大学物理实验(第二版)

绪论 我国颁布的《中华人民共和国高等教育法》中明确提出：高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才.学校的科学实验课在这两方面起着重要的作用. 一、实验在物理学发展中的作用 苏联著名化学家涅斯米扬诺夫说过，科学是近代技术之基础，物理是现代科学之领袖.物理学何以成为自然科学中的带头学科？何以成为推动科技革命的主要原动力呢？追根寻源，物理实验的作用功不可没. 科学实验是整个自然科学的基础，而物理实验在整个自然科学中起着极其重要的作用.回顾物理学的发展史，可以看到，实验和理论是物理学的两大支柱.实验—理论—再实验 的模式是物理学发展所遵循的基本规律，即以某些物理现象或实验事实为基础(或起点)，或在受到某些事物的启发下，提出物理模型，用来解释过去已有的实验事实，然后再用实验来验证这个模型的正确与否，并根据不断发展的实验技术和实验方法及实验结果进一步修正和完善它.若新的实验事实与原有的模型不符，或新的实验结果推翻原有理论的某些结论或推论，这个实验模型便促使新的物理模型和新理论的诞生 实验和理论相互依赖，相互促进，共同缔造着物理王国，并不断向其他学科辐射、渗透，成为发展新学科的源泉和推动科学技术革命的动力. **次产业革命如此，第二次产业革命亦如此，今后的发展还将如此.物理实验的思想方法、仪器和技术已被普遍地应用到自然科学以外的各个学科，并且日益广泛地向生产和生活的各个领域渗透、发展和推广应用. 例如，1831年法拉第的电磁感应现象的发现和1887年赫兹的电磁波实验，就是麦克斯韦电磁场理论的实验基础和理论验证中*关键的两个实验；1800年杨氏的双缝干涉实验证明了光的波动学说;1887年赫兹的光电效应的发现是爱因斯坦光量子假设的实验依据，并*终证明了光的波粒二象性；1909年卢瑟福的α粒子散射实验揭开了原子秘密;1957年吴健雄的实验验证了李政道和杨振宁的宇称不守恒定律.对科学技术正在起到巨大作用的新器件、新材料、新技术等(如晶体管、激光器、低温超导、可控热核反应)，也都是首先在实验室中研究出来的.事实证明，实验工作在物理学各个领域的发展中起着重大的作用，实验室从来就是历史上许多重大技术革命的发源地. 二、物理实验教学的目的和任务 理工科高等院校的物理实验已发展成为一门独立的科学实验课程，是学生在大学期间进行科学实验的入门课，是学生受到系统的实验思想方法和技能训练的开端，也是后续实验课程的基础.物理实验课程教学的目的和任务如下. (1) 通过实验要求学生做到：弄懂实验原理，了解一些物理量的测量方法；熟悉常用仪器的基本原理和技术性能，正确选择和使用常用仪器；能够正确记录及处理实验数据，分析判断实验结果；能写出完备的实验报告. (2) 培养并逐步提高学生观察和分析实验现象的能力，进行综合设计实验的能力，独立进行研究工作的能力.为此，要加强对实验的观察、测量和分析的训练，加深对物理概念、规律和理论的理解和应用，并力求逐步提高. (3) 培养及提高学生的科学素质，即严谨的工作作风，严肃认真、实事求是的科学态度，遵守纪律及爱护国家财产的优良品德，刻苦钻研、勇于探索和创新的开拓精神等. 三、物理实验的基本程序 物理实验虽然有多种类型，但都是在教师指导下独立进行实验的实践活动，因此，在实验过程中应当发挥学生的主观能动性，有意识地培养他们的独立工作能力和严谨的工作作风.物理实验课的基本程序，可分为如下三个阶段. 1.实验前预习 仔细阅读实验教材，了解本次实验的原理和方法，并基本了解有关测量仪器的使用方法，在此基础上写出预习报告.预习报告包括：实验名称、目的要求、实验仪器、原理简述(主要原理、有关定律或公式、电路图或光路图等)、数据记录表格.如果是设计性实验，还需写出设计概要或有关计算结果.预习时，应以理解原理为主，了解实验中的待测物理量，可能出现的现象，要达到什么目的(要求什么或验证什么)，以在实验中主动地、有目的地操作，克服机械而呆板的操作方式. 2.进行实验 实验时应遵守实验室规章制度，先要阅读有关仪器使用的注意事项或说明书，熟悉仪器，了解原理和用法，调整好仪器或接好电路，经教师检查后再开始做实验. 实验过程中按步骤进行，仔细测量和读数，正确记录数据并填入数据表格中.数据记录中，如发现有错，可以重新记录，并对原来数据加上特殊符号(如“－”或“×”).未重新测量绝不允许修改实验数据. 将实验记录交教师审核签字后，整理好实验仪器，方能离开实验室.整个过程要求保持实验室的整洁、安静、有序. 3.实验报告 实验报告是实验工作的全面总结，要用简明扼要的形式，将实验结果完整而又真实地表达出来，这是进行科学素质培养的必要内容之一. 书写实验报告时，要求文字通顺，字迹端正，图表规范，结果表示正确(包括误差的表示)；认真讨论，按自己思路来写.实验报告的格式包括下列几部分： (1) 实验名称； (2) 实验目的； (3) 实验仪器； (4) 简要原理(或定律)及计算公式(光学、电学等实验应有光路图或电路图)；实验简要步骤和实验数据记录； (5) 数据处理(包括计算、图表、误差分析等)； (6) 实验结果(结论)； (7) 讨论(或问题回答). 实验报告要用正规的实验报告纸书写，原始记录必须附在后面一并交给老师. 第1篇基础理论