大學物理實驗教程

目 錄
緒論\t1
第1章 測量誤差與數(shù)據(jù)處理\t3
1．1 測量與有效數(shù)字\t3
1．1．1 測量\t3
1．1．2 有效數(shù)字\t3
1．1．3 有效數(shù)字記錄\t3
1．1．4 數(shù)值修約\t4
1．1．5 有效數(shù)字的運算規(guī)則\t4
1．2 測量誤差\t6
1．2．1 真值\t6
1．2．2 誤差\t6
1．2．3 相對誤差\t6
1．2．4 誤差的分類\t7
1．3 系統(tǒng)誤差及其處理\t8
1．3．1 系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)\t8
1．3．2 系統(tǒng)誤差的修正和消除\t8
1．4 隨機誤差及其估算\t9
1．4．1 隨機誤差的統(tǒng)計規(guī)律\t9
1．4．2 測量結果的最佳值――算術
平均值\t10
1．4．3 殘差\t10
1．4．4 隨機誤差的表示法\t11
1．4．5 有限次測量列的隨機誤差估算\t12
1．4．6 算術平均值標準偏差\t13
1．5 儀器誤差\t13
1．5．1 儀器的示值誤差\t13
1．5．2 儀器的標準誤差\t14
1．6 直接測量量及間接測量量的
誤差傳遞\t15
1．6．1 直接測量結果的表示\t15
1．6．2 間接測量結果的誤差傳遞\t17
1．6．3 間接測量的數(shù)據(jù)處理過程\t20
1．7 不確定度\t21
1．7．1 不確定度的概念\t22
1．7．2 不確定度評定的簡化方法\t22
1．7．3 不確定度的計算\t23
1．8 數(shù)據(jù)處理方法\t25
1．8．1 列表法\t25
1．8．2 圖示法和圖解法\t26
1．8．3 逐差法\t29
1．8．4 最小二乘法（線性回歸）\t30
1．9 習題\t34
第2章 物理實驗基礎\t36
2．1 基本實驗方法和實驗技術\t36
2．1．1 比較法\t36
2．1．2 放大法\t37
2．1．3 補償法\t38
2．1．4 轉換法\t39
2．1．5 模擬法\t41
2．1．6 基本光學實驗方法\t42
2．2 基本物理實驗儀器\t45
2．2．1 力學、熱學實驗常用儀器\t45
2．2．2 電磁學實驗常用儀器\t51
2．2．3 光學實驗常用儀器\t60
2．3 基本操作技術\t64
2．3．1 零位調(diào)整\t64
2．3．2 水平、鉛直調(diào)整\t65
2．3．3 共軸調(diào)整\t65
2．3．4 消視差\t65
2．3．5 逐次逼近調(diào)整\t66
2．4 物理實驗操作規(guī)范\t66
2．4．1 力學、熱學實驗操作規(guī)范\t66
2．4．2 電學實驗操作規(guī)范\t67
2．4．3 光學實驗操作規(guī)范\t67
第3章 基礎物理實驗\t69
3．1 拉伸法測量楊氏模量\t69
3．1．1 實驗目的\t69
3．1．2 實驗儀器\t69
3．1．3 實驗原理\t71
3．1．4 實驗內(nèi)容與步驟\t72
3．1．5 數(shù)據(jù)處理\t73
3．1．6 思考題\t73
3．2 冷卻法測量金屬的比熱容\t73
3．2．1 實驗目的\t73
3．2．2 實驗儀器\t73
3．2．3 實驗原理\t74
3．2．4 實驗內(nèi)容與步驟\t75
3．2．5 實驗數(shù)據(jù)及處理\t75
3．2．6 思考題\t76
3．3 扭擺法測量轉動慣量\t76
3．3．1 實驗目的\t76
3．3．2 實驗儀器\t76
3．3．3 實驗原理\t76
3．3．4 實驗內(nèi)容與步驟\t79
3．3．5 數(shù)據(jù)處理\t79
3．3．6 思考題\t80
3．4 電子束實驗\t80
3．4．1 實驗目的\t80
3．4．2 實驗儀器\t80
3．4．3 實驗原理\t80
3．4．4 實驗內(nèi)容與步驟\t85
3．4．5 數(shù)據(jù)處理\t86
3．4．6 思考題\t86
