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物理实验教程基础物理实验分册沈韩、林天章、袁剑辉、李潮锐等编中山大学出版社 2004 年 08 月

前言现今社会要求高等院校培养出来的学生不仅要有扎实的理论基础，还要有较强的实践动手能力、创新精神、以及多方面的综合知识。高等院校教学实验室无疑是人才培养的重要场所。从上世纪 90 年代末期开始，我国高等教育进入了一个高速发展的时期。各重点院校都投入大量的人力、物力、财力对实验教学进行了广泛而深入的改革，改革涉及教学内容、教学方式、实验室环境等诸多方面。目前，适当减少验证性实验，相应增加综合性、设计性、创新性实验的改革原则已基本形成了共识。物理学是一门实验性很强的科学，任何物理理论都是对实验现象的总结和抽象，其正确性也是通过实验来检验的。因此，基础物理实验课程在物理类各本科专业的教学体系中具有重要的地位，同时也是大多数非物理类理科专业的一门必修课程。为了适应新的形势， 2001 年本学院成立了珠海校区基础物理实验室建设领导小组，对北京大学、清华大学、南京大学、复旦大学等多所重点院校的物理实验室进行了实地调研，并广泛听取了本学院一线教师的意见。最后以理工学院《物理系面向 21 世纪本科教学创新体系》为基础，对原有的课程进行了较全面的改革，基本确立了目前按难易程度将实验划分为三个层次，循序渐进的教学新体系。三个层次实验教学的目的各有侧重。第一层次为基础性实验，重点在于使学生了解和掌握各种基本物理量的测量和控制方法。第二层次为综合性实验，重点在于培养学生综合实验的能力，了解各种物理量之间的相互作用。而第三层次为创新性实验，重点在于培养学生初步的科学创新意识和创新能力。同时为了适应各种自动化测控设备在各领域得到广泛应用的现状，本层次的实验较多地采用了传感器和计算机来采集和处理数据。本书第一、第二单元为基础性实验，由宋文英、唐孟希（绪论校编）、唐孟希（实验 1、 15、16）、崔新图（实验 2、14、17）、黄钢明（实验 3、4）、林天章（实验 5、7、9、18、 19、20、21、22）、黄光桂（实验 8）、李鹏（实验 6）、袁剑辉（实验 10、11、12、13、23、 I

24、25）共同编写。第三单元为综合性和创新性实验，由李潮锐、沈韩、赵福利、崔新图、冯远军、黄镜荣、李达亮、卢东昱等共同编写。沈韩校订了全书的公式，并统一了全书的内容、名词、符号、图表等。但，虽经多次校对，书中仍难免会有错漏，请各位教师、实验技术人员、和学生等在使用过程中提出宝贵意见。本书编写过程中，中山大学理工学院给予了极大的支持和帮助，在此一并表示衷心的感谢。中山大学物理系基础物理实验课程体系 2004 年 08 月 II

目录绪论 ……………………………………………………………………………………………（1）一．基础物理实验的目的要求 ……………………………………………………………（1）二．实验过程和做法 ………………………………………………………………………（2）第 1 章误差理论及其应用 …………………………………………………………………（5）第 1 节物理量的测量和实验误差 ………………………………………………… （5）第 2 节偶然误差的计算 ……………………………………………………………（12）第 3 节处理系统误差的一般原则 ……………………………………………………（17）第 2 章物理实验的数据处理 ………………………………………………………………（19）第 1 节有效数字 ………………………………………………………………………（19）第 2 节列表和制图 ……………………………………………………………………（23）第 3 节最小二乘法和一元线形回归分析 ……………………………………………（26）第 3 章仪器误差和测量结果的不确定度 …………………………………………………（29）第 1 节测量结果的不确定度 …………………………………………………………（29）第 2 节不确定度的简单估计 …………………………………………………………（31）第 3 节常用仪器误差的确定 …………………………………………………………（33）第 4 节关于不确定度的进一步认识 …………………………………………………（34）附录 1 实验报告示例 ………………………………………………………………………（41）附录 2 t 分布表 ……………………………………………………………………………（44）电磁学实验基本知识 ……………………………………………………………………… （45）第一单元基础性实验 I 实验 1 测量误差与不确定度 ………………………………………………………………（59）实验 2 静态法测杨氏模量 …………………………………………………………………（63）实验 3 液体粘滞系数的测定 ………………………………………………………………（67）实验 4 声速和空气的比热容比的测量 ……………………………………………………（73） III

实验 5 简易万用电表的设计 ………………………………………………………………（81）实验 6 用非平衡电桥研究热敏电阻的温度特性 …………………………………………（88）实验 7 霍尔效应和利用霍尔效应测量通电螺线管的轴向磁场 …………………………（93）实验 8 （A）电子射线的电聚焦和磁聚焦 ………………………………………………（101）（B）电子射线的电偏转和磁偏转 ………………………………………………（107）实验 9 示波器的使用 ……………………………………………………………………（113）实验 10 透镜组基点的测定 ………………………………………………………………（127）实验 11 液体折射率的测量 ………………………………………………………………（133）实验 12 光栅常数和光波波长的测量 ……………………………………………………（146）实验 13 单缝衍射的相对光强分布 ………………………………………………………（150）第二单元基础性实验 II 实验 14 弹簧振子振动周期的研究 ………………………………………………………（157）实验 15 固体非线性热膨胀系数的测量 …………………………………………………（161）实验 16 热电偶的定标与导数系数测量 …………………………………………………（165）实验 17 转动定律的研究 …………………………………………………………………（170）实验 18 用交流电桥测量电容电感 ………………………………………………………（175）实验 19 用示波法测定铁磁材料特性曲线 ………………………………………………（183）实验 20 RLC 电路的谐振现象 ……………………………………………………………（188）实验 21 RC、RL、RLC 电路的稳态特性 ………………………………………………（195）实验 22 RC、RL、RLC 电路的暂态特性 ………………………………………………（201）实验 23 迈克尔逊干涉仪测量波长及薄片的折射率 ……………………………………（209）实验 24 光电效应测定普郎克常数 ………………………………………………………（216）实验 25 椭圆偏光法测量薄膜的厚度和折射率 …………………………………………（221）第三单元综合性创新性实验实验 26 波尔振动的物理研究 ……………………………………………………………（228） IV

实验 27 超声光栅衍射 ……………………………………………………………………（232）实验 28 迈克尔逊干涉及技术应用 ………………………………………………………（237）实验 29 密立根油滴实验 …………………………………………………………………（246）实验 30 原子定态能级的观测 ……………………………………………………………（256）实验 31 （A）原子发射光谱的观测和分析 ………………………………………………（261）（B）原子吸收光谱的观测和分析 ………………………………………………（266）实验 32 激光全息照相 ……………………………………………………………………（273） V

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