大学物理实验教程

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出版者:武汉大学出版社
作者:周殿清 编
出品人:
页数:292
译者:
出版时间:2005-1
价格:26.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787307044005
丛书系列:
图书标签:
  • 大学物理
  • 物理实验
  • 实验教程
  • 高等教育
  • 理工科
  • 物理学
  • 教学参考
  • 实验指导
  • 本科
  • 大学教材
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具体描述

本书是武汉大学物理实验教学中心在长期教学实践的基础上总结教学经验编写而成的。

全书共分四章,第一章讲述测量误差、不确定度和数据处理的基础知识;第二章编入20个普通物理基本实验,以巩固和加强学生的基础训练;第三、四章分别编排了14个综合实验和20个设计性实验,以利于学生的个性发展和创新能力的培养。

本书可作为工科各专业和理科非物理类专业大学物理实验课程的教材或参考书,也可供其他专业和社会读者阅读。

《探索无界的物理世界——大学物理实验导论》 本书并非《大学物理实验教程》的直接续篇或补充,而是旨在以一种全新的视角,为初次接触大学物理实验的学生提供一份兼具启发性与实用性的实验导论。它着重于构建学生对物理实验的整体认知框架,培养科学思维方式,而非罗列具体的实验项目及操作细节。 第一部分:物理实验的灵魂——从观察到理解 在这一部分,我们将深入探讨物理实验的核心价值。这不仅仅是验证书本上的理论公式,更是一场与自然现象亲密对话的过程。我们将从最基本的“观察”出发,教导如何捕捉物理现象的细微之处,如何区分有效信息与干扰。例如,面对一个简单的单摆运动,我们不仅仅关注周期,更会引导你去观察摆球的阻力、空气的流动带来的微小偏差,以及这些偏差如何反映了物理模型的局限性。 接着,我们将聚焦于“测量”的艺术。测量并非简单的记录数字,而是一种对物理量不确定性的审慎评估。我们将剖析误差的来源——系统误差与随机误差,学习如何通过重复测量、选择合适的测量工具、以及运用统计学方法来减小误差,并用不确定度来量化测量的可靠性。比如,在测量电阻时,我们会探讨不同万用表在精度上的差异,以及测量时导线电阻的影响,让你理解“测量值”和“真实值”之间存在的必然差异。 之后,“数据分析”的技巧将被详细阐述。我们将从最基础的图表绘制开始,学习如何通过图线直观地展示物理量的关系,如何从斜率、截距等图线参数中提取关键信息。然后,我们会引入一些常用的数据处理方法,例如最小二乘法拟合,用于寻找数据点最佳的拟合曲线,从而揭示变量间的潜在规律。同时,我们也会探讨如何评估拟合的优劣,以及如何根据实验目的选择合适的数据处理方式。 最后,我们将强调“结论的形成”这一关键步骤。物理实验的结论并非简单地重复理论,而是基于实验数据,对理论模型进行检验、修正或发展的过程。我们将学习如何审慎地解释实验结果,如何评价实验数据的可靠性,如何将实验结果与理论预测进行比较,并分析可能存在的偏差原因。这意味着,即使实验结果与预期不符,只要经过严谨的分析,同样可以得出有价值的结论。 第二部分:开启实验之旅——思维与方法的启蒙 在这一部分,我们将把抽象的思维方法具象化,引导你如何将科学的思维模式融入实验设计与执行的每一个环节。 问题意识的培养: 我们将鼓励你带着问题去学习。看到一个物理现象,不要满足于仅仅知道它是什么,而是追问“为什么会这样?”、“有没有其他可能?”、“如何才能更精确地验证?”。例如,在学习光学时,我们不会只教你透镜成像的公式,而是引导你去思考,为什么不同颜色的光会有不同的折射角度?如何设计实验来测量不同波长光的折射率? 实验设计的艺术: 设计一个好的实验,是解决物理问题的关键一步。我们将教授如何根据研究目的,从众多物理量中筛选出关键变量,如何设置对照组来排除无关因素的干扰,以及如何选择合适的实验器材来满足测量精度要求。我们会通过一些“思想实验”,来模拟设计不同实验场景,锻炼你的逻辑推理和系统性思考能力。 逻辑推理与演绎: 物理学是建立在严谨的逻辑推理之上的。在实验中,我们将强调从实验原理出发,推导出预期结果,然后通过实验数据来验证这个推理过程。这包括运用已有的物理定律和模型,预测不同参数变化对实验结果的影响,并据此设计实验步骤。 辨析与批判性思维: 科学的进步离不开质疑和批判。我们将鼓励你在实验过程中,对实验现象、数据结果甚至理论本身保持一种审慎的态度。学会区分什么是确凿的证据,什么是合理的推测,以及如何识别潜在的偏见或误导。 第三部分:超越公式——物理思想的沉淀 本部分将超越具体的实验操作,深入挖掘物理实验背后蕴含的科学思想和方法论。 模型与现实的互动: 物理学总是通过建立模型来解释和预测自然现象。我们将探讨理想化模型(如质点、刚体、理想气体)的构建过程,以及它们在解释实际物理现象时的适用范围和局限性。实验正是检验这些模型有效性的重要手段,同时也为修正和发展模型提供了依据。 量化分析的重要性: 物理学的强大之处在于其能够用数学语言精确描述自然规律。我们将强调在实验中进行量化分析的意义,如何通过数据将定性的描述转化为定量的关系,从而获得更深层次的理解。 不确定性是自然的属性: 我们将重申不确定性在物理测量中的普遍存在,并强调接受和理解不确定性是科学研究的重要组成部分。实验结果的意义,并非在于追求绝对的精确,而在于对其不确定性的准确把握,以及在此基础上的判断。 创新与探索的精神: 物理实验不仅仅是学习知识,更是一种探索未知、挑战极限的实践。我们将鼓励学生保持好奇心,勇于尝试新的实验方法,甚至去设计自己的实验来研究感兴趣的物理现象,培养独立思考和创新的能力。 《探索无界的物理世界——大学物理实验导论》希望成为你大学物理学习旅程中的一份引路书,它不提供现成的答案,而是为你打开一扇通往科学思维与实践的大门,让你在探索物理世界的过程中,真正领略科学的魅力与力量。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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**评价八** 拿到这本书,我最直观的感受是它的“严谨性”和“系统性”。对于物理实验来说,严谨性是至关重要的,而这本书在这方面做得相当到位。我记得我曾经在做关于“测量大气压强”的实验时,书上就非常详细地列出了实验所需的器材,包括气压计、水银槽、细管等等,并且对每一种器材的使用方法和注意事项都做了详细的说明。它还特别强调了在测量过程中需要注意的几个关键点,比如如何避免气泡进入水银,如何确保细管垂直等等。这让我意识到,即便是看似简单的实验,也需要非常细致的操作和对细节的把握。这本书的章节安排也非常系统,它从基础的测量技术开始,逐步深入到各种复杂的物理现象的实验研究。我曾经在做关于“测量材料的电阻率”的实验时,就详细地查阅了书中关于“电阻定律”和“欧姆定律”的讲解,以及如何使用万用表和电阻箱进行精确测量。它还详细分析了在测量过程中可能出现的各种误差来源,并提供了相应的减小误差的方法。这让我对实验数据处理有了更深刻的理解。而且,这本书的语言风格非常专业,但又不失清晰易懂,能够让读者在理解物理概念的同时,也能掌握相应的实验技能。我甚至在书中看到了关于“粒子探测器”的初步介绍,这让我对现代物理实验技术有了更宏观的认识。这本书的系统性和严谨性,为我打下了坚实的物理实验基础。