3．5 單臂電橋測量中值電阻\t87
3．5．1 實驗目的\t87
3．5．2 實驗儀器\t87
3．5．3 實驗原理\t87
3．5．4 實驗內(nèi)容與步驟\t89
3．5．5 數(shù)據(jù)處理\t89
3．5．6 思考題\t90
3．6 雙臂電橋測量低值電阻\t90
3．6．1 實驗目的\t90
3．6．2 實驗儀器\t90
3．6．3 實驗原理\t90
3．6．4 實驗內(nèi)容與步驟\t92
3．6．5 數(shù)據(jù)處理\t93
3．6．6 思考題\t94
3．7 靜電場的模擬\t94
3．7．1 實驗目的\t95
3．7．2 實驗儀器\t95
3．7．3 實驗原理\t95
3．7．4 實驗內(nèi)容與步驟\t98
3．7．5 數(shù)據(jù)處理\t99
3．7．6 思考題\t99
3．8 用直流電位差計測熱電偶溫差
電動勢\t99
3．8．1 實驗目的\t99
3．8．2 實驗儀器\t100
3．8．3 實驗原理\t100
3．8．4 實驗內(nèi)容與步驟\t103
3．8．5 數(shù)據(jù)處理\t104
3．8．6 思考題\t104
3．9 示波器的調(diào)節(jié)及應用\t104
3．9．1 實驗目的\t105
3．9．2 實驗儀器\t105
3．9．3 實驗原理\t105
3．9．4 實驗內(nèi)容與步驟\t112
3．9．5 數(shù)據(jù)處理\t113
3．9．6 思考題\t113
3．10 整流濾波電路的特性\t114
3．10．1 實驗目的\t114
3．10．2 實驗儀器\t115
3．10．3 實驗原理\t115
3．10．4 實驗內(nèi)容與步驟\t117
3．10．5 數(shù)據(jù)處理\t117
3．10．6 思考題\t117
3．11 鐵磁材料的磁滯回線\t118
3．11．1 實驗目的\t118
3．11．2 實驗儀器\t118
3．11．3 實驗原理\t118
3．11．4 實驗內(nèi)容與步驟\t127
3．11．5 數(shù)據(jù)處理\t127
3．11．6 思考題\t128
3．12 沖擊電流計測量磁滯回線\t128
3．12．1 實驗目的\t128
3．12．2 實驗儀器\t128
3．12．3 實驗原理\t128
3．12．4 實驗內(nèi)容與步驟\t131
3．12．5 數(shù)據(jù)處理\t132
3．12．6 思考題\t132
3．13 分光計的調(diào)節(jié)與使用\t133
3．13．1 實驗目的\t133
3．13．2 實驗儀器\t133
3．13．3 實驗原理\t133
3．13．4 實驗步驟\t141
3．13．5 注意事項\t143
3．13．6 思考題\t143
3．14 等厚干涉\t143
3．14．1 實驗目的\t144
3．14．2 實驗儀器\t144
3．14．3 實驗原理\t144
3．14．4 實驗內(nèi)容與步驟\t147
3．14．5 數(shù)據(jù)處理\t149
3．14．6 思考題\t149
3．15 用透射光柵測定光波波長\t149
3．15．1 實驗目的\t149
3．15．2 實驗儀器\t150
3．15．3 實驗原理\t150
3．15．4 實驗內(nèi)容與步驟\t150
3．15．5 數(shù)據(jù)處理\t151
3．15．6 思考題\t152
第4章 綜合性物理實驗\t153
4．1 邁克爾遜干涉儀\t153
4．1．1 實驗目的\t153
4．1．2 實驗儀器\t153
4．1．3 實驗原理\t153
4．1．4 實驗內(nèi)容與步驟\t156
4．1．5 數(shù)據(jù)處理\t158
4．1．6 思考題\t158
4．2 光電效應――普朗克常數(shù)的
測定\t158
4．2．1 實驗目的\t159
4．2．2 實驗儀器\t159
4．2．3 實驗原理\t159
4．2．4 實驗內(nèi)容與步驟\t161
4．2．5 數(shù)據(jù)處理\t163
4．2．6 思考題\t164
