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大学物理实验(下册) 版权信息
- ISBN：9787030746573
- 条形码：9787030746573 ; 978-7-03-074657-3
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>
大学物理实验(下册) 内容简介
本教材解决了少数民族、山区学生物理实验基础参差不齐，部分学生从未做过物理实验，物理实验教学整体进度难于统一，教学质量难于保证，教学目标难于实现等问题；结合边疆贫困山区实验教学，拓展物理实验教学内容，针对边疆地区物理实验器材欠缺的问题，培养了学生自主设计、开发物理实验教具和仪器的能力，对教学质量的提高取得了明显的效果。
大学物理实验(下册) 目录
目录
序
前言
第4章 设计性实验 1
4.1 用A4纸测量重力加速度 1
4.2 测量可溶性固体颗粒密度 4
4.3 声速的测定 9
4.4 验证机械能守恒定律实验 13
4.5 一种模拟开普勒面积定律的简易实验 16
4.6 简易大气压强计的制作 20
4.7 测定橡胶杨氏模量 24
4.8 夫琅禾费衍射方法测金属杆的线胀系数 26
4.9 用智能手机传感器测量弹簧的劲度系数 28
4.10 用智能手机软件测量运动学变量 29
4.11 多量程电压和电流表的设计与组装 34
4.12 自组电桥测电阻 36
4.13 测定光电二极管的伏安特性 38
4.14 太阳能电池基本特性的测量 41
4.15 电磁感应与磁悬浮力 44
4.16 用霍尔器件研究螺线管的磁场 47
4.17 白炽灯伏安特性曲线的研究 50
4.18 导线熔断电流和直径关系的研究 51
4.19 研究电磁铁的作用力 54
4.20 用正切电流计对地磁场水平分量的测量 56
4.21 用等边三棱镜调节分光仪 59
4.22 用平行光管和望远镜测量棱角 61
4.23 珀罗棱镜的折射率测定 62
4.24 用自准直法测定薄凹透镜的焦距 64
4.25 利用透镜组测定液体的折射率 65
4.26 用双棱镜测氦氖激光波长 66
4.27 用透射光方法测定透镜曲率半径 67
4.28 用衍射方法测量金属丝直径 68
4.29 夫琅禾费衍射方法测微小长度 69
4.30 简易法测量光栅常量 70
4.31 用简易方法测定钠光灯波长 71
4.32 辨别左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的实验 73
4.33 椭圆偏振光法测定介质薄膜的厚度和折射率 74
4.34 用分光仪观察并比较几种光谱 76
4.35 用塞曼效应现象测定e/m 77
第5章 综合性实验 79
5.1 总结单摆周期经验公式 79
5.2 旋转液体测量重力加速度 82
5.3 手机测物体惯性质量 88
5.4 用频闪照相法测定重力加速度 94
5.5 声光衍射与液体中声速的测定 98
5.6 密立根油滴实验 103
5.7 电介质相对介电常量的测定 108
5.8 地磁场的测量 113
5.9 非平衡测温电桥的设计与定标 116
5.10 磁致伸缩系数的测量 120
5.11 微波段电子自旋共振 124
5.12 核磁共振 130
5.13 光栅单色仪 137
5.14 永磁式塞曼效应实验仪 141
5.15 用CCD较差测光方法绘制变星的光变曲线 149
5.16 光泵磁共振 156
第6章 开放型课外实验设计研究 161
6.1 应用计算机鼠标器做力学实验研究 161
6.2 用阿特伍德机验证牛顿第二定律 165
6.3 用游标卡尺测定杨氏模量的实验研究 170
6.4 声卡在力学实验中的应用 173
6.5 用声音的共振测量声速的研究 180
6.6 用光电计时器测定液体黏滞系数 185
6.7 用细玻璃管测液体表面张力系数 188
6.8 用电磁打点计时器测定电容量 192
6.9 气体介电常量ε的测量 194
6.10 凹透镜折射率测定的实验研究 200
6.11 斜入射的光栅衍射实验研究 206
6.12 弱磁场中的法拉第磁光效应 212
6.13 液体表面张力系数课外实验设计 216
6.14 用恒定电流场模拟静电场的数据处理方法示例 224
6.15 牛顿环实验教学研究 232
附表 物理常数表 243
序
前言
第4章 设计性实验 1
4.1 用A4纸测量重力加速度 1
4.2 测量可溶性固体颗粒密度 4
4.3 声速的测定 9
4.4 验证机械能守恒定律实验 13
4.5 一种模拟开普勒面积定律的简易实验 16
4.6 简易大气压强计的制作 20
4.7 测定橡胶杨氏模量 24
