本书是与大学物理实验课程配套的实验教材，内容包括力学实验、电磁学实验、光学实验，近代物理与新技术实验等，主要章节有绪论、测量误差与数据处理、物理实验基础、基础物理实验、综合 性物理实验、设计研究性实验等。书中的每个小节都引用了一段科学家名言，以激发读者对科学的崇敬之情；部分内容增加了相应的教学视频，包括如何撰写实验报告、测量与有效数字等。本书可作为高等学校大学物理实验课程配套的实验教材，也可供相关读者阅读。

潘小青，江西理工大学教授，江西省教学名师，江西理工大学课程教学杰出贡献奖获得者，江西理工大学课程教学"十佳”教师，长期从事全校基础课程物理学的教学与实验工作。

目 录

绪言 1
第1章 测量误差与数据处理 3
1.1 测量与有效数字 3
1.1.1 测量 3
1.1.2 有效数字 3
1.1.3 有效数字记录 3
1.1.4 数值修约 4
1.1.5 有效数字的运算规则 4
1.2 测量误差 6
1.2.1 真值 6
1.2.2 误差 6
1.2.3 相对误差 6
1.2.4 误差的分类 7
1.3 系统误差及其处理 8
1.3.1 系统误差的发现 8
1.3.2 系统误差的修正和消除 8
1.4 随机误差及其估算 9
1.4.1 随机误差的统计规律 9
1.4.2 测量结果的最佳值——算术平均值 10
1.4.3 残差 10
1.4.4 随机误差的表示法 11
1.4.5 有限次测量列的随机误差估算 12
1.4.6 算术平均值标准差 13
1.5 仪器误差 13
1.5.1 仪器的示值误差 13
1.5.2 仪器的标准误差 14
1.6 直接测量量及间接测量量的误差传递 15
1.6.1 直接测量结果的表示 15
1.6.2 间接测量结果的误差传递 17
1.6.3 间接测量的数据处理过程 21
1.7 不确定度 22
1.7.1 不确定度的概念 22
1.7.2 不确定度评定的简化方法 22
1.7.3 不确定度的计算 23
1.8 数据处理方法 25
1.8.1 列表法 25
1.8.2 图示法和图解法 26
1.8.3 逐差法 28
1.8.4 最小二乘法（线性回归） 29
1.8.5 计算机软件处理实验数据 32
1.9 习题 34
第2章 常用物理实验方法和技术 36
2.1 基本物理实验方法 36
2.1.1 比较法 36
2.1.2 放大法 37
2.1.3 补偿法 38
2.1.4 转换法 39
2.1.5 模拟法 41
2.1.6 基本光学实验方法 42
2.2 基本物理实验仪器 45
2.2.1 力学、热学实验常用仪器 46
2.2.2 电磁学实验常用仪器 50
2.2.3 光学实验常用仪器 59
2.3 基本操作技术 63
2.3.1 零位调整 63
2.3.2 水平、铅直调整 64
2.3.3 共轴调整 64
2.3.4 消视差 65
2.3.5 逐次逼近调整 66
2.4 物理实验操作规范 66
2.4.1 实验操作规范总则 66
2.4.2 力学、热学实验操作规范 66
2.4.3 电学实验操作规范 67
2.4.4 光学实验操作规范 68
第3章 基础物理实验 70
3.1 拉伸法测量杨氏模量 70
3.1.1 实验目的 70
3.1.2 实验仪器 70
3.1.3 实验原理 72
3.1.4 实验内容与步骤 73
3.1.5 数据处理 74
3.1.6 思考题 74
3.1.7 实验拓展 74
3.2 扭摆法测量转动惯量 74
3.2.1 实验目的 75
3.2.2 实验仪器 75
3.2.3 实验原理 75
3.2.4 实验内容与步骤 77
3.2.5 数据处理 78
3.2.6 思考题 78
3.2.7 实验拓展 78
3.3 电子束实验 79
3.3.1 实验目的 79
3.3.2 实验仪器 79
3.3.3 实验原理 79
3.3.4 实验内容与步骤 84
3.3.5 数据处理 85
3.3.6 思考题 86
3.3.7 实验拓展 86
3.4 单臂电桥测量中值电阻 86
3.4.1 实验目的 87
3.4.2 实验仪器 87
3.4.3 实验原理 87
3.4.4 实验内容与步骤 88
3.4.5 数据处理 89
3.4.6 思考题 89
3.4.7 实验拓展 89
3.5 双臂电桥测量低值电阻 90
3.5.1 实验目的 90
3.5.2 实验仪器 90
3.5.3 实验原理 90
3.5.4 实验内容与步骤 92
3.5.5 数据处理 93
3.5.6 思考题 94
