描述
开 本: 128开纸 张: 胶版纸包 装: 平装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787030517722
编辑推荐
各类高等院校工科专业和理科非物理类专业本科或专科生，实验技术人员、相关课程教师及其他科技工作者
内容简介
《大学物理实验》是为适应当前实验教学改革的要求，根据原国家*颁发的《高等工业学校物理实验课程教学基本要求》，经过几年教学实践并根据广大师生的意见和建议而编写的。《大学物理实验》共4章，第1～2章对误差理论、不确定度和数据处理及基本实验知识进行详细介绍；第3章是预备性、基础性实验；第4章是提高、综合和设计性实验。书后附录包括了常用测量仪器及量具误差限、基本物理常数等。
目 录
目录
前言
绪论 1
第1章 测量误差、不确定度与数据处理 5
1.1 测量与误差 5
1.1.1 测量及其分类 5
1.1.2 真值与误差 6
1.1.3 误差的分类 6
1.1.4 随机误差的分布规律与特性 8
1.1.5 测量的精密度、正确度和准确度 11
1.2 有效数字及其运算法则 12
1.2.1 有效数字的基本概念 12
1.2.2 直接测量的读数原则 12
1.2.3 有效数字运算规则 13
1.2.4 测量结果数字取舍规则 14
1.3 不确定度评定与测量结果的表示 15
1.3.1 测量不确定度的引入 15
1.3.2 测量不确定度的基本概念 15
1.3.3 用测量不确定度评定测量结果的简化计算方法 16
1.3.4 不确定度与误差的关系 22
1.4 实验数据处理方法 22
1.4.1 列表法处理实验数据 23
1.4.2 图示法和图解法处理实验数据 23
1.4.3 逐差法处理实验数据 26
1.4.4 *小二乘法 27
第2章 基本实验知识 31
2.1 基本测量方法31
2.1.1 直读法 31
2.1.2 放大法 32
2.1.3 补偿法 33
2.1.4 模拟法 34
2.1.5 替代法 35
2.1.6 转换法 35
2.1.7 平衡法 36
2.2 基本测量仪器及使用 36
2.2.1 基本力学测量仪器 36
2.2.2 基本热学测量仪器 48
2.2.3 基本电学测量仪器 49
2.2.4 微机与微型计算机在物理实验中的应用 59
2.2.5 基本光学测量仪器 61
2.3 仪器的基本调整技术及操作规程 64
第3章 基本训练实验 68
3.1 基本测量68
3.2 光杠杆放大法测量微小长度的变化 74
3.3 弦振动实验81
3.4 电阻元件伏安特性的测量85
3.5 扭摆法测量物体的转动惯量89
3.6 气垫导轨上测量速度和加速度94
3.7 碰撞的研究101
3.8 用旋光仪测旋光性溶液的浓度104
3.9 单臂电桥测电阻 110
3.10 高电势电位差计的应用 119
3.11 分光计的使用 124
3.12 用稳恒电流场模拟静电场133
3.13 双踪示波器的使用 140
3.14 用稳态法测不良导体的导热系数 153
3.15 迈克耳孙干涉实验 155
3.16 衍射光栅特性的研究 163
3.17 双臂电桥测低值电阻 168
3.18 等厚干涉实验 172
3.19 空气中声速的测量 181
3.20 霍尔效应实验 188
3.21 落球法测定液体黏滞系数194
第4章 提高、综合和设计性实验 199
4.1 硅光电池特性研究 199
4.2 CCD光栅光谱仪205
4.3 双棱镜测钠光波长 214
4.4 激光再现的全息照相 219
4.5 白光再现全息照相 223
附录 常用数据 226
1.1 常用测量仪器、量具误差限226
1.2 电路灵敏度误差限的计算方法229
1.3 常用表 229
前言
