《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》依據(jù)教育部高等學(xué)校非物理類專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)制定的《理工科類大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》(2010年版)編寫而成。
《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》共八章,分別為“緒論”、“測(cè)量、誤差和不確定度”、“物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)訓(xùn)練”、“力學(xué)和熱學(xué)實(shí)驗(yàn)”、“電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)”、“光學(xué)實(shí)驗(yàn)”、“綜合與近代物理實(shí)驗(yàn)”和“設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)”,共計(jì)52個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》可作為普通高等院校理工科各專業(yè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教材,也可供相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員參考。
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我國(guó)的高等教育經(jīng)歷了從精英教育到大眾教育的發(fā)展,正在經(jīng)歷從外延式發(fā)展向內(nèi)涵式發(fā)展的轉(zhuǎn)變。在這一轉(zhuǎn)型過(guò)程中,陜西科技大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱陜科大)的物理教學(xué)也不例外,在一代代陜科大人的不懈努力下,正從弱到強(qiáng)不斷發(fā)展。其中,大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室先后被原國(guó)家教委評(píng)為“高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室工作先進(jìn)集體”、被原陜西省教委評(píng)為“先進(jìn)實(shí)驗(yàn)室”、被原輕工部評(píng)為“合格基礎(chǔ)課教學(xué)實(shí)驗(yàn)室”;2011年,大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室被陜西省教育廳評(píng)為“省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”。大學(xué)物理課程先后獲得“省級(jí)精品課程”和“省級(jí)精品資源共享課程”認(rèn)定,大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)獲得校級(jí)“重點(diǎn)建設(shè)的精品課程”認(rèn)定。十多年來(lái)開設(shè)了應(yīng)用物理學(xué)本科專業(yè),并獲得了物理學(xué)一級(jí)學(xué)科碩士學(xué)位授權(quán)。
陜科大在教材建設(shè)方面成績(jī)斐然。20世紀(jì)90年代,陜科大編寫了符合本校學(xué)生實(shí)際的《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)講義》,并率先在陜西省高校進(jìn)行了“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)綜合性改革”,這一改革得到了全省高校的普遍認(rèn)可和響應(yīng),并獲得了省級(jí)教學(xué)成果一等獎(jiǎng)。2003年,為應(yīng)對(duì)高校擴(kuò)招帶來(lái)的新挑戰(zhàn),陜科大編寫并由陜西人民出版社出版了本校歷史上第一本物理實(shí)驗(yàn)教材——《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》,加大了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的力度,實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平也上了一個(gè)新臺(tái)階;2008年,為適應(yīng)高等學(xué)校本科教學(xué)水平評(píng)估和實(shí)驗(yàn)室大規(guī)模建設(shè)的新要求,陜科大編寫并由國(guó)防工業(yè)出版社出版了本校第二本物理實(shí)驗(yàn)教材——《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》,并沿用至今。
隨著高等教育改革的進(jìn)一步深化,教育部相繼開展了“問(wèn)題導(dǎo)向”的精品視頻公開課、精品資源共享課、“中國(guó)大學(xué)MOOC”、“精品在線開放課程”等的建設(shè)工作。2018年6月21日,全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議提出了“堅(jiān)持以本為本、建設(shè)一流本科”的倡議(簡(jiǎn)稱“成都宣言”),正式拉開了高等教育內(nèi)涵式發(fā)展的序幕。隨之而來(lái)的是“金課”建設(shè)如火如荼地展開。此次修訂再版正是在這一背景下進(jìn)行的。
縱觀近幾十年來(lái)我國(guó)高等教育的教學(xué)過(guò)程,尤其是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程,其間的確也生成了一大批優(yōu)秀的物理實(shí)驗(yàn)教材,這對(duì)豐富我國(guó)高等教育的教學(xué)模式、提高教學(xué)水平起到了奠基作用。但我們也應(yīng)該看到,能夠在國(guó)家層面得到認(rèn)可并被許多高校普遍采用的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教材并不多。這主要是基于以下三個(gè)方面的原因:①高校的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)水平不同,學(xué)生的基礎(chǔ)理論水平不同。②各高校的教學(xué)模式不同。③“成果導(dǎo)向教育”的理念(“OBE”理念)對(duì)其他專業(yè)尤其是工科專業(yè)支撐的目的和要求不同。因此,編寫一本適應(yīng)陜科大的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、學(xué)生學(xué)習(xí)水平,對(duì)本校相關(guān)理工科專業(yè)具有基礎(chǔ)支撐作用,并能被同類、同層次高校采用的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教材就顯得尤為迫切。