3.5.7 实验拓展 94
3.6 静电场的模拟 94
3.6.1 实验目的 95
3.6.2 实验仪器 95
3.6.3 实验原理 95
3.6.4 实验内容与步骤 98
3.6.5 数据处理 99
3.6.6 思考题 99
3.6.7 实验拓展 99
3.7 直流电位差计测量热电偶温差电动势 100
3.7.1 实验目的 100
3.7.2 实验仪器 100
3.7.3 实验原理 100
3.7.4 实验内容与步骤 103
3.7.5 数据处理 104
3.7.6 思考题 105
3.7.7 实验拓展 105
3.8 示波器的调整及应用 105
3.8.1 实验目的 105
3.8.2 实验仪器 105
3.8.3 实验原理 106
3.8.4 实验内容与步骤 113
3.8.5 数据处理 114
3.8.6 思考题 114
3.8.7 实验拓展 115
3.9 整流、滤波电路的特性 115
3.9.1 实验目的 116
3.9.2 实验仪器 116
3.9.3 实验原理 116
3.9.4 实验内容与步骤 118
3.9.5 数据处理 118
3.9.6 思考题 119
3.9.7 实验拓展 119
3.10 铁磁材料的磁滞回线 120
3.10.1 实验目的 120
3.10.2 实验仪器 120
3.10.3 实验原理 120
3.10.4 实验内容与步骤 128
3.10.5 数据处理 129
3.10.6 思考题 129
3.10.7 实验拓展 130
3.11 冲击电流计测量磁滞回线 130
3.11.1 实验目的 130
3.11.2 实验仪器 130
3.11.3 实验原理 130
3.11.4 实验内容与步骤 133
3.11.5 数据处理 134
3.11.6 思考题 134
3.11.7 实验拓展 135
3.12 分光计的调整与使用 135
3.12.1 实验目的 135
3.12.2 实验仪器 136
3.12.3 实验原理 136
3.12.4 实验内容与步骤 144
3.12.5 注意事项 145
3.12.6 思考题 145
3.12.7 实验拓展 146
3.13 等厚干涉 147
3.13.1 实验目的 147
3.13.2 实验仪器 147
3.13.3 实验原理 147
3.13.4 实验内容与步骤 151
3.13.5 数据处理 152
3.13.6 思考题 152
3.13.7 实验拓展 152
3.14 透射光栅测量光波波长 153
3.14.1 实验目的 153
3.14.2 实验仪器 153
3.14.3 实验原理 154
3.14.4 实验内容和步骤 154
3.14.5 数据处理 155
3.14.6 思考题 155
3.14.7 实验拓展 156
第4章 综合性物理实验 157
4.1 迈克尔逊干涉仪 157
4.1.1 实验目的 157
4.1.2 实验仪器 157
4.1.3 实验原理 157
4.1.4 实验内容与步骤 160
4.1.5 数据处理 162
4.1.6 思考题 162
4.1.7 实验拓展 162
4.2 光电效应——普朗克常数的测量 163
4.2.1 实验目的 163
4.2.2 实验仪器 163
4.2.3 实验原理 164
4.2.4 实验内容与步骤 165
4.2.5 数据处理 167
4.2.6 思考题 168
4.2.7 实验拓展 168
4.3 夫兰克-赫兹实验 169
4.3.1 实验目的 169
4.3.2 实验仪器 169
4.3.3 实验原理 169
4.3.4 实验内容与步骤 173
4.3.5 数据处理 174
4.3.6 思考题 174
4.3.7 实验拓展 175
4.4 密立根油滴实验测电子电荷 175
4.4.1 实验目的 176
4.4.2 实验仪器 176
4.4.3 实验原理 176
4.4.4 实验内容与步骤 180
4.4.5 数据处理 182
4.4.6 思考题 183
4.4.7 实验拓展 183
4.5 气体中声速的测量 183
4.5.1 实验目的 184
4.5.2 实验仪器 184
4.5.3 实验原理 184
4.5.4 实验内容与步骤 187
4.5.5 数据处理 189
4.5.6 思考题 189
4.5.7 实验拓展 189
4.6 超声光栅测量声速 190
4.6.1 实验目的 190
4.6.2 实验仪器 190
4.6.3 实验原理 190