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**评价六** 这本书,它最让我印象深刻的是它在“理论与实践的结合”上做得相当好。不仅仅是告诉你实验怎么做,更重要的是,它会花大量的篇幅去解释“为什么这么做”,以及“这么做背后的物理原理是什么”。比如说,在讲解“测量物体的转动惯量”的实验时,它不仅仅介绍了如何用扭秤法或者圆盘法来测量,还会详细解释转动惯量的定义,以及它在描述刚体转动时的重要性。它会通过图示的方式,清晰地展示出不同形状物体在相同力矩作用下,转动惯量对角加速度的影响。这本书还会深入地分析在实验过程中可能出现的各种误差,比如空气阻力、摆线弹性形变,以及测量时的不确定性,并给出相应的处理方法。它鼓励我们去思考,去理解实验背后的物理规律,而不是死记硬背操作步骤。我记得我曾经在做关于“测量介电常数”的实验时,遇到了不少困难,后来翻到这本书的相应章节,它不仅详细介绍了实验的装置和操作,还深入地解释了电场在电介质中的行为,以及如何通过测量电容的变化来计算介电常数。书中对于不同类型电介质的特性分析,也让我对这个领域有了更深的理解。它还提供了一些关于如何优化实验装置,以及如何提高测量精度的建议,这对于我们这些初学者来说,是非常宝贵的。这本书的理论讲解和实验操作紧密结合,让我能够更好地理解物理学知识,并将其应用于实际的实验中。

