大学物理实验.上册,理工基础部分

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出版者:高等教育出版社
作者:王廷兴等编
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2004-6
价格:18.5
装帧:平装
isbn号码:9787040129885
丛书系列:
图书标签:
  • 大学物理
  • 物理实验
  • 理工科
  • 大学教材
  • 实验教学
  • 基础物理
  • 物理学
  • 高等教育
  • 实验指南
  • 教学参考
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具体描述

《大学物理实验:上册——力学与热学篇》 本书是为高等院校理工科学生量身打造的物理实验教材,旨在通过系统性的实验训练,帮助学生深入理解大学物理中力学与热学两大核心板块的基本原理、实验方法以及数据处理技能。本书内容涵盖了从基础概念到复杂现象的广泛领域,注重实验的科学性、趣味性和实用性,力求为学生打下扎实的物理实验基础。 核心内容概览: 第一章 物理实验的基本知识与技能 实验目的: 引导学生认识物理实验在科学研究中的重要性,熟悉实验的基本环节,包括实验设计、仪器选择、数据记录、结果分析与误差评估。 重点内容: 测量与单位: 介绍国际单位制(SI)及其基本单位,重点讲解长度、质量、时间、力、能量等物理量的测量方法和常用工具,如游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表等。强调有效数字的概念及其在测量中的应用。 误差分析: 详细阐述系统误差、随机误差的来源和特点,介绍绝对误差、相对误差、标准偏差等概念。教授学生如何对实验数据进行处理,如求平均值、计算不确定度,以及绘制误差范围图。 图线法: 讲解绘制实验数据图线的原则和方法,包括坐标轴的选择、数据点的标记、拟合曲线的绘制(直线拟合、曲线拟合)。强调从图线中直观地发现物理规律和趋势的重要性。 实验报告撰写: 指导学生规范、完整地撰写实验报告,包括实验名称、实验目的、实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据及处理、实验结果与讨论、注意事项等部分。 第二章 运动学实验 实验目的: 通过观察和测量不同运动状态下的物体运动,验证匀速直线运动、匀变速直线运动的规律,并学习使用光电门、打点计时器等现代实验设备。 重点内容: 匀速直线运动的验证: 利用斜面小车或滑块,通过测量不同时间间隔内的位移,验证速度恒定的概念。 匀变速直线运动的规律: 验证纸带法: 使用打点计时器(电磁或电子)记录物体在自由落体或匀加速直线运动中的位置,通过分析纸带上点迹的间隔,计算瞬时速度和加速度,并验证匀变速直线运动的速度-时间关系和位移-时间关系(如 $Delta x = at^2$)。 光电门法: 利用光电门测量物体通过的时间,结合已知的挡光宽度,计算瞬时速度。通过在不同位置设置光电门,研究速度的变化规律,验证匀变速直线运动的公式。 研究平抛运动: 装置小孔、斜槽,让小球从斜槽顶端滑下并沿水平方向抛出,使用米尺、坐标纸等测量小球的落地位置,并利用运动学方程分析其水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动。 第三章 牛顿运动定律实验 实验目的: 深入理解牛顿第一、第二、第三定律,并能运用这些定律解决实际问题。 重点内容: 探究加速度与力、质量的关系(牛顿第二定律): “平衡摩擦力”的调整: 演示如何通过调整长木板的倾角来平衡纸带与长木板间的摩擦力。 研究 $a propto F$: 在质量恒定的条件下,改变拉力的大小(通过改变悬挂的砝码质量),用打点计时器记录纸带,测量加速度,分析加速度与拉力之间的正比关系。 研究 $a propto 1/m$: 在拉力恒定的条件下,改变小车的质量(增加砝码),测量加速度,分析加速度与质量之间的反比关系。 综合验证 $a = F/m$: 将上述实验结果结合,全面验证牛顿第二定律。 验证动量守恒定律(如“小车碰撞”实验): 实验装置: 使用气垫导轨或光滑平面,以及带有不同粘性的粘性碰撞体(如粘性球、弹簧碰撞体),模拟一维弹性碰撞和非弹性碰撞。 测量方法: 利用光电门测量碰撞前后小车(或球)的速度。 数据处理: 计算碰撞前后系统的总动量,并与动量守恒定律进行比较。 误差分析: 分析实验中可能存在的误差来源,如摩擦、测量误差等。 验证机械能守恒定律(如“自由落体”或“单摆”实验): 自由落体: 类似于匀变速直线运动实验,但侧重于计算重力势能和动能的变化,验证在只有重力做功的情况下,总机械能保持不变。 单摆: 测量单摆的摆长、周期,计算摆球在不同位置的势能和动能,验证机械能守恒。重点讲解小角度摆动的近似条件。 第四章 功与能的实验 实验目的: 深入理解功、能(动能、势能)及其相互转化关系,验证“动能定理”和“机械能守恒定律”。 重点内容: 探究功与物体速度变化的关系(动能定理): 实验装置: 使用斜面、小车、细绳、滑轮、砝码、打点计时器。 测量方法: 测量小车质量、砝码质量、小车初速度和末速度。通过计算拉力做的功(由砝码重力计算)和对应的速度变化量,验证 $W = Delta E_k$。 误差分析: 重点讨论摩擦力对结果的影响以及如何通过平衡摩擦力来减小误差。 验证机械能守恒定律(如“重物下落”实验): 实验装置: 利用自由落体运动,通过打点计时器记录重物下落过程中不同位置的速度和高度。 测量方法: 测量重物质量、下落高度和相应位置的速度。 数据处理: 分别计算重力势能的变化量和动能的增加量,并进行比较。 误差分析: 分析空气阻力、纸带与限位孔的摩擦等误差来源。 第五章 简谐运动与波的实验 实验目的: 观察和研究简谐运动的特征,理解周期性、振幅、相位等概念,并初步接触波的传播现象。 重点内容: 研究单摆的周期性: 详细测量单摆在不同摆长、不同振幅下的周期,验证其周期与摆长和重力加速度的关系($T = 2pisqrt{l/g}$),以及周期与振幅无关(在小角度范围内)。 研究弹簧振子的振动: 测量弹簧振子的振动周期,研究周期与弹簧劲度系数、振子质量的关系。 波的演示实验(如“横波演示器”、“水波槽”): 演示波的产生、传播、反射、折射、干涉、衍射等现象,帮助学生建立波动的直观概念。 第六章 热学实验 实验目的: 学习热学基本概念的测量方法,理解热传递过程,并验证相关定律。 重点内容: 物质的比热容测量: 混合法: 将已知质量和温度的金属块(或水)与已知质量和温度的水混合,通过热量守恒定律计算金属块的比热容。 电加热法: 用电加热器给已知质量的物质加热,测量加热时间和消耗的电能,计算比热容。 热传递的演示(如“热传导”、“热辐射”): 通过不同材料的导热性能对比,演示热传导;通过不同表面颜色的物体吸收太阳能(或光源)的差异,演示热辐射。 阿基米德原理与浮力: 测量液体密度: 利用浮力法,通过称量物体在空气中和在待测液体中的质量,计算待测液体的密度。 验证阿基米德原理: 测量物体排开液体受到的浮力及其重量,验证浮力等于排开液体所受的重力。 本书注重实验操作的细节指导,配以清晰的实验电路图、实验装置图,并提供详细的步骤说明和注意事项。同时,强调学生独立思考和分析问题的能力,鼓励学生在实验过程中发现问题、解决问题,从而培养科学探究精神和严谨的科学态度。通过对这些基础力学和热学实验的学习,学生将能更深刻地理解大学物理的核心概念,为后续更深入的物理学习和科研打下坚实的基础。

