本書是在參考和融合廣西區(qū)內(nèi)多所高校大學(xué)物理實驗教學(xué)改革研究和實踐成果的基礎(chǔ)上,根據(jù)大學(xué)物理實驗課程的分層次教學(xué)要求而編寫的教材,包含兩大部分內(nèi)容。第一部分是力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)的基礎(chǔ)性實驗,對實驗?zāi)康摹嶒瀮x器和用具、實驗原理、實驗內(nèi)容和步驟進(jìn)行了詳細(xì)闡述,針對每個實驗均設(shè)置了相應(yīng)的練習(xí)題,便于學(xué)生掌握實驗的具體要求。第二部分是提高性實驗,實驗內(nèi)容涉及本課程的綜合知識和多種實驗技能的綜合應(yīng)用。本書具有較強(qiáng)的針對性,可供高校物理學(xué)專業(yè)或相近專業(yè)的物理實驗教學(xué)使用。
朱長明,工學(xué)博士,廣西師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教師,主要研究方向為磁電材料的研發(fā)及調(diào)控,在國際SCI期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇。
孔文婕,理學(xué)博士,廣西師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副教授,主要研究方向為凝聚態(tài)物質(zhì)電子結(jié)構(gòu)。
基礎(chǔ)性實驗
實驗一 弦振動的研究及波的傳播速度測量2
實驗二 超聲波聲速的測量9
實驗三 碰撞實驗17
實驗四 復(fù)擺振動的研究22
實驗五 慣性秤實驗26
實驗六 用混合量熱法測定冰的熔解熱31
實驗七 導(dǎo)熱系數(shù)的測量35
實驗7-1 用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法測量導(dǎo)熱系數(shù)35
實驗7-2 用穩(wěn)態(tài)法測量導(dǎo)熱系數(shù)46
實驗八 液體黏滯系數(shù)的測量53
實驗8-1 用落球法測量液體的黏滯系數(shù)53
實驗8-2 用黏度計測量液體的黏滯系數(shù)58
實驗九 靜電場的描繪60
實驗十 補(bǔ)償測量法的應(yīng)用66
實驗10-1 用滑線式電位差計測量電源的電動勢及其內(nèi)阻66
實驗10-2 用箱式電位差計校準(zhǔn)電表71
實驗十一 用雙臂電橋測量低電阻78
實驗十二 用交流電橋測電容和電感85
實驗十三 用非平衡直流電橋測電阻92
實驗十四 RLC 串聯(lián)電路相關(guān)特性的研究104
實驗14-1 RLC 串聯(lián)電路諧振特性的研究104
實驗14-2 RLC 串聯(lián)電路穩(wěn)態(tài)特性的研究108
實驗14-3 RLC 串聯(lián)電路暫態(tài)過程的研究116
實驗十五 電子束的偏轉(zhuǎn)與聚集123
實驗15-1 電子束的偏轉(zhuǎn)123
實驗15-2 電子束的電、磁聚焦及電子荷質(zhì)比e / m 的測定129
實驗十六 磁場的測量138
實驗16-1 用霍爾效應(yīng)測通電螺線管內(nèi)軸向磁場分布138
實驗16-2 用沖擊電流計測通電螺線管內(nèi)軸向磁場分布146
實驗16-3 亥姆霍茲線圈磁場的測定152
實驗十七 用雙棱鏡干涉測鈉光波長159
實驗十八 分光計的調(diào)節(jié)與使用164
實驗18-1 分光計的調(diào)節(jié)164
實驗18-2 用分光計和透射光柵測光波波長170
實驗18-3 用分光計測玻璃棱鏡的折射率172
實驗十九 利用光電效應(yīng)測定普朗克常數(shù)175
實驗二十 光具組基點的測定182
實驗二十一 光的衍射187
實驗21-1 單縫衍射187
實驗21-2 光柵衍射191
實驗二十二 邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)和使用194
實驗二十三 光的偏振現(xiàn)象的觀察和分析201
設(shè)計性、綜合性實驗
實驗二十四 液體表面張力的研究210
實驗24-1 液體表面張力系數(shù)測量實驗儀的應(yīng)用210
實驗24-2 液體表面張力的研究215
實驗二十五 天平的使用和研究216
實驗25-1 分析天平與精密稱衡216
實驗25-2 天平振動的研究220
實驗二十六 良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測定223
實驗二十七 熱功當(dāng)量的測量225
實驗二十八 限流電路和分壓電路的研究228
實驗二十九 多用電表的制作和定標(biāo)230
實驗三十 電表的改裝與校準(zhǔn)236
實驗三十一 單色儀及其應(yīng)用242
實驗三十二 自制雙縫測光波波長246
實驗三十三 顯微鏡的組裝及其放大率的測定248
參考文獻(xiàn)250
本套教材是根據(jù)教育部高等學(xué)校物理學(xué)與天文學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會
等編制的《理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求 理工科類大學(xué)物理