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**评价二** 坦白说,这本书我看了之后,最大的感受就是……嗯,它给我提供了一个相当不错的“参考框架”。我指的是,在某些我们小组在期末项目里需要用到一些稍微复杂一些的测量技术时,我曾翻到这本书里相关的章节,试图从中找到一些可以借鉴的思路。比如说,我们当时需要测量一个不规则物体的体积,虽然书上没有直接给出解决方案,但它关于液体密度测量和阿基米德原理的实验讲解,让我联想到可以利用排水法来测量体积。书中关于如何精确读取量筒中的水位,以及如何控制测量过程中的温度变化,这些细节虽然不是直接针对我们项目,但却提供了一种解决问题的思考方式。还有一次,我们在尝试搭建一个简单的电路来测量电阻,当时遇到了电阻值不稳定的问题,我记得我翻到书里关于测量电阻的章节,它提到了几种不同的测量方法,比如伏安法,以及在测量过程中需要注意的几个关键点,比如电流表和电压表的连接方式,还有电阻的功率限制等等。虽然书上的电路原理图和我们实际操作的可能不太一样,但它所强调的“实验的规范性”和“误差的来源”的概念,确实给了我们一些启发,让我们意识到问题可能出在哪里,并尝试去改进。这本书给我的感觉,更像是一个“物理实验知识的宝库”,里面储存着各种各样的实验方法和原理,虽然不一定能直接解决我遇到的所有问题,但当我遇到难题时,去里面“淘宝”,总能找到一些相关的线索,或者是一些解决问题的“灵感”。它不会直接告诉你答案,但它提供了通往答案的“路径”和“工具”。

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**评价九** 这本书,它在我做一些需要“动手能力”和“创新思维”的课程设计项目时,起到了非常关键的作用。它的讲解不仅仅是告诉“怎么做”,更重要的是,它会引导你去思考“为什么这么做”,以及“有没有更好的方法”。比如,我曾经为了完成一个关于“测量振动频率”的项目,就翻阅了这本书里关于“简谐振动”的章节。它不仅详细介绍了如何使用弹簧振子和单摆来产生简谐振动,还讲解了如何使用光电门和计时器来精确测量振动周期,以及如何计算振动频率。更重要的是,它还提供了一些关于如何利用声波和光波的振动来测量频率的方法,这让我意识到,除了传统的机械振动,还有很多其他的途径可以用来测量频率。这本书鼓励我去尝试不同的方法,去探索更多的可能性。我记得我曾经在做关于“测量液体黏度”的实验时,就参考了书中关于“斯托克斯定律”的讲解,以及如何通过测量小球在液体中下落的速度来计算液体的黏度。它还提供了关于如何选择合适尺寸和密度的球,以及如何控制实验温度等方面的建议,这对于我优化实验设计非常有帮助。这本书的优点在于,它不仅仅是一个实验手册,更是一位启发者,它能够激发我的学习兴趣,并引导我去进行更深入的探索。它让我明白,物理实验不仅仅是枯燥的测量和计算,更是一个充满趣味和挑战的创造过程。