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读后感

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用户评价

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这本书的精装封面设计得相当扎实,拿在手里很有分量,我当初选择它,很大程度上是被它那沉稳大气的外观所吸引。翻开扉页,一股淡淡的纸墨香扑鼻而来,让人立刻有了学习的热情。我尤其喜欢它的排版,字迹清晰,符号规范,而且关键公式和概念都有醒目的标注,这对于初学者来说简直是福音。章节之间的过渡也相当自然,知识点层层递进,不会让人感到突兀。比如,在讲解完经典力学的一些基本概念后,它并没有马上跳跃到更加复杂的波动和光学,而是先用一章的篇幅来巩固和拓展,这让我有充足的时间去理解和消化。实验部分更是亮点,每一个实验都配备了详细的操作步骤、注意事项以及相关的理论背景,就连实验器材的选用和数据处理的方法也讲解得细致入微。我记得有一次做“验证机械能守恒定律”的实验,书中给出的几种不同精度的测量方法和误差分析,让我对实验的严谨性有了更深的认识。而且,书中的插图也十分精美,无论是示意图还是照片,都清晰地展示了实验装置和现象,这比纯文字描述要直观得多。总的来说,这本书在编排和内容呈现上都体现了出版方的专业和用心,让我觉得这是一本值得信赖的大学物理入门读物。

