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大學物理實驗(第三版)(下冊) 版權信息
- ISBN：9787030509925
- 條形碼：9787030509925 ; 978-7-03-050992-5
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
大學物理實驗(第三版)(下冊) 內容簡介
緒論：介紹物理實驗的基本知識和內容；**章：基礎實驗：主要是一些基礎實驗，涉及到基本儀器的使用，基本物理量的測量、基本實驗方法和基礎的實驗技能培養；第二章：綜合性設計性實驗：實驗項目涉及兩個或者兩個以上知識點，這些項目能很好的訓練學生的綜合思維能力，將多個知識點綜合運用解決問題的能力；第三章：研究性實驗：實驗項目給出基本實驗儀器和要求，要求學生根據原理要求，針對某一物理量或某一原理進行研究，設計實驗方案，完成實驗，鍛煉學生的動手能力和實驗上所需要的思維能力；
大學物理實驗(第三版)(下冊) 目錄
目錄
第三版前言
緒論1
第1章基礎實驗3
實驗1.1熱敏電阻溫度特性研究4
實驗1.2變溫液體黏滯系數的測定7
實驗1.3空氣熱機效率測量13
實驗1.4冰的熔化熱23
實驗1.5用雙電橋測低電阻28
實驗1.6電表的改裝與校準33
實驗1.7光柵衍射40
實驗1.8光電效應44
第2章綜合設計性實驗50
實驗2.1弗蘭克–赫茲實驗51
實驗2.2密立根油滴實驗56
實驗2.3多普勒效應實驗63
實驗2.4雙光柵微弱振動的測量71
實驗2.5混沌加密通信實驗77
實驗2.6透鏡組節點的測量83
實驗2.7邁克耳孫干涉儀86
實驗2.8光速的測量95
實驗2.9太陽能電池性能綜合實驗101
第3章研究性實驗115
實驗3.1自組顯微鏡和望遠鏡116
實驗3.2用邁克耳孫白光干涉測透明介質薄片的折射率121
實驗3.3光譜分析與顏色測量122
附錄129
附錄1中華人民共和國法定計量單位130
附錄2常用計量單位換算表132
附錄3常用物理基本常數表134
附錄4常用物理量與基本量綱換算表135
附錄5數值修約規則與極限數值的表示和判定(GB/T8170-2008)(部分)137
附錄6C程序計算平均值、絕對誤差、相對誤差的通用計算程序143
附錄7諾貝爾物理學獎與物理實驗146
第三版前言
緒論1
第1章基礎實驗3
實驗1.1熱敏電阻溫度特性研究4
實驗1.2變溫液體黏滯系數的測定7
實驗1.3空氣熱機效率測量13
實驗1.4冰的熔化熱23
實驗1.5用雙電橋測低電阻28
實驗1.6電表的改裝與校準33
實驗1.7光柵衍射40
實驗1.8光電效應44
第2章綜合設計性實驗50
實驗2.1弗蘭克–赫茲實驗51
實驗2.2密立根油滴實驗56
實驗2.3多普勒效應實驗63
實驗2.4雙光柵微弱振動的測量71
實驗2.5混沌加密通信實驗77
實驗2.6透鏡組節點的測量83
實驗2.7邁克耳孫干涉儀86
實驗2.8光速的測量95
實驗2.9太陽能電池性能綜合實驗101
第3章研究性實驗115
實驗3.1自組顯微鏡和望遠鏡116
實驗3.2用邁克耳孫白光干涉測透明介質薄片的折射率121
實驗3.3光譜分析與顏色測量122
附錄129
附錄1中華人民共和國法定計量單位130
附錄2常用計量單位換算表132
附錄3常用物理基本常數表134
附錄4常用物理量與基本量綱換算表135
附錄5數值修約規則與極限數值的表示和判定(GB/T8170-2008)(部分)137
附錄6C程序計算平均值、絕對誤差、相對誤差的通用計算程序143
附錄7諾貝爾物理學獎與物理實驗146
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大學物理實驗(第三版)(下冊) 節選
