大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（第六版）

目錄
前言
第一版前言
第1篇 實(shí)驗(yàn)理論與基礎(chǔ)知識
第1章 緒論 1
1.1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的地位、作用、目的和任務(wù) 1
1.2 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和基本要求 2
1.3 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要環(huán)節(jié)與基本規(guī)則 4
1.4 小結(jié)：怎樣學(xué)好大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室主要規(guī)則 7
第2章 誤差與數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)知識 9
2.1 測量與誤差的基本概念 9
2.2 系統(tǒng)誤差的理論分析和處理 12
2.3 隨機(jī)誤差的理論分析和處理 15
2.4 測量結(jié)果與不確定度的評定 23
2.5 有效數(shù)字的記錄及其運(yùn)算 37
2.6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理基本方法和結(jié)果表示 40
2.7 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件（Origin、Excel等）、計(jì)算器統(tǒng)計(jì)功能簡介 53
2.8 練習(xí)題 62
第3章 測量方法與儀器調(diào)整原則和技術(shù) 65
3.1 實(shí)驗(yàn)的基本測量方法和技術(shù) 65
3.2 儀器調(diào)整的基本原則 71
3.3 物理實(shí)驗(yàn)常用儀器 74
第2篇 基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)
第4章 力學(xué)與熱學(xué)實(shí)驗(yàn) 97
實(shí)驗(yàn)1 力學(xué)基本測量——長度、質(zhì)量和物體密度ρ的測定 97
練習(xí)一 規(guī)則物體尺寸的直接測量 98
練習(xí)二 規(guī)則物體密度ρ的間接測量 101
*練習(xí)三 不規(guī)則物體、液體密度ρ的間接測量 103
實(shí)驗(yàn)2 用自由落體儀測定重力加速度g 107
實(shí)驗(yàn)3 用三線擺測物體的轉(zhuǎn)動慣量I 109
實(shí)驗(yàn)4 扭擺法測定物體轉(zhuǎn)動慣量I 115
實(shí)驗(yàn)5 氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)（一、二、三）——“滑塊碰撞”，滑塊的簡諧振動，滑塊運(yùn)動速度v、加速度a 118
練習(xí)一 （氣軌）“滑塊碰撞”——驗(yàn)證動量守恒定律 120
練習(xí)二 （氣軌）滑塊的簡諧振動——測彈性系數(shù)k、周期T、能量E 123
練習(xí)三 （氣軌）測量滑塊運(yùn)動速度v、加速度a——驗(yàn)證牛頓運(yùn)動第二定律 127
實(shí)驗(yàn)6 弦振動特性研究（一、二）131
練習(xí)一 用“駐波法”測（音叉）橫波波長λ，頻率f 131
練習(xí)二 樂器（吉他）弦振動的研究 136
實(shí)驗(yàn)7 光杠桿鏡尺法測定鋼絲的楊氏彈性模量Y——微小長度變化的測量 137
實(shí)驗(yàn)8 用拉脫法測液體表面張力系數(shù)γ——微小力（用焦利秤）測量 143
練習(xí)一 測定彈簧的彈性系數(shù)k 144
練習(xí)二 測定液體（水）的表面張力系數(shù)γ 146
實(shí)驗(yàn)9 用落球法測液體的黏滯系數(shù)（黏度）η 147
練習(xí)一 “落球法”測常溫液體黏滯系數(shù)η 148
*練習(xí)二 “落球法”測變溫液體黏滯系數(shù)η 150
*練習(xí)三 設(shè)計(jì)用“毛細(xì)管法”測液體黏滯系數(shù)η 151
實(shí)驗(yàn)10 氣體（空氣）比熱容比γ的測定——用絕熱膨脹法、壓縮法、諧振法 152
