大学物理实验

目录**篇绪论第1章大学物理实验课程的教学目的和要求 31.1大学物理实验课程的定位 31.1.1大学物理实验课程的定位和教学内容 31.1.2大学物理实验课程的教学要求 31.2大学物理实验课程的教学环节和要求 41.2.1一个完整科学实验需经历的基本环节 41.2.2物理教学实验的分类 41.2.3大学物理实验的分类 61.2.4大学物理实验课程教学安排 6第2章实验测量、误差和不确定度 92.1物理量的测量 92.1.1何为测量 92.1.2国际单位制和基本物理量 92.1.3测量模型和测量函数 92.1.4测量仪器的检定和校准 102.1.5测量的分类 102.2测量误差 112.2.1测量误差和不确定度的定义 112.2.2误差的分类 122.2.3准确度和精密度 132.3随机误差 132.3.1随机误差分布规律 132.3.2随机误差的计算方法及实例 162.3.3误差均分原理和应用 192.3.4有效数字 202.3.5测量仪器的准确度等级和误差 232.4系统误差 232.4.1系统误差的来源及确定方法 232.4.2消除或减小系统误差的方法 242.5测量结果的不确定度 252.5.1不确定度概念的由来 252.5.2不确定度的概念和分类 262.5.3不考虑自由度时不确定度的评定 272.5.4考虑自由度时不确定度的评定 29第3章实验数据的处理与表达 353.1列表法和作图法 353.1.1列表法 353.1.2作图法 363.2线性化数据处理方法 403.2.1*小二乘法 413.2.2零偏差法 433.2.3回归测量的平差修正法 443.2.4小范围的线性化 443.2.5大范围的线性化 453.3经验方程 453.3.1线型选择 463.3.2单调型 463.3.3起伏型 473.3.4扭结型和波包型 473.3.5组合型 483.3.6数学在物理实验中的重要性 483.4用计算机处理实验数据 493.4.1通用数据处理软件 503.4.2数学软件 503.4.3编程语言 523.4.4专用仿真计算软件 52第二篇常用仪器与基本物理量测控第4章电磁学实验基础知识 554.1电源 554.1.1电池 564.1.2直流电源 584.1.3直流高压源 604.1.4大容量电容 604.1.5调压器 614.2信号发生器 614.2.1交流信号相关参数 614.2.2函数信号发生器 634.3常用电学测量仪器 644.3.1数字万用表 644.3.2交流毫伏表 654.3.3高压表 664.3.4微电流表 664.3.5电荷计 674.3.6高阻表 684.3.7低阻表 694.3.8电桥 694.3.9示波器 724.4其他常用电学实验装置 774.4.1电路实验板 774.4.2滑线变阻器 784.4.3电阻箱和标准电阻 794.4.4电容箱和标准电容 804.4.5电感箱和标准电感 804.5电学实验常用符号 814.6常用磁学实验装置 814.6.1磁场的表征参数 824.6.2磁场的获得 824.6.3磁场的测量 844.7电磁学实验安全注意事项 85第5章力学实验基础知识 875.1长度测量仪器 875.1.1望远镜 875.1.2激光测距仪 875.1.3线纹尺 885.1.4游标卡尺 885.1.5螺旋测微器 905.1.6千分表 915.1.7光学显微测量 915.1.8光杠杆 945.1.9测厚仪 955.1.10其他长度测量设备 955.2重量和质量测量仪器 965.2.1弹簧秤 965.2.2机械天平 965.2.3电子天平 975.3时间测量仪器 985.3.1秒表 985.3.2光电门 985.3.3高速摄像机 995.4角度测量仪器 995.4.1转动传感器 995.4.2转速计 1005.4.3分光计 100第6章热学实验基础知识 1056.1温标 1056.2温度计 1076.2.1玻璃棒式液体温度计 1076.2.2贝克曼温度计 1086.2.3热电偶温度计 1096.2.4PN结温度计 1116.2.5固体电阻温度计 1116.2.6石英晶体温度计 1126.2.7集成电路温度计 1136.2.8非接触式温度计 1136.3温度控制 1156.3.1杜瓦瓶 1166.3.2恒温液体浴 1166.3.3恒温金属浴 1176.3.4磁力搅拌器 1176.3.5电热套 1186.3.6半导体制冷 