目 錄

緒言 1
第1章 測量誤差與數據處理 3
1.1 測量與有效數字 3
1.1.1 測量 3
1.1.2 有效數字 3
1.1.3 有效數字記錄 3
1.1.4 數值修約 4
1.1.5 有效數字的運算規(guī)則 4
1.2 測量誤差 6
1.2.1 真值 6
1.2.2 誤差 6
1.2.3 相對誤差 6
1.2.4 誤差的分類 7
1.3 系統(tǒng)誤差及其處理 8
1.3.1 系統(tǒng)誤差的發(fā)現 8
1.3.2 系統(tǒng)誤差的修正和消除 8
1.4 隨機誤差及其估算 9
1.4.1 隨機誤差的統(tǒng)計規(guī)律 9
1.4.2 測量結果的最佳值——算術平均值 10
1.4.3 殘差 10
1.4.4 隨機誤差的表示法 11
1.4.5 有限次測量列的隨機誤差估算 12
1.4.6 算術平均值標準差 13
1.5 儀器誤差 13
1.5.1 儀器的示值誤差 13
1.5.2 儀器的標準誤差 14
1.6 直接測量量及間接測量量的誤差傳遞 15
1.6.1 直接測量結果的表示 15
1.6.2 間接測量結果的誤差傳遞 17
1.6.3 間接測量的數據處理過程 21
1.7 不確定度 22
1.7.1 不確定度的概念 22
1.7.2 不確定度評定的簡化方法 22
1.7.3 不確定度的計算 23
1.8 數據處理方法 25
1.8.1 列表法 25
1.8.2 圖示法和圖解法 26
1.8.3 逐差法 28
1.8.4 最小二乘法（線性回歸） 29
1.8.5 計算機軟件處理實驗數據 32
1.9 習題 34
第2章 常用物理實驗方法和技術 36
2.1 基本物理實驗方法 36
2.1.1 比較法 36
2.1.2 放大法 37
2.1.3 補償法 38
2.1.4 轉換法 39
2.1.5 模擬法 41
2.1.6 基本光學實驗方法 42
2.2 基本物理實驗儀器 45
2.2.1 力學、熱學實驗常用儀器 46
2.2.2 電磁學實驗常用儀器 50
2.2.3 光學實驗常用儀器 59
2.3 基本操作技術 63
2.3.1 零位調整 63
2.3.2 水平、鉛直調整 64
2.3.3 共軸調整 64
2.3.4 消視差 65
2.3.5 逐次逼近調整 66
2.4 物理實驗操作規(guī)范 66
2.4.1 實驗操作規(guī)范總則 66
2.4.2 力學、熱學實驗操作規(guī)范 66
2.4.3 電學實驗操作規(guī)范 67
2.4.4 光學實驗操作規(guī)范 68
第3章 基礎物理實驗 70
3.1 拉伸法測量楊氏模量 70
3.1.1 實驗目的 70
3.1.2 實驗儀器 70
3.1.3 實驗原理 72
3.1.4 實驗內容與步驟 73
3.1.5 數據處理 74
3.1.6 思考題 74
3.1.7 實驗拓展 74
3.2 扭擺法測量轉動慣量 74
3.2.1 實驗目的 75
3.2.2 實驗儀器 75
3.2.3 實驗原理 75
3.2.4 實驗內容與步驟 77
3.2.5 數據處理 78
3.2.6 思考題 78
3.2.7 實驗拓展 78
3.3 電子束實驗 79
3.3.1 實驗目的 79
3.3.2 實驗儀器 79
3.3.3 實驗原理 79
3.3.4 實驗內容與步驟 84
3.3.5 數據處理 85
3.3.6 思考題 86
3.3.7 實驗拓展 86
3.4 單臂電橋測量中值電阻 86
3.4.1 實驗目的 87
3.4.2 實驗儀器 87
3.4.3 實驗原理 87
3.4.4 實驗內容與步驟 88
3.4.5 數據處理 89
3.4.6 思考題 89
3.4.7 實驗拓展 89
3.5 雙臂電橋測量低值電阻 90
3.5.1 實驗目的 90
3.5.2 實驗儀器 90
3.5.3 實驗原理 90
3.5.4 實驗內容與步驟 92
3.5.5 數據處理 93
3.5.6 思考題 94
3.5.7 實驗拓展 94
3.6 靜電場的模擬 94
3.6.1 實驗目的 95
3.6.2 實驗儀器 95
3.6.3 實驗原理 95
3.6.4 實驗內容與步驟 98
3.6.5 數據處理 99
3.6.6 思考題 99
3.6.7 實驗拓展 99
3.7 直流電位差計測量熱電偶溫差電動勢 100
