大学基础物理推荐教材大学基础物理实验（电磁学分册）南开大学出版社刘少杰编著谭成章主审南开大学出版社天津
南开大学出版社 大学基础物理推荐教材 大学基础物理实验 (电磁学分册) 刘少杰 编著 谭成章 主审 南 开 大 学 出 版 社 天 津
内容提要本书为《大学基础物理实验》的第二分册，内容为电磁学预备知识和实验两部分。预备知识部分介绍了实验中某些常用的电磁测量仪器的原理、技术指标及使用注意事项，并对实验报告的格式、写法作了相应的介绍；实验部分除有电磁学基本实验外，还保留了具有参考价值的传统实验，同时又增设了反映科学技术发展的新实验。全书共28个实验，每个实验均介绍与其相关的实验目的、引言、实验原理、仪器设备、实验内容及注意事项，并附有考查题和思考题，为教学工作和学生学习提供了方便。本书可作为各高等院校理、工科及师范学院各专业电磁学实验课程的教材，也可供其他相关人员参考。南开大学出
南开大学出版社 内容提要 本书为《大学基础物理实验》的第二分册,内容为电磁学预备知识和实 验两部分。预备知识部分介绍了实验中某些常用的电磁测量仪器的原理、 技术指标及使用注意事项,并对实验报告的格式、写法作了相应的介绍;实 验部分除有电磁学基本实验外,还保留了具有参考价值的传统实验,同时又 增设了反映科学技术发展的新实验。全书共28个实验,每个实验均介绍与 其相关的实验目的、引言、实验原理、仪器设备、实验内容及注意事项,并附 有考查题和思考题,为教学工作和学生学习提供了方便。 本书可作为各高等院校理、工科及师范学院各专业电磁学实验课程的 教材,也可供其他相关人员参考
序基础物理实验教学之自的，即在干学习实验物理知识、技能的同时，培养学生发现并进而分析和解决实际问题的能力。它有别于理论课教学中的作业题（或思考题）的训练之处，在于实验中出现的问题必然是有关的多种影响量同时综合出现，必须综合考虑才能解决实际问题。可见实验物理教学是培养解决实际问题之综合能力的最好环节。但综合能力的培养决非短时能奏效的，而必须经过多种实践锻炼，方能“精义人神”、“穷神知化”①。我们的实验物理教学安排，正是为了让学子尽力缩短此过程，尽早成为德才兼备之英才。我校实验室经解放初期的院系调整，继而全面学苏，实验教学虽有很大发展，但有过分仿造和全国单一模式之虞。1957，1958年学生进实验室“教改”，我们试行了“组合式实验（不用专门仪器，只用通用仪表和零部件组成实验装置）教学，并于1959年首先在电磁学实验中试行（未曾做过的新实验）抓签考试，教学效果较好。60年代初，实验室同仁自已动手制作了数百件仪器设备，并组织了近百个实验考试题材。1964年始，我们着手更大面积的组合式实验建设。1978年以后恢复重建实验室，经过十年艰苦奋斗，全面建成了“自组式”（由学生自已组合）实验教学体系（包括仪器设备、文字教材及教学法、教师及技术队伍、管理制度等），因而于1989年获国家教委“国家级优秀教学成果奖”。随着近十余年来新技术引入实验教学和研制新型综合实验教学仪器，初步形成了实验物理的（基础）教学体系。为反映我们这一教学思想，现拟将基础物理实验分作四部分续出版。第一分册包括绪论（预备知识）、力学实验、热学与分子物理实验。绪论重点讲（我国已明令于1992年10月1日起作为技术规范执行的）“测量不确定度表达指南（GUM）”的概念及其表达要点。虽然在学术上GUM尚欠成熟一一诸如其中尚未完善的“覆盖因子”、“自由度”的计算，A类B类不确定度划分，以及统计学成果应用不足等，在国际上包括我国学者在内都提出了不少改进意见，但这毕竞是学术讨论，而“计量”在很大程度上是一种约定。目前国际上在科研和生产计量中皆已采用GUM，进入21世纪，我们的技术规范应当更快与国际接轨，故我们视其为国际药定而努力贯彻。力学实验除“气垫转盘”是我们自行研制者外，其他概同兑弟院校。热学与分子物理实验广泛用于物性和能量测量，故我们安排较多。第二分册为电磁学实验。我们的电磁学实验侧重于方法原理。在实验技术上，模拟测量与数字测量并重，因而在采集记录实验中，X一Y记录仪和计算机屏幕显示皆有安排。在非电量电测和物质电磁性质测量方面也给于适当的覆盖面。第三分册为光学实验。在光学实验中我们更强化了“自组”培训，有些实验只给题目、简明光路和要求，放手让学生发挥主观能动性。在计算机采集和数据域测量技术方面近年有所新增物质的光学性质测量亦有所加强。一些必要的应用光学实验，因学时不够只得留待“光学专业实验”中去做。①“精义人神”、“穷神知化”引自《易传》，原文为：“精义人神，以致用也；利用安身，以崇德也。过此以往，未之或知也。穷神知化，德之盛也”1
