大學物理實驗 (第3版) 張映輝 9787111773757 【台灣高等教育出版社】

內容簡介
本書依據教育部高等學校大學物理課程教學指導委員會編制的《理工科類大學物理實驗課程教學基本要求》（2023年版）編寫而成。
全書分為”測量、不確定度評定與數據處理”“物理實驗的基本訓練”“基礎性實驗”“綜合性實驗”“設計性實驗”及”研究性實驗”6章，共71個備選實驗。
本書貫徹”兩性一度”要求，以培養高素質人才為目標，融入國內外高校物理實驗教學先進理念和教學改革新經驗、新成果，增加新一輪技術革命和新質生產力發展相關內容，提供”實驗操作演示”“理論講解視頻”“物理思想與物理方法解析（思政提要）”以及”知識圖譜”二維碼鏈接，以期在幫助學生打牢實驗基礎、培養科學素養、增強創新意識、提高創新能力、樹立正確的價值觀等方面發揮更好的作用。
本書可作為普通高等院校理工科各專業的大學物理實驗課程教材，也可供教師備課或學生學習參考。

作者簡介
高等院校教師

目錄

序
前言
緒論1
0 1物理實驗的地位和作用1
0 2物理實驗課的任務1
0 3物理實驗課的基本教學環節 2
0 3 1全開放式的實驗教學模式2
0 3 2常規教學模式2
第1章 測量、不確定度評定與數據
處理6
1 1測量6
1 1 1直接測量和間接測量6
1 1 2等精度測量7
1 1 3測量的精度、誤差7
1 1 4儀器的精確度等級7
1 1 5物理量的單位8
1 2測量的不確定度9
1 2 1不確定度9
1 2 2不確定度的來源9
1 2 3不確定度的評定9
1 3有效數字22
1 3 1測量值的有效數字22
1 3 2直接測量量有效數字的讀取23
1 3 3間接測量量有效數字的運算23
1 3 4估計值及不確定度有效數字的
取位規則25
1 4常用數據處理方法25
1 4 1列表法25
1 4 2作圖法26
1 4 3最小二乘法29
1 4 4Origin軟件在數據處理中的
應用32
1 5物理實驗的基本方法36
1 5 1比較法36
1 5 2放大法37
1 5 3轉換法38
1 5 4模擬法40
1 6物理思想與物理方法解析40
習題41
第2章 物理實驗的基本訓練43
2 1基本物理量的測量43
2 1 1長度測量43
2 1 2質量測量47
2 1 3時間測量48
2 1 4電學量的測量48
2 1 5溫度測量56
2 1 6發光強度測量57
2 2物理實驗的基本調整和操作技術59
2 3基本操作練習61
2 3 1長度與體積的測量61
練習1遊標卡尺測銅環體積62
練習2螺旋測微器測鋼球體積62
練習3讀數顯微鏡測圓孔面積63
2 3 2電學基本儀器使用64
2 4物理思想與物理方法解析66
第3章 基礎性實驗68
實驗3 1用三線擺法測量物體的轉動
慣量68
實驗3 2物體密度的測量75
實驗3 3弦線上的駐波實驗79
實驗3 4水浴加熱法測量金屬線膨脹
係數84
實驗3 5光杠杆法測量固體線膨脹係數88
實驗3 6冷卻法測量金屬的比熱容92
實驗3 7空氣比熱容比的測定96
實驗3 8電阻元件伏安特性的研究101
實驗3 9平衡電橋與非平衡電橋特性的
研究105
實驗3 10電位差計的原理和使用111
