大学物理实验

本书在内容安排上充分考虑到理工科院校有关专业特点及基础课教学的需要，内容涉及面广、实用性强。

培养学生严谨的科学态度、活跃的创新意识、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力等方面，具有其他实践类课程无法替代的特点。

本书是根据教育部教学指导委员会颁布的《高等学校非物理类大学物理实验课程教学基本要求》，结合一般本科院校专业的特点和厦门华厦学院应用型本科要求及实验室仪器现状，在总结多年教学实践的基础上编写而成的。本书在内容安排上充分考虑到理工科学校有关专业特点及基础课教学的需要，内容涉及面广、实用性强。

物理实验是高等学校学生进行科学实验基本训练的必修基础课程，是学生接受系统实验方法和实验技能训练的开端。物理实验课覆盖面广，具有丰富独特的实验思想、方法和手段，同时能提供综合性很强的基本实验技能训练，是培养学生科学实验能力、提高学生科学素质的重要基础课程。物理实验课在培养学生严谨的科学态度、活跃的创新意识、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力等方面，具有其他实践类课程无法替代的作用。

依照精选内容的原则，本书共6章，第1章为测量误差、测量不确定度和实验数据处理，介绍测量、误差处理、不确定度评估、有效数字运算以及常用的数据处理方法；第2章为物理实验常用测量方法，介绍物理实验的基本方法；第3章为力学&热学实验，选编了9个力学、热学实验；第4章为电磁学实验，选编了14个电磁学实验；第5章为光学实验，选编了4个光学实验；第6章为综合物理实验，选编了包括激光全息照相、超导磁悬浮力测量和光纤通信演示在内的5个综合物理实验。