绪论 1
第1章 测量误差、不确定度与数据处理 5
1.1 测量与误差 5
1.1.1 测量及其分类 5
1.1.2 真值与误差 6
1.1.3 误差的分类 6
1.1.4 随机误差的分布规律与特性 8
1.1.5 测量的精密度、正确度和准确度 11
1.2 有效数字及其运算法则 12
1.2.1 有效数字的基本概念 12
1.2.2 直接测量的读数原则 12
1.2.3 有效数字运算规则 13
1.2.4 测量结果数字取舍规则 14
1.3 不确定度评定与测量结果的表示 15
1.3.1 测量不确定度的引入 15
1.3.2 测量不确定度的基本概念 15
1.3.3 用测量不确定度评定测量结果的简化计算方法 16
1.3.4 不确定度与误差的关系 22
1.4 实验数据处理方法 22
1.4.1 列表法处理实验数据 23
1.4.2 图示法和图解法处理实验数据 23
1.4.3 逐差法处理实验数据 26
1.4.4 *小二乘法 27
第2章 基本实验知识 31
2.1 基本测量方法31
2.1.1 直读法 31
2.1.2 放大法 32
2.1.3 补偿法 33
2.1.4 模拟法 34
2.1.5 替代法 35
2.1.6 转换法 35
2.1.7 平衡法 36
2.2 基本测量仪器及使用 36
2.2.1 基本力学测量仪器 36
2.2.2 基本热学测量仪器 48
2.2.3 基本电学测量仪器 49
2.2.4 微机与微型计算机在物理实验中的应用 59
2.2.5 基本光学测量仪器 61
2.3 仪器的基本调整技术及操作规程 64
第3章 基本训练实验 68
3.1 基本测量68
3.2 光杠杆放大法测量微小长度的变化 74
3.3 弦振动实验81
3.4 电阻元件伏安特性的测量85
3.5 扭摆法测量物体的转动惯量89
3.6 气垫导轨上测量速度和加速度94
3.7 碰撞的研究101
3.8 用旋光仪测旋光性溶液的浓度104
3.9 单臂电桥测电阻 110
3.10 高电势电位差计的应用 119
3.11 分光计的使用 124
3.12 用稳恒电流场模拟静电场133
3.13 双踪示波器的使用 140
3.14 用稳态法测不良导体的导热系数 153
3.15 迈克耳孙干涉实验 155
3.16 衍射光栅特性的研究 163
3.17 双臂电桥测低值电阻 168
3.18 等厚干涉实验 172
3.19 空气中声速的测量 181
3.20 霍尔效应实验 188
3.21 落球法测定液体黏滞系数194
第4章 提高、综合和设计性实验 199
4.1 硅光电池特性研究 199
4.2 CCD光栅光谱仪205
4.3 双棱镜测钠光波长 214
4.4 激光再现的全息照相 219
4.5 白光再现全息照相 223
附录 常用数据 226
1.1 常用测量仪器、量具误差限226
1.2 电路灵敏度误差限的计算方法229
1.3 常用表 229
前 言
序言
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绪论
一、物理实验的地位和作用
“物理学是以实验为本的科学”，这一精辟论述出自诺贝尔物理学奖获得者、著名理论物理学家杨振宁教授的一则题词。这是物理学界的共识，无论是物理规律的发现，还是物理理论的验证都要靠实验。麦克斯韦提出的电磁理论(他预言了电磁波的存在)只有当赫兹做出电磁学实验后才被人们公认；杨振宁、李政道在1956年提出基本粒子在“弱相互作用下的宇称不守恒”的理论，只有当实验物理学家吴健雄用实验验证后，才被同行学者承认，从而才能获得诺贝尔奖。人们掌握理论的目的是在于应用它来指导生产实际，促进科学进步，推动社会前进。当理论在实际中应用时，仍必须通过实验，实验是理论和应用的桥梁。任何一门科学的发展都离不开实验，这就使实验物理课有了充实的教学内容。物理实验是主要基础课程之一。
