大學物理實驗教程 節選

br />     縱觀物理學發展歷史，我們不難發現，物理學研究中的許多重大成果都是
由實驗得到的。例如，德國科學家倫琴(w．K．R6ntgen)在研究真空管放電實
驗時發現X射線，由于這一發現他在世界上**個獲得諾貝爾物理學獎。同樣，
英籍匈牙利物理學家伽柏(D．Gabor)在1948年為提高顯微鏡的分辨能力，在
實驗中發明了全息照相技術，因此獲得了諾貝爾物理學獎，當今全息照相技術
在許多商品的防偽技術上得到廣泛的應用。諸如此類的例子不勝枚舉。古人云：
“天下物理，豈可以意求。”就是說，天下事物的客觀規律，不能以自己的主觀
意志來求真相。通過物理實驗不但可以檢驗理論的正確性，而且還可以發現客
觀規律，因此，我們可以說，物理學本質上是一門實驗的科學。
    為了適應我國高等教育大眾化教育發展的需要，教育部高等學校非物理
類專業物理基礎課程教學指導分委員會新近制定了“非物理類理工學科大學
物理實驗教學基本要求”。在基本要求中，對大學物理實驗課程的地位、作用
和、任務作了明確的闡述，指出物理實驗課是高等理工科院校對學生進行科學
實驗基本訓練的必修課程，是本科生接受系統實驗方法和實驗技能訓練的開
端。物理實驗課程在培養學生嚴謹治學、活躍創新意識和適應科技發展的綜
合應用能力等方面具有其他實踐類課程不可替代的作用。
    梅山孩等教師結合自己教學中的經驗和體會，根據新制定的“非物理類
理工學科大學物理實驗教學基本要求”，組織編寫了《大學物理實驗教程》一
書。書中通過設置一定數量的基礎實驗、綜合性實驗、設計性實驗、課題性
實驗和計算機輔助類實驗來實現分層次教學的要求。書中編寫了一定數量的
綜合性實驗，在這類實驗中，同一個實驗涉及多個學科的知識領域，會用到
多種實驗方法和技術，從而打破了課程單學科編寫的體系，體現了當代前沿
科學研究中知識面廣、學科交叉和相互滲透的特點。通過做這類實驗可提高
學生對實驗方法和實驗技術的綜合運用能力。
    我相信，這本《大學物理實驗教程》對于學生了解大學物理實驗教學內容、
實驗技能和方法以及提高學生科學實驗能力和科學素養一定會有很大幫助。
    浙江大學  諸葛向彬
    2007年11月6日
 前  言
    物理學本質上是一門實驗科學。物理實驗課程包含豐富的實驗思想、方
法、手段，提供綜合性很強的基本實驗技能訓練，是培養學生科學實驗能力、
提高科學素質的重要基礎。同時，物理實驗課程在培養學生嚴謹的治學態度、
活躍的創新意識、理論聯系實際和適應科技發展的綜合應用能力等方面，具
有其他實踐類課程不可替代的作用。
    隨著高等教育的大眾化，對普通本科院校的教育教學尤其是課程建設提
出了更高的要求，編寫符合教育部課程體系要求，同時符合學校實際的課程
教材顯得十分必要。作者在參加歷年全國高等學校物理基礎課程教育學術研
討會時，看到各高校正如火如茶地開展物理實驗課程改革，改革的核心是打
破嚴格的學科體系，建立以培養學生能力為核心的多層次模塊化的課程體系，
同時吸納物理學及實驗科學的前沿知識。
    本書為浙江省高等學校中青年教師資助計劃項目。按照教育部高等學校
非物理類專業物理基礎課程教學指導分委員會新近制定的“非物理類理工學
科大學物理實驗課程教學基本要求”，采用多層次、模塊化課程體系，并根據
普通本科院校理工科教學的特點，編寫本書，意在培養重基礎、寬口徑、高
素質、強能力的復合型人才。
    本書模塊主要包括基礎實驗、綜合性實驗、設計性實驗、課題性實驗和
計算機輔助類實驗。基礎實驗，主要學習基本物理量的測量、基本實驗儀器
的使用、基本實驗技能和基本測量方法、誤差和不確定度以及數據處理的理
論與方法等，此類實驗為適應各專業的普及性實驗。綜合性實驗，指在同一
個實驗中涉及力學、熱學、電磁學、光學、近代物理等多個知識領域，綜合
應用多種方法和技術的實驗，此類實驗的目的是鞏固學生在基礎性實驗階段
的學習成果，開闊學生的眼界和思路，提高學生對實驗方法和實驗技術的綜
合運用能力。設計性實驗，是指根據給定的實驗題目、要求和實驗條件，由
學生自己設計方案并基本獨立完成全過程的實驗。課題性實驗，是指組織若
干個圍繞基礎物理實驗的課題，由學生以個體或團隊的形式，以科研方式進
行的實驗，通過設計性或課題性實驗使學生了解科學實驗的全過程，逐步掌
握科學思想和科學方法，培養學生獨立實驗的能力和運用所學知識解決給定
問題的能力。計算機輔助類實驗，是指利用計算機技術采集實驗數據，實現
 復雜數據的處理和分析，模擬物理實驗場景和過程，從而掌握數字化實驗基
本技術和技能。
    本書可作為各類普通本科院校非物理(理工科)專業的大學物理實驗
用書。
    本書由梅山孩任主編。實驗一至實驗五由倪小靜編寫；實驗二十二至實
驗二十五由來嫻靜編寫；其余部分由梅山孩編寫。楊超云、蔡曉鷗、梁方秋、
夏姣真等在實驗教材與實驗儀器整合方面提出了許多寶貴意見。
    本書在編寫過程中得到了浙江樹人大學毛建明副教授、李立敏副教授和
許躍宇副教授的支持，浙江大學諸葛向彬教授、陳守川教授、顧智企副教援、
斯公壽高級實驗師和錢水明高級實驗師等的指導，浙江大學等兄弟院校和儀
器廠家的支持，在此表示衷心的感謝。
    實驗教學的探索是無止境的長期任務，書中的新方法、新觀點難免有不
妥之處，懇請同行及廣大讀者提出寶貴意見。
    作者
    2007年12月