3.7.1 實驗目的 100
3.7.2 實驗儀器 100
3.7.3 實驗原理 100
3.7.4 實驗內容與步驟 103
3.7.5 數據處理 104
3.7.6 思考題 105
3.7.7 實驗拓展 105
3.8 示波器的調整及應用 105
3.8.1 實驗目的 105
3.8.2 實驗儀器 105
3.8.3 實驗原理 106
3.8.4 實驗內容與步驟 113
3.8.5 數據處理 114
3.8.6 思考題 114
3.8.7 實驗拓展 115
3.9 整流、濾波電路的特性 115
3.9.1 實驗目的 116
3.9.2 實驗儀器 116
3.9.3 實驗原理 116
3.9.4 實驗內容與步驟 118
3.9.5 數據處理 118
3.9.6 思考題 119
3.9.7 實驗拓展 119
3.10 鐵磁材料的磁滯回線 120
3.10.1 實驗目的 120
3.10.2 實驗儀器 120
3.10.3 實驗原理 120
3.10.4 實驗內容與步驟 128
3.10.5 數據處理 129
3.10.6 思考題 129
3.10.7 實驗拓展 130
3.11 沖擊電流計測量磁滯回線 130
3.11.1 實驗目的 130
3.11.2 實驗儀器 130
3.11.3 實驗原理 130
3.11.4 實驗內容與步驟 133
3.11.5 數據處理 134
3.11.6 思考題 134
3.11.7 實驗拓展 135
3.12 分光計的調整與使用 135
3.12.1 實驗目的 135
3.12.2 實驗儀器 136
3.12.3 實驗原理 136
3.12.4 實驗內容與步驟 144
3.12.5 注意事項 145
3.12.6 思考題 145
3.12.7 實驗拓展 146
3.13 等厚干涉 147
3.13.1 實驗目的 147
3.13.2 實驗儀器 147
3.13.3 實驗原理 147
3.13.4 實驗內容與步驟 151
3.13.5 數據處理 152
3.13.6 思考題 152
3.13.7 實驗拓展 152
3.14 透射光柵測量光波波長 153
3.14.1 實驗目的 153
3.14.2 實驗儀器 153
3.14.3 實驗原理 154
3.14.4 實驗內容和步驟 154
3.14.5 數據處理 155
3.14.6 思考題 155
3.14.7 實驗拓展 156
第4章 綜合性物理實驗 157
4.1 邁克爾遜干涉儀 157
4.1.1 實驗目的 157
4.1.2 實驗儀器 157
4.1.3 實驗原理 157
4.1.4 實驗內容與步驟 160
4.1.5 數據處理 162
4.1.6 思考題 162
4.1.7 實驗拓展 162
4.2 光電效應——普朗克常數的測量 163
4.2.1 實驗目的 163
4.2.2 實驗儀器 163
4.2.3 實驗原理 164
4.2.4 實驗內容與步驟 165
4.2.5 數據處理 167
4.2.6 思考題 168
4.2.7 實驗拓展 168
4.3 夫蘭克-赫茲實驗 169
4.3.1 實驗目的 169
4.3.2 實驗儀器 169
4.3.3 實驗原理 169
4.3.4 實驗內容與步驟 173
4.3.5 數據處理 174
4.3.6 思考題 174
4.3.7 實驗拓展 175
4.4 密立根油滴實驗測電子電荷 175
4.4.1 實驗目的 176
4.4.2 實驗儀器 176
4.4.3 實驗原理 176
4.4.4 實驗內容與步驟 180
4.4.5 數據處理 182
4.4.6 思考題 183
4.4.7 實驗拓展 183
4.5 氣體中聲速的測量 183
4.5.1 實驗目的 184
4.5.2 實驗儀器 184
4.5.3 實驗原理 184
4.5.4 實驗內容與步驟 187
4.5.5 數據處理 189
4.5.6 思考題 189
4.5.7 實驗拓展 189
4.6 超聲光柵測量聲速 190
4.6.1 實驗目的 190
4.6.2 實驗儀器 190
4.6.3 實驗原理 190
4.6.4 實驗內容與步驟 192
4.6.5 數據處理 193
4.6.6 思考題 194
4.6.7 實驗拓展 194
4.7 應變式傳感器 194
