國傢級物理實驗教學示範中心係列教材：基礎物理實驗 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張文炳，馮輝，周殿清 著

圖書標籤:

• 物理實驗
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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030233462

版次：1

商品編碼：10318609

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2009-01-01

用紙：膠版紙

頁數：445

正文語種：中文

內容簡介

《基礎物理實驗》是在總結武漢大學物理實驗教學示範中心近十年實驗教學改革成果的基礎上編寫而成的。《基礎物理實驗》結構緊湊，實驗內容豐富，共編入45個基本實驗和55個綜閤、設計性實驗，有許多新穎而富有時代感的實驗基礎知識。書中對實驗方法及其原理的敘述力求繁簡共容、深入淺齣，以利於學生的自主研究式學習。
《基礎物理實驗》可作為高等學校理工科物理類及非物理類各專業基礎物理實驗課程的教材或參考書，也可供其他專業和社會讀者閱讀。

目錄

前言
緒論
第1章 測量誤差、不確定度及數據處理的基礎知識
1.1 測量誤差的基本知識
1.2 直接測量結果不確定度的估算
1.3 間接測量結果不確定度的閤成
1.4 有效數字及其運算規則
1.5 實驗數據處理的一般方法

第2章 力學與熱學實驗
實驗2.1 自由落體運動的研究
實驗2.2 氣墊導軌上的實驗
實驗2.3 用三綫擺測物體的轉動慣量
實驗2.4 音叉的受迫振動
實驗2.5 玻爾共振實驗
實驗2.6 用伸長法測鋼絲的楊氏模量
實驗2.7 聲速的測定
實驗2.8 用穩態平闆法測定不良導體的導熱係數
實驗2.9 冷卻法測量金屬的比熱容
實驗2.10 熱電偶溫度計的標度
實驗2.11 空氣密度的測定
實驗2.12 液體黏滯係數的測定
實驗2.13 測定冰的比熔解熱
實驗2.14 用拉脫法測液體的錶麵張力係數
實驗2.15 金屬綫膨脹係數的測量

第3章 電磁學實驗
3.0 電磁學實驗基本知識
實驗3.1 伏安法測晶體二極管特性
實驗3.2 直流電橋測電阻
實驗3.3 用補償法測量電壓、電流和電阻
實驗3.4 靜電場的模擬與描繪
實驗3.5 RLC串聯電路的測量與分析
實驗3.6 交流電路中功率和功率因數的測量
實驗3.7 交流電橋
實驗3.8 交流電路的諧振
實驗3.9 示波器的原理及應用
實驗3.10 RLC串聯電路的穩態特性
實驗3.11 RLC電路的暫態特性
實驗3.12 用電磁感應法測交變磁場
實驗3.13 鐵磁物質磁化特性麯綫的測定
實驗3.14 用磁聚焦法測電子荷質比
實驗3.15 霍爾效應

第4章 光學實驗
4.0 光學實驗基本知識
實驗4.1 薄透鏡焦距的測定
實驗4.2 透鏡組基點的測定
實驗4.3 分光計的調節和使用
實驗4.4 用阿貝摺射儀測定物質的摺射率
實驗4.5 顯微鏡
實驗4.6 用雙棱鏡測定光波波長
實驗4.7 等厚乾涉的應用
實驗4.8 邁剋耳孫乾涉儀
實驗4.9 單縫衍射的光強分布及縫寬測定
實驗4.10 衍射光柵
實驗4.11 光偏振現象的研究
實驗4.12 全息照相
實驗4.13 阿貝成像原理與空間濾波
實驗4.14 超聲光柵
實驗4.15 光電效應

第5章 綜閤與應用性實驗
實驗5.1 用動態法測定金屬的楊氏模量
實驗5.2 多普勒效應綜閤實驗
實驗5.3 AD590集成溫度傳感器性能及應用研究
實驗5.4 傳感器的原理與應用
實驗5.5 非平衡電橋及應用
實驗5.6 用示波器測量鐵磁材料的磁滯迴綫
實驗5.7 方波電信號的傅裏葉分析
實驗5.8 用非綫性電路研究混沌現象
實驗5.9 磁阻傳感器和地磁場測量
實驗5.10 弗蘭剋一赫茲實驗
實驗5.11 密立根油滴實驗
實驗5.12 法布裏一珀羅乾涉儀
實驗5.13 單色儀及其使用
實驗5.14 光源的時間相乾性與空間相乾性
實驗5.15 等色譜及其應用
實驗5.16 釹玻璃吸收譜的測定
實驗5.17 薄膜厚度的測量
實驗5.18 光縴數值孔徑和衰減係數的測量
實驗5.19 光縴溫度傳感特性的研究
實驗5.20 光縴位移／壓力傳感特性的研究
實驗5.21 像麵全息與彩虹全息
實驗5.22 全息乾涉計量
實驗5.23 用光學多道分析器研究氫原子光譜j
實驗5.24 用偏光顯微鏡研究液晶的相變及光學特性
實驗5.25 液晶電光效應及應用

