大学物理实验

绪论 1

0.1 物理实验的重要性 1

0.2 物理实验课的要求 2

0.3 如何进行物理实验 3

0.4 物理实验课学生守则 3

第1章 测量误差、不确定度及数据处理的基础知识 5

1.1 测量及其分类 5

1.1.1 测量 5

1.1.2 直接测量和间接测量 5

1.1.3 等精度测量和非等精度测量 6

1.2 误差及其分类 6

1.2.1 误差的定义 6

1.2.2 误差的分类 7

1.3 随机误差的分布规律 8

1.3.1 正态分布（高斯分布） 9

1.3.2 均匀分布 11

1.4 测量结果及其不确定度 11

1.4.1 不确定度的概念 11

1.4.2 直接测量量不确定度计算及结果表示 12

1.4.3 间接测量量不确定度计算及结果表示 14

1.5 有效数字及其运算规则 17

1.5.1 测量结果的有效数字 18

1.5.2 有效数字的运算规则 19

1.6 实验数据处理的常用方法 20

1.6.1 列表法 20

1.6.2 作图法 21

1.6.3 逐差法（差数平均值法） 24

1.6.4 最小二乘原理及线性回归法处理数据 26

第2章 预科实验 31

2.1 固体密度的测量 31

2.1.1 实验目的 31

2.1.2 实验原理 31

2.1.3 实验仪器 32

2.1.4 实验内容与方法 35

2.1.5 原始数据记录及处理 36

2.1.6 分析与思考 37

2.2 测定冰的熔解热 37

2.2.1 实验目的 37

2.2.2 实验原理 37

2.2.3 实验仪器 39

2.2.4 实验内容与方法 40

2.2.5 原始数据记录及处理 40

2.2.6 分析与思考 41

2.3 示波器的原理与使用 41

2.3.1 实验目的 42

2.3.2 实验原理 42

2.3.3 实验仪器 46

2.3.4 实验内容和方法 51

2.3.5 原始数据记录及处理 53

2.3.6 分析与思考 54

2.4 薄透镜焦距的测量 55

2.4.1 实验目的 55

2.4.2 实验原理 55

2.4.3 实验仪器 58

2.4.4 实验内容与方法 58

2.4.5 原始数据记录及处理 60

2.4.6 分析与思考 62

2.4.7 附录 62

2.5 元件电阻及其伏安特性测量 63

2.5.1 实验目的 63

2.5.2 实验原理 63

2.5.3 实验仪器 66

2.5.4 实验内容与方法 68

2.5.5 原始数据记录及处理 69

2.5.6 分析与思考 70

2.5.7 附录 71

第3章 基础实验 73

3.1 拉伸法测钢丝杨氏模量 73

3.1.1 实验目的 73

3.1.2 实验原理 73

3.1.3 实验仪器 75

3.1.4 实验内容与方法 77

3.1.5 原始数据记录及处理 80

3.1.6 分析与思考 82

3.1.7 附录 82

3.2 钢体转动惯量的测量 83

3.2.1 实验目的 83

3.2.2 实验原理 83

3.2.3 实验仪器 85

3.2.4 实验内容与方法 86

3.2.5 原始数据记录及处理 86

3.2.6 分析与思考 87

3.3 落球法测液体黏滞系数 87

3.3.1 实验目的 87

3.3.2 实验原理 87

3.3.3 实验仪器 88

3.3.4 实验内容与方法 89

3.3.5 原始数据记录及处理 90

3.3.6 分析与思考 91

3.4 固体线膨胀系数的测量 91

3.4.1 实验目的 92

3.4.2 实验原理 92

3.4.3 实验仪器 93

3.4.4 实验内容与方法 94

3.4.5 原始数据记录及处理 95

3.4.6 分析与思考 96

3.4.7 附录 96

3.5 冷却法测固体的比热容 97

3.5.1 实验目的 97

3.5.2 实验原理 97

3.5.3 实验仪器 98

3.5.4 实验内容与方法 99

3.5.5 原始数据记录与处理 100

3.5.6 分析与思考 101

3.6 直流电桥测电阻 101

3.6.1 实验目的 101

3.6.2 实验原理 101

3.6.3 实验仪器 103

3.6.4 实验内容与方法 106

3.6.5 原始数据记录及处理 107

3.6.6 分析与思考 109

3.6.7 附录 109

3.7 电容特性研究 111

3.7.1 实验目的 111

3.7.2 实验原理 111

3.7.3 实验仪器 113

3.7.4 实验内容与方法 113

3.7.5 原始数据记录及处理 114

3.7.6 分析与思考 115

3.7.7 附录 116

3.8 分光计的调节和使用 116

3.8.1 实验目的 116

3.8.2 实验原理 117

3.8.3 实验仪器 120

3.8.4 实验内容与方法 121