物理实验的重要性，不仅表现在通过实验发现物理定律，而且物理学中的每一项重要突破都与实验密切相关，物理学史表明，经典物理学的形成，是伽利略、牛顿、麦克斯韦等通过观察自然现象，反复实验，运用抽象思维的方法总结出来的。近代物理的发展，是在某些实验的基础上提出假设，例如，普朗克根据黑体辐射提出“能量子假设”，再经过大量的实验证实、假设才成为科学理论。实践证明物理实验是物理学发展的动力。在物理学发展的进程中，物理实验和物理理论始终是相互促进、相互制约、相得益彰的，没有理论指导的实验是盲目的，实验必须经过总结抽象上升为理论，才有其存在的价值。理论靠实验来检验，同时理论上的需要又促进实验的发展。1752年富兰克林利用风筝把天空的电引入室内，进行室内雷鸣闪电实验，证实了雷电与电火花放电有同样的本质，进而找出了雷电的成因，并且在此基础上发明了避雷针。这个简单的实验事实，足以说明物理实验在物理学发展中所起的重要作用。
物理学发展到当今时代，与实验的关系就更为密切，而且在许多边缘学科的建立过程中，物理实验也起了重要的桥梁作用，物理实验在探索和研究新科技领域，以及推动其他自然科学和工程技术的发展中，起到的重要作用是不可低估的。自然科学迅速发展，新的学科分支层出不穷，但基础学科就是数学和物理两门。物理实验是研究物理测量方法与实验方法的科学，物理实验的特点在于它具有普遍性——力、热、光、电都有；具有基本性——它是其他一切实验的基础；同时它还有通用性——适用于一切领域，把高、精、尖的复杂实验分解成为“零件”，绝大部分是常见的物理实验，在工程技术领域中，研制、生产、加工、运输等都普遍涉及物理量的测量及物理运动状态的控制，这正是成熟的物理实验的推广和应用。现代高科技的发展，其设计思想、方法和技术也来源于物理实验，因此，物理实验是自然科学、工程技术和高科技发展的基础，科学技术的发展离不开物理实验。
在物理学发展过程中，人类积累了丰富的实验方法，这就使物理实验课有了充实的教学内容。学生从中可以学到许多基本实验方法和实验技能，观察到许多生动的自然现象，并在客观实际的事物与抽象模型化的物理理论之间架起了桥梁，使自己在理论应用于实践的过程中，加深对理论的理解，提高分析和解决实际问题的能力。因此，在大学学习期间要做到理论课与实验课并重，掌握书本知识与提高科学实验的实践能力并重。
1976年12月10日，因发现J 粒子而获得诺贝尔物理学奖的丁肇中教授在斯德哥尔摩的颁奖仪式上曾语重心长地讲过这样一段震撼人心的话：“我是在旧中国长大的，因此想借这个机会向发展中国家的青年强调实验工作的重要性。中国有一句古话‘劳心者治人，劳力者治于人’，这种落后的思想，对发展中国家的青年们有很大的害处，由于这种思想，很多发展中国家的学生都倾向于理论研究，而避免实验工作，事实上，自然科学理论不能离开实验的基础，特别是物理学是从实验中产生的，我希望由于我这次获奖，能够唤起在发展中国家的学生们的兴趣，而注意实验工作的重要性。”丁肇中教授的这段话值得大家认真体会。
二、物理实验课的目的和任务
物理实验是对高等学校理工科类学生进行科学实验基本训练的一门独立的必修基础课程，也是理工科学生进入大学后受到系统的实验思想和实验技能训练的开端，通过本课程的学习，不仅可以加深对物理理论的理解，更重要的是使学生获得基本的实验知识，掌握一定的实验方法和技能，提高创新思维能力，为进一步学习后续课程和日后的工作打好基础。理工科学生毕业后绝大部分将不同程度地从事科研、工程技术和新技术应用开发等与实验有关的工作，培养良好的实验素质有重要的意义。本课程的教学目的和任务是：