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这本书的权威性让我非常信服,因为它是由国内知名大学的教授们编写的,这保证了内容的科学性和严谨性。在阅读过程中,我能感受到编者对物理学知识的深刻理解和把握。他们并没有仅仅停留在知识的搬运,而是对一些概念的解释,以及实验的设计,都融入了自己独到的见解和多年的教学经验。我尤其欣赏它在讨论一些前沿或者有争议的物理问题时,能够站在客观公正的立场,介绍不同的观点和研究进展,这对于培养学生的批判性思维非常有益。比如,在讲解量子力学的一些基础概念时,书中并没有回避那些看似反直觉的现象,而是正面地进行阐述,并且引导读者去思考其背后的物理图像。此外,这本书在参考文献的引用方面也做得非常规范,这让我觉得它在学术上有据可循,而不是凭空捏造。当我遇到一些比较深入的问题时,我经常会去翻阅书中的参考资料,从中获得更多的启发。总而言之,这本书是一本既有深度又有广度的教材,它不仅能帮助我掌握扎实的物理基础,更能激发我对物理学更深层次的探索欲望。

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说实话,我拿到这本书的时候,心里是有点打鼓的,因为“理工基础部分”听起来就有点吓人,我一直对物理这门学科有些畏惧。但这本书的开头部分,出乎意料地亲切。它没有一开始就抛出晦涩难懂的公式,而是用一些生活中的例子来引入物理概念,比如关于运动的描述,就从我们每天上下班的场景聊起,这样一下子就把距离感拉近了。我最欣赏的是它对每一个基本概念的解释都力求清晰易懂,并且会反复强调一些核心要点。书中的语言风格也比较朴实,没有太多华丽的辞藻,但字里行间都透着一股严谨。我尤其喜欢它在讲解过程中穿插的“思考题”和“小贴士”,这些东西虽然不占篇幅,但往往能点醒我一些之前没有想到的地方,或者提供一些学习上的捷径。举个例子,在讲牛顿第二定律的时候,它不止一次地提醒我们要区分力和加速度的矢量性,并且强调力的合力才是决定运动状态改变的关键,这种反复强调让我印象深刻。还有,它在介绍一些经典实验时,也会简单提及一些历史上科学家们是如何一步步探索这些规律的,这为枯燥的公式增添了一些人文色彩,也让我觉得物理学并非高高在上,而是人类智慧的结晶。

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坦白说,我当初买这本书,很大程度上是因为它的“理工基础部分”这个标签,我希望能有一本能够打牢我物理基础的书。这本书在这一点上做得相当不错。它对一些非常基础的概念,比如质量、力、能量的定义,以及它们之间的关系,都做了非常深入浅出的讲解。它不会直接抛出一个公式,而是会先解释这个公式的物理意义,以及它在什么条件下适用。我印象很深的是,在讲解万有引力定律的时候,书中花了相当多的篇幅来介绍牛顿是如何从苹果落地和月球绕地运动这两个看似无关的现象中,联想到宇宙中普遍存在的引力规律的,这种历史的视角让我觉得物理学的发展充满了智慧和趣味。而且,书中在讲解每个概念时,都会引用大量的图示和实例,比如在解释加速度时,就用了汽车加速和刹车的例子,非常生动形象。对于我这种物理基础相对薄弱的学生来说,这种细致入微的讲解方式,无疑是极大的帮助。我甚至觉得,这本书不仅仅是大学物理教材,更像是一位耐心的物理老师,一步一步地引导我走进物理的世界。

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这本书的结构和内容组织,我认为是其最大的优势之一。它将大学物理的知识体系划分得非常合理,从最基础的力学,到后来的热学、电磁学、光学等等,脉络清晰,逻辑性强。我个人尤其喜欢它在每个章节开头都会有一个“本章概述”,简要地介绍本章要学习的内容和目标,这样我可以在开始阅读前就对整体框架有一个大致的了解,心中有数。而且,每讲完一个小节,都会有“习题”部分,这些习题的难度设计也很有梯度,从基础的概念巩固,到需要一定分析能力的综合题,应有尽有。我当初在做这些习题的时候,经常会发现书中在讲解原理时的一些细节,在习题中得到了很好的应用和体现。书后的习题解答部分,更是我学习过程中的“救星”,它不仅提供了答案,还对解题思路进行了详细的阐述,让我明白“为什么”是这样解,而不是仅仅停留在“怎么”解的层面。我记得有一次,我被一道关于能量守恒的复杂题目卡住了,翻到习题解答后,发现书中给出的解题思路,是从一个我从未想过的角度切入,瞬间豁然开朗。这种循序渐进的学习方式,让我觉得物理学习过程不再是漫无目的的摸索,而是有章可循,高效有序。

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