實驗課程教學(xué)基本要求》,以及《教育部關(guān)于印發(fā)〈高等學(xué)校課程思政建
設(shè)指導(dǎo)綱要〉的通知》(教高〔2020〕3 號),結(jié)合廣西區(qū)內(nèi)多所高校大學(xué)
物理實驗教學(xué)的實際情況及教學(xué)實踐改革成果,在2010 年覃以威教授
主編的《大學(xué)物理實驗》(Ⅰ、Ⅱ)教材的基礎(chǔ)上修訂而成的。
本套教材打破了力、熱、電磁、光、近代物理等傳統(tǒng)物理實驗項目獨
立分塊的界限,根據(jù)學(xué)生對物理知識的認(rèn)知過程和實驗?zāi)芰Πl(fā)展規(guī)律,
建立由基礎(chǔ)到前沿、由接受知識型到培養(yǎng)綜合能力型的分層次教學(xué)思
想,合理地減少了驗證性實驗,以創(chuàng)造更大空間增加綜合性、設(shè)計性實
驗。除此之外,還設(shè)有自選研究性實驗,讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣、愛好、
特長進(jìn)行自主學(xué)習(xí),為學(xué)生個性化發(fā)展提供自主的學(xué)習(xí)空間,使學(xué)生切
身體會到“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”。
本套教材分為《大學(xué)物理實驗(基礎(chǔ)類)》和《大學(xué)物理實驗(專業(yè)
類)》兩冊。前者的內(nèi)容包括基礎(chǔ)性實驗和設(shè)計性實驗兩部分,突出基
礎(chǔ)性和通用性的特點,適用于本科物理學(xué)專業(yè)或相近專業(yè)第一層次物
理實驗教學(xué)和本科非物理理工科類專業(yè)大學(xué)物理實驗教學(xué);后者的內(nèi)
容分為基礎(chǔ)性實驗和設(shè)計性、綜合性實驗兩大模塊,側(cè)重專業(yè)性和綜合
性,主要供本科物理學(xué)專業(yè)或相近專業(yè)第二層次物理實驗教學(xué)使用,具
有較強(qiáng)的針對性。本套教材吸收了廣西師范大學(xué)、玉林師范學(xué)院、河池
學(xué)院、廣西科技師范學(xué)院、百色學(xué)院、柳州工學(xué)院以及桂林師范高等專
科學(xué)校等廣西區(qū)內(nèi)多所高校的大學(xué)物理實驗教學(xué)教師代表共同參與建
設(shè),融合了各高校近年來物理實驗教學(xué)研究的成果和課程思政建設(shè)的
內(nèi)容,既體現(xiàn)了創(chuàng)新性又具有很強(qiáng)的應(yīng)用性,既突出了目前高校物理實
驗教學(xué)改革的方向,又適合各高校的具體情況,是一套具有地區(qū)地方特
2 · 大學(xué)物理實驗(專業(yè)類)
色的教材。
本套教材在修訂過程中繼續(xù)保持了其多年來形成的自身特色,并
結(jié)合各校的實際情況,對教材中的實驗內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整和優(yōu)化。
本套教材在修訂過程中,得到了廣西師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)
院魏代會院長的大力支持和幫助;廣西師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院
物理實驗教學(xué)中心沈洪濤老師也提出了許多寶貴意見;廣西師范大學(xué)
出版社唐丹寧編審、胡君輝教授自始至終都給予了大力的支持和幫助。
在此一并致以衷心的感謝。
本套教材雖經(jīng)多次研討、審核,但難免存在疏漏或不足之處,敬請
各位讀者提出寶貴的意見和建議,以便我們進(jìn)一步改進(jìn)。
編者
2022 年2 月
本教材可作為高等學(xué)校本專科物理學(xué)專業(yè)和相近專業(yè)大學(xué)物理實驗課程的教材,也可供其他相關(guān)專業(yè)的師生參考。
實驗一 弦振動的研究及波的傳播速度測量
駐波是指頻率相同、傳輸方向相反的兩種波,沿傳輸線形成的一種分布狀態(tài),其
中的一個波一般是另一個波的反射波。在兩者相加的點出現(xiàn)波腹,在兩者相減的點
形成波節(jié)。在波形上,波節(jié)和波腹的位置始終是不變的,但它的瞬時值是隨時間而改
變的。駐波是自然界一種十分常見的現(xiàn)象,在現(xiàn)實生活中無處不在。
【實驗?zāi)康摹?p/>
(1)了解波在弦上的傳播及駐波形成的條件。
(2)測量不同弦長和不同張力時的共振頻率。
(3)測量弦線的線密度。
(4)測量弦振動時波的傳播速度。
【儀器和用具】
電振音叉(頻率為100 Hz),弦線,分析天平,低頻信號源,小滑輪,砝碼及砝碼托
盤等。(或THQ2B-1 型駐波實驗儀,或FB301 型弦振動研究實驗儀,金屬弦絲, 砝碼
及砝碼托盤,低頻信號源,雙蹤示波器等)
【實驗原理】
本實驗研究波在弦上的傳播,駐波形成的條件,以及改變弦長、張力、線密度、驅(qū)
動信號頻率等情況下對波形的影響,并觀察共振波形、測量波速。
由波動理論知道,兩列振幅和頻率均相同、振動方向一致且傳播方向相反的簡諧
波疊加后會產(chǎn)生駐波。合成振幅為零的點稱為波節(jié),合成振幅最大的點稱為波腹。
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