4．3 夫蘭克-赫茲實驗\t164
4．3．1 實驗目的\t164
4．3．2 實驗儀器\t164
4．3．3 實驗原理\t164
4．3．4 實驗內(nèi)容與步驟\t167
4．3．5 數(shù)據(jù)處理\t169
4．3．6 思考題\t169
4．4 密立根油滴實驗測電子電荷\t170
4．4．1 實驗目的\t170
4．4．2 實驗儀器\t170
4．4．3 實驗原理\t170
4．4．4 實驗內(nèi)容與步驟\t174
4．4．5 數(shù)據(jù)處理\t176
4．4．6 思考題\t177
4．5 波爾共振實驗\t177
4．5．1 實驗目的\t177
4．5．2 實驗儀器\t177
4．5．3 實驗原理\t177
4．5．4 實驗內(nèi)容與步驟\t181
4．5．5 數(shù)據(jù)處理\t184
4．5．6 思考題\t185
4．6 氣體中聲速的測定\t185
4．6．1 實驗目的\t185
4．6．2 實驗儀器\t185
4．6．3 實驗原理\t186
4．6．4 實驗內(nèi)容與步驟\t188
4．6．5 數(shù)據(jù)處理\t190
4．6．6 思考題\t191
4．7 超聲光柵測量聲速\t191
4．7．1 實驗目的\t191
4．7．2 實驗儀器\t191
4．7．3 實驗原理\t191
4．7．4 實驗內(nèi)容與步驟\t193
4．7．5 數(shù)據(jù)處理\t194
4．7．6 思考題\t195
4．8 應變式傳感器\t195
4．8．1 實驗目的\t196
4．8．2 實驗儀器\t196
4．8．3 實驗原理\t196
4．8．4 實驗內(nèi)容與步驟\t197
4．8．5 數(shù)據(jù)處理\t199
4．8．6 思考題\t200
4．9 電容式傳感器實驗\t200
4．9．1 實驗目的\t200
4．9．2 實驗儀器\t200
4．9．3 實驗原理\t200
4．9．4 實驗內(nèi)容與步驟\t202
4．9．5 數(shù)據(jù)處理\t202
4．9．6 思考題\t202
4．10 霍爾傳感器\t202
4．10．1 實驗目的\t203
4．10．2 實驗儀器\t203
4．10．3 實驗原理\t203
4．10．4 實驗內(nèi)容與步驟\t206
4．10．5 數(shù)據(jù)處理\t207
4．10．6 思考題\t208
4．11 計算機仿真實驗之一：霍爾效應
測磁場\t208
4．11．1 實驗目的\t208
4．11．2 實驗儀器\t208
4．11．3 實驗原理\t209
4．11．4 實驗內(nèi)容與步驟\t210
4．11．5 數(shù)據(jù)處理\t212
4．11．6 思考題\t212
4．12 光敏傳感器光電特性研究\t212
4．12．1 實驗目的\t213
4．12．2 實驗儀器\t213
4．12．3 實驗原理\t213
4．12．4 實驗內(nèi)容與步驟\t218
4．12．5 數(shù)據(jù)處理\t222
4．12．6 思考題\t223
4．12．7 附錄1：光學暗筒桿、
標尺示意圖\t223
4．12．8 附錄2：光敏傳感器實驗
裝置暗筒相對照度參考表\t223
4．13 光纖傳感器\t223
4．13．1 實驗目的\t224
4．13．2 實驗儀器\t224
4．13．3 實驗原理\t224
4．13．4 實驗內(nèi)容與步驟\t227
4．13．5 數(shù)據(jù)處理\t229
4．13．6 思考題\t229
4．14 計算機仿真實驗之二：
導熱系數(shù)的測量\t229
4．14．1 實驗目的\t230
4．14．2 實驗儀器\t230
4．14．3 實驗原理\t230
4．14．4 實驗內(nèi)容與步驟\t231
4．14．5 數(shù)據(jù)處理\t232
4．14．6 思考題\t232
4．15 PN結正向特性的研究和應用\t232
4．15．1 實驗目的\t232
4．15．2 實驗儀器\t233
