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物理学

大学物理实验(第三版)(下册)

作者：朱泉水

出版社：科学出版社出版时间：2021-12-01

开本：其他页数： 160

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大学物理实验(第三版)(下册) 版权信息

ISBN：9787030509925
条形码：9787030509925 ; 978-7-03-050992-5
装帧：一般胶版纸
册数：暂无
重量：暂无
所属分类：
自然科学
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物理学

大学物理实验(第三版)(下册) 内容简介

绪论：介绍物理实验的基本知识和内容；**章：基础实验：主要是一些基础实验，涉及到基本仪器的使用，基本物理量的测量、基本实验方法和基础的实验技能培养；第二章：综合性设计性实验：实验项目涉及两个或者两个以上知识点，这些项目能很好的训练学生的综合思维能力，将多个知识点综合运用解决问题的能力；第三章：研究性实验：实验项目给出基本实验仪器和要求，要求学生根据原理要求，针对某一物理量或某一原理进行研究，设计实验方案，完成实验，锻炼学生的动手能力和实验上所需要的思维能力；

大学物理实验(第三版)(下册) 目录

目录
第三版前言
绪论1
第1章基础实验3
实验1.1热敏电阻温度特性研究4
实验1.2变温液体黏滞系数的测定7
实验1.3空气热机效率测量13
实验1.4冰的熔化热23
实验1.5用双电桥测低电阻28
实验1.6电表的改装与校准33
实验1.7光栅衍射40
实验1.8光电效应44
第2章综合设计性实验50
实验2.1弗兰克–赫兹实验51
实验2.2密立根油滴实验56
实验2.3多普勒效应实验63
实验2.4双光栅微弱振动的测量71
实验2.5混沌加密通信实验77
实验2.6透镜组节点的测量83
实验2.7迈克耳孙干涉仪86
实验2.8光速的测量95
实验2.9太阳能电池性能综合实验101
第3章研究性实验115
实验3.1自组显微镜和望远镜116
实验3.2用迈克耳孙白光干涉测透明介质薄片的折射率121
实验3.3光谱分析与颜色测量122
附录129
附录1中华人民共和国法定计量单位130
附录2常用计量单位换算表132
附录3常用物理基本常数表134
附录4常用物理量与基本量纲换算表135
附录5数值修约规则与极限数值的表示和判定(GB/T8170-2008)(部分)137
附录6C程序计算平均值、绝对误差、相对误差的通用计算程序143
附录7诺贝尔物理学奖与物理实验146