練習(xí)一 用傳感器“絕熱膨脹法、壓縮法”測定比熱容比γ152
練習(xí)二 用諧振方式“絕熱法”測量空氣比熱容比Cp/CV 155
實(shí)驗(yàn)11 穩(wěn)態(tài)法測量不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)λ 157
實(shí)驗(yàn)12 慣性秤實(shí)驗(yàn) 160
第5章 電磁學(xué)實(shí)驗(yàn) 163
實(shí)驗(yàn)13 電學(xué)基本測量——測繪線性電阻和非線性電阻的伏安特性曲線 163
練習(xí)一 測繪線性電阻的I-U伏安特性曲線 165
練習(xí)二 測繪非線性電阻（二極管）的I-U伏安特性曲線 167
*練習(xí)三 測繪燈絲、發(fā)光二極管的I-U伏安特性曲線 168
實(shí)驗(yàn)14 直流單臂電橋（惠斯通電橋）測電阻 169
練習(xí)一 “滑線（板）式”單臂電橋測電阻Rx 171
練習(xí)二 “箱式”單臂電橋測電阻值Rx及其串、并聯(lián)阻值 174
*練習(xí)三 自組惠斯通電橋測電阻值Rx及電橋靈敏度k 175
*練習(xí)四 用單臂電橋測電阻溫度特性（R-t、R-T） 176
實(shí)驗(yàn)15 用雙臂電橋（開爾文電橋）測小電阻R及溫度系數(shù)α 177
練習(xí)一 測量（銅棒、鋁棒等）導(dǎo)體的電阻Rx及電阻率ρ 180
練習(xí)二 測量（漆包線等）導(dǎo)體電阻的溫度系數(shù)α 182
實(shí)驗(yàn)16 用電勢差計(jì)測量電動勢E 184
實(shí)驗(yàn)17 用模擬法測繪靜電場 189
練習(xí)一 用“導(dǎo)電微晶”靜電場模擬儀器模擬靜電場 194
練習(xí)二 用“導(dǎo)電紙”自行組裝靜電場模擬儀器模擬靜電場 195
實(shí)驗(yàn)18 示波器的使用 196
練習(xí)一 校準(zhǔn)示波器、多種信號波形觀測：Up-p、U有效值、周期T、頻率f 204
練習(xí)二 垂直振動合成——李薩如圖形觀測、測頻率f 206
實(shí)驗(yàn)19 用示波器觀測二極管伏安特性曲線 207
實(shí)驗(yàn)20 交流電路的諧振現(xiàn)象 210
練習(xí)一 RLC串聯(lián)電路諧振實(shí)驗(yàn) 210
練習(xí)二 RLC并聯(lián)電路諧振實(shí)驗(yàn) 212
實(shí)驗(yàn)21 用霍爾元件測量磁場B 215
實(shí)驗(yàn)22 用“霍爾效應(yīng)法”測螺線管磁場B 220
實(shí)驗(yàn)23 用電磁感應(yīng)法測磁場B 223
實(shí)驗(yàn)24 鐵磁材料的磁化曲線和磁滯回線的測繪 226
實(shí)驗(yàn)25 電容器的充放電 229
實(shí)驗(yàn)26 黑盒子實(shí)驗(yàn)——測量判定電阻R、電容C、電感L、二極管 233
第6章 光學(xué)實(shí)驗(yàn) 236
實(shí)驗(yàn)27 光學(xué)基本實(shí)驗(yàn)（一、二）——薄透鏡焦距f的測定 236
練習(xí)一 測量凸透鏡焦距f凸——自準(zhǔn)法、物距像距法、共軛法 240
練習(xí)二 測量凹透鏡焦距f凹——自準(zhǔn)法、物距像距法 241
實(shí)驗(yàn)28 光學(xué)基本實(shí)驗(yàn)（三、四、五）——組裝顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡、幻燈機(jī)及放大倍數(shù)測量 243
練習(xí)一 組裝顯微鏡 243
練習(xí)二 組裝望遠(yuǎn)鏡 244
練習(xí)三 組裝透射式幻燈機(jī)（投影系統(tǒng)） 247
實(shí)驗(yàn)29 分光計(jì)實(shí)驗(yàn)（一、二、三） 248
練習(xí)一 分光計(jì)的調(diào)節(jié)和使用 248
練習(xí)二 用“分光計(jì)”測定三棱鏡頂角α 256
練習(xí)三 用分光計(jì)測量綠光最小偏向角δmin和折射率n 261
實(shí)驗(yàn)30 光柵衍射實(shí)驗(yàn)（一、二）——分光計(jì)實(shí)驗(yàn)（四、五） 265
練習(xí)一 光柵常數(shù)d測定 265
練習(xí)二 光波波長λ測量 270