(1) 通过对物理实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理实验的基本知识、基本方法，掌握物理实验的基本技能。
(2) 培养与提高学生的科学实验能力。包括：①能够通过阅读实验教材或查阅参考资料，正确理解实验内容，做好实验前的准备；②能够借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器；③能够运用物理学理论对实验对象进行初步分析判断，加深对物理学原理的理解；④能够正确记录和处理实验数据，绘制曲线，评价实验结果，撰写合格的实验报告；⑤能够按科学实验的主要过程独立完成简单的具有设计性内容的实验。
(3) 培养与提高学生的科学实验素质。要求学生具有理论联系实际和实事求是的科学作风、严肃认真的工作态度、主动研究的探索精神以及遵守纪律、团结协作、爱护公共财物的优良品德。
三、物理实验课的主要教学环节
为达到物理实验课的目的和任务，学生应重视物理实验教学的三个重要环节。
1. 实验前的预习
为了在规定时间内，高质量地完成实验课的任务，学生应当做好实验前的预习。预习时，主要阅读实验教材，了解实验目的，搞清楚实验内容，要测量什么量，使用什么方法，实验的理论依据是什么，使用什么仪器，其仪器的性能是什么，如何使用，操作要点及实验中特别要注意的问题等。在此基础上，写好预习实验报告(包括实验名称、目的、仪器、原理、内容等)以及为将要测的实验数据在原始数据记录纸上适当画好表格。有时实验不要求另写正式报告的，预习报告就是正式报告，要特别认真撰写(按以下关于“实验报告”的要求写)。如果是课题实验或设计性实验内容，需制订初步实验方案，提出对仪器设备的要求。
只有在充分了解实验内容的基础上，才能在实验操作中有目的地观察实验现象，思考问题，减少操作中的忙乱现象，提高学习的主动性。因此，每次实验前，学生必须完成规定的预习内容。一般情况下，教师要检查学生预习情况，并评定预习成绩，没有预习的学生不得动手实验。
2. 进行实验
学生进入实验室后应遵守实验室规章制度，犹如一个科学工作者那样严格要求自己，井井有条地布置仪器，安全操作，注意细心观察实验现象，认真钻研和探索实验中的问题。不要期待实验工作始终一帆风顺，尤其是课题实验。在遇到问题时，应看作是学习的良机，冷静地分析和处理，直到修改甚至推翻自己的方案。仪器装置出现故障时，学生应在教师指导下学习排除故障的方法，力求自己动手解决，或留意观看教师是怎样分析判断仪器的毛病、怎样修复仪器的(可能当场修复的仪器)。总之，要把重点放在实验能力的培养上，而不是测出几个数据就以为完成任务。对实验数据要严肃对待，要用钢笔或圆珠笔把测量的原始数据正确地记录在实验课前画好的数据表格中(不允许用铅笔记录原始数据)。读数一定要认真仔细(注意单位和有效数字位数)，不要忘记记录有关的环境条件，如温度、压强等。如确实记错了，也不要涂改，可在错误的数字上画一条整齐的直线，在旁边写上正确值，如果整段数据都测错了，则画一个与此段大小相适应的“×”号，在情况允许时，可以简单说明为什么是错误的。记录的错误数据不要用黑圆圈或黑方块涂掉，这样可使正误数据都能清晰可辨，以供在分析测量结果和误差时参考。如发现数据有疑问，可以重新实验，并对原来数据标上特殊符号以备查考。实验原始数据的优劣，决定着实验工作结果的成败。但是，未重新测量绝不允许修改实验数据，这是一个科学工作者的基本道德素养。我们保留“错误”数据，不毁掉它，是因为“错误”数据有时经过比较后竟是对的。不要用铅笔记录，给自己留有涂抹的余地，也不要先草记在另外的纸上再誊写在数据表格里，这样容易出错，况且，这已经不是“原始记录”了。
如果两个学生同时做一个实验，既要分工又要协作，各自记录实验数据，共同完成实验任务，并且，原始数据记录上应写上同组者姓名。