由于编者水平有限，加之编写时间仓促，书中难免有不足之处，恳请广大读者批评指正。

编 者

2017年11月

第１章 测量误差、测量不确定度和实验
数据处理 1
1.1 测量误差基本知识 1
1.1.1 测量 1
1.1.2 误差 2
1.1.3 随机误差的估算 4
1.1.4 间接测量的误差 7
1.2 测量不确定度评定与表示 10
1.2.1 测量不确定度的基本概念 10
1.2.2 测量不确定度评定与表示 13
1.2.3 不确定度分析的意义及不确定度
均分原理 16
1.2.4 不确定度计算实例 17
1.3 实验数据修约 21
1.3.1 有效位数的概念 21
1.3.2 测量不确定度的有效位数和
修约规则 22
1.3.3 测量结果的有效位数和修约规则 22
1.3.4 实验数据有效位数的运算规则 23
1.4 实验数据处理方法 23
1.4.1 列表法 24
1.4.2 坐标法 24
1.4.3 逐差法 25
1.4.4 最小二乘法 26
1.5 随机变量的统计分布 29
1.5.1 正态分布 29
1.5.2 t分布（学生分布） 30
1.5.3 均匀分布 30
1.5.4 三角分布 31
思考题 32
1.6 游标卡尺和螺旋测微计的使用 33
1.6.1 实验目的 33
1.6.2 实验仪器 33
1.6.3 实验原理 33
1.6.4 实验步骤 35
1.6.5 测量记录和数据处理 36
思考题 37
第2章 物理实验常用测量方法 38
2.1 比较法 38
2.1.1 直接比较法 38
2.1.2 间接比较法 38
2.2 放大法 38
2.2.1 累计放大法 39
2.2.2 机械放大法 39
2.2.3 电磁放大法 39
2.2.4 光学放大法 39
2.3 转换法 40
2.3.1 参量转换法 40
2.3.2 能量转换法 40
2.4 补偿法 40
2.4.1 补偿法测量 41
2.4.2 补偿法校正 41
2.5 平衡法 41
2.6 模拟法 41
2.6.1 物理模拟法 42
2.6.2 数学模拟法 42
2.7 干涉法 42
思考题 42
第3章 力学&热学实验 43
实验1 杨氏弹性模量测定 43
一、实验目的 43
二、实验仪器 43
三、实验原理 46
四、实验内容及步骤 47
五、实验数据处理 47
六、注意事项 48
七、思考题 49
实验2 声速测量 49
一、实验目的 49
二、实验仪器 49
三、实验原理 49
四、实验内容及步骤 51
五、实验数据处理 52
六、注意事项 52
七、思考题 52
实验3 测定匀变速直线运动的平均速度
和瞬时速度 53
一、实验目的 53
二、实验仪器 53
三、实验原理 54
四、实验内容及步骤 54
五、实验数据处理 55
六、注意事项 55
七、思考题 55
实验4 测定匀变速直线运动的加速度 56
一、实验目的 56
二、实验仪器 56
三、实验原理 56
四、实验内容及步骤 56
五、实验数据处理 56
六、注意事项 57
七、思考题 57
实验5 验证牛顿第二定律 57
一、实验目的 57
二、实验仪器 57
三、实验原理 57
四、实验内容及步骤 57
五、实验数据处理 58
六、注意事项 59
七、思考题 59
实验6 验证动量守恒定律 59
一、实验目的 59
二、实验仪器 59
三、实验原理 59
四、实验内容及步骤 59
五、实验数据处理 60
六、注意事项 61
七、思考题 61
实验7 研究简谐振动的规律 62
一、实验目的 62
二、实验仪器 62
三、实验原理 64
四、实验内容及步骤 64
五、实验数据处理 65
六、注意事项 65
七、思考题 65
实验8 刚体转动 65
一、实验目的 65
二、实验仪器 66
三、实验原理 66
四、实验内容及步骤 68
五、实验数据处理 69
六、注意事项 73
七、思考题 74
实验9 金属线胀系数测定 74
一、实验目的 74
二、实验仪器 74
三、实验原理 75
四、实验内容及步骤 76
五、实验数据处理 76
六、注意事项 77
七、思考题 77
第4章 电磁学实验 78
实验10 惠斯通电桥测电阻 78
一、实验目的 78
二、实验仪器 78
三、实验原理 78
四、实验内容及步骤 80
五、实验数据处理 80
六、思考题 81
实验11 非线性元件伏安特性测量 81
一、实验目的 81
二、实验仪器 81
三、实验原理 82
四、实验内容及步骤 84
五、实验数据处理 84
六、测量元件特性时的注意事项 85
实验12 磁阻效应现象 86
一、实验目的 86
二、实验仪器 86
三、实验原理 88
四、实验内容及步骤 89
五、注意事项 91
六、思考题 91
实验13 动态磁滞回线 91
一、实验目的 92
二、实验仪器 92
三、实验原理 92
四、实验内容及步骤 96
实验14 太阳能电池基本特性测定 102
一、实验目的 102
二、实验仪器 102
三、实验原理 102
四、实验内容及步骤 103
五、数据记录及处理 105
六、注意事项 106
七、思考题 106
实验15 光电效应测量普朗克常数 106
一、实验目的 106
二、实验仪器 106
三、实验原理 107
四、实验内容及步骤 110
五、实验数据处理 112
六、注意事项 112
实验16 霍尔效应 113
一、实验目的 113
二、实验仪器 113
三、实验原理 113
四、实验内容及步骤 116
五、实验数据处理 116
六、注意事项 117
七、思考题 117
实验17 霍尔传感器特性效应—
转速测量 118
一、实验目的 118
二、实验仪器 118
三、实验原理 119
四、实验内容及步骤 119
五、实验数据处理 120
六、注意事项 120
七、思考题 120
实验18 霍尔传感器特性效应—转角测量 120
一、实验目的 120
二、实验仪器 120
三、实验原理 121
四、实验内容及步骤 122
五、实验数据处理 122
六、注意事项 122
七、思考题 123
实验19 霍尔传感器特性效应—
大电流测量 123
一、实验目的 123
二、实验仪器 123
三、实验原理 124
四、实验内容及步骤 125
五、实验数据处理 125
六、注意事项 126
七、思考题 126
实验20 霍尔传感器特性效应—
产品计数 126
一、实验目的 126
二、实验仪器 126
三、实验原理 127
四、实验内容及步骤 127
五、实验数据处理 128
六、注意事项 128
七、思考题 129
实验21 霍尔传感器特性效应—测量圆形
柱钢在轴线上的分布 129
一、实验目的 129
二、实验仪器 129
三、实验原理 130
四、实验内容及步骤 130
五、实验数据处理 131
六、注意事项 131
七、思考题 131
实验22 霍尔传感器特性效应—测量霍尔
传感器开关特性参数 131
一、实验目的 131
二、实验仪器 131
三、实验原理 132
四、实验内容及步骤 133
五、实验数据处理 133
六、注意事项 134
七、思考题 134
实验23 PN结的物理特性及波尔兹曼
常数测试 134
一、实验目的 134
二、实验仪器 135
三、实验原理 135
四、实验内容及步骤 137
五、实验数据处理 138
六、注意事项 140
七、思考题 140
第5章 光学实验 141
实验24 迈克尔逊干涉仪测量光波波长 141
一、实验目的 141
二、实验仪器 141
三、实验原理 143
四、实验内容及步骤 144
五、实验数据处理 144
六、注意事项 145
七、思考题 145
实验25 迈克尔逊干涉仪测量空气折射率 145
一、实验目的 145
二、实验仪器 146
三、实验原理 146
四、实验内容及步骤 148
五、实验数据处理 149
六、注意事项 149
七、思考题 149
实验26 分光计测量棱镜材料的折射率 150
一、实验目的 150
二、实验仪器 150
三、实验原理 153
四、实验内容及步骤 154
五、实验数据处理 155
六、注意事项 155
七、思考题 155
实验27 分光计及超声光栅测声速 156
一、实验目的 156
二、实验仪器 156
三、实验原理 157
四、实验内容及步骤 159
五、实验数据处理 160
六、实验注意事项 161
七、思考题 162
第6章 综合物理实验 163
实验28 激光全息照相 163
一、实验目的 163
二、实验仪器 163
三、实验原理 163
四、实验内容及步骤 166
五、注意事项 166
实验29 光纤通信演示 167
一、概述 167
二、实验仪器 167
三、实验内容 168
四、注意事项 169
实验30 密立根油滴 169
一、实验目的 169
二、实验仪器 170
三、实验原理 171
四、实验内容及步骤 173
五、实验数据处理 174
六、注意事项 175
实验31 电表改装与校准 175
一、实验目的 175
二、实验原理 176
三、实验内容步骤 178
四、思考题 180
实验32 超导磁悬浮力测量 180
一、实验原理 180
二、实验内容 181
三、注意事项 181
四、思考题 181
附录 182
附录1 物理常数表 182
附录2 物理单位表 183
附录3 怎样撰写物理实验报告 185
一、实验目的 185
二、实验原理 185
三、实验仪器设备 186
四、实验内容及原始数据 186
五、数据处理及结论 186
六、结果的分析讨论 186
物理实验报告要求 187
物理实验预习要求 187
参考文献 188