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**评价十** 这本书,对我来说,它更像是一个“物理实验的知识宝库”,里面储存着各种各样关于物理测量和实验技术的宝贵信息。当我在学习过程中遇到一些不熟悉的物理量,或者需要了解某种特定的测量方法时,我都会习惯性地翻阅它。比如,我曾经对“测量磁场强度”感到好奇,虽然这本书里没有直接的实验,但它关于“安培定律”和“法拉第电磁感应定律”的详细讲解,让我能够理解磁场的产生和测量原理。它还提供了一些关于如何使用磁力计和霍尔传感器来测量磁场强度的方法,以及在测量过程中需要注意的几个关键点。这让我对磁场的测量有了一个初步的认识。还有一次,我在学习关于“测量物质的比热容”的实验时,这本书里关于“能量守恒定律”和“热量传递”的讲解,以及如何使用量热计来精确测量比热容的详细步骤,为我理解这一过程提供了坚实的基础。它还详细分析了在测量过程中可能出现的各种热量损失,并提供了相应的估算和减小方法。这让我对实验数据的准确性有了更深的认识。这本书的优点在于,它覆盖的实验范围非常广,而且讲解深入浅出,能够满足不同层次读者的需求。我甚至在书中看到了关于“核辐射探测”的初步介绍,这让我对现代物理学在安全和医疗领域的应用有了更深的理解。这本书不仅仅是一本教材,更是一位知识渊博的向导,引领我探索物理学的奇妙世界。

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**评价五** 老实说,对于这本书,我的评价会稍微偏向于“应用性”层面。当我在做一些需要实际测量和数据分析的课程项目时,我经常会把它当作一个“工具箱”来使用。比如,我们小组曾经需要测量一个未知溶液的浓度,当时我就想到了这本书里面关于“溶液蒸馏”和“滴定分析”的实验。虽然书上给出的例子是测量酸碱浓度,但其原理是相通的。它详细讲解了如何配制标准溶液,如何进行滴定操作,以及如何根据指示剂的颜色变化来判断滴定终点。书里还给出了详细的计算公式和数据处理方法,这对于我们来说,非常有指导意义。它不仅仅是教我们怎么操作,更重要的是,它教会我们如何将实验数据转化为有用的信息。另外,我还在书中看到关于“测量材料的导热系数”的实验,它介绍了稳态法和非稳态法两种测量方法,以及它们各自的优缺点。对于我们当时需要对不同保温材料的性能进行评估的项目,这部分内容给了我们很大的启发。书中对于实验装置的搭建要求,以及对环境因素的控制建议,都非常详细,这帮助我们避免了很多不必要的麻烦。而且,这本书的章节安排也比较灵活,我可以根据我遇到的具体问题,快速地找到相关的实验方法。我尤其欣赏它在数据分析部分的讲解,它不仅仅是给出公式,还会分析不同误差来源可能对结果产生的影响,并给出一些减小误差的建议。这让我觉得,这本书不仅仅是一本实验手册,更是一位经验丰富的实验指导老师。

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**评价七** 这本书,我更多的是把它当作一个“物理实验知识的百科全书”来查阅。当我在学习过程中遇到一些不太熟悉的物理现象,或者需要了解某种物理量的测量方法时,我都会习惯性地翻开它。比如,我曾经对“马德隆球效应”感到好奇,虽然这本书里没有直接的实验,但它关于“流体动力学”和“伯努利原理”的讲解,让我能够大致理解这种现象背后的物理机制。它详细地解释了流体速度与压强的关系,以及在流体流动过程中能量守恒的应用。书里还提供了一些相关的实际应用案例,这让我对物理学理论在日常生活中的重要性有了更深的认识。还有一次,我在学习关于“霍尔效应”的原理时,这本书里关于“载流导体在磁场中受力”的讲解,以及关于“霍尔效应”实验的详细介绍,为我理解这一现象提供了坚实的基础。它不仅解释了实验的原理,还详细介绍了实验装置的组成,测量步骤,以及数据处理方法。它还提到了霍尔效应在半导体材料研究中的重要应用,这让我对物理学的前沿研究有了初步的了解。这本书的优点在于,它覆盖的实验范围非常广,而且讲解深入浅出,能够满足不同层次读者的需求。我甚至在书中看到了关于“量子纠缠”的初步介绍,虽然只是理论性的探讨,但它激发了我对量子物理学的浓厚兴趣。这本书不仅仅是一本教材,更是一位知识渊博的向导,引领我探索物理学的奇妙世界。