實驗3 11示波器的使用117
實驗3 12霍爾法測磁場122
實驗3 13薄凸透鏡焦距的測定128
實驗3 14阿貝折射儀測定折射率和
色散133
實驗3 15分光計的調節 與使用139
實驗3 16等厚干涉實驗144
實驗3 17偏振光的觀測與研究151
第4章 綜合性實驗157
實驗4 1液體表面張力係數的測量157
實驗4 2金屬絲彈性模量的測定164
實驗4 3超聲速的測量170
實驗4 4穩態平板法測量材料導熱
係數177
實驗4 5鐵磁材料磁化曲線及居裡點的
測定182
實驗4 6RLC串聯諧振電路特性的
研究188
實驗4 7邁克耳孫干涉儀實驗192
實驗4 8邁克耳孫干涉儀測量氣體
折射率197
實驗4 9用分光計測三棱鏡頂角和
折射率200
實驗4 10衍射光柵的研究204
實驗4 11液體旋光率的測定207
實驗4 12菲涅耳雙棱鏡測量光的波長212
實驗4 13阿貝成像空間濾波和θ調製216
實驗4 14數值孔徑和光纖分束器性質的
研究222
實驗4 15音頻信號光纖傳輸技術實驗225
實驗4 16光敏傳感器的光電特性研究232
實驗4 17光電效應實驗240
實驗4 18用密立根油滴儀測量電子
電荷249
實驗4 19弗蘭克赫茲實驗254
實驗4 20金屬電子逸出功的測定261
第5章 設計性實驗266
5 1制定設計性實驗方案的原則266
5 2設計舉例270
5 3設計性實驗選題271
5 3 1重力加速度的測定（自由
落體法）271
5 3 2重力加速度的測定（單擺、
凱特擺）275
5 3 3直流控制電路輸出特性研究278
5 3 4電錶的改裝284
5 3 5LC串聯電路測量電感287
5 3 6電容製作及固體材料介電常數的
測定289
5 3 7RC串聯電路充放電特性研究291
5 3 8電子荷質比的測量296
5 3 9輝光放電等離子體電導率的
測定298
5 3 10顯微鏡和望遠鏡的設計和
組裝301
5 3 11非線性相位調製假彩色編碼304
5 3 12非接觸法測定透明液體
折射率308
*5 3 13聲波探傷310
*5 3 14光纖310
*5 3 15微弱磁場測量310
*5 3 16熱力學第二定律310
*5 3 17熱輻射311
*5 3 18導電性311
*5 3 19複雜結構的衍射與干涉311
*5 3 20利用霍爾傳感器設計實驗
裝置312
5 4物理思想與物理方法解析312
第6章 研究性實驗314
實驗6 1玻璃材料的設計與製備314
實驗6 2固相法合成上轉換熒光粉及光譜
測量321
實驗6 3液晶電光效應實驗324
實驗6 4燃燒產生OH自由基的光譜
實驗331
實驗6 5聚焦離子束系統虛擬仿真實驗335
實驗6 6固相法合成上轉換熒光粉及
光譜測量虛擬仿真實驗340
實驗6 7大氣壓下電暈放電的產生與
伏安特性344
實驗6 8低溫等離子體參量的雙探針診斷351
實驗6 9電荷電壓法測量介質阻擋放電
功率355
實驗6 10長餘輝發光材料的製備實驗359
實驗6 11太陽能光伏電池組的特性
研究362
實驗6 12太陽能風光互補發電特性
研究369
實驗6 13吸光度測定實驗374
實驗6 14真空蒸鍍法製備薄膜381