4.8 夫琅禾费衍射方法测金属杆的线胀系数 26
4.9 用智能手机传感器测量弹簧的劲度系数 28
4.10 用智能手机软件测量运动学变量 29
4.11 多量程电压和电流表的设计与组装 34
4.12 自组电桥测电阻 36
4.13 测定光电二极管的伏安特性 38
4.14 太阳能电池基本特性的测量 41
4.15 电磁感应与磁悬浮力 44
4.16 用霍尔器件研究螺线管的磁场 47
4.17 白炽灯伏安特性曲线的研究 50
4.18 导线熔断电流和直径关系的研究 51
4.19 研究电磁铁的作用力 54
4.20 用正切电流计对地磁场水平分量的测量 56
4.21 用等边三棱镜调节分光仪 59
4.22 用平行光管和望远镜测量棱角 61
4.23 珀罗棱镜的折射率测定 62
4.24 用自准直法测定薄凹透镜的焦距 64
4.25 利用透镜组测定液体的折射率 65
4.26 用双棱镜测氦氖激光波长 66
4.27 用透射光方法测定透镜曲率半径 67
4.28 用衍射方法测量金属丝直径 68
4.29 夫琅禾费衍射方法测微小长度 69
4.30 简易法测量光栅常量 70
4.31 用简易方法测定钠光灯波长 71
4.32 辨别左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的实验 73
4.33 椭圆偏振光法测定介质薄膜的厚度和折射率 74
4.34 用分光仪观察并比较几种光谱 76
4.35 用塞曼效应现象测定e/m 77
第5章 综合性实验 79
5.1 总结单摆周期经验公式 79
5.2 旋转液体测量重力加速度 82
5.3 手机测物体惯性质量 88
5.4 用频闪照相法测定重力加速度 94
5.5 声光衍射与液体中声速的测定 98
5.6 密立根油滴实验 103
5.7 电介质相对介电常量的测定 108
5.8 地磁场的测量 113
5.9 非平衡测温电桥的设计与定标 116
5.10 磁致伸缩系数的测量 120
5.11 微波段电子自旋共振 124
5.12 核磁共振 130
5.13 光栅单色仪 137
5.14 永磁式塞曼效应实验仪 141
5.15 用CCD较差测光方法绘制变星的光变曲线 149
5.16 光泵磁共振 156
第6章 开放型课外实验设计研究 161
6.1 应用计算机鼠标器做力学实验研究 161
6.2 用阿特伍德机验证牛顿第二定律 165
6.3 用游标卡尺测定杨氏模量的实验研究 170
6.4 声卡在力学实验中的应用 173
6.5 用声音的共振测量声速的研究 180
6.6 用光电计时器测定液体黏滞系数 185
6.7 用细玻璃管测液体表面张力系数 188
6.8 用电磁打点计时器测定电容量 192
6.9 气体介电常量ε的测量 194
6.10 凹透镜折射率测定的实验研究 200
6.11 斜入射的光栅衍射实验研究 206
6.12 弱磁场中的法拉第磁光效应 212
6.13 液体表面张力系数课外实验设计 216
6.14 用恒定电流场模拟静电场的数据处理方法示例 224
6.15 牛顿环实验教学研究 232
附表 物理常数表 243
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大学物理实验(下册) 节选
第4章设计性实验 4.1用A4纸测量重力加速度 【实验室提供的仪器用具】 A4纸（质量已知）、秒表（智能手机可以代替）、直尺. 【实验设计思想】 用A4纸测量重力加速度的方法，能帮学生更好地理解实验原理，且教师在教学过程中利用低成本实验器材，研究出新颖的实验方法，可以在一定程度上引起学生的学习兴趣和激发学生的创新意识，实验仪器简单、低成本可以让学生有更多自己动手实验的机会，这对中学生科学素养的培养有一定的作用.虽然本实验也有自身的缺陷，例如，与传统的测量方法相比，没有传统实验的数据精确，需要很安静的实验环境，但是由于该实验仪器简单，只需一张A4纸和一部手机计时，不需要其他高级的设备，作为创新性和设计性实验，在物理实验教学实践中效果较佳. 另外，作为探究教学实验方法的案例，实验原理部分可以为将来著名的密立根油滴实验和液体黏度的测量（落球法）等经典实验的学习，打下坚实的基础. 【测量原理和方法提示】 1.测量原理 选取一张普通的A4纸，从离地面1m的高度水平下落，如图4-1-1所示.S为A4纸的面积（S=210mm×297mm），Fair为空气阻力，v为A4纸下落的速度，vδt为A4纸下落时间δt时空气层的厚度，mS为A4纸的质量.空气阻力为 （4-1-1） 则完整的纸张的运动方程包括两个部分 （4-1-2） （4-1-3） 所以 （4-1-4） 2.