4.6.4 实验内容与步骤 192
4.6.5 数据处理 193
4.6.6 思考题 194
4.6.7 实验拓展 194
4.7 应变式传感器 194
4.7.1 实验目的 195
4.7.2 实验仪器 195
4.7.3 实验原理 195
4.7.4 实验内容与步骤 196
4.7.5 数据处理 198
4.7.6 思考题 199
4.7.7 实验拓展 199
4.8 虚拟仿真实验——霍尔效应 199
4.8.1 实验目的 201
4.8.2 实验仪器 201
4.8.3 实验原理 201
4.8.4 实验内容与步骤 203
4.8.5 数据处理 204
4.8.6 思考题 204
4.8.7 实验拓展 204
4.9 PN结正向特性的研究和应用 205
4.9.1 实验目的 205
4.9.2 实验仪器 205
4.9.3 实验原理 205
4.9.4 实验内容与步骤 210
4.9.5 数据处理 211
4.9.6 思考题 212
4.9.7 实验拓展 212
4.10 太阳能电池基本特性的测量 212
4.10.1 实验目的 213
4.10.2 实验仪器 213
4.10.3 实验原理 213
4.10.4 实验内容与步骤 214
4.10.5 数据处理 217
4.10.6 思考题 218
4.10.7 实验拓展 218
第5章 设计研究性实验 219
5.1 设计研究性实验概述 219
5.2 设计研究性实验的任务和测量对象 219
5.3 设计性实验的方法选择 220
5.3.1 实验方法的选择 220
5.3.2 测量方法的选择 221
5.3.3 测量方法的选择原则 222
5.4 选择测量仪器及测量条件 223
5.4.1 测量仪器的选择 223
5.4.2 测量条件的选择 224
5.5 重力加速度的测量研究 225
5.5.1 实验目的 225
5.5.2 实验仪器 226
5.5.3 实验要求 226
5.5.4 实验提示 226
5.5.5 数据处理 227
5.5.6 思考题 227
5.5.7 实验拓展 227
5.6 温度传感器的温度特性研究 227
5.6.1 实验目的 227
5.6.2 实验仪器 228
5.6.3 实验原理 228
5.6.4 实验内容与步骤 231
5.6.5 数据处理 235
5.6.6 思考题 236
5.6.7 实验拓展 236
5.6.8 附录1：物理设计性（热学）实验装置使用说明书 236
5.6.9 附录2：智能温度控制器使用说明 237
5.7 非平衡电桥的原理和设计应用 238
5.7.1 实验目的 238
5.7.2 实验仪器 238
5.7.3 实验原理 239
5.7.4 实验内容与步骤 243
5.7.5 数据处理 245
5.7.6 思考题 246
5.7.7 实验拓展 246
5.8 电表的改装 246
5.8.1 实验目的 246
5.8.2 实验仪器 246
5.8.3 实验原理 247
5.8.4 实验内容与步骤 249
5.8.5 注意事项 250
5.8.6 思考题 250
5.8.7 实验拓展 250
5.9 数字电表的设计和校准 251
5.9.1 实验目的 251
5.9.2 实验仪器 251
5.9.3 实验原理 251
5.9.4 实验内容与步骤 261
5.9.5 注意事项 269
5.9.6 思考题 270
5.9.7 实验拓展 270
5.10 二阶电路的响应研究 270
5.10.1 实验目的 270
5.10.2 实验仪器 270
5.10.3 实验原理 271
5.10.4 实验内容与步骤 272
5.10.5 数据处理 273
5.10.6 思考题 273
5.10.7 实验拓展 273
5.11 新型能源系统的设计与研究实验 273
5.11.1 实验目的 274
5.11.2 实验仪器 275
5.11.3 实验原理 275
5.11.4 实验内容与步骤 282
5.11.5 数据处理 288
5.11.6 思考题 288
5.11.7 实验拓展 289
5.12 声光电路的特性研究与设计 289
5.12.1 实验目的 289
5.12.2 实验仪器 289
5.12.3 实验原理 289
5.12.4 实验内容与步骤 291
5.12.5 数据处理 292
5.12.6 思考题 292
5.12.7 实验拓展 292
附录A 国际单位制 293
附录B 常用的物理常量 295
参考文献 298