前言/序言
物理實驗是人類探索自然規律的重要手段，是物理學理論發展的基石。從伽利略的斜塔實驗到愛因斯坦的相對論驗證，實驗始終扮演著檢驗真理、推動科學進步的核心角色。對於物理學學習者而言，實驗不僅是理論知識的延伸，更是培養科學思維、動手能力和創新意識的關鍵途徑。
張映輝教授在先前版本的基礎上對教材進行了大面積的修訂，新版《大學物理實驗》以”夯實基礎、拓展視野、注重創新”為核心理念，系統設計了涵蓋經典物理實驗的系列內容。書中不僅包含了光、熱、力、電等基礎領域的實驗項目，還融入了現代技術手段和跨學科應用案例，旨在幫助學生構建完整的物理實驗知識體系，提升解決複雜問題的綜合能力。
本教材主體部分四個章 節，形成了層次分明的實驗教學框架。經典物理實驗：通過牛頓環、劈尖干涉、布儒斯特角測量等經典實驗，引導學生掌握基礎物理量的測量方法，理解光的干涉、偏振、表面張力等核心概念。進階實驗與技術創新：引入虛擬仿真、圖像分析等技術，拓展實驗的深度和廣度。綜合應用與跨學科實踐：設計液體表面張力、金屬彈性模量等實驗，結合工程實際需求，強調物理原理在技術中的應用價值。現代物理前沿：涉及超聲波速測量、磁滯回線分析等內容，展現物理學在現代科技中的前沿地位。
教材緊扣《理工科類大學物理實驗課程教學基本要求》(2023年版)，編寫注重以下特色。系統性：從基礎到高階，循序漸進，覆蓋物理實驗的核心領域。創新性：融入數字化工具和跨學科案例，培養學生的創新思維和科技應用能力。啟發性：通過實驗現象的觀察與分析，引導學生提出問題、設計解決方案，深化對物理本質的理解。
物理實驗不僅是驗證理論的工具，更是培養科學素養的熔爐。通過實驗，學生能夠：深化理論認知，將抽象的物理公式轉化為直觀的實驗現象，增強對理論的理解和記憶；掌握研究方法，學習如何設計實驗、控制變量、處理數據，培養科學研究的規範意識；激發探索興趣，在實驗中發現新現象、提出新問題，體驗科學發現的樂趣。
物理實驗是連接理論與現實的橋樑，是科學精神的具象化體現。希望該教材能夠幫助學生在實驗中感受物理學的魅力，錘煉嚴謹的科學態度，為未來的學術研究或技術創新奠定堅實基礎。
2025年3月7日《大學物理實驗》（第2版，2017）列入”十三五”國家重點出版物出版規劃項目——名校名家基礎學科系列，獲評遼寧省首批”十二五”普通高等教育本科省級規劃教材，並被多所院校選用為教材。
本次修訂適應新時代理工科人才培養新形勢、新要求和《理工科類大學物理實驗課程教學基本要求》（2023年版），融入教學改革新理念、新成果，以培養高素質人才為目標，凝練了作者多年來在教學研究和教學實踐中形成的先進教學思想、教學方法和教學經驗，融合了近幾年來國內外高校物理實驗教學的先進經驗和優秀的教學成果，力求在幫助學生打牢實驗基礎、培養科學素養、提高創新意識和創新能力等方面發揮更好的作用。在教學內容上，貫徹”兩性一度”要求，增加適應新一輪技術革命和產業發展新要求的內容：（1）採用現行國家標準GB/T 27418—2017評價不確定度；（2）調整部分實驗選題（刪除21個，增加15個設計性、研究性實驗選題；打”*”的實驗5 3 13～5 3 20為可供選擇的設計性實驗選題，選自全國大學生物理實驗競賽創新賽題目，本部分只給出了實驗”設計目的”和”設計要求”），將入選國家級、省級一流課程的仿真實驗編入教材，且每個實驗項目都明確了基礎內容、提升內容、進階內容和高階內容。在呈現形式上，既立足傳統，又適應信息時代特點，提供”實驗操作演示”“理論講解視頻”和”物理思想與物理方法解析（思政提要）”二維碼125個，”知識圖譜”二維碼27個，供掃碼學習。在價值引領上，貫徹課程思政綱要精神，將課程內容所蘊含（揭示）的科學思想、科學方法展現給學生，以引導學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀。
除”緒論”外，全書分為”測量、不確定度評定與數據處理”“物理實驗的基本訓練”“基礎性實驗”“綜合性實驗”“設計性實驗”“研究性實驗”，共6章，包括71個備選實驗。
參加本書編寫的有：張映輝（緒論，第1章，第2章，第5章 的5 1、5 2、5 4節，實驗3 1、3 10、3 16、4 1、4 3、4 17、4 19、5 3 3、5 3 7、5 3 11、5 3 13～5 3 20、6 5），陳寶玖（實驗6 1、6 2），於濤（實驗6 3），尹鴻鳴（實驗6 4）、張芝濤（實驗6 7、6 8），孫佳石（實驗4 20），陳季香（實驗3 11、4 7、4 18），付姚（實驗6 6），殷燕（實驗3 13、3 15、3 17、4 9～4 13、5 3 4、5 3 10），孫敏（實驗3 3、3 9、4 2），郭彥青（實驗3 4、3 6、3 7），程軼（實驗4 14、5 3 8、6 14），荊波（實驗3 8），王軼卓（實驗4 5），邵穎（實驗3 5），劉開穎（實驗6 13），李香萍（實驗3 12、4 16），劉偉（實驗4 4、5 3 1），邢明銘（實驗3 2、5 3 2、6 10），張朋波（實驗3 14、4 8、5 3 12、6 11、6 12），俞哲（實驗6 9），董愛義（實驗4 6、4 15、5 3 5、5 3 6），張小芳（實驗5 3 9）。全書由張映輝負責統稿。
由衷感謝張增明教授的不吝指教。感謝各位同仁的鼓勵和支持。再次感謝機械工業出版社張金奎編審為本書編輯出版付出的辛勤勞動。
因編者水平所限，書中疏漏之處在所難免，誠望包