第6章 設計性實驗
6.0 設計性實驗概述
實驗6.1 易溶於水的顆粒狀物質的密度測定
實驗6.2 隨機誤差的正態分布研究
實驗6.3 用氣墊導軌研究動量守恒與機械能守恒定律
實驗6.4 水中聲速的測定
實驗6.5 落球法測定液體黏滯係數
實驗6.6 音叉受迫振動中數據的微機實時采集與處理
實驗6.7 智能導熱係數測量儀及應用
實驗6.8 簡易火災報警器的電路設計與製作
實驗6.9 乾涉法測量金屬的綫膨脹係數
實驗6.10 測量給定電阻絲的電阻值和電阻率
實驗6.11 用自組電位差計測量甲電池的電動勢及內阻
實驗6.12 PN結物理特性測定
實驗6.13 光敏電阻的特性與光開關的設計
實驗6.14 三相電參數的測定
實驗6.15 變壓器參數及特性測定
實驗6.16 電源（電池）的特性研究
實驗6.17 霍爾法測磁滯迴綫
實驗6.18 簡易萬用電錶的設計與校準
實驗6.19 小功率直流穩壓電源的設計與製作
實驗6.20 數字電子秤的設計與製作
實驗6.21 數字溫度計的設計與製作
實驗6.22 太陽能電池基本特性測定
實驗6.23 溫差電現象的研究
實驗6.24 內調焦望遠鏡的組裝
實驗6.25 光學材料摺射率的測定
實驗6.26 設計用兩種光路測定空氣摺射率
實驗6.27 物質鏇光性質的研究
實驗6.28 偏振光的定量分析
實驗6.29 全息光柵的製作
實驗6.30 激光散斑照相法及應用
參考文獻

精彩書摘

第1章 測量誤差、不確定度及數據處理的基礎知識
本章從實驗教學的角度齣發，主要介紹測量誤差和不確定度的基本概念、測量不確定度的估算、實驗數據處理等方麵的基礎知識。這些知識不僅在每個物理實驗中都要用到，而且對今後從事科學實驗也是必須要瞭解和掌握的。由於這部分內容涉及麵較廣，深入的討論需要有豐富的實踐經驗和較多的數學知識，因此不能指望通過一兩次學習就完全掌握。我們要求實驗者首先對提到的問題有初步的瞭解，以後結閤具體實驗再仔細閱讀有關內容，通過實際運用逐步加以掌握。
誤差分析、不確定度計算及數據處理貫串於實驗的全過程，它錶現在實驗前的實驗設計與論證，實驗進行過程中的控製與監視，實驗結束後的數據處理和結果分析。通過本章的學習和今後各個實驗中的運用，要求達到：
（1）建立測量誤差和不確定度的概念，正確估算不確定度，懂得如何正確、完整地錶示測量結果。
（2）瞭解係統誤差對測量結果的影響，學習發現某些係統誤差、減小係統誤差及削弱其影響的方法。
（3）瞭解有效數字與不確定度的關係，掌握有效數字的運算規則。
（4）掌握列錶法、作圖法、逐差法和迴歸法等數據處理方法。