修訂后的版本與前兩個(gè)版本的區(qū)別在于:①充分考慮發(fā)達(dá)省份的高考改革。高中物理在這些省份只作為高考時(shí)的選考內(nèi)容。高中物理課時(shí)被大幅壓縮,這導(dǎo)致學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后,在陜科大學(xué)習(xí)相關(guān)工科專業(yè)時(shí),與同班來(lái)自其他省份的學(xué)生相比明顯吃力許多。為適應(yīng)這一變化,陜科大除了在大學(xué)物理理論教學(xué)中改變教學(xué)模式、增加輔修環(huán)節(jié)外,在《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》教材中也增加了輔修環(huán)節(jié),這樣就做到了循序漸進(jìn),從而讓學(xué)生具有一定的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)并跟上班級(jí)其他同學(xué)的學(xué)習(xí)進(jìn)度。②將最新科研成果融入教學(xué)。例如,把“氧化鋅壓敏電阻的制備與電學(xué)性能測(cè)試”作為金屬熱電子發(fā)射實(shí)驗(yàn)的延伸,并按照研究性實(shí)驗(yàn)的基本要求來(lái)要求學(xué)生,既可讓學(xué)生很快融入到教學(xué)科研課題的實(shí)踐中,同時(shí)也可讓學(xué)生真正體會(huì)到基礎(chǔ)知識(shí)在創(chuàng)新教育中的重要性。③將虛擬仿真與實(shí)驗(yàn)室實(shí)際操作結(jié)合起來(lái)。學(xué)生們有時(shí)會(huì)使用一些較為精密、昂貴甚至極易損壞的設(shè)備,需要特別小心保護(hù)。為此,學(xué)生可以在正式實(shí)驗(yàn)前通過(guò)計(jì)算機(jī)、手機(jī)等終端連接學(xué)校實(shí)驗(yàn)平臺(tái)先行模擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,待掌握實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)及系統(tǒng)后再進(jìn)行實(shí)際操作,這樣才能在較短時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)并領(lǐng)悟?qū)嶒?yàn)方法和實(shí)驗(yàn)要領(lǐng)。
陜科大物理系歷來(lái)重視大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作,培養(yǎng)的學(xué)生因其具有“基礎(chǔ)理論厚實(shí)、工程訓(xùn)練扎實(shí)、思想作風(fēng)樸實(shí)”的“三實(shí)作風(fēng)”而受到用人單位的普遍歡迎和贊譽(yù)。建校60多年來(lái),經(jīng)過(guò)幾代物理教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的辛勤勞動(dòng),大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)能夠開設(shè)40多個(gè)普通物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和30多個(gè)近代物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。陜科大希望能夠通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)出思維縝密,觀察、分析和解決問(wèn)題能力強(qiáng),將來(lái)從事物理學(xué)或高級(jí)工程學(xué)的人才。
第1章 緒論
1.1 科學(xué)實(shí)驗(yàn)的地位、作用和任務(wù)
1.2 物理實(shí)驗(yàn)的地位、作用和任務(wù)
1.3 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求
1.4 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)程序
第2章 測(cè)量、誤差和不確定度
2.1 測(cè)量與有效數(shù)字
2.1.1 測(cè)量及其分類
2.1.2 有效數(shù)字
2.2 測(cè)量誤差及分類
2.2.1 真值與誤差
2.2.2 誤差的分類和測(cè)量結(jié)果的定性評(píng)價(jià)
2.3 誤差的分布
2.3.1 正態(tài)分布(高斯分布)
2.3.2 均勻分布
2.4 測(cè)量不確定度評(píng)定
2.4.1 測(cè)量不確定度的概念及其分類
2.4.2 直接測(cè)量量的不確定度評(píng)定方法
2.4.3 間接測(cè)量量的不確定度評(píng)定方法
2.5 數(shù)據(jù)處理的基本方法
2.5.1 列表法
2.5.2 作圖法
2.5.3 逐差法(差數(shù)平均值法)
2.5.4 最小二乘線性回歸法
第3章 物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)訓(xùn)練
3.1 物理實(shí)驗(yàn)的基本測(cè)量方法
3.1.1 比較法
3.1.2 放大法
3.1.3 轉(zhuǎn)換測(cè)量法
3.1.4 模擬法
3.2 常用物理實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)x器及一般的操作規(guī)程
3.2.1 力學(xué)基本儀器及操作規(guī)程
3.2.2 電學(xué)實(shí)驗(yàn)基本儀器及操作規(guī)程
3.2.3 光學(xué)實(shí)驗(yàn)基本儀器及操作規(guī)程
3.3 物理實(shí)驗(yàn)基本技能
3.3.1 零位校準(zhǔn)
3.3.2 水平與鉛直調(diào)節(jié)
3.3.3 視差及消除
3.3.4 逐次逼近調(diào)節(jié)法
3.3.5 焦距和光路共軸調(diào)節(jié)
3.3.6 電路連接與故障排除
3.3.7 先定性、后定量原則
……
第4章 力學(xué)和熱學(xué)實(shí)驗(yàn)
第5章 電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)
第6章 光學(xué)實(shí)驗(yàn)
第7章 綜合與近代物理實(shí)驗(yàn)
第8章 設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)
附錄
參考文獻(xiàn)