实验结束时，将实验数据交教师审阅签字，整理好仪器设备，关好水、电、窗等，方可离开实验室，这些都是一个实验工作者的基本素质，要养成良好的习惯。
3. 撰写实验报告
实验报告是对实验工作的全面总结，是交流经验、推广实验成果的媒介。学会撰写实验报告是培养实验能力的一个方面。写实验报告要用简明扼要的形式将实验结果完整、准确地表达出来，这也是进行科学实验素质培养的必要内容之一。
实验报告要求文字通顺，字迹端正，数据齐全，图表规范，结果表示正确，分析讨论认真。实验报告要求在做完实验一周内独立完成，用学校统一印制的“实验报告”来书写并按时交报告，因为这样做可以得到事半功倍的效果。
完整的实验报告通常包括以下内容。
实验名称：表示做什么实验。
实验目的：说明为什么做这个实验，做该实验要达到什么目的。
实验仪器：列出主要仪器的名称、型号、规格、精度等。
实验原理：用自己的语言对实验所依据的理论做简要叙述，不要照抄书本。实验原理一般包括：①文字；②测量和计算所依据的主要公式及其简要推导过程，注明公式中各物理量的含义，公式成立所应满足的实验条件等；③画出有关的图(原理图或装置图)，如在电磁学、光学实验中，应有相应的电路图或光路图等。
实验内容与步骤：根据实验的过程概括地、条理分明地写明实验所进行的主要内容与关键步骤。
实验数据表格与数据处理：将原始记录数据转记于实验报告纸上(原始记录也应附在报告纸后，以便教师检查)，并尽可能用表格的形式列出，正确表示有效数字和单位。作图的还应在专门的作图纸上作图。计算按照有效数字的运算法则进行，写出主要的计算内容，并求出误差或实验结果的不确定度，正确运用不确定度表示实验结果。
实验结果及讨论：该部分要明确给出实验结果，并对结果进行讨论。实验结果不是简单的测量结果，它包括误差分析或不确定度的评定、分析误差的主要原因和改进方法，还应包括对实验中观察到的现象分析与解释、对实验中有关存在问题的思考及讨论和回答实验思考题等。实验报告中也可写完成该实验的收获和建议(如对实验本身的设计思想、实验仪器的选择和改进等)。
对于课题实验，则应对实验原理的阐述、实验公式的推导、电路或光路的设计、操作步骤的安排、仪器设备的选择、数据结果的讨论等进行比较详尽地探讨。
物理实验虽然是在教师指导下进行的，但在实验中学生不应是完全按照“操作指令”运转的“机器人”，而应积极发挥自己的主观能动性去思考问题，进行观测与分析，探讨**实验方案，不断改进实验方法，增强自己的才干和实验技巧。在做物理实验时，我们不是要一个塞满东西的脑袋，而是一个善于分析问题的头脑！我们不仅要有知识，更重要的是将知识转化为能力！
第1章 测量误差、不确定度与数据处理
物理实验的任务不仅是定性地观察物理现象，更重要的是对物理量进行定量地测量，并找出各物理量之间的内在联系。
由于测量仪器、测量方法、测量条件、测量人员等诸多因素的影响，对一物理量的测量不可能是无限精确的，即测量中的误差是不可避免的。没有测量误差的基本知识，就不可能获得正确的测量值；不会计算测量结果的不确定度就不可能正确表达和评价测量结果；不会处理数据或数据处理方法不当，就得不到正确的实验结果。
本章从实验教学的角度出发，主要介绍测量与误差、误差分析、有效数字、测量结果的不确定度评价等基本知识，这些知识不仅在本课程的实验中要经常用到，而且对于今后从事科学实验也
一、物理实验的地位和作用