1. Linux系统管理（openEuler版） [主编 许兴鹍 黄君羡]
2. Web前端开发从学到用完美实践 [阮晓龙 冯顺磊 编著]
3. 用英语讲中国故事（全视频 彩色版）上、下册 [主编　谢亮亮　汪洋]
4. 新时代大学生美育教育 [穆林 刘苍劲 彭圣芳]
5. 电子商务英语 [丁文毅 严慧]
6. 智能可穿戴项目化教程 [曾文波 陈赵云]
7. 视觉设计解析与实战教程 [姜春磊　杨晓]
8. 电子产品制图与制版案例教程 [邹莉莉　苏文斌　贺小艳]
9. 设计新维度：CMF元素与创新产品设计 [彭小鹏]
10. 园林树木识别与应用 [主编 张玉泉]
11. 文本信息处理与应用 [主编　何黎松　姚香秀]
12. 工业机器人编程及应用（第二版） [主编 向艳芳 胡月霞]
13. C语言程序设计（第二版） [主编 刘祖珉 赵仕波]
14. 数据分析与应用 [主编　孙伟　王兰芹]
15. Linux操作系统配置与管理项目化教程（第二版） [主编 白玉羚 刘金明 闫 淼]
16. Ansys SpaceClaim直接建模与仿真指南 [蔡宜时 编著]
17. 基于大数据的智慧农业管理平台关键技术研究与实践 [周永福 著]
18. 健美运动 [戴显岩]
19. Python程序开发基础（AI+微课版） [赵艳莉　曾鑫]
20. 大学生心理困境突围之路 [张珏 著]
21. 机器学习基础与实践 [主编　李晓峰　胥文婷　李云波]
22. 大模型应用实战 DeepSeek＋即梦AI＋剪映重塑创作 [丁红　杨彦彦　丁丁　编著]
23. HarmonyOS从入门到精通 [陈赵云　周永福　杨　浪]
24. 用英语发现世界：欧美文化篇 [李小丽　张薇　编著]
25. 大学体育教程 [戴显岩]
26. 新一代信息技术 [李佼辉 任雪冬]
27. 轨道交通类专门用途英语教程 [李德华主编 商晔副主编]
28. 建设工程项目团队知识异质性对团队绩效的影响研究 [胡可]
29. 新时代元阳梯田 云南现代化高原立体灌区 前世 今生 未来 [云南省水利水电勘测设计研究院 ]
30. 网络工程师章节习题与考点特训（适配第6版考纲） [夏杰 编著]