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大学物理实验(第三版)(下册) 节选

绪论物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用及其转化规律的自然科学.它的基本理论渗透在自然科学的各个领域，应用于生产技术的许多部门，是其他自然科学和工程技术的基础. 整个物理学的发展史是人类不断深刻了解自然、认识自然的历史进程. 实验物理和理论物理是物理学的两大分支，实验事实是检验物理模型、确立物理规律的终审裁判. 理论物理与实验物理相辅相成，互相促进，恰如鸟之双翼，人之双足，缺一不可. 物理学正是靠着实验物理和理论物理的相互配合激励、探索前进，而不断向前发展的. 在物理学的发展过程中，这种关于相互促进、相互激励、相互完善的过程的实例是数不胜数的. 16 世纪意大利物理学家伽利略首先把科学实验方法引入物理学研究中，从而使物理学走上了真正的科学道路. 在他所设计的斜面实验中，有意识地忽略了空气阻力，以便抓住主要问题；改变斜面倾角(即变更实验条件)，观测实验结果的变化. 在此基础上，他还运用推理概括的方法，得出了超越实验本身的更为普遍的规律：物体在光滑水平面上的运动是等速直线运动(惯性定律)；各种物体沿铅直方向自由下落均做等加速直线运动，且具有相同的加速度a.伽利略的这种丰富的实验思想和实验方法对我们当今的物理实验仍有着重要的启示. 17 世纪，牛顿正是在伽利略、开普勒工作的基础上建立了完整的经典力学理论. 当代*为引人注目的诺贝尔物理学奖，主要颁发给物理学中具有划时代的里程碑级的重大发现者和发明者. 从1901 年**次授奖至今有近百年的历史，已有得主近150 名. 其中主要以实验物理学方面的发现或发明而获奖者约占73%. 例如，1901 年首届诺贝尔物理学奖授予德国人伦琴(W. C. Rentegen)，是为了奖励他于1895 年发现了X 射线；1902 年的诺贝尔物理学奖授予荷兰人塞曼，是为了奖励他在1894 年发现光谱线在磁场中会分裂的现象；1903 年的诺贝尔物理学奖授予法国人贝可勒尔(H. A. Becquerel)，是为了奖励他于1896 年发现了天然放射性. 由此可见，物理学本质上是一门实验科学. 物理实验是科学实验的先驱，体现了大多数科学实验的共性，在实验思想、实验方法以及实验手段等方面是各学科科学实验的基础.物理理论和实验的发展哺育着近代科技的成长和发展，物理实验的思想、方法、技术和装置常常是自然科学研究和工程技术发展的生长点. 物理实验课覆盖面广，具有丰富的实验思想、方法、手段，同时能提供综合性很强的基本实验技能训练，是培养学生科学实验能力、提高科学素质的重要基础. 它在培养学生严谨的治学态度、活跃的创新意识、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力等方面具有其他实践类课程不可替代的作用. 大学阶段的物理实验课的主要任务不在于物理定律和原理的验证，而是通过物理实验的训练培养学生的基本科学实验技能，使学生初步掌握实验科学的思想和方法. 在这些能力培养中，*需要强调的是关于学生的能力、作风、素质的培养. 1. 能力能力是多方面的，通过物理实验需要培养的是观察现象的能力、透过现象研究规律的能力，从复杂的现象中抽取相关信息的能力、运用知识解决实际问题的能力、根据仪器说明书能正确使用仪器的能力、从事现代化科学实验的能力等. 具体有如下几个方面的能力需要在物理实验课程中重点加以培养. (1)学习物理实验知识，加深对物理学原理的理解； (2)培养和提高学生掌握基本测量物理原理的能力； (3)掌握常用仪器仪表的基本原理、性能及使用方法； (4)学会正确记录和处理相关实验数据； (5)学会对实验结果进行分析判断，正确撰写实验报告. 2. 作风这里主要应强调科学的工作作风，如实事求是的作风，严肃认真的作风以及坚韧不拔的工作作风等. 而对于培养学生的团结协作精神、爱护国家财产等观念也是不容忽视的. 3. 素质素质的内涵是指由实验方面的基本知识、基本方法和基本技能的水平，对现象观察和分析的能力以及良好的实验习惯和科学作风等综合表现. 学生能力强、工作作风好、实验素质好，有利于实验良好习惯的培养，如认真阅读仪器说明书和参考资料的习惯，认真了解仪器的操作使用方法并遵守操作规程的习惯，认真、完整、如实地记录实验原始数据的习惯，在实验过程中积极思考、深入探讨、运用知识去解决问题的习惯等.大学物理实验作为大学生进校后**门科学实验课程，不仅应让学生受到严格的、系统的实验技能训练，掌握科学实验的基本知识、方法和技巧，更重要的是要培养学生严谨的科学思维方式和创新精神，培养学生理论联系实际、分析和解决实际问题的能力，特别是应掌握与科学技术的发展相适应的综合能力. 第1章基础实验实验1.1 热敏电阻温度特性研究【实验目的】 1. 