南开大学出版社 序 基础物理实验教学之目的,即在于学习实验物理知识、技能的同时,培养学生发现并进而 分析和解决实际问题的能力。它有别于理论课教学中的作业题(或思考题)的训练之处,在于 实验中出现的问题必然是有关的多种影响量同时综合出现,必须综合考虑才能解决实际问题。 可见实验物理教学是培养解决实际问题之综合能力的最好环节。但综合能力的培养决非短时 能奏效的,而必须经过多种实践锻炼,方能“精义入神”、“穷神知化”①。我们的实验物理教学 安排,正是为了让学子尽力缩短此过程,尽早成为德才兼备之英才。 我校实验室经解放初期的院系调整,继而全面学苏,实验教学虽有很大发展,但有过分仿 造和全国单一模式之虞。1957、1958年学生进实验室“教改”,我们试行了“组合式实验”(不用 专门仪器,只用通用仪表和零部件组成实验装置)教学,并于1959年首先在电磁学实验中试行 (未曾做过的新实验)抓签考试,教学效果较好。60年代初,实验室同仁自己动手制作了数百 件仪器设备,并组织了近百个实验考试题材。1964年始,我们着手更大面积的组合式实验建 设。 1978年以后恢复重建实验室,经过十年艰苦奋斗,全面建成了“自组式”(由学生自己组 合)实验教学体系(包括仪器设备、文字教材及教学法、教师及技术队伍、管理制度等),因而于 1989年获国家教委“国家级优秀教学成果奖”。随着近十余年来新技术引入实验教学和研制 新型综合实验教学仪器,初步形成了实验物理的(基础)教学体系。 为反映我们这一教学思想,现拟将基础物理实验分作四部分陆续出版。 第一分册包括绪论(预备知识)、力学实验、热学与分子物理实验。绪论重点讲(我国已明 令于1992年10月1日起作为技术规范执行的)“测量不确定度表达指南(GUM)”的概念及其 表达要点。虽然在学术上 GUM 尚欠成熟———诸如其中尚未完善的“覆盖因子”、“自由度”的 计算,A 类、B类不确定度划分,以及统计学成果应用不足等,在国际上包括我国学者在内都提 出了不少改进意见,但这毕竟是学术讨论,而“计量”在很大程度上是一种约定。目前国际上在 科研和生产计量中皆已采用 GUM,进入21世纪,我们的技术规范应当更快与国际接轨,故我 们视其为国际约定而努力贯彻。力学实验除“气垫转盘”是我们自行研制者外,其他概同兄弟 院校。热学与分子物理实验广泛用于物性和能量测量,故我们安排较多。 第二分册为电磁学实验。我们的电磁学实验侧重于方法原理。在实验技术上,模拟测量 与数字测量并重,因而在采集记录实验中,X-Y 记录仪和计算机屏幕显示皆有安排。在非电 量电测和物质电磁性质测量方面也给于适当的覆盖面。 第三分册为光学实验。在光学实验中我们更强化了“自组”培训,有些实验只给题目、简明 光路和要求,放手让学生发挥主观能动性。在计算机采集和数据域测量技术方面近年有所新 增;物质的光学性质测量亦有所加强。一些必要的应用光学实验,因学时不够只得留待“光学 专业实验”中去做。 1 ① “精义入神”、“穷神知化”引自《易传》,原文为:“精义入神,以致用也;利用安身,以崇德也。过此以往,未之或知也。 穷神知化,德之盛也
第四分册为近代物理实验。近代物理实验是介于普通物理实验和专业实验之间的一门重要基础课程，它基本覆盖了整个物理学科，涉及原子物理、核探测、激光、光电子学与信息处理、光谱、x射线和电子衍射、磁共振、物质磁性、微波和低温等物理实验技术。近代物理实验将分为“基础近代物理实验”和“高等物理实验”进行教学。由于近代物理实验具有较强的综合性，因此我们将对其中的一些实验实行开放性教学，让学生们有更多的主动性、灵活性，以充分发挥学生们的创造才能。以上四册订名为《大学基础物理实验》，其中未能编入的某些综合实验，将以散页发给学生，以适应灵活安排。本教程量为南开半个世纪以来实验教材之集成，然编者甚众，体例不一：文因编者水平所限和新增实验实践尚短，疏漏欠妥之处在所难免，衷心欢迎各方指正，以利再版修订。谭成章2001年11月于南开南开大学出版2