前言/序言

　　基礎物理實驗是高校理、工、農、醫等各學科專業必修的基礎實驗課程，是為培養學生的創新能力和實踐能力、提高學生的科學素質打下堅實基礎的極其重要的教學環節。隨著時代的發展，特彆是近年來隨著物理學在其他學科中的迅速滲透和廣泛應用，基礎實驗的內容日益豐富，要求日益提高。為瞭適應這種變化，武漢大學國傢級物理實驗教學示範中心在“激發興趣、夯實基礎、增強能力、探索創新”的教學方針引導下，積極改革實驗教學：在課程體係上，打破瞭力、熱、電、光為序排課的舊程式，在基礎物理實驗中設置三個層次（基本實驗、提高型實驗、綜閤與設計性實驗），以由低到高分層次遞進模式推行基礎實驗的係統訓練；在教學內容上，大力引進新技術、新手段、新成果，開齣新實驗，使基礎實驗緊跟時代發展而不斷更新；在教學方法上實施“分段開放式”教學，根據三個層次不同的教學要求，由“部分開放”逐步過渡到“全開放”，本教材是總結我們近十年來物理實驗教學改革的成果並吸收兄弟院校的成功經驗編寫而成的。
　　全書共分為6章，第1章講述測量誤差、不確定度及數據處理的基礎知識，所涉及的內容以本課程必須掌握的基本要求為主，個彆地方略有擴充。在內容處理上，摒棄瞭傳統誤差理論中的一些不科學與不確切的內容，以國際權威組織製定的《測量不確定度錶示指南》為標準來闡述不確定度的評定，采用高置信概率（約等於或大於0.95）的擴展不確定度U的錶現形式，以符閤ISO、IEC以及工程技術中廣泛應用的情形。第2章到第4章為基本實驗（共選編瞭45個實驗），包含瞭力、熱、電、磁、光方麵基本的實驗內容，可供一、二兩個層次教學選擇，以加強學生基本實驗技能訓練，夯實物理實驗基礎。第5章為綜閤與應用性實驗（共選編瞭25個實驗），其內容涉及相關的綜閤知識或運用綜閤的實驗方法、實驗手段，對學生的知識、能力、素質形成綜閤的學習與培養。第6章為設計性實驗（共選編瞭30個實驗）。這是在學生做瞭一定數量的基本實驗，能對實驗方法、儀器使用等方麵做齣恰當評價後，為瞭培養學生自主地進行科學實驗而設置的。設計性實驗隻提齣研究對象、要求，給予適當的提示，主要讓學生自行確定實驗方法、選擇閤適的儀器設備和設計一定的實驗程序，自己加以實現並對結果進行分析處理。這樣既保證瞭基本訓練，又提高瞭物理實驗的綜閤性和實用性，促使學生更積極地完成實驗，以利於學生的個性發展和創新能力的培養。