学习用惠斯通电桥测电阻. 2. 了解热敏电阻的电阻温特性，掌握其测定方法. 【实验仪器】惠斯通电桥、水银温度计、烧杯、加热用电炉、热敏电阻、蒸馏水等. 【实验原理】 1. 热敏电阻特性热敏电阻是用半导体的氧化物制成的，一般用Fe3O4，MgCr2O4 是半导体，非线性电阻元件. 半导体的一个重要特点就是：当温度升高时，其阻值急剧减小. 这一点和金属很不相同. 当温度增加时，金属的阻值不是减小，而是增大，并且随温度变化的很小. 例如，当温度升高时，铜的电阻增加4%，而半导体的阻值却要减小3%～6%. 可见半导体阻值随温度变化的反应要灵敏得多. 而且，大多数的热敏电阻有着负的温度系数. 为什么半导体的电阻温度特性和金属截然不同呢？半导体的电阻温度特性物理基础：由经典电子论可知：金属中本来就存在着大量电子，它们能在电场的作用下自由移动，形成电流. 当温度升高时，金属内部的电子运动加剧，增加了对电子运动的阻碍作用，因此金属温度升高时其阻值稍微增大. 在半导体中，大部分的电子是受约束的. 当温度升高时，依靠电子的振动(热运动)，把能量传递给电子，可将电子释放出来成为自由电子，参与导电. 温度越高，原子的热运动就越剧烈，参与导电的自由电子就越多，导电能力就越好，电阻值就越低. 半导体热敏电阻的温度与阻值的关系为： (1.1.1) 式中，A、β 都是常数；T 是绝对温度. 根据定义，电阻温度系数，Rt是在摄氏温度t下的电阻值. 若绘出热敏电阻的电阻温度特性曲线，就可求出特定温度范围内的电阻温度系数. 2. 惠斯通电桥原理惠斯通电桥：要想对电阻进行精密测量时，一般都采用惠斯通电桥，不过用惠斯通电桥只能测量中等阻值的电阻(1～1000000欧姆)，R 1000000欧姆的电阻必须用其它方法测量. 电路图如图1.1.1 所示，Rx 就是待测电阻. 当B、D 两点电位相等时，检流计G 中无电流通过，电桥达到平衡. 平衡时必有： (1.1.2) 1 R / 2 R 和0 R 都已知，Rx 即可求出. R1/R2 称为电桥的比例臂，根据Rx 的大小选择适当的比例臂值，以便充分利用1 R / 2 R四个旋钮，保证结果有4 位有效数字. (1.1.2)式是在电桥平衡的条件下推导出来的，电桥是否平衡，是由检流计有无偏转来判断的．而检流计的灵敏度总是有限的，实验中所用的张丝式检流计，其指针偏转一格所对应的电流约为10-6A. 当通过它的电流比10-7A 还小时，指针的偏转小于0.1 格，就很难察觉出来了. 假设电桥在1 R / 2 R =1 时调到了平衡，则有Rx=R0，这时若把R0 改变一个微小量ΔR0，电桥就会失去平衡，从而有电流Ig 流过检流计，如果Ig 小到检流计觉察不出来，那么我们就会仍然认为电桥是平衡的，因而得到Rx=R0+ΔR0，ΔR0 就是检流计灵敏度不够而带来的测量误差ΔRx. 为此，我们引入电桥灵敏度，定义为： Δn 是由于ΔRx 引起电桥偏离平衡时检流计的偏转格数，Δn 越大，说明电桥灵敏度越高，带来的误差就越小. 从误差来源看，除上述外，还有1 R 、2 R 、0 R 不准确带来的误差. 一般说，电阻可以制造得比较精确. 通常使用的电阻误差为0.2%，标准电阻的误差为0.01%左右. 【实验步骤】 1. 按图1.1.1 接线如图，热敏电阻作为Rx 接入电路. 检流计调零. 调节电阻箱的电阻大小，设置1 R / 2 R 的比值. 2. 打开电源，将电压调节到3 伏. 调节电阻R0，使得电桥平衡，检流计指向0. 3. 打开与热敏电阻相连的功率调节器，使得热敏电阻温度升高. 4. 温度每升高5 ℃，对电桥进行调节，使其平衡，记下此时的电阻值. 直至温度为80 ℃. 关掉功率调节器，温度下降，记下温度下降时对应温度下的电阻值. 注意：1)随着温度的升高，热敏电阻不断变化，导致检流计指针偏转，要不断调节电阻使指针靠近0 刻度线，在达到指定温度时，进行微调，使指针指向0 刻度线. 2)每调节一次电阻或温度升高，都需按电计旋钮，观察检流计偏转情况. 根据偏转情况，调节电阻大小. 5. 计算出升温与降温中同一温度下Rt 的平均值，然后绘制出热敏电阻的电阻温度特性曲线. 6. 在特性曲线上求出t = 50 ℃点的斜率dR/dt，再代入公式，计算出电阻温度系数α. 7. 作lnRt－1/T 曲线. 确定A、B 值. 再由求出50℃时的电阻温度系数. 【注意事项】 实验时，应根据自己调节的速度来控制所需功率大小. 功率过大温度上升过快，可能无法及时调到指定温度下的电阻，功率过小，实验速度太慢. 【思考题】 1. 在进行本实验时，若检流计指针偏向右边，则应该如何操作；若检流计指针偏向左边，则又该如何操作？ 2. 在本实验中，电桥的相对灵敏度如何表示？

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