實(shí)驗(yàn)31 光的衍射實(shí)驗(yàn)（三）——單（多）縫（孔等）衍射的光強(qiáng)分布 272
實(shí)驗(yàn)32 光的干涉實(shí)驗(yàn)（一、二） 278
練習(xí)一 薄膜干涉——牛頓環(huán)測曲率半徑R 278
練習(xí)二 劈尖干涉 282
實(shí)驗(yàn)33 光的干涉實(shí)驗(yàn)（三）——雙棱鏡干涉實(shí)驗(yàn)測波長λ 284
實(shí)驗(yàn)34 光偏振及其應(yīng)用 289
練習(xí)一 用分光計(jì)進(jìn)行偏振光實(shí)驗(yàn) 292
練習(xí)二 用光具座進(jìn)行偏振光實(shí)驗(yàn) 293
第7章 近代物理與信息處理綜合性、應(yīng)用性實(shí)驗(yàn) 296
實(shí)驗(yàn)35 邁克耳孫干涉儀的調(diào)節(jié)與使用 296
練習(xí)一 用等傾干涉測激光波長（λHe-Ne≈632.8 nm） 301
練習(xí)二 用等傾干涉測鈉黃光波長（λNa≈589.3 nm） 304
*練習(xí)三 用邁克耳孫干涉原理測空氣折射率n 306
實(shí)驗(yàn)36 微波邁克耳孫干涉和布拉格衍射 309
練習(xí)一 用邁克耳孫微波干涉法測波長 312
練習(xí)二 微波布拉格衍射強(qiáng)度分布測量（I-α，I-θ曲線） 314
*練習(xí)三 微波單縫衍射實(shí)驗(yàn) 316
*練習(xí)四 微波雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 317
實(shí)驗(yàn)37 密立根油滴實(shí)驗(yàn)——測電子電量e 317
練習(xí)一 “平衡法”測電子電量e（“動態(tài)法”特例） 322
*練習(xí)二 “動態(tài)法”測電子電量e 323
*練習(xí)三 “變電荷法”測電子電量（選做） 324
實(shí)驗(yàn)38 弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)——測原子第一激發(fā)電勢V0 324
實(shí)驗(yàn)39 全息照相 331
實(shí)驗(yàn)40 用超聲光柵測定液體中的聲速v 335
實(shí)驗(yàn)41 聲學(xué)實(shí)驗(yàn)（一、二）——用超聲傳感器、音叉共鳴管測聲速v 341
練習(xí)一 用超聲傳感器“共振法”、“相位法”測聲速v 341
練習(xí)二 用音叉共鳴管“共振法”測聲速v 347
實(shí)驗(yàn)42 光電效應(yīng)和普朗克常量h測量 349
實(shí)驗(yàn)43 光信息的調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn) 354
實(shí)驗(yàn)44 氫原子光譜及里德伯常量RH的測定 359
實(shí)驗(yàn)45 蓋革-米勒實(shí)驗(yàn)——G-M計(jì)數(shù)器和核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律 365
第3篇 設(shè)計(jì)性、研究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)性、研究性實(shí)驗(yàn)概述 371
第8章 力學(xué)實(shí)驗(yàn) 376
實(shí)驗(yàn)46 設(shè)計(jì)用“單擺”測重力加速度g 376
實(shí)驗(yàn)47 設(shè)計(jì)測固體、液體密度ρ 380
練習(xí)一 設(shè)計(jì)用“流體靜力稱衡法”測定輕質(zhì)固體、液體密度ρ 380
練習(xí)二 設(shè)計(jì)用“比重瓶法”測定液體、固體小塊顆粒物密度ρ 382
實(shí)驗(yàn)48 設(shè)計(jì)測量固體（金屬）材料線膨脹系數(shù)α（一、二） 383
練習(xí)一 設(shè)計(jì)用“光杠桿”測量固體（金屬）的線膨脹系數(shù)α 383
練習(xí)二 設(shè)計(jì)用“千分表（尺）”測固體（金屬）線膨脹系數(shù)α 387
實(shí)驗(yàn)49 設(shè)計(jì)用“焦利秤”測彈簧的有效質(zhì)量m 391
實(shí)驗(yàn)50 研究測定剛體轉(zhuǎn)動慣量I（一、二） 391