《經典力學導論：從牛頓到拉格朗日》 本書聚焦於經典力學的核心概念和數學框架，為物理、工程及相關專業學生提供一套嚴謹且深入的教材。 本書旨在超越傳統教材中對實驗現象的簡單描述，轉而強調力學原理的統一性和數學模型的構建，引導讀者理解物理學的深刻結構。 核心內容與結構： 本書結構清晰，共分為五個主要部分，循序漸進地構建起完整的經典力學體係。 第一部分：牛頓力學的再審視與數學基礎 本部分首先迴顧瞭伽利略和牛頓時代建立的經典力學基本公設，但著重於從更現代的數學視角來審視這些概念。我們詳細討論瞭矢量代數、張量基礎以及多維空間中的坐標變換，為後續處理更復雜的約束係統做準備。牛頓第二定律被提升到微分方程組的形式，並引入瞭初始值問題的概念。在運動學部分，我們深入探討瞭麯綫運動的幾何性質，如麯率半徑和撓率，並引入瞭自然坐標係（切綫-法綫-副方案）在分析一般受力情況下的優勢。本章強調瞭動量、角動量守恒定律的普適性，並將其視為更深層次對稱性的體現。 第二部分：振動、波與耦閤係統 本部分是係統動力學分析的基石。我們從最簡單的單自由度簡諧振子（SHM）齣發，係統地引入瞭阻尼與受迫振動的求解方法，包括瞬態解和穩態解的解析處理。隨後，內容擴展到雙自由度係統，這是理解耦閤振動的關鍵。詳細分析瞭特徵方程、特徵值和特徵嚮量在確定係統正常模式（Normal Modes）中的核心作用。通過矩陣方法，我們推導齣係統能量在不同模式間的轉換關係。對於連續介質的描述，本部分引入瞭一維波動方程，講解瞭傅裏葉級數與傅裏葉變換在描述周期與非周期波形分解中的應用，並討論瞭波在不同介質邊界處的反射與透射現象。 第三部分：約束係統的分析：達朗貝爾原理與拉格朗日力學 本部分標誌著從牛頓力學嚮更廣義力學方法的過渡。我們首先嚴格定義瞭約束的類型，區分瞭完整約束（Holonomic）和非完整約束（Nonholonomic），以及單值約束（Monogenic）和多值約束。隨後，達朗貝爾原理被引入，它提供瞭一種將動力學問題轉化為準靜態平衡問題的強大工具，為拉格朗日力學的建立奠定瞭理論基礎。 拉格朗日力學是本書的核心。我們詳盡地闡述瞭虛功原理和變分原理。拉格朗日量 $L = T - V$ (動能減去勢能) 的構建過程被細緻講解，並推導齣著名的歐拉-拉格朗日方程。通過大量實例，包括斜麵上的滑塊、圓周運動、以及帶約束的擺（如球麵擺），讀者將掌握如何利用坐標無關的標量函數 $L$ 來簡化復雜係統的運動方程。本章還包括對循環坐標（或稱可微）： 守恒量的直接關聯，以及諾特定理的初步介紹。 第四部分：高級分析力學：哈密頓量與泊鬆括號 本部分深入到分析力學的更抽象層麵，為量子力學和統計力學做準備。我們首先通過勒讓德變換，從拉格朗日量導齣哈密頓量 $H$。哈密頓量在保守係統中的物理意義——即係統的總能量——被清晰闡述。 核心內容是哈密頓正則方程的推導與應用。與歐拉-拉格朗日方程相比，哈密頓正則方程以一階微分方程組的形式齣現，大大提高瞭求解效率。本章重點討論瞭相空間（Phase Space）的概念，並分析瞭係統軌跡在相空間中的演化。泊鬆括號被引入作為描述動態變量之間相互作用的代數工具，它深刻揭示瞭經典力學與量子力學對易關係之間的聯係。本部分還將探討正則變換，特彆是辛變換的性質，以及如何通過生成函數尋找係統的守恒量。 第五部分：剛體動力學與經典場論的萌芽 這一部分將理論分析力學應用於宏觀係統。在剛體運動部分，我們摒棄瞭歐拉角帶來的坐標奇異性，轉而使用轉動張量（慣性張量）來描述剛體的慣性屬性。詳盡推導瞭歐拉方程，並分析瞭自由陀螺（如重力作用下的陀螺）的經典運動軌跡。 最後，本書的前瞻性部分簡要觸及瞭經典場論的初步概念。我們通過對連續介質（如彈性介質）的微小擾動分析，展示瞭如何將離散的拉格朗日形式推廣到拉格朗日密度的概念。這為後續學習電磁場理論和連續介質力學中的變分原理提供瞭必要的概念橋梁，強調瞭力學作為所有物理學基礎的統一性。 本書特色： 數學嚴謹性： 強調從變分原理齣發構建力學體係，而非僅僅停留在求解微分方程的層麵。 深度與廣度兼顧： 平衡瞭對基礎概念（如振動、約束）的細緻處理與對高級工具（如哈密頓力學、泊鬆括號）的深入介紹。 無圖示依賴： 本書的教學目標是培養學生獨立進行數學建模和符號推導的能力，因此對具體的、引導性的實驗圖示依賴度極低，側重於理論的內化。 強調對稱性： 貫穿始終地探討對稱性如何導齣守恒定律，體現瞭現代物理學的基本思想。 適用讀者： 大學物理學、理論物理學、應用數學、航空航天工程、機械工程等專業的高年級本科生及研究生。本書要求讀者具備紮實的微積分、綫性代數和基礎常微分方程的知識。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，一開始拿到這本書，我心裏是有些忐忑的，畢竟“國傢級”這幾個字自帶一種壓迫感。但讀瞭之後，我發現我的擔心是多餘的。這本書的語言風格非常樸實，沒有太多華麗的辭藻，但每一個字都恰到好處，能夠清晰地傳達信息。我印象最深刻的是書中對實驗現象的描述，往往能夠精準地捕捉到那些微妙的變化，並給齣閤理的解釋，這讓我覺得作者不僅懂物理，更懂如何觀察物理。在每一個實驗的最後，作者還會提齣一些思考題，這些問題不像課後習題那樣有標準答案，而是引導我們去探索實驗的更多可能性，去思考實驗的局限性，這是一種非常高級的引導方式，讓我覺得自己在主動地學習，而不是被動地接受知識。而且，書中附帶的光盤（或者在綫資源）中的模擬實驗也做得非常逼真，可以讓我們在動手之前充分理解實驗流程，這對於我們這些實驗條件有限的學生來說，簡直是太有用瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直就是物理實驗領域的“寶藏”，翻開第一頁就仿佛置身於一個充滿奇思妙想的實驗室。它的內容詳實，不僅涵蓋瞭基礎物理的經典實驗，更在每一個實驗的設計上都力求精益求精。比如，在光學章節，作者不僅僅是展示瞭透鏡成像的原理，還深入淺齣地講解瞭各種光學器件的實際應用，甚至還穿插瞭一些現代光學的前沿知識，讓人大開眼界。我尤其喜歡它對實驗誤差分析的處理方式，不再是乾巴巴的公式堆砌，而是結閤瞭大量的實例，用通俗易懂的語言解釋瞭各種誤差的來源、判斷方法以及如何減小誤差，這對於我這樣基礎薄弱的學生來說，簡直是雪中送炭。而且，書中對實驗儀器的選擇和使用也有詳細的指導，配以清晰的插圖，即使是對實驗儀器不太熟悉的初學者也能迅速上手。最令人驚喜的是，書中還提供瞭一些拓展性實驗，鼓勵我們進行自主設計和探究，這極大地激發瞭我對物理實驗的興趣，讓我不再滿足於僅僅完成老師布置的任務，而是開始思考“為什麼”和“如何做得更好”。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺就像一位循循善誘的老師，用耐心和細緻引導我一步步深入物理實驗的世界。它在內容組織上非常巧妙，沒有那種“一上來就很難”的感覺，而是層層遞進，從最簡單的力學實驗開始，逐步過渡到電磁學、光學等更復雜的領域。每個章節都圍繞一個核心概念展開，並通過一係列精心設計的實驗來幫助讀者理解。我特彆欣賞書中對實驗原理的講解，它不是簡單地給齣一個公式，而是從生活中的現象齣發，層層剝離，最終導齣物理定律，讓人感覺物理學並非高高在上，而是觸手可及。書中的圖示也非常精美，不僅清晰地展示瞭實驗裝置，還用箭頭和標注說明瞭關鍵步驟和測量點，大大降低瞭理解門檻。此外，書中還融入瞭一些曆史故事和科學傢的趣聞，讓原本可能枯燥的實驗過程變得生動有趣，我常常在閱讀中被那些偉大的發現和不懈的探索精神所打動，這讓我對學習物理實驗産生瞭前所未有的熱情。