“物理学是以实验为本的科学”，这一精辟论述出自诺贝尔物理学奖获得者、著名理论物理学家杨振宁教授的一则题词。这是物理学界的共识，无论是物理规律的发现，还是物理理论的验证都要靠实验。麦克斯韦提出的电磁理论(他预言了电磁波的存在)只有当赫兹做出电磁学实验后才被人们公认；杨振宁、李政道在1956年提出基本粒子在“弱相互作用下的宇称不守恒”的理论，只有当实验物理学家吴健雄用实验验证后，才被同行学者承认，从而才能获得诺贝尔奖。人们掌握理论的目的是在于应用它来指导生产实际，促进科学进步，推动社会前进。当理论在实际中应用时，仍必须通过实验，实验是理论和应用的桥梁。任何一门科学的发展都离不开实验，这就使实验物理课有了充实的教学内容。物理实验是主要基础课程之一。
物理实验的重要性，不仅表现在通过实验发现物理定律，而且物理学中的每一项重要突破都与实验密切相关，物理学史表明，经典物理学的形成，是伽利略、牛顿、麦克斯韦等通过观察自然现象，反复实验，运用抽象思维的方法总结出来的。近代物理的发展，是在某些实验的基础上提出假设，例如，普朗克根据黑体辐射提出“能量子假设”，再经过大量的实验证实、假设才成为科学理论。实践证明物理实验是物理学发展的动力。在物理学发展的进程中，物理实验和物理理论始终是相互促进、相互制约、相得益彰的，没有理论指导的实验是盲目的，实验必须经过总结抽象上升为理论，才有其存在的价值。理论靠实验来检验，同时理论上的需要又促进实验的发展。1752年富兰克林利用风筝把天空的电引入室内，进行室内雷鸣闪电实验，证实了雷电与电火花放电有同样的本质，进而找出了雷电的成因，并且在此基础上发明了避雷针。这个简单的实验事实，足以说明物理实验在物理学发展中所起的重要作用。
物理学发展到当今时代，与实验的关系就更为密切，而且在许多边缘学科的建立过程中，物理实验也起了重要的桥梁作用，物理实验在探索和研究新科技领域，以及推动其他自然科学和工程技术的发展中，起到的重要作用是不可低估的。自然科学迅速发展，新的学科分支层出不穷，但基础学科就是数学和物理两门。物理实验是研究物理测量方法与实验方法的科学，物理实验的特点在于它具有普遍性——力、热、光、电都有；具有基本性——它是其他一切实验的基础；同时它还有通用性——适用于一切领域，把高、精、尖的复杂实验分解成为“零件”，绝大部分是常见的物理实验，在工程技术领域中，研制、生产、加工、运输等都普遍涉及物理量的测量及物理运动状态的控制，这正是成熟的物理实验的推广和应用。现代高科技的发展，其设计思想、方法和技术也来源于物理实验，因此，物理实验是自然科学、工程技术和高科技发展的基础，科学技术的发展离不开物理实验。
在物理学发展过程中，人类积累了丰富的实验方法，这就使物理实验课有了充实的教学内容。学生从中可以学到许多基本实验方法和实验技能，观察到许多生动的自然现象，并在客观实际的事物与抽象模型化的物理理论之间架起了桥梁，使自己在理论应用于实践的过程中，加深对理论的理解，提高分析和解决实际问题的能力。因此，在大学学习期间要做到理论课与实验课并重，掌握书本知识与提高科学实验的实践能力并重。
1976年12月10日，因发现J 粒子而获得诺贝尔物理学奖的丁肇中教授在斯德哥尔摩的颁奖仪式上曾语重心长地讲过这样一段震撼人心的话：“我是在旧中国长大的，因此想借这个机会向发展中国家的青年强调实验工作的重要性。中国有一句古话‘劳心者治人，劳力者治于人’，这种落后的思想，对发展中国家的青年们有很大的害处，由于这种思想，很多发展中国家的学生都倾向于理论研究，而避免实验工作，事实上，自然科学理论不能离开实验的基础，特别是物理学是从实验中产生的，我希望由于我这次获奖，能够唤起在发展中国家的学生们的兴趣，而注意实验工作的重要性。”丁肇中教授的这段话值得大家认真体会。
二、物理实验课的目的和任务
物理实验是对高等学校理工科类学生进行科学实验基本训练的一门独立的必修基础课程，也是理工科学生进入大学后受到系统的实验思想和实验技能训练的开端，通过本课程的学习，不仅可以加深对物理理论的理解，更重要的是使学生获得基本的实验知识，掌握一定的实验方法和技能，提高创新思维能力，为进一步学习后续课程和日后的工作打好基础。理工科学生毕业后绝大部分将不同程度地从事科研、工程技术和新技术应用开发等与实验有关的工作，培养良好的实验素质有重要的意义。本课程的教学目的和任务是：