3.8.5 原始数据记录及处理 124

3.8.6 分析与思考 125

3.9 甲电池参数及输出特性的测量 125

3.9.1 实验目的 125

3.9.2 实验原理 125

3.9.3 实验仪器 127

3.9.4 实验内容与方法 127

3.9.5 原始数据记录及处理 128

3.9.6 分析与思考 128

第4章 综合与应用实验 130

4.1 电表的扩程与校准 130

4.1.1 实验目的 130

4.1.2 实验原理 130

4.1.3 实验仪器 132

4.1.4 实验内容与方法 132

4.1.5 原始数据记录与处理 134

4.1.6 分析与思考 135

4.2 电位差计测量电源电动势和内阻 136

4.2.1 实验目的 136

4.2.2 实验原理 136

4.2.3 实验仪器 137

4.2.4 实验内容与方法 140

4.2.5 原始数据记录及处理 140

4.2.6 分析与思考 141

4.2.7 附录 141

4.3 RLC串联电路的谐振 142

4.3.1 实验目的 142

4.3.2 实验原理 142

4.3.3 实验仪器 144

4.3.4 实验内容与方法 144

4.3.5 原始数据记录及处理 145

4.3.6 分析与思考 146

4.4 折射率的测量 146

4.4.1 实验目的 147

4.4.2 实验原理 147

4.4.3 实验仪器 149

4.4.4 实验内容与方法 150

4.4.5 原始数据记录及处理 151

4.4.6 分析与思考 152

4.4.7 附录 152

4.5 霍尔效应测量磁场 153

4.5.1 实验目的 153

4.5.2 实验原理 154

4.5.3 实验仪器 156

4.5.4 实验内容与方法 158

4.5.5 原始数据记录及处理 159

4.5.6 分析与思考 159

4.6 冲击电流计法测磁场 160

4.6.1 实验目的 160

4.6.2 实验原理 160

4.6.3 实验仪器 162

4.6.4 实验内容与方法 163

4.6.5 原始数据记录与处理 164

4.6.6 分析与思考 165

4.7 温敏元件温度特性的测量 165

4.7.1 实验目的 165

4.7.2 实验原理 165

4.7.3 实验仪器 168

4.7.4 实验内容与方法 170

4.7.5 原始数据记录及处理 171

4.7.6 分析与思考 172

4.7.7 附录 172

4.8 AD590特性测量及应用研究 173

4.8.1 实验目的 174

4.8.2 实验原理 174

4.8.3 实验仪器 174

4.8.4 实验内容与方法 175

4.8.5 原始数据记录及处理 176

4.8.6 分析与思考 177

4.8.7 附录 177

4.9 非平衡电桥测热敏电阻温度特性 179

4.9.1 实验目的 179

4.9.2 实验原理 179

4.9.3 实验仪器 181

4.9.4 实验内容与方法 181

4.9.5 原始数据记录及处理 182

4.9.6 分析与思考 183

4.10 空气中声速的测定 183

4.10.1 实验目的 184

4.10.2 实验原理 184

4.10.3 实验仪器 186

4.10.4 实验内容与方法 187

4.10.5 原始数据记录及处理 189

4.10.6 分析与思考 190

4.11 光电效应实验 190

4.11.1 实验目的 191

4.11.2 实验原理 191

4.11.3 实验仪器 193

4.11.4 实验内容与方法 196

4.11.5 原始数据记录及处理 198

4.11.6 分析与思考 199

4.12 电子电量的测定 199

4.12.1 实验目的 200

4.12.2 实验原理 200

4.12.3 实验仪器 203

4.12.4 实验内容与方法 208

4.12.5 原始数据记录及处理 209

4.12.6 分析与思考 211

4.13 测量光栅常数和光波波长 212

4.13.1 实验目的 212

4.13.2 实验原理 212

4.13.3 实验仪器 213

4.13.4 实验内容与方法 213

4.13.5 原始数据记录及处理 214

4.13.6 分析与思考 215

4.13.7 附录 216

4.14 等厚干涉及其应用 216

4.14.1 实验目的 216

4.14.2 实验原理 217

4.14.3 实验仪器 219

4.14.4 实验内容与方法 221

4.14.5 原始数据记录与处理 222

4.14.6 问题与思考 223

第5章 附录 224

附录1 中华人民共和国法定计量单位 224

附录2 常用物理参数 226

附录3 诺贝尔物理学奖获得者及其得奖项目 233

参考文献 240