評分☆☆☆☆☆

作為一本國傢級教材，這本書在專業性和深度上無疑是毋庸置疑的，但它最讓我感到驚喜的是其“接地氣”的風格。作者似乎深諳我們這些學生在實驗中遇到的實際睏難，並針對性地提供瞭解決方案。例如，在涉及精密測量的實驗中，書中不僅提供瞭標準的測量方法，還詳細講解瞭如何利用一些簡單的輔助工具來提高測量精度，這些方法在其他教材中是鮮少提及的。我尤其喜歡書中關於數據處理的章節，它不僅僅是介紹一些統計學方法，更重要的是教會我們如何批判性地看待實驗數據，如何從數據中提取有用的信息，以及如何閤理地解釋實驗結果，避免齣現“想當然”的結論。書中還穿插瞭一些“注意事項”和“常見誤區”，這些都是作者多年教學經驗的結晶，對於避免我們在實驗中走彎路非常有幫助。總而言之，這本書不僅僅是一本實驗操作手冊，更是一本幫助我們建立科學思維和解決實際問題的指導書。

評分☆☆☆☆☆

這本書帶給我的，是一種潛移默化的影響。它不是那種讓你讀完就“懂瞭”的書，而是一種能夠改變你思考方式的書。在閱讀過程中，我逐漸發現，物理實驗不僅僅是為瞭驗證一個公式，更重要的是它提供瞭一種探索未知、認識世界的方法。書中對每一個實驗的“目的”和“意義”的闡述都非常到位，讓我能夠理解為什麼要去做這個實驗，以及這個實驗在整個物理學體係中扮演著怎樣的角色。而且，書中對實驗器材的介紹也十分細緻，不僅包括瞭名稱和基本功能，還提到瞭它們的優缺點以及適用範圍，這對於我們將來選購或使用儀器非常有參考價值。最讓我覺得受益匪淺的是，書中強調瞭“創新”和“拓展”的重要性，它鼓勵我們不要拘泥於書本上的內容，而是要敢於提齣自己的想法，進行自己的設計。這種開放性的思維方式，對於培養一個真正的科研人纔至關重要。