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绪论1

第1章 测量的不确定度与数据处理5

1.1测量的基本概念5

1.1.1测量及其表示5

1.1.2测量的分类5

1.2误差的基本概念6

1.2.1真值与测量误差6

1.2.2误差的表示形式：绝对误差与相对误差6

1.2.3误差的分类及来源7

1.3直接测量随机误差的估算8

1.3.1随机误差的统计分布规律8

1.3.2用算术平均值表示测量结果的最佳值9

1.3.3随机误差的表示与估算9

1.3.4 t分布10

1.3.5粗差的剔除11

1.4测量不确定度简介11

1.4.1不确定度的概念12

1.4.2直接测量不确定度的估算12

1.4.3合成标准不确定度和展伸不确定度13

1.4.4间接测量不确定度的计算14

1.4.5不确定度计算的简化——微小误差舍去原则15

1.5有效数字及其运算规则15

1.5.1有效数字的概念16

1.5.2有效数字记录与修约时必须注意的问题16

1.5.3有效数字的运算17

1.6实验数据处理的常用方法18

1.6.1列表法18

1.6.2作图法19

1.6.3逐差法21

1.6.4线性回归法22

第2章 物理实验基本知识27

2.1物理学中的基本物理量及其测量方法27

2.1.1物理学中的基本物理量概述27

2.1.2长度28

2.1.3质量30

2.1.4温度31

2.1.5时间32

2.1.6电压32

2.1.7电阻33

2.1.8磁场34

2.1.9光波波长35

2.1.10折射率36

2.2物理实验常用基本仪器38

2.2.1力学热学实验常用仪器38

2.2.2电磁学实验常用仪器50

2.2.3光学常用仪器59

2.3物理实验的基本测量方法65

2.3.1放大法65

2.3.2补偿法66

2.3.3比较法66

2.3.4修正法67

2.3.5光学测量中的视差和等高共轴调节68

2.3.6转换法69

2.3.7模拟法70

2.4物理实验思想71

2.4.1古代朴素的物理实验思想72

2.4.2经典物理实验思想73

2.4.3现代物理实验思想75

2.5物理实验的设计78

2.5.1设计性实验概述78

2.5.2设计性实验需要遵循的四个基本原则79

2.5.3设计性实验的典型分析82

第3章 基础物理实验85

实验1长度测量85

实验2密度测量90

实验3温度和气压测量93

实验4金属线胀系数测定97

实验5补偿法测干电池的电动势与内阻100

实验6用惠斯通电桥测电阻103

实验7静电场描绘106

实验8薄透镜焦距测量110

实验9用牛顿环测定透镜的曲率半径113

第4章 力学、热力学基本实验116

4.1运动学与动力学实验116

实验10速度和加速度的测量116

实验11碰撞中的动量和动能变化规律的研究118

实验12用单摆测定重力加速度120

实验13用自由落体法测定重力加速度122

实验14用可倒摆测定重力加速度124

实验15 用复摆研究刚体转动127

实验16声速测量130

实验17多普勒效应实验134

实验18弦振动的研究136

实验19物体转动惯量的测量139

4.2气体、液体和固体的力学、热学特性测量143

实验20液体黏滞系数的测量143

实验21用焦利氏秤测量液体的表面张力系数144

实验22空气比热容比的测量146

实验23冰的熔解热的测量148

实验24材料导热系数的测量150

实验25金属比热容的测量152

实验26金属材料杨氏模量的测量153

第5章 电磁学基本实验160

5.1直流电学量的测量160

实验27非线性电阻元件伏安特性的研究160

实验28 pn结正向压降温度特性研究162

实验29电容放电法测量高阻值电阻165

实验30用凯尔文电桥测铜棒的电阻率167

实验31非平衡直流电桥及其应用170

5.2交流电学量的测量173

实验32用交流电桥测量元件的交流参数173

实验33用示波器测量交流信号179

实验34 RLC串联电路的暂态过程研究182

实验35 RLC电路的稳态特性研究187

实验36 RLC电路的谐振特性研究193

实验37“黑盒子”问题的研究198

5.3磁材料与磁场测量199

实验38霍尔效应研究及磁场测量199

实验39半导体材料的磁电阻效应研究202

实验40地磁场水平分量的测量204

实验41磁滞回线和磁化曲线的测量209

第6章 光学基本实验212

6.1焦距与助视仪器放大率测量212

实验42用平行光管测量透镜焦距212

实验43透镜组基点的测定216

实验44助视仪器放大率测量219

6.2折射率与光强的测量223

实验45用分光计测量玻璃棱镜折射率223

实验46掠入射法测量液体的折射率225

实验47用迈克耳孙干涉仪测定空气的折射率227

实验48发光强度与光照度的测量228

6.3波长测量230

实验49用双棱镜干涉测定钠光波长230

实验50用迈克耳孙干涉仪测定钠光波长235

实验51用透射光栅测量光波波长239

实验52单色仪的定标和滤光片光谱透射率的测定240

实验53用法布里-珀罗干涉仪测定钠光双线波长差245

6.4偏振、旋光效应及其应用247

实验54偏振现象的观察与研究247

实验55用旋光效应测定糖溶液的浓度251

实验56液晶电光效应实验253

实验57衍射法测量光纤包层外径257

实验58用超声光栅测量声速260

第7章 近代物理基础实验264

实验59阿贝成像原理与空间滤波264

实验60电子比荷测定267

实验61光电效应研究269

实验62弗兰克-赫兹实验271

实验63光谱定性分析273

实验64密立根油滴实验276

第8章 数字化物理实验279

引言279

实验65牛顿第二定律的验证285

实验66滑动摩擦系数的测量288

实验67阻尼振动研究290

实验68空气热机实验研究293

实验69变阻器控制电路的研究296

实验70光的干涉与衍射现象的研究300

实验71透明介质布儒斯特角的测定304

实验72细杆直径的测量306

第9章 创新性与研究性实验309

引言309

实验73 ITO薄膜的制备及其特性测量310

实验74利用原子力显微镜观测薄膜的表面形貌312

实验75太阳能集热器原理及其特性测量316

实验76太阳能光伏电池原理及其特性测量318

实验77 LED光强分布和光束角测量321

实验78用LEID伏安曲线计算发射波长323

实验79磁控溅射法制备薄膜材料324

实验80锂离子电池正极材料LiNi0.5 Mn1.5O4的制备及其电化学性能研究327

实验81锂离子电池分析——循环伏安和交流阻抗329

实验82新型磁制冷材料331

参考文献336

附录 物理常量表339