(1) 通过对物理实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理实验的基本知识、基本方法，掌握物理实验的基本技能。
(2) 培养与提高学生的科学实验能力。包括：①能够通过阅读实验教材或查阅参考资料，正确理解实验内容，做好实验前的准备；②能够借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器；③能够运用物理学理论对实验对象进行初步分析判断，加深对物理学原理的理解；④能够正确记录和处理实验数据，绘制曲线，评价实验结果，撰写合格的实验报告；⑤能够按科学实验的主要过程独立完成简单的具有设计性内容的实验。
(3) 培养与提高学生的科学实验素质。要求学生具有理论联系实际和实事求是的科学作风、严肃认真的工作态度、主动研究的探索精神以及遵守纪律、团结协作、爱护公共财物的优良品德。
三、物理实验课的主要教学环节
为达到物理实验课的目的和任务，学生应重视物理实验教学的三个重要环节。
1. 实验前的预习
为了在规定时间内，高质量地完成实验课的任务，学生应当做好实验前的预习。预习时，主要阅读实验教材，了解实验目的，搞清楚实验内容，要测量什么量，使用什么方法，实验的理论依据是什么，使用什么仪器，其仪器的性能是什么，如何使用，操作要点及实验中特别要注意的问题等。在此基础上，写好预习实验报告(包括实验名称、目的、仪器、原理、内容等)以及为将要测的实验数据在原始数据记录纸上适当画好表格。有时实验不要求另写正式报告的，预习报告就是正式报告，要特别认真撰写(按以下关于“实验报告”的要求写)。如果是课题实验或设计性实验内容，需制订初步实验方案，提出对仪器设备的要求。
只有在充分了解实验内容的基础上，才能在实验操作中有目的地观察实验现象，思考问题，减少操作中的忙乱现象，提高学习的主动性。因此，每次实验前，学生必须完成规定的预习内容。一般情况下，教师要检查学生预习情况，并评定预习成绩，没有预习的学生不得动手实验。
2. 进行实验
学生进入实验室后应遵守实验室规章制度，犹如一个科学工作者那样严格要求自己，井井有条地布置仪器，安全操作，注意细心观察实验现象，认真钻研和探索实验中的问题。不要期待实验工作始终一帆风顺，尤其是课题实验。在遇到问题时，应看作是学习的良机，冷静地分析和处理，直到修改甚至推翻自己的方案。仪器装置出现故障时，学生应在教师指导下学习排除故障的方法，力求自己动手解决，或留意观看教师是怎样分析判断仪器的毛病、怎样修复仪器的(可能当场修复的仪器)。总之，要把重点放在实验能力的培养上，而不是测出几个数据就以为完成任务。对实验数据要严肃对待，要用钢笔或圆珠笔把测量的原始数据正确地记录在实验课前画好的数据表格中(不允许用铅笔记录原始数据)。读数一定要认真仔细(注意单位和有效数字位数)，不要忘记记录有关的环境条件，如温度、压强等。如确实记错了，也不要涂改，可在错误的数字上画一条整齐的直线，在旁边写上正确值，如果整段数据都测错了，则画一个与此段大小相适应的“×”号，在情况允许时，可以简单说明为什么是错误的。记录的错误数据不要用黑圆圈或黑方块涂掉，这样可使正误数据都能清晰可辨，以供在分析测量结果和误差时参考。如发现数据有疑问，可以重新实验，并对原来数据标上特殊符号以备查考。实验原始数据的优劣，决定着实验工作结果的成败。但是，未重新测量绝不允许修改实验数据，这是一个科学工作者的基本道德素养。我们保留“错误”数据，不毁掉它，是因为“错误”数据有时经过比较后竟是对的。不要用铅笔记录，给自己留有涂抹的余地，也不要先草记在另外的纸上再誊写在数据表格里，这样容易出错，况且，这已经不是“原始记录”了。