練習(xí)一 設(shè)計(jì)測定偏心輪繞定軸的轉(zhuǎn)動慣量I 391
練習(xí)二 設(shè)計(jì)用“氣墊法”測定物體的轉(zhuǎn)動慣量I 392
實(shí)驗(yàn)51 碰撞打靶 394
第9章 熱學(xué)實(shí)驗(yàn) 395
實(shí)驗(yàn)52 設(shè)計(jì)測定氣體比熱容比γ=Cp/CV 395
實(shí)驗(yàn)53 設(shè)計(jì)測量不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)λ 397
實(shí)驗(yàn)54 電子溫度計(jì)的組裝設(shè)計(jì) 398
實(shí)驗(yàn)55 冰的熔解熱L測量 398
實(shí)驗(yàn)56 空氣熱機(jī)原理實(shí)驗(yàn) 400
第10章 電學(xué)、電磁學(xué)實(shí)驗(yàn) 404
實(shí)驗(yàn)57 設(shè)計(jì)用“伏安法”（補(bǔ)償原理）測電阻Rx 404
實(shí)驗(yàn)58 熱敏電阻和熱電偶實(shí)驗(yàn)與研究（一、二）——熱敏電阻的溫度特性、熱電偶的溫差電動勢E 406
練習(xí)一 熱敏電阻的溫度特性實(shí)驗(yàn)與研究 406
練習(xí)二 用“電勢差計(jì)”測熱電偶溫差電動勢E 409
實(shí)驗(yàn)59 自組惠斯通直流單臂電橋測電阻Rx 415
實(shí)驗(yàn)60 電表內(nèi)阻R內(nèi)測量設(shè)計(jì) 416
實(shí)驗(yàn)61 制流電路與分壓電路特性實(shí)驗(yàn)（用滑線變阻器或電阻箱） 416
實(shí)驗(yàn)62 電勢差計(jì)應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（一、二） 419
練習(xí)一 設(shè)計(jì)用電勢差計(jì)測電阻Rx 419
練習(xí)二 設(shè)計(jì)用電勢差計(jì)校準(zhǔn)毫安表、伏特表 420
實(shí)驗(yàn)63 電表的改裝與校準(zhǔn)設(shè)計(jì) 421
實(shí)驗(yàn)64 萬用表組裝設(shè)計(jì) 422
實(shí)驗(yàn)65 設(shè)計(jì)用“霍爾效應(yīng)”測量霍爾元件基本參數(shù)：電導(dǎo)率σ、霍爾系數(shù)KH 423
實(shí)驗(yàn)66 設(shè)計(jì)用“霍爾開關(guān)”測量彈簧的勁度系數(shù) 427
實(shí)驗(yàn)67 設(shè)計(jì)用“沖擊法”測磁場強(qiáng)度B 428
練習(xí)一 用“沖擊法”測地磁場強(qiáng)度B 428
練習(xí)二 用“沖擊法”測螺線管磁場B 429
實(shí)驗(yàn)68 電子束的偏轉(zhuǎn)、聚焦實(shí)驗(yàn) 430
練習(xí)一 電子束的偏轉(zhuǎn) 430
練習(xí)二 電子束的聚焦 432
第11章 光學(xué)實(shí)驗(yàn) 436
實(shí)驗(yàn)69 設(shè)計(jì)用“分光計(jì)”測定液體折射率n 436
實(shí)驗(yàn)70 阿貝折射儀的原理和應(yīng)用設(shè)計(jì) 439
實(shí)驗(yàn)71 暗室技術(shù)——黑白照片的沖洗、印制與放大 439
第12章 傳感器技術(shù)應(yīng)用與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 442
實(shí)驗(yàn)72 壓力傳感器特性測量及應(yīng)用設(shè)計(jì) 442
實(shí)驗(yàn)73 pn結(jié)溫度傳感器測溫設(shè)計(jì) 445
實(shí)驗(yàn)74 溫度傳感器特性測量及應(yīng)用設(shè)計(jì) 446
實(shí)驗(yàn)75 霍爾開關(guān)、光電傳感器特性測量及應(yīng)用設(shè)計(jì) 449
實(shí)驗(yàn)76 硅光電池特性研究與應(yīng)用設(shè)計(jì) 452
實(shí)驗(yàn)77 霍爾位置傳感器與彎曲法測量楊氏模量Y 452
實(shí)驗(yàn)78 用磁阻傳感器測量地磁場B 456
實(shí)驗(yàn)79 用“拉脫法”測液體表面張力系數(shù)γ—