测量方法 （1）普通A4纸（质量已知）、秒表（智能手机可以代替）、直尺等实验仪器用具如图4-1-2所示. 基于动量定理（或牛顿定律）我们能推导出动态空气压力的公式.假设面积为S、质量为mS的纸张以速度v下落，在时间δt内，与厚度为δl=vδt，质量为δm=Sδlρ的空气产生相互作用.纸张失去的动量为δp=vδm. （2）选一张质量为5g的A4纸（80mg/cm2），然后用智能手机代替秒表记录纸张匀速下落的时间，如图4-1-3所示.由A4纸下落的时间和A4纸下落的高度，计算出A4纸从1m的高度水平下落的速度v和标准误差. 图4-1-3实验方法 【实验设计要求】 （1）阅读参考文献，写出实验方法和过程. （2）简述实验设计思想. （3）计算出A4纸从1m的高度水平下落的速度v和标准误差. （4）计算出重力加速度的值，讨论实验误差. （5）完成实验报告. （6）如果已知当地重力加速度的值，实验室提供的仪器用具不变，试设计一个测量空气密度的实验. 【实验参数】 A4纸的质量mS=5g，面积S=210mm×297mm，昆明的空气密度（张雄等，2001）ρ=1.2kg/m3.测量时我们实验室的大气压强为600.05mmHg（1mmHg=1.33322×2dv 10Pa）.实验中dt=0作了近似. 4.2测量可溶性固体颗粒密度 【实验室提供的仪器用具】 注射器、白砂糖、食用盐、棉花、万用电表、托盘天平、压强传感器、压强传感计数器. 【实验设计思想】 密度测量实验是大学物理中常见的实验之一，我们都知道对于形状不规则的固体，通常采用流体静力称衡法来测其体积.但是此方法针对的待测物质是不溶于水、不吸水或与水不发生化学反应的，那么对于易溶于水、吸水或与水会发生化学反应的物质的密度应该如何测量呢？有些物质的体积是很难确定的，比如食盐、白砂糖等固体小颗粒.鉴于这些困难，本实验将从原理上对传统的实验方案进行改进，把传统测量不规则固体密度的液体换成气体，在实验中取得了较好的效果，该方法可以培养学生的创新思维能力，让学生积极参与实验.测量可溶性固体颗粒体积的实验设备在商业、工业上具有实用价值，所以此实验装备不仅可以在中学和大学教学中推广使用，还可以在工商业中得以利用.本实验以白砂糖为例. 密度是材料的基本物理性质之一，其测量在教学中和工程上有着重要的意义，密度ρ是质量m和体积V的比值，即ρ=m，因此准确测量质量m和体积V是*关键的.那么测量可溶性固体的密度，其关键也在于准确测量固体的体积及质量.一般情况下，固体的体胀系数和温胀系数都非常小，与气体相比可以忽略不计，所以在此实验中，我们默认固体的体积不随压强、温度的变化而变化，在恒温恒压下测出可溶性固体的密度. 【测量原理和方法提示】 取质量为mm（=20g）的白砂糖装入气密性较好的注射器中，注射器中气体初始状态的大气压强为p0，白砂糖的体积为Vx，气体与固体的体积为V，保持温度不变，改变注射器内气体的体积（注射器内的体积从50mL开始下降），压强传感器输出的压强为p，压强传感计数器输出的电压为U（电压的范围为（-50±50）mV），这里得到与的一个函数关系式 （4-2-1） 式中a表示偏移量，b表示线性系数.（4-2-1）式同时除以p0得 （4-2-2） 或者 （4-2-3） 式中 在恒温恒压下进行该实验，在等温条件下有 （4-2-4） 根据（4-2-3）式和（4-2-4）式得到以下关系式： （4-2-5） 实验中测出数据并利用函数关系式，画出图像，利用数学中的两点式确定（4-2-5）式中的A和B，利用以上0的函数关系式求出白砂糖晶体的体积.我们知道，根据玻意耳定律，在等温过程中 （4-2-6） 式中表表示注射器内气体的体积，V表示注射器体积的读数，示白砂糖晶体的体积.变形（4-2-6）式得 （4-2-7） 根据（4-2-5）式、（4-2-7）式及实验测出的相关数据即可求出白砂糖晶体的体积Vx.然后由密度公式计算出待测物质的密度（Tsutsumanovaetal.，2012）. 实验装置如图4-2-1所示，由注射器、压强传感器、压强传感计数器组合而成. 测量方法提示：取适量的白砂糖，用托盘天平称出其质量后放入注射器中，在注射器的开端放一团棉花用以防止白砂糖晶体进入传感器中.缓慢推动活塞，改变注射器内密封气体的体积（从50mL计量开始，每次减少4mL），通过压强传感器和压强传感计数器，读出电压的数值U，记录活塞所在位置刻度的体积V. 【实验结果示例】 当注射器中没有可溶性固体时，测出V、/=/0、U. VVpp根据表4-2-1中的数据，利用（4-2-5）式计算0出A和B的值，A=1.084，B=.0.020.
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