如果两个学生同时做一个实验，既要分工又要协作，各自记录实验数据，共同完成实验任务，并且，原始数据记录上应写上同组者姓名。
实验结束时，将实验数据交教师审阅签字，整理好仪器设备，关好水、电、窗等，方可离开实验室，这些都是一个实验工作者的基本素质，要养成良好的习惯。
3. 撰写实验报告
实验报告是对实验工作的全面总结，是交流经验、推广实验成果的媒介。学会撰写实验报告是培养实验能力的一个方面。写实验报告要用简明扼要的形式将实验结果完整、准确地表达出来，这也是进行科学实验素质培养的必要内容之一。
实验报告要求文字通顺，字迹端正，数据齐全，图表规范，结果表示正确，分析讨论认真。实验报告要求在做完实验一周内独立完成，用学校统一印制的“实验报告”来书写并按时交报告，因为这样做可以得到事半功倍的效果。
完整的实验报告通常包括以下内容。
实验名称：表示做什么实验。
实验目的：说明为什么做这个实验，做该实验要达到什么目的。
实验仪器：列出主要仪器的名称、型号、规格、精度等。
实验原理：用自己的语言对实验所依据的理论做简要叙述，不要照抄书本。实验原理一般包括：①文字；②测量和计算所依据的主要公式及其简要推导过程，注明公式中各物理量的含义，公式成立所应满足的实验条件等；③画出有关的图(原理图或装置图)，如在电磁学、光学实验中，应有相应的电路图或光路图等。
实验内容与步骤：根据实验的过程概括地、条理分明地写明实验所进行的主要内容与关键步骤。
实验数据表格与数据处理：将原始记录数据转记于实验报告纸上(原始记录也应附在报告纸后，以便教师检查)，并尽可能用表格的形式列出，正确表示有效数字和单位。作图的还应在专门的作图纸上作图。计算按照有效数字的运算法则进行，写出主要的计算内容，并求出误差或实验结果的不确定度，正确运用不确定度表示实验结果。
实验结果及讨论：该部分要明确给出实验结果，并对结果进行讨论。实验结果不是简单的测量结果，它包括误差分析或不确定度的评定、分析误差的主要原因和改进方法，还应包括对实验中观察到的现象分析与解释、对实验中有关存在问题的思考及讨论和回答实验思考题等。实验报告中也可写完成该实验的收获和建议(如对实验本身的设计思想、实验仪器的选择和改进等)。
对于课题实验，则应对实验原理的阐述、实验公式的推导、电路或光路的设计、操作步骤的安排、仪器设备的选择、数据结果的讨论等进行比较详尽地探讨。
物理实验虽然是在教师指导下进行的，但在实验中学生不应是完全按照“操作指令”运转的“机器人”，而应积极发挥自己的主观能动性去思考问题，进行观测与分析，探讨**实验方案，不断改进实验方法，增强自己的才干和实验技巧。在做物理实验时，我们不是要一个塞满东西的脑袋，而是一个善于分析问题的头脑！我们不仅要有知识，更重要的是将知识转化为能力！
第1章 测量误差、不确定度与数据处理
物理实验的任务不仅是定性地观察物理现象，更重要的是对物理量进行定量地测量，并找出各物理量之间的内在联系。
由于测量仪器、测量方法、测量条件、测量人员等诸多因素的影响，对一物理量的测量不可能是无限精确的，即测量中的误差是不可避免的。没有测量误差的基本知识，就不可能获得正确的测量值；不会计算测量结果的不确定度就不可能正确表达和评价测量结果；不会处理数据或数据处理方法不当，就得不到正确的实验结果。
本章从实验教学的角度出发，主要介绍测量与误差、误差分析、有效数字、测量结果的不确定度评价等基本知识，这些知识不仅在本课程的实验中要经常用到，而且对于今后从事科学实验也
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