《大学物理实验(第2版)》是参照教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会物理基础课程指导分委会于2008年颁布的《理工科类大学物理课程教学基本要求》,结合同济大学浙江学院物理实验教学的实践,并在已多年使用过的物理实验教材的基础上修编而成的。
全书共分3章,第1章系统介绍了测量的不确定度表达和数据处理;第2章是基础实验,内容包括力学、热学、电磁学和光学的基础实验及近代物理实验;第3章为选做实验和研究性实验。全书共有48个实验,覆盖面较广,有采用不同测量方法的基础实验,有用自制仪器开设的实验,有研究传感器特性的实验,还有随着科技发展而设计的新颖实验。
《大学物理实验(第2版)》适合普通高等院校各工科专业学生学习使用,也可作为教师或相关人员的参考用书。
本书是参照教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会物理基础课程指导分委会于2008年颁布的《理工科类大学物理课程教学基本要求》,结合同济大学浙江学院物理实验教学的实践,并在已多年使用过的物理实验教材的基础上修编而成的。
国务院“关于深化教育改革、全面推进素质教育的决定”指出:“高等教育要重视培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神”,并要求“加强课程的综合性和实践性,重视实验课教学”。普通物理实验课是理工科大学中最基本的实验课之一,是提高学生创新能力和实践能力的极其重要的教学内容和环节。
物理学是一门实验科学,特别是普通物理,更与实验密不可分。在物理学的发展过程中,实验是决定性的因素。发现新的物理现象,寻找物理规律,验证物理定律等,都只能依靠实验,离开了实验,物理理论就会苍白无力,就会成为“无源之水,无本之木”,不可能得到发展。
获诺贝尔物理学奖的华裔实验物理学家丁肇中先生说:“我是一个做实验的工程师。希望通过我的得奖,能提高中国人对实验的认识。没有实验就没有现代科学技术。”据统计,1901年以来,实验物理学家获得诺贝尔奖的人数是理论物理学家的两倍;而近40年来,前者的人数超过后者的六倍。由此可见,物理实验的重要性正在越来越明显地展示出来。高等教育必须面对现实,既重视理论又重视实践,才能真正造就高素质的有创新精神的新一代大学生。
大学物理实验作为一门必修基础课程,要求学生通过物理实验深入掌握基本物理概念和定律,同时通过物理实验掌握获得正确结论的方法和过程,特别要培养独立思考的能力和动手实践的能力。正如爱因斯坦所说:“发展独立思考和独立判断的一般能力,应当始终放在首位。如果一个人掌握了他自己的道路,相比那种主要以获得细节知识为其培训内容的人来说,他一定会更好地适应进步和变化。”这一段话,无论是对于教师,还是对于学生,都是很有教益的。
为适应时代的发展和教学改革的要求,同时也为了更好地培养学生独立思考能力和动手实践能力,本书既保留了一些同济大学设计和研制并具有特色的实验,如测量刚体转动惯量、测量空气比热容比、波尔共振仪实验等,又引入了较多的采用不同测量方法测量同一物理量的实验,以便让学生进行比较,如在第3章“选做实验和研究性实验”中,引入了弯曲法测量杨氏弹性模量、斜入射法和最小偏向角法测量光栅常数等实验。这些基础实验既可以开阔学生视野,又可以使学生了解各具特点的多种实验方法。
随着科技的发展,传感器的应用日益广泛,因此,本书引入了测量温度传感器的温度特性、测量光敏电阻和光电二极管光电特性、测量硅光电池特性等若干实验,并开设了由本校教师研制和开发的太阳能应用实验、自制简易天文望远镜、非线性电路与混沌等实验。
在大学物理实验教学中,需要学生不断关注物理学及其相关学科研究的前沿领域,并用已知的测量手段设计实验并完成测量,因此,在实验教学中需要及时引入这些新的研究成果,以拓展学生的视野,做到与时俱进,为此,我们编入了超声光栅实验、液晶电光效应实验、测量巨磁电阻传感器特性等实验。第3章32个实验可供师生自主选择,以适应不同专业学生的需要。
并且,为了提高学生对物理学科的兴趣,培养我校学生动手操作的实践能力,运用已掌握的物理实验知识进行实验仪器的开发,特别开设了一些兼顾趣味性与实践性的实验,比如自制激光标线仪、自制简易天文望远镜、组装直流电源并研究其输出特性、设计数字温度计、设计调光电路等。
根据同济大学浙江学院的教学特点,本书在实验原理和内容方面写得较为简明,以便于学生预习,也便于学生测量和记录。为满足不同专业和不同兴趣学生的需要,教师和学生可分别选做第2章中打“*”号的部分,以及第3章的选做实验。
本书由曹正东教授主持编写,参加本书编写工作的有同济大学浙江学院袁伟、张明霞、王理想、施小靖。并由曹正东、刘钟毅统稿,复旦大学物理系陆申龙教授主审。在本书编写过程中,得到同济大学浙江学院教务处领导和王少杰教授的关心和帮助,在此致以衷心感谢。还要感谢李佛生副教授和胡德敬教授及朱利萍博士、钟永卫博士对原教材所做的工作,以及傅旭勇老师几年来在实验室的辛勤付出,并感谢申幼犁、倪忠强等老师,他们对书稿多处提出宝贵意见并帮助修改。特别要感谢倪晨老师精心制作了30多块展板,配置在实验室,营造了十分有利于物理实验教学的氛围。
总之,本书编写中融汇了许多教师长期辛勤劳动的成果和丰富的教学经验,编者再次感谢物理实验室和教研室的各位老师。
书中难免有缺点和错误,恳请读者批评指正,以便我们改进。