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**评价一** 这本书,怎么说呢,拿到手的时候,我还是挺期待的。毕竟是“大学物理实验教程”,感觉应该会是那种条理清晰、内容扎实的教科书。翻开扉页,排版倒是挺规整的,字体大小适中,看着不费眼。第一部分是关于力学的实验,什么牛顿定律的验证、动量守恒的测量,这些都是大学物理的基础,理论课上讲得再多,总归是要在实验中亲身去感受的。我记得我当时看的是关于“验证牛顿第二定律”的那一章,它详细地介绍了实验的器材,比如什么小车、砝码、纸带、打点计时器,还有它们的连接方式。然后是实验步骤,一步步地指导你如何操作,包括如何调整斜面角度,如何给小车施加恒定的力,如何处理打点计时器打出的纸带,以及如何根据纸带上的点计算出加速度。最后一部分是数据处理和误差分析,这部分尤其重要,老师总是强调实验的严谨性,而误差分析正是体现这种严谨性的关键。它会教你如何记录实验数据,如何计算平均值,如何分析系统误差和偶然误差,以及如何用图表来直观地展示你的实验结果。我当时就想着,有了这么一本详细的指南,到时候做实验肯定能事半功倍。它还给了一些常见的实验现象和可能出现的错误,这对于我们这些初次接触精密实验的学生来说,简直是救星。我甚至还仔细研究了它关于如何使用游标卡尺和螺旋测微器测量长度的章节,虽然看似简单,但要保证读数的准确性,确实需要一些技巧和细心。整体来说,这本书在基础实验的讲解上,给了我一种“教科书式”的严谨和详尽,仿佛一位经验丰富的老师,耐心地手把手教你如何去做每一个步骤,如何去理解每一个数据背后的意义。

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**评价三** 读完这本书,我脑海中浮现出来的第一个画面,就是我们在实验室里,面对着那些琳琅满目的仪器,手足无措的样子。这本书,确实在很大程度上,化解了那种“无从下手”的焦虑感。我印象特别深刻的是关于光学实验的部分,比如“光的衍射和干涉”的章节。它不仅仅是简单地描述了实验现象,而是深入浅出地解释了这些现象背后的物理原理,比如惠更斯原理,以及如何用菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射来分析这些现象。它还详细介绍了实验装置的搭建,如何放置单缝或双缝,如何调整激光的入射方向,如何观察屏幕上的条纹,以及如何通过测量条纹间距来计算波长。对于我们来说,最头疼的往往是那些看似微小的细节,比如如何精确测量缝宽,如何确保激光束垂直入射,如何避免环境光线的干扰。这本书就为我们提供了非常实用的操作指导,甚至还给出了具体的测量数据范围和预期的结果,这让我们在实验过程中,能够有一个明确的对标,知道自己做得对不对,有没有偏离太远。而且,它还提到了不同类型的衍射光栅和棱镜的使用方法,以及在不同实验条件下可能出现的各种变化,这让我们在理解实验原理的同时,也能够拓展思路,去思考更复杂的光学现象。我甚至还翻阅了关于“光电效应”的章节,它解释了光子理论是如何解释这一现象的,以及如何通过实验测量光电流和截止电压来验证爱因斯坦的光电方程。这本书在这方面做得非常出色,它让抽象的物理理论,通过具体的实验操作,变得触手可及。

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**评价四** 这本书,我常常在做一些更深入的课程设计或者参加一些课外物理竞赛的时候会翻阅。它里面的一些章节,尤其是那些涉及到“高级”或者“综合性”实验的讲解,对我启发很大。举个例子,我曾经为了完成一个关于“单摆周期与摆长、重力加速度关系的验证”的实验,就查阅了这本书的相关章节。它不仅仅讲解了基本的实验原理,还深入地探讨了影响单摆周期的各种因素,比如空气阻力、摆线的质量、以及摆角的大小。书里详细地分析了这些因素如何引入误差,以及如何通过一些巧妙的实验设计来减小这些误差的影响。比如,它提到在摆角很小的情况下,单摆的周期近似不随摆角变化,并给出了具体的角度范围。同时,它还提供了如何使用电子计时器来提高时间测量的精度,以及如何处理多组数据来减小随机误差。这让我意识到,看似简单的实验,背后也蕴含着丰富的物理思想和精密的实验技巧。这本书还有一个特点,就是它在讲解每一个实验时,都会附带一些相关的背景知识和发展历史,这让我不仅仅是学习如何操作,更能理解这个实验在物理学发展中的地位和意义。我记得在看关于“霍尔效应”的章节时,它不仅介绍了实验原理和测量方法,还提到了霍尔效应在半导体材料研究和磁场测量中的应用,这让我对物理学在现代科技中的作用有了更深的认识。这本书在这方面做得非常到位,它能够将实验操作与更广阔的物理学视野联系起来。

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