4.7.1 實驗目的 195
4.7.2 實驗儀器 195
4.7.3 實驗原理 195
4.7.4 實驗內容與步驟 196
4.7.5 數據處理 198
4.7.6 思考題 199
4.7.7 實驗拓展 199
4.8 虛擬仿真實驗——霍爾效應 199
4.8.1 實驗目的 201
4.8.2 實驗儀器 201
4.8.3 實驗原理 201
4.8.4 實驗內容與步驟 203
4.8.5 數據處理 204
4.8.6 思考題 204
4.8.7 實驗拓展 204
4.9 PN結正向特性的研究和應用 205
4.9.1 實驗目的 205
4.9.2 實驗儀器 205
4.9.3 實驗原理 205
4.9.4 實驗內容與步驟 210
4.9.5 數據處理 211
4.9.6 思考題 212
4.9.7 實驗拓展 212
4.10 太陽能電池基本特性的測量 212
4.10.1 實驗目的 213
4.10.2 實驗儀器 213
4.10.3 實驗原理 213
4.10.4 實驗內容與步驟 214
4.10.5 數據處理 217
4.10.6 思考題 218
4.10.7 實驗拓展 218
第5章 設計研究性實驗 219
5.1 設計研究性實驗概述 219
5.2 設計研究性實驗的任務和測量對象 219
5.3 設計性實驗的方法選擇 220
5.3.1 實驗方法的選擇 220
5.3.2 測量方法的選擇 221
5.3.3 測量方法的選擇原則 222
5.4 選擇測量儀器及測量條件 223
5.4.1 測量儀器的選擇 223
5.4.2 測量條件的選擇 224
5.5 重力加速度的測量研究 225
5.5.1 實驗目的 225
5.5.2 實驗儀器 226
5.5.3 實驗要求 226
5.5.4 實驗提示 226
5.5.5 數據處理 227
5.5.6 思考題 227
5.5.7 實驗拓展 227
5.6 溫度傳感器的溫度特性研究 227
5.6.1 實驗目的 227
5.6.2 實驗儀器 228
5.6.3 實驗原理 228
5.6.4 實驗內容與步驟 231
5.6.5 數據處理 235
5.6.6 思考題 236
5.6.7 實驗拓展 236
5.6.8 附錄1：物理設計性（熱學）實驗裝置使用說明書 236
5.6.9 附錄2：智能溫度控制器使用說明 237
5.7 非平衡電橋的原理和設計應用 238
5.7.1 實驗目的 238
5.7.2 實驗儀器 238
5.7.3 實驗原理 239
5.7.4 實驗內容與步驟 243
5.7.5 數據處理 245
5.7.6 思考題 246
5.7.7 實驗拓展 246
5.8 電表的改裝 246
5.8.1 實驗目的 246
5.8.2 實驗儀器 246
5.8.3 實驗原理 247
5.8.4 實驗內容與步驟 249
5.8.5 注意事項 250
5.8.6 思考題 250
5.8.7 實驗拓展 250
5.9 數字電表的設計和校準 251
5.9.1 實驗目的 251
5.9.2 實驗儀器 251
5.9.3 實驗原理 251
5.9.4 實驗內容與步驟 261
5.9.5 注意事項 269
5.9.6 思考題 270
5.9.7 實驗拓展 270
5.10 二階電路的響應研究 270
5.10.1 實驗目的 270
5.10.2 實驗儀器 270
5.10.3 實驗原理 271
5.10.4 實驗內容與步驟 272
5.10.5 數據處理 273
5.10.6 思考題 273
5.10.7 實驗拓展 273
5.11 新型能源系統(tǒng)的設計與研究實驗 273
5.11.1 實驗目的 274
5.11.2 實驗儀器 275
5.11.3 實驗原理 275
5.11.4 實驗內容與步驟 282
5.11.5 數據處理 288
5.11.6 思考題 288
5.11.7 實驗拓展 289
5.12 聲光電路的特性研究與設計 289
5.12.1 實驗目的 289
5.12.2 實驗儀器 289
5.12.3 實驗原理 289
5.12.4 實驗內容與步驟 291
5.12.5 數據處理 292
5.12.6 思考題 292
5.12.7 實驗拓展 292
附錄A 國際單位制 293
附錄B 常用的物理常量 295
參考文獻 298