南开大学出版社 第四分册为近代物理实验。近代物理实验是介于普通物理实验和专业实验之间的一门重 要基础课程,它基本覆盖了整个物理学科,涉及原子物理、核探测、激光、光电子学与信息处理、 光谱、x射线和电子衍射、磁共振、物质磁性、微波和低温等物理实验技术。近代物理实验将分 为“基础近代物理实验”和“高等物理实验”进行教学。由于近代物理实验具有较强的综合性, 因此我们将对其中的一些实验实行开放性教学,让学生们有更多的主动性、灵活性,以充分发 挥学生们的创造才能。 以上四册订名为《大学基础物理实验》,其中未能编入的某些综合实验,将以散页发给学 生,以适应灵活安排。 本教程虽为南开半个世纪以来实验教材之集成,然编者甚众,体例不一;又因编者水平所 限和新增实验实践尚短,疏漏欠妥之处在所难免,衷心欢迎各方指正,以利再版修订。 谭成章 2001年11月于南开 2
前言本书是在南开大学物理科学学院多年使用的《电磁学实验讲义》的基础上，经全面修改、补充，同时增加了近几年开设的新实验编撰而成。内容包括预备知识和选用的28个实验两部分。这些实验是我校理科各专业本科生教学实践中采用过的，是比较成熟的实验这些实验中，有相当数量的仪器装置是我们自已设计制造的。例如，“铁磁材料特性测量装置”、“多功能微伏表”等。这些仪器装置具有一定的针对性、实用性和先进性，并分别获得过各级奖项，且目前已应用于教学。本书在编写过程中，遵循删繁就简、由浅入深、循序渐进的原则，对于那些较深的内容，也力求深入浅出地阐明其物理意义，以便学生掌握和运用。每个实验除介绍实验原理、实验内容等外，还有引言及注意事项，便于学生了解该实验的全貌和避免实验中的错误。篇末的考查题、思考题可帮助学生预习、总结和提高。在某些实验中强化了实践环节，如自制变压器、热电偶等，无疑对发挥学生的主观能动性、理论联系实际、增强学生的动手能力可起到促进作用。为了反映现代科学技术的发展，我们开设了新的实验和增加了新的实验内容，使学生可以了解一些新的实验仪器及测量手段，开阔他们的眼界。此外，还增加了力一电、光一电等方面具有综合性的实验内容，这对培养学生的综合实验能力是大有好处的。电磁学实验教材的编写、实验的开设都凝集着本室教师和工程技术人员的心血和智慧。《电磁学实验讲义》就是由在本室先后工作过的同志们编写的。本次在改编过程中也参考了兑弟院校的有关教材，对此，特向他们致以谢意。本书在编写过程中，得到了门振宇教授的热情支持和耐心指导。谭成章教授仔细审阅了初稿。二位先生提出了许多有益的、中肯的意见，在此，向二位先生表示诚挚的谢意。本书在编写过程中，也得到了高立模教授、刘子臣教授以及陈平工程师的帮助：南开大学出版社也给予了热情支持与合作，在此，一并向他们表示由衷的感谢。本书由谭成章教授主审。由于编者水平有限，书中难免存在缺点和错误，恩请使用者批评指正。编者2001年11月于南开大学
南开大学出版社 前 言 本书是在南开大学物理科学学院多年使用的《电磁学实验讲义》的基础上,经全面修改、补 充,同时增加了近几年开设的新实验编撰而成。内容包括预备知识和选用的28个实验两部 分。这些实验是我校理科各专业本科生教学实践中采用过的,是比较成熟的实验。 这些实验中,有相当数量的仪器装置是我们自己设计制造的。例如,“铁磁材料特性测量 装置”、“多功能微伏表”等。这些仪器装置具有一定的针对性、实用性和先进性,并分别获得过 各级奖项,且目前已应用于教学。 本书在编写过程中,遵循删繁就简、由浅入深、循序渐进的原则,对于那些较深的内容,也 力求深入浅出地阐明其物理意义,以便学生掌握和运用。每个实验除介绍实验原理、实验内容 等外,还有引言及注意事项,便于学生了解该实验的全貌和避免实验中的错误。篇末的考查 题、思考题可帮助学生预习、总结和提高。在某些实验中强化了实践环节,如自制变压器、热电 偶等,无疑对发挥学生的主观能动性、理论联系实际、增强学生的动手能力可起到促进作用。 为了反映现代科学技术的发展,我们开设了新的实验和增加了新的实验内容,使学生可以了解 一些新的实验仪器及测量手段,开阔他们的眼界。此外,还增加了力—电、光—电等方面具有 综合性的实验内容,这对培养学生的综合实验能力是大有好处的。 电磁学实验教材的编写、实验的开设都凝集着本室教师和工程技术人员的心血和智慧。 《电磁学实验讲义》就是由在本室先后工作过的同志们编写的。本次在改编过程中也参考了兄 弟院校的有关教材,对此,特向他们致以谢意。 本书在编写过程中,得到了门振宇教授的热情支持和耐心指导。谭成章教授仔细审阅了 初稿。二位先生提出了许多有益的、中肯的意见,在此,向二位先生表示诚挚的谢意。 本书在编写过程中,也得到了高立模教授、刘子臣教授以及陈平工程师的帮助;南开大学 出版社也给予了热情支持与合作,在此,一并向他们表示由衷的感谢。 本书由谭成章教授主审。 由于编者水平有限,书中难免存在缺点和错误,恳请使用者批评指正。 编 者 2001年11月于南开大学