大学物理实验讲义.教程分析.doc

大学物理实验 李锦茴 编写 许兰 张云 改编 湖南第一师范学院 目 录 绪 论…………………………………………………………………1 测量误差与数据处理知识……………………………………………4 实验一 大学物理仿真实验………………………………………20 实验二 物质密度的测量…………………………………………21 实验三 气轨上的实验……………………………………………24 实验四 杨氏模量的测量…………………………………………30 实验五 金属体膨胀系数的测量…………………………………33 实验六 水的汽化热的测定………………………………………36 实验七 液体表面张力系数的测量………………………………38 实验八 电热法热功当量的测量…………………………………41 实验九 声速测定…………………………………………………44 实验十 示波器的原理和使用……………………………………50 实验十一 金属材料温差电势的研究………………………………61 实验十二 模拟法描绘静电场………………………………………64 实验十三 电学元件伏安特性的测量………………………………66 实验十四 太阳能电池基本特性的研究……………………………69 实验十五 霍尔效应的研究…………………………………………74 实验十六 迈克耳逊干涉仪的使用…………………………………78 附 录…………………………………………………………………83 绪 论 §1 物理实验课的意义、任务及教学环节 物理学是一门实验科学。首先，物理学中已知的成熟的理论都有严格的实验基础，或者说都能用实验进行验证。另外，通过实验人们将不断发现新的问题，从而促进理论的进一步发展。当然，人们在物理理论的研究中也会作出一些新的假设，预言一些新的结果，这些假设和结果最终还是要在实验中进行验证以判断它们的正确性。由此可见物理实验是物理这门学科的基础和重要组成部分。回顾物理学发展史，不论是经典物理还是近代物理，都有许多由于对实验的研究而有力地推动了物理学发展的光辉事例。可以说物理学的每一次发展都与实验联系在一起。例如，由于法国物理学家库仑测量电荷之间作用力的扭秤实验而得出的库仑定律是整个电磁学的基础；英国的托马斯·杨和法国人菲涅耳的干涉实验及衍射实验为光的波动学说奠定了基础；由于对黑体辐射的实验事实的研究，法国物理学家普朗克给出了黑体辐射定律并提出了能量量子化的概念，从而也就诞生了量子力学；又如1919年英国的爱丁顿拍出日全蚀照片用来分析光线在太阳附近的弯曲情况从而证实了爱因斯坦在1915年提出的广义相对论；著名的美籍华裔科学家杨振宁、李政道提出了弱相互作用宇称不守恒；也是由于实验物理学家吴健雄用实验验证以后才获得1957年度的诺贝尔奖金；科学巨人牛顿、爱因斯坦等都具有十分高超的实验技术；可以说物理学的发展史也就是一部物理实验的发展史。在过去的年代中特别是近300年以来，物理学的前辈们为物理学的发展作出了巨大贡献，有的为此耗尽了毕生精力。例如英国的焦耳为了测定热功当量的值前后用了近40年的时间。有的甚至还献出了自己的生命，例如俄国的李赫曼在1753年进行大气电实验时触电身亡。我们学习大学物理实验这门课程时不仅可以学习前辈们创造的丰富巧妙的实验方法，接触各种各样的实验仪器，掌握一些基本的实验技能，还可以培养自己脚踏实地、实事求是的科学研究作风。不仅能使学生获得物理实验这门课程完整系统的知识，还可使他们为其它学科的学习打下良好的基础。 对于理工科院校学生，物理实验课的主要任务可以大致归纳如下： 1、通过对实验现象的观测和分析，学习物理实验知识，加深对物理理论的理解。 2、培养与提高学生独立思考和初步的科学研究能力。如：阅读实验教材或说明书、参考资料等；作好实验前的准备；能够借助教材和仪器说明书正确使用常用仪器；运用物理学理论对实验现象进行初步的判断与分析；正确记录和处理实验数据、绘制曲线、说明实验结果；撰写合格的实验报告、建立有效数字和误差处理的正确概念以及自行设计和完成某些不太复杂的实验任务等。 3、培养学生实事求是的科学态度、严谨踏实的工作作风、勇于探索的钻研精神以及养成在实验室工作的良好习惯。 4、通过实验课使学生具备一定的动手能力。例如：熟悉一些常用仪器的使用；掌握一些基本的实验技能，如水平、垂直的调节，光路的共轴、视差消除的调节，电路中的限压、分流方法的使用等；以及实验中遇到的一些问题和故障的处理和排除等。 为完成以上任务，学生应重视物理实验学习的三个重要环节： 1、实验预习环节。课前要仔细阅读实验讲义有关章节和其它参考资料，了解实验目的，弄清实验内容，要