緒論 物理學是研究物質的基本結構、基本運動形式、相互作用及其轉化規律的自然科學.它的基本理論滲透在自然科學的各個領域，應用于生產技術的許多部門，是其他自然科學和工程技術的基礎. 整個物理學的發展史是人類不斷深刻了解自然、認識自然的歷史進程. 實驗物理和理論物理是物理學的兩大分支，實驗事實是檢驗物理模型、確立物理規律的終審裁判. 理論物理與實驗物理相輔相成，互相促進，恰如鳥之雙翼，人之雙足，缺一不可. 物理學正是靠著實驗物理和理論物理的相互配合激勵、探索前進，而不斷向前發展的. 在物理學的發展過程中，這種關于相互促進、相互激勵、相互完善的過程的實例是數不勝數的. 16 世紀意大利物理學家伽利略首先把科學實驗方法引入物理學研究中，從而使物理學走上了真正的科學道路. 在他所設計的斜面實驗中，有意識地忽略了空氣阻力，以便抓住主要問題；改變斜面傾角(即變更實驗條件)，觀測實驗結果的變化. 在此基礎上，他還運用推理概括的方法，得出了超越實驗本身的更為普遍的規律：物體在光滑水平面上的運動是等速直線運動(慣性定律)；各種物體沿鉛直方向自由下落均做等加速直線運動，且具有相同的加速度a.伽利略的這種豐富的實驗思想和實驗方法對我們當今的物理實驗仍有著重要的啟示. 17 世紀，牛頓正是在伽利略、開普勒工作的基礎上建立了完整的經典力學理論. 當代*為引人注目的諾貝爾物理學獎，主要頒發給物理學中具有劃時代的里程碑級的重大發現者和發明者. 從1901 年**次授獎至今有近百年的歷史，已有得主近150 名. 其中主要以實驗物理學方面的發現或發明而獲獎者約占73%. 例如，1901 年首屆諾貝爾物理學獎授予德國人倫琴(W. C. Rentegen)，是為了獎勵他于1895 年發現了X 射線；1902 年的諾貝爾物理學獎授予荷蘭人塞曼，是為了獎勵他在1894 年發現光譜線在磁場中會分裂的現象；1903 年的諾貝爾物理學獎授予法國人貝可勒爾(H. A. Becquerel)，是為了獎勵他于1896 年發現了天然放射性. 由此可見，物理學本質上是一門實驗科學. 物理實驗是科學實驗的先驅，體現了大多數科學實驗的共性，在實驗思想、實驗方法以及實驗手段等方面是各學科科學實驗的基礎.物理理論和實驗的發展哺育著近代科技的成長和發展，物理實驗的思想、方法、技術和裝置常常是自然科學研究和工程技術發展的生長點. 物理實驗課覆蓋面廣，具有豐富的實驗思想、方法、手段，同時能提供綜合性很強的基本實驗技能訓練，是培養學生科學實驗能力、提高科學素質的重要基礎. 它在培養學生嚴謹的治學態度、活躍的創新意識、理論聯系實際和適應科技發展的綜合應用能力等方面具有其他實踐類課程不可替代的作用. 大學階段的物理實驗課的主要任務不在于物理定律和原理的驗證，而是通過物理實驗的訓練培養學生的基本科學實驗技能，使學生初步掌握實驗科學的思想和方法. 在這些能力培養中，*需要強調的是關于學生的能力、作風、素質的培養. 1. 能力 能力是多方面的，通過物理實驗需要培養的是觀察現象的能力、透過現象研究規律的能力，從復雜的現象中抽取相關信息的能力、運用知識解決實際問題的能力、根據儀器說明書能正確使用儀器的能力、從事現代化科學實驗的能力等. 具體有如下幾個方面的能力需要在物理實驗課程中重點加以培養. (1)學習物理實驗知識，加深對物理學原理的理解； (2)培養和提高學生掌握基本測量物理原理的能力； (3)掌握常用儀器儀表的基本原理、性能及使用方法； (4)學會正確記錄和處理相關實驗數據； (5)學會對實驗結果進行分析判斷，正確撰寫實驗報告. 2. 作風 這里主要應強調科學的工作作風，如實事求是的作風，嚴肅認真的作風以及堅韌不拔的工作作風等. 而對于培養學生的團結協作精神、愛護國家財產等觀念也是不容忽視的. 3. 素質 素質的內涵是指由實驗方面的基本知識、基本方法和基本技能的水平，對現象觀察和分析的能力以及良好的實驗習慣和科學作風等綜合表現. 學生能力強、工作作風好、實驗素質好，有利于實驗良好習慣的培養，如認真閱讀儀器說明書和參考資料的習慣，認真了解儀器的操作使用方法并遵守操作規程的習慣，認真、完整、如實地記錄實驗原始數據的習慣，在實驗過程中積極思考、深入探討、運用知識去解決問題的習慣等.大學物理實驗作為大學生進校后**門科學實驗課程，不僅應讓學生受到嚴格的、系統的實驗技能訓練，掌握科學實驗的基本知識、方法和技巧，更重要的是要培養學生嚴謹的科學思維方式和創新精神，培養學生理論聯系實際、分析和解決實際問題的能力，特別是應掌握與科學技術的發展相適應的綜合能力. 第1章 基礎實驗 實驗1.1 熱敏電阻溫度特性研究 【實驗目的】 1. 學習用惠斯通電橋測電阻. 2. 了解熱敏電阻的電阻溫特性，掌握其測定方法. 【實驗儀器】 惠斯通電橋、水銀溫度計、燒杯、加熱用電爐、熱敏電阻、蒸餾水等. 【實驗原理】 1. 熱敏電阻特性 熱敏電阻是用半導體的氧化物制成的，一般用Fe3O4，MgCr2O4 是半導體，非線性電阻元件. 半導體的一個重要特點就是：當溫度升高時，其阻值急劇減小. 這一點和金屬很不相同. 