118第7章光学实验基础知识 1197.1光学基本物理量和单位 1207.1.1辐射度学参数 1207.1.2光度学参数 1217.1.3光谱学参数 1227.1.4其他光学常用参数 1237.2光源 1257.2.1光源的分类 1257.2.2连续谱光源 1257.2.3线状谱光源 1287.2.4单色光源 1297.2.5光纤耦合光源 1307.3光学元件 1307.3.1光阑 1317.3.2滤光片 1327.3.3反射镜 1347.3.4透镜 1357.3.5棱镜 1367.3.6偏振元件 1377.3.7常见光学系统 1397.4光检测设备 1407.4.1光传感器 1407.4.2光检测仪器和设备 1447.5光学平台及调节附件 1457.5.1底座 1457.5.2套筒和支杆 1497.5.3调节架 1497.6光学实验安全注意事项 1547.6.1光学元件的正确使用与维护 1547.6.2光学实验的操作规则 155第8章传感器及通用物理实验平台 1568.1传感器及数据采集器 1568.1.1传感器的基本结构 1568.1.2传感器的种类 1578.1.3传感器的基本特性 1588.1.4传感器实验系统 1588.2通用物理实验平台 1598.2.1通用物理实验系统构成 1598.2.2通用物理实验系统使用方法 1608.2.3视频分析功能 1638.3基于虚拟仪器的物理实验平台 1648.3.1虚拟仪器 1648.3.2虚拟仪器技术 1658.3.3LabVIEW开发环境 1668.3.4虚拟仪器实验平台 1688.4智能手机实验平台 1718.4.1智能手机中的传感器 1718.4.2智能手机物理实验软件 172第三篇学科共性实验第9章力学实验 175实验A1长度、重量、密度的测量及不确定度分析 175实验A2用力敏传感器测量液体表面张力系数 176实验A3用光杠杆测量金属丝的静态杨氏模量 180实验A4基于转动传感器的玻尔振动综合实验 182实验A5基于智能手机的振动实验 188实验A6基于视频分析的运动学实验 191第10章热学实验 195实验B1温度传感器温度特性的测量 195实验B2不良热导体热导率的测量 198实验B3基于温度传感器的热电当量实验 203实验B4基于气压传感器测量空气的比热容比 206第11章电磁学实验 209实验C1用示波器测量交流信号的基本参数 209实验C2交流信号的频谱及常用电子元器件的I-V特性 212实验C3RLC串联电路交流稳态和谐振特性 215实验C4用交流电桥测电感和电容 221实验C5巨磁电阻效应实验 225实验C6利用霍尔效应测量磁场 232第12章光学实验 236实验D1透镜和透镜组基本参数的测量 236实验D2自组双透镜光学系统 243实验D3用分光计测量液体的折射率 249实验D4光栅常量及光波波长的测量 253实验D5迈克耳孙干涉实验及应用 256实验D6单缝衍射相对光强分布 262实验D7圆孔衍射实验 266第13章原子物理学实验 271实验E1光电效应实验测普朗克常量 271实验E2密立根油滴实验测电子电荷 276实验E3弗兰克-赫兹实验测原子的激发能量 284实验E4基于光栅光谱仪的原子发射光谱实验 289实验E5基于光纤光谱仪的原子吸收光谱实验 294第四篇学科特色实验第14章医科物理实验 301实验F1生物医学图像的显微采集与测量 301实验F2生物传感器实验 306实验F3心电图机的使用及人体心电图的测量 312实验F4眼睛成像模型实验 319第15章工科物理实验 325实验G1温度测控仪的设计和组装 325实验G2基于LabVIEW的虚拟仪器实验 329实验G3基于CompactDAQ的多通道温度采集实验 333实验G4基于Multisim的RLC电路和电桥仿真实验 335实验G5基于空间光调制器的光学成像畸变实验 340实验G6光纤耦合及光纤传感器实验 346第16章理科物理实验 356实验H1超声光栅测声速 356实验H2椭圆偏振光测薄膜厚度 359实验H3基于COMSOL的电阻加热仿真实验 365实验H4基于Multisim的混沌电路实验 369实验H5基于Seelight的光学衍射仿真实验 373实验H6空间频谱和傅里叶光学基础实验 376参考资料 383附录 386附录At分布在不同概率p与自由度v下的tp(v)值 386附录B实验室常用参数表 387