4．15．3 實驗原理\t233
4．15．4 實驗內(nèi)容與步驟\t237
4．15．5 數(shù)據(jù)處理\t238
4．15．6 思考題\t239
4．16 太陽能電池基本特性的測量\t239
4．16．1 實驗目的\t240
4．16．2 實驗儀器\t240
4．16．3 實驗原理\t240
4．16．4 實驗內(nèi)容與步驟\t241
4．16．5 數(shù)據(jù)處理\t244
4．16．6 思考題\t245
第5章 設計研究性實驗\t246
5．1 設計研究性實驗概述\t246
5．2 設計研究性實驗的任務和測量
對象\t246
5．3 設計性實驗的方法選擇\t247
5．3．1 實驗方法的選擇\t247
5．3．2 測量方法的選擇\t248
5．3．3 測量方法的選擇原則\t249
5．4 選擇測量儀器及測量條件\t250
5．4．1 測量儀器的選擇\t250
5．4．2 測量條件的選擇\t251
5．5 重力加速度的測量研究\t252
5．5．1 實驗目的\t252
5．5．2 實驗儀器\t252
5．5．3 實驗要求\t253
5．5．4 實驗提示\t253
5．5．5 數(shù)據(jù)處理\t254
5．5．6 思考題\t254
5．6 溫度傳感器的溫度特性研究\t254
5．6．1 實驗目的\t254
5．6．2 實驗儀器\t254
5．6．3 實驗原理\t254
5．6．4 實驗內(nèi)容與步驟\t258
5．6．5 數(shù)據(jù)處理\t262
5．6．6 思考題\t262
5．6．7 附錄1：物理設計性（熱學）
實驗裝置使用說明書\t262
5．6．8 附錄2：智能溫度控制器使用
說明\t264
5．7 非平衡電橋的原理和設計應用\t264
5．7．1 實驗目的\t264
5．7．2 實驗儀器\t265
5．7．3 實驗原理\t265
5．7．4 實驗內(nèi)容與步驟\t271
5．7．5 數(shù)據(jù)處理\t272
5．7．6 思考題\t273
5．8 電表的改裝\t273
5．8．1 實驗目的\t273
5．8．2 實驗儀器\t273
5．8．3 實驗原理\t273
5．8．4 實驗內(nèi)容與步驟\t276
5．8．5 注意事項\t277
5．8．6 思考題\t277
5．9 數(shù)字萬用表的設計和校準\t277
5．9．1 實驗目的\t277
5．9．2 實驗儀器\t278
5．9．3 實驗原理\t278
5．9．4 實驗內(nèi)容與步驟\t287
5．9．5 注意事項\t296
5．9．6 思考題\t296
5．10 二階電路的響應研究\t297
5．10．1 實驗目的\t297
5．10．2 實驗儀器\t297
5．10．3 實驗原理\t297
5．10．4 實驗內(nèi)容與步驟\t299
5．10．5 數(shù)據(jù)處理\t299
5．10．6 思考題\t299
5．11 新型能源系統(tǒng)的設計與
研究實驗\t300
5．11．1 實驗目的\t301
5．11．2 實驗儀器\t301
5．11．3 實驗原理\t301
5．11．4 實驗內(nèi)容與步驟\t308
5．11．5 數(shù)據(jù)處理\t314
5．11．6 思考題\t315
5．12 聲光電路的特性研究與設計\t315
5．12．1 實驗目的\t315
5．12．2 實驗儀器\t315
5．12．3 實驗原理\t315
5．12．4 實驗內(nèi)容與步驟\t317
5．12．5 數(shù)據(jù)處理\t318
5．12．6 思考題\t318
5．13 直流可調(diào)穩(wěn)壓電源的特性研究
和設計\t318
5．13．1 實驗目的\t319
5．13．2 實驗儀器\t319
5．13．3 實驗原理\t319
5．13．4 實驗內(nèi)容與步驟\t321
5．13．5 數(shù)據(jù)處理\t322
5．13．6 思考題\t322
附錄A 國際單位制\t323
附錄B 常用的物理常量\t325
參考文獻\t329