當溫度增加時，金屬的阻值不是減小，而是增大，并且隨溫度變化的很小. 例如，當溫度升高時，銅的電阻增加4%，而半導體的阻值卻要減小3%～6%. 可見半導體阻值隨溫度變化的反應要靈敏得多. 而且，大多數的熱敏電阻有著負的溫度系數. 為什么半導體的電阻溫度特性和金屬截然不同呢？ 半導體的電阻溫度特性物理基礎： 由經典電子論可知：金屬中本來就存在著大量電子，它們能在電場的作用下自由移動，形成電流. 當溫度升高時，金屬內部的電子運動加劇，增加了對電子運動的阻礙作用，因此金屬溫度升高時其阻值稍微增大. 在半導體中，大部分的電子是受約束的. 當溫度升高時，依靠電子的振動(熱運動)，把能量傳遞給電子，可將電子釋放出來成為自由電子，參與導電. 溫度越高，原子的熱運動就越劇烈，參與導電的自由電子就越多，導電能力就越好，電阻值就越低. 半導體熱敏電阻的溫度與阻值的關系為： (1.1.1) 式中，A、β 都是常數；T 是絕對溫度. 根據定義，電阻溫度系數，Rt是在攝氏溫度t下的電阻值. 若繪出熱敏電阻的電阻溫度特性曲線，就可求出特定溫度范圍內的電阻溫度系數. 2. 惠斯通電橋原理 惠斯通電橋： 要想對電阻進行精密測量時，一般都采用惠斯通電橋，不過用惠斯通電橋只能測量中等阻值的電阻(1～1000000歐姆)，R 1000000歐姆的電阻必須用其它方法測量. 電路圖如圖1.1.1 所示，Rx 就是待測電阻. 當B、D 兩點電位相等時，檢流計G 中無電流通過，電橋達到平衡. 平衡時必有： (1.1.2) 1 R / 2 R 和0 R 都已知，Rx 即可求出. R1/R2 稱為電橋的比例臂，根據Rx 的大小選擇適當的比例臂值，以便充分利用1 R / 2 R四個旋鈕，保證結果有4 位有效數字. (1.1.2)式是在電橋平衡的條件下推導出來的，電橋是否平衡，是由檢流計有無偏轉來判斷的．而檢流計的靈敏度總是有限的，實驗中所用的張絲式檢流計，其指針偏轉一格所對應的電流約為10-6A. 當通過它的電流比10-7A 還小時，指針的偏轉小于0.1 格，就很難察覺出來了. 假設電橋在1 R / 2 R =1 時調到了平衡，則有Rx=R0，這時若把R0 改變一個微小量ΔR0，電橋就會失去平衡，從而有電流Ig 流過檢流計，如果Ig 小到檢流計覺察不出來，那么我們就會仍然認為電橋是平衡的，因而得到Rx=R0+ΔR0，ΔR0 就是檢流計靈敏度不夠而帶來的測量誤差ΔRx. 為此，我們引入電橋靈敏度，定義為： Δn 是由于ΔRx 引起電橋偏離平衡時檢流計的偏轉格數，Δn 越大，說明電橋靈敏度越高，帶來的誤差就越小. 從誤差來源看，除上述外，還有1 R 、2 R 、0 R 不準確帶來的誤差. 一般說，電阻可以制造得比較精確. 通常使用的電阻誤差為0.2%，標準電阻的誤差為0.01%左右. 【實驗步驟】 1. 按圖1.1.1 接線如圖，熱敏電阻作為Rx 接入電路. 檢流計調零. 調節電阻箱的電阻大小，設置1 R / 2 R 的比值. 2. 打開電源，將電壓調節到3 伏. 調節電阻R0，使得電橋平衡，檢流計指向0. 3. 打開與熱敏電阻相連的功率調節器，使得熱敏電阻溫度升高. 4. 溫度每升高5 ℃，對電橋進行調節，使其平衡，記下此時的電阻值. 直至溫度為80 ℃. 關掉功率調節器，溫度下降，記下溫度下降時對應溫度下的電阻值. 注意：1)隨著溫度的升高，熱敏電阻不斷變化，導致檢流計指針偏轉，要不斷調節電阻使指針靠近0 刻度線，在達到指定溫度時，進行微調，使指針指向0 刻度線. 2)每調節一次電阻或溫度升高，都需按電計旋鈕，觀察檢流計偏轉情況. 根據偏轉情況，調節電阻大小. 5. 計算出升溫與降溫中同一溫度下Rt 的平均值，然后繪制出熱敏電阻的電阻溫度特性曲線. 6. 在特性曲線上求出t = 50 ℃點的斜率dR/dt，再代入公式，計算出電阻溫度系數α. 7. 作lnRt－1/T 曲線. 確定A、B 值. 再由 求出50℃時的電阻溫度系數. 【注意事項】 實驗時，應根據自己調節的速度來控制所需功率大小. 功率過大溫度上升過快，可能無法及時調到指定溫度下的電阻，功率過小，實驗速度太慢. 【思考題】 1. 在進行本實驗時，若檢流計指針偏向右邊，則應該如何操作；若檢流計指針偏向左邊，則又該如何操作？ 2. 在本實驗中，電橋的相對靈敏度如何表示？
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