大學(xué)物理實驗教程（谷玉亭）

物理實驗是高等學(xué)校理工科的必修基礎(chǔ)課程，是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)以后接受系統(tǒng)實驗方法和實驗技能訓(xùn)練的開端，是理工科類專業(yè)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實驗訓(xùn)練的重要基礎(chǔ)。本書以教育部高等學(xué)校物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會頒布的《理工科大學(xué)物理實驗教學(xué)基本要求》為基礎(chǔ)，結(jié)合應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)特點，考慮通用實驗設(shè)備情況，將物理技術(shù)思想和工程應(yīng)用實踐有機(jī)結(jié)合，全書共分 6章，分別是緒論、力學(xué)和熱學(xué)實驗、電磁學(xué)實驗、光學(xué)實驗、近現(xiàn)代物理實驗和設(shè)計性實驗。
本書可作為高等院校非物理專業(yè)的物理實驗課程教材，也可作為實驗技術(shù)人員和有關(guān)教師的參考用書。

谷玉亭，沈陽工業(yè)大學(xué)，副教授，2003年起，一直從事大學(xué)物理理論和實驗課的教育教學(xué)工作。在實驗室建設(shè)方面，與本教研室同事一起開發(fā)實驗項目，組織大學(xué)生實驗項目比賽，積極參與課程設(shè)計和教學(xué)改革工作。在遼寧高職學(xué)報發(fā)表了《物理實驗課程建設(shè)與設(shè)計》，在世紀(jì)橋雜志上發(fā)表了《工科大學(xué)物理實驗課程改革與探討》。2019年12月在北京郵電大學(xué)出版社出版了實驗教材《大學(xué)物理實驗》。

大學(xué)物理實驗課是高等院校理工科專業(yè)的一門獨(dú)立的必修基礎(chǔ)課程，是理工科學(xué)生入學(xué)后接受系統(tǒng)實驗訓(xùn)練的開端。通過這門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠在實驗的基本理論、方法和技能等方面受到系統(tǒng)而嚴(yán)格的訓(xùn)練，不斷提高實驗技能和創(chuàng)新能力。
本書以教育部高等學(xué)校物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會頒布的《理工科大學(xué)物理實驗教學(xué)基本要求》為基礎(chǔ)，結(jié)合應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)特點，考慮通用實驗設(shè)備情況，將物理技術(shù)思想和工程應(yīng)用實踐有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建服務(wù)于全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的基礎(chǔ)性實踐教學(xué)體系。本書共分為6章。第1章為緒論；第2章為力學(xué)和熱學(xué)實驗，共11個項目；第3章為電磁學(xué)實驗，共11個項目；第4章為光學(xué)實驗，共8個項目；第5章是近現(xiàn)代物理實驗，共8個項目；第6章為設(shè)計性實驗，共12個項目。附錄有3項內(nèi)容，附錄1為用MSExcel繪制實驗曲線，用實例介紹了用MSExcel的圖表功能繪制實驗曲線的方法；附錄2為物理實驗報告模板，以幫助并規(guī)范學(xué)生撰寫實驗報告；附錄3為物理實驗練習(xí)題，幫助學(xué)生復(fù)習(xí)和鞏固學(xué)過的物理實驗基礎(chǔ)理論等內(nèi)容。
本書凝聚了沈陽工業(yè)大學(xué)基礎(chǔ)部物理實驗教學(xué)中心全體教師多年教學(xué)的智慧和成果。本書由谷玉亭、王智勇、陸大偉主編，參加編寫的教師還有孫旸、劉揚(yáng)、李云飛、王莉等。本書借鑒了相關(guān)文獻(xiàn)，并參閱了兄弟院校的部分資料，在此深表感謝。
因編者水平有限，書中難免有疏漏之處，誠請廣大讀者不吝指正。

編者
2024年1月

第1章 緒論 1
1.1 物理實驗的作用 1
1.2 物理實驗課的目的、要求 2
1.2.1 物理實驗課的目的 2
1.2.2 物理實驗課的要求 2
1.3 物理實驗基本規(guī)則 3
1.3.1 電磁學(xué)實驗基本規(guī)則 3
1.3.2 光學(xué)實驗基本規(guī)則 4
1.4 測量誤差及數(shù)據(jù)處理 5
1.4.1 測量與誤差 5
1.4.2 測量的不確定度及結(jié)果表示 7
1.4.3 有效數(shù)字及其運(yùn)算規(guī)則 11
1.4.4 實驗數(shù)據(jù)處理方法 14
1.4.5 物理實驗中的基本測量方法 19

第2章 力學(xué)和熱學(xué)實驗 22
2.1 長度測量 22
2.2 固體密度測量 27
2.3 單擺法測重力加速度 31
2.4 測溫器件原理 34
2.5 液體表面張力系數(shù)測定（拉脫法） 38
2.6 用拉伸法測楊氏模量 42
2.7 轉(zhuǎn)動慣量測量 46
2.8 焦利秤實驗 51
2.9 液體黏度測量 54
2.10 空氣摩爾熱容比測定 58
2.11 固體線脹系數(shù)測量 61

第3章 電磁學(xué)實驗 66
3.1 電表的使用 66
3.2 數(shù)字萬用表的使用 71
3.3 電路的連接與控制 78
3.4 伏安法測電阻 82
3.5 模擬法測繪靜電場 85
3.6 電橋法測電阻 89
3.7 示波器的使用 94
3.8 電位差計的使用 105
3.9 鐵磁材料磁滯研究 110
3.10 電阻溫度計研究 115
3.11 霍爾效應(yīng) 119

第4章 光學(xué)實驗 125
4.1 薄透鏡成像 125
4.2 分光計的調(diào)節(jié) 129
4.3 棱鏡折射率測定 134
4.4 光柵衍射 138
4.5 等厚干涉 141
4.6 邁克爾遜干涉儀 146
4.7 偏振現(xiàn)象的觀測與分析 151
4.8 光的單縫衍射實驗 154

第5章 近現(xiàn)代物理實驗 159
5.1 聲速測量 159
5.2 油滴實驗 164
5.3 夫蘭克-赫茲實驗 169
5.4 光電效應(yīng) 172
5.5 光電池基本特性研究 177
5.6 LRC 電路暫態(tài)過程研究 182
5.7 風(fēng)能發(fā)電 187
5.8 音頻信號光纖傳輸技術(shù)實驗 191

第6章 設(shè)計性實驗 196
6.1 設(shè)計性實驗的性質(zhì)與特點 196
6.1.1 科學(xué)實驗的一般過程 196
6.1.2 設(shè)計性實驗的特點 197
6.2 實驗方案的選擇 197
6.2.1 實驗方法的選擇 197
6.2.2 測量方法的選擇 197
6.2.3 測量儀器的選配 197
6.2.4 測量條件的選擇 198
6.2.5 數(shù)據(jù)處理方法的選擇 198
6.3 誤差與儀器選配 199
6.4 重力加速度研究 200
6.5 簡諧振動研究 201
6.6 電阻率測量 201
6.7 變阻器的使用 202
6.8 電學(xué)元件伏安特性研究 203
6.9 用電位差計校準(zhǔn)電表 203
6.10 電表的改裝與校準(zhǔn) 205
6.11 RC 電路暫態(tài)過程研究 206
6.12 光柵特性研究 207

附 錄 209
附錄 1 用 MS Excel 繪制實驗曲線 209
附錄 2 物理實驗練習(xí)題 213
附錄 3 物理實驗報告模板 220

參考文獻(xiàn) 221