本书是根据面向21世纪物理实验教学内容与课程体系改革的精神,参照《高等工业学校物理实验课程教学基本要求》,结合本室原有的物理实验教材和近几年来我校国家工科物理教学基地建设成果编写而成。
本书打破了传统的实验项目按力、热、电、光、近代物理与综合实验设置的方式,建立以物理实验的基本知识、基本方法、基本技能训练为基础,以科学实验的基础能力和创新能力培养为主线,采用“阶梯式”教学的新模式。广容先进思想,重组知识单元。
将精选的实验项目分为:预备引导实验,基础实验,综合性实验,设计性实验,研究创新实验五个层次。每个层次中按难度递增排序,使整个教学过程按照实验能力和创新能力培养应遵循的规律进行。力求教材层次分明,原理清晰,步骤简明,启迪思维,便于自学。
书中第一章介绍物理量的测量误差和数据处理,这是大学物理实验课程中的基本知识之一。为了保持这部分内容的系统性,我们集中在第一章进行叙述,而这些知识的具体运用,则按教学进度和要求分别安排在后续的各个实验中,以便学生逐步学习和应用列表法、逐差法、作图法和最小二乘法等处理实验数据,并在每个实验末都提出数据处理要求。考虑到目前中学物理实验的实际情况,我们安排了“预备引导实验”一章,一是弥补中学实验基础的不足或参差不齐,二是结合现代教育手段开阔学生的视野和思路,三是激发学生对物理实验的学习兴趣,使整个教学起点适中,落点较高。全书力求结合学生的实际,符合实验教学规律。书中收录了较多的选做实验项目,以配合开放式教学的进行。在保证教学基本要求的前提下,注重个性发展,为学生提供一个自己学习的发展空间。在实验内容的编写中,前面(如第三章)的实验不仅原理叙述清楚、公式推导完整,还有详细的实验步骤和部分数据表格,以便初学者自学和了解规范要求。往后的实验编写逐步简化,如少写实验步骤、少列或不列数据表格,让学生独立完成。对基本仪器(如电表、电桥、电位差计、示波器、分光计等)不仅要求学生会调节,而且要达到一定的熟练程度。为此,我们各安排了两次实验,使学生反复使用,加深印象。实验中的基本测量方法(如比较法、放大法、转换测量法、模拟法、补偿法、干涉法等)和操作技术(如零位校准、水平调整、铅直调整、视差的消除、光路的等高共轴调整、逐次逼近调节等),以及数据处理方法也是按照这个思路安排。第五章设计性实验,在介绍设计性实验基础知识、规范要求后,只提任务、要求和提供的仪器设备,由学生查阅有关资料,自拟实验方案,在老师的指导下完成实验。第七章微机模拟、仿真实验,是在实验教学局域网建成后逐步完善起来的,它全新的面貌展现在学生面前。第六章中作者将自己在科研工作中对物理实验基本要求的感受融入到编写中,努力做到传授知识与培养能力、素质和创新精神并重,积极改进教学方法,启迪大家的创新意识和创新能力。如第六章实验6-1是谢书银教授自20世纪80年代开始研究硅片的测试方法,从势能、动能转换和弹性碰撞定律出发,结合力学中的薄板小挠度理论,得出一种新的脆性材料强度测试方法———圆片冲击法及强度测试仪。并按国家技术监督局的要求1物物理理大 学 物 理 实 验 教 程制定了国家标准———硅片抗弯强度测试方法(GB/T15615—1995)。本实验将这项成果转化为实验教学,不仅使多课程之间的知识交叉融合,而且强化了工程综合应用意识,突出创造能力培养。
书中各实验项目由教研室的老师分头执笔编写。其中绪论、第一章、第五章的实验5-1,5-2,第三章的实验3-7,第四章的实验4-5,第六章的实验6-2和书末附录由袁冬媛编写;第二章和第四章实验4-20由刘碧兰编写;第三章的实验3-6,第四章的实验4-14、4-15、4-18、4-19,第五章的实验5-7,5-10由徐富新编写;第七章由吴建好编写;第四章的实验4-10和4-17,第六章的实验6-3由刘雁群编写;第四章的实验4-2、4-12由许雪梅编写;第四章的实验4-13由陈鲤江编写;第四章的实验4-4由袁冬媛、王超英编写;第五章的实验5-3由吕桂芝编写;第六章的实验6-1由谢书银、袁冬媛编写;其余项目由原教材(许锦培主编)引入,有些地方作了补充。另外,蒋礼、胡昭煌参与了部分工作。
本书虽由上述同志执笔编写,但实际上是一项在继承基础上的集体创作,融入了不少老同志的贡献。实验课的教材和教学离不开实验室的建设和发展,无论是实验项目的筹建、准备和开出,还是教材的编写,都是实验室全体任课教师和实验技术人员多年辛勤劳动的成果,是集体智慧的结晶。本书在编写过程中参考了许多兄弟院校的教材,甚至引用了某些内容,在此表示衷心感谢。
由于编者水平有限,书中的错误和不足之处敬请读者批评指正。
编者