以威教授
主編的《大學(xué)物理實(shí)驗》(Ⅰ、Ⅱ)教材的基礎上修訂而成的。
本套教材打破了力、熱、電磁、光、近代物理等傳統物理實(shí)驗項目獨
立分塊的界限,根據學(xué)生物理知識的認知過(guò)程和實(shí)驗能力發(fā)展規律,建
立由基礎到前沿、由接受知識型到培養綜合能力型的分層次教學(xué)思想,
合理地減少了驗證性實(shí)驗,以創(chuàng )造更大空間增加綜合性、設計性實(shí)驗。
除增大綜合性、設計性實(shí)驗的比例外,還設有自選研究性實(shí)驗,讓學(xué)生
根據自己的興趣、愛(ài)好、特長(cháng)進(jìn)行自主學(xué)習,為學(xué)生個(gè)性化發(fā)展提供自
主的學(xué)習空間,使學(xué)生切身體會(huì )到“實(shí)踐是檢驗真理的唯一標準”。
本套教材分為《大學(xué)物理實(shí)驗(基礎類(lèi))》和《大學(xué)物理實(shí)驗(專(zhuān)業(yè)
類(lèi))》兩冊。前者的內容包括基礎性實(shí)驗和設計性實(shí)驗兩部分,突出基
礎性和通用性的特點(diǎn),適用于本科物理學(xué)專(zhuān)業(yè)或相近專(zhuān)業(yè)第一層次物
理實(shí)驗教學(xué)使用和本科非物理理工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué);后者
的內容分為基礎性實(shí)驗和設計性實(shí)驗兩大模塊,側重專(zhuān)業(yè)性和綜合性,
主要供本科物理學(xué)專(zhuān)業(yè)或相近專(zhuān)業(yè)第二層次物理實(shí)驗教學(xué)使用,具有
較強的針對性。兩冊教材均吸收了廣西師范大學(xué)、玉林師范學(xué)院、河池
學(xué)院、廣西科技師范學(xué)院、百色學(xué)院、柳州工學(xué)院以及桂林師范高等專(zhuān)
科學(xué)校等廣西區內多所高校的大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)教師代表共同參與建
設,融合了各高校近年來(lái)物理實(shí)驗教學(xué)研究的成果和課程思政建設的
內容,既體現了創(chuàng )新性又具有很強的應用性,既突出了目前高校物理實(shí)
驗教學(xué)改革的方向,又適合各高校的具體情況,是一套具有民族地區地
2 · 大學(xué)物理實(shí)驗(基礎類(lèi))
方特色的教材。
本套教材在修訂過(guò)程中繼續保持了其多年來(lái)形成的自身特色,并
結合各校的實(shí)際情況,對教材中的實(shí)驗內容進(jìn)行了調整和優(yōu)化。
本套教材的修訂過(guò)程中,得到了廣西師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)
院魏代會(huì )院長(cháng)的大力支持和幫助;廣西師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院
胡君輝教授,物理實(shí)驗教學(xué)中心沈洪濤、朱長(cháng)明、孔文婕等老師提出了
許多寶貴意見(jiàn);廣西師范大學(xué)出版社唐丹寧編審自始至終都給予了大
力的支持和幫助。在此一并致以衷心的感謝。
本套教材雖經(jīng)多次研討、審核,但難免存在疏漏或不足之處,敬請
各位讀者提出寶貴的意見(jiàn)和建議,以便我們進(jìn)一步改進(jìn)。
編者
2021 年11 月
本套教材是根據教育部高等學(xué)校物理學(xué)與天文學(xué)教學(xué)指導委員會(huì )等編制的《理工科類(lèi)大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求 理工科類(lèi)大學(xué)物理實(shí)驗課程教學(xué)基本要求》,以及《教育部關(guān)于印發(fā)〈高等學(xué)校課程思政建設指導綱要〉的通知》(教高〔2020〕3 號),結合廣西區內多所高校大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)的實(shí)際情況及教學(xué)實(shí)踐改革成果,在2010 年覃以威教授主編的《大學(xué)物理實(shí)驗》(Ⅰ、Ⅱ)教材的基礎上修訂而成的。
實(shí)驗是科學(xué)探究的重要形式,測量是科學(xué)實(shí)驗的重要環(huán)節。物理量的測量首先
是要規定它的標準并以之作為單位,科學(xué)的測量不僅在物理學(xué)中占據著(zhù)重要的地位,
而且對于整個(gè)人類(lèi)社會(huì )都至關(guān)重要。測量不僅包括一些基本的概念和測量原理,最
重要的是要求學(xué)生能利用測量?jì)x器完成測量任務(wù),這就需要學(xué)生熱愛(ài)測量工作,并具
備實(shí)事求是的做事態(tài)度以及一定的團隊意識??茖W(xué)的測量能夠促進(jìn)學(xué)生養成良好的
科學(xué)發(fā)展觀(guān),樹(shù)立正確的人生觀(guān)和價(jià)值觀(guān),提高學(xué)生的科學(xué)素養。
實(shí)驗1-1 長(cháng)度測量
【實(shí)驗目的】
(1)熟悉游標卡尺、螺旋測微器的結構原理,掌握其使用方法。
(2)掌握有效數字和誤差的概念及計算方法。
【儀器和用具】
米尺、游標卡尺、螺旋測微器、待測圓管、長(cháng)方體金屬塊。
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