本书是高等学校理工科专业必修的物理实验课的教材，共分基础性实验和设计性实验两个部分：第一部分是基础性实验，涵盖力、热、电、光等物理学常见的18个实验，并对基本物理量的测量、基本实验仪器的使用、基本实验技能和基本测量方法、实验数据处理的理论与方法做出阐述；第二部分是10个设计性实验，属于大学物理实验的提高性内容，根据给定的实验题目、实验要求和实验条件，由学生自己设计实验方案并独立完成实验。

周厚兵，理学博士，广西师范大学物理科学与技术学院副教授，主要从事奇异原子核结构和高自旋态核结构的实验研究。在《物理评论快报》等权威期刊上发表论文20余篇，主持国家级项目2项、省部级项目5项，获自治区级教学改革成果奖1项。

绪　论1

基础性实验

实验一　基本测量28

实验1-1　长度测量28

实验1-2　固体和液体密度的测定33

实验二　重力加速度的测定40

实验2-1　用单摆测重力加速度40

实验2-2　用自由落体法测重力加速度44

实验2-3　在气垫导轨上测重力加速度47

实验三　牛顿第二定律的验证55

实验四　物体比热容的测定60

实验4-1　金属比热容的测定(冷却法) 60

实验4-2　固体比热容的测定(混合法) 69

实验4-3　液体比热容的测定(比较法) 73

实验五　伏安法测电阻77

实验六　非线性元件伏安特性的测量88

实验七　用惠斯登电桥测电阻92

实验八　示波器的使用100

实验8-1　模拟示波器的使用100

实验8-2　数字示波器的使用108

实验九　薄透镜焦距的测定120

实验十　等厚干涉实验130

实验十一　杨氏模量的测定139

实验11-1　用拉伸法测定杨氏模量139

实验11-2　用CCD 成像法测定杨氏模量146

实验十二　液体表面张力系数的测定152

实验12-1　用拉脱法测定液体表面张力系数152

实验12-2　用毛细管法测定液体表面张力系数157

实验十三　刚体转动惯量的测定160

实验13-1　用三线摆测定刚体转动惯量160

实验13-2　用转动惯量仪测定刚体转动惯量167

实验十四　金属线胀系数的测定175

实验14-1　用光杠杆法测量金属线胀系数175

实验14-2　用千分表法测量金属线胀系数180

设计性实验

实验十五　弹簧振子运动规律的研究186

实验十六　小功率直流稳压电源的设计与制作188

实验十七　液体黏度与温度关系的研究190

实验十八　自组望远镜192

实验十九　光拍频法测量光速194

实验二十　密立根油滴实验196

主要参考文献200

附录A　常用物理常数(量)表201

附录B　国际单位制

本套教材是根据教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会

等编制的《理工科类大学物理课程教学基本要求　理工科类大学物理

实验课程教学基本要求》,以及《教育部关于印发〈高等学校课程思政建

设指导纲要〉的通知》(教高〔2020〕3 号),结合广西区内多所高校大学

物理实验教学的实际情况及教学实践改革成果,在2010 年覃以威教授

主编的《大学物理实验》(Ⅰ、Ⅱ)教材的基础上修订而成的。

本套教材打破了力、热、电磁、光、近代物理等传统物理实验项目独

立分块的界限,根据学生物理知识的认知过程和实验能力发展规律,建

立由基础到前沿、由接受知识型到培养综合能力型的分层次教学思想,

合理地减少了验证性实验,以创造更大空间增加综合性、设计性实验。

除增大综合性、设计性实验的比例外,还设有自选研究性实验,让学生

根据自己的兴趣、爱好、特长进行自主学习,为学生个性化发展提供自

主的学习空间,使学生切身体会到“实践是检验真理的唯一标准”。

本套教材分为《大学物理实验(基础类)》和《大学物理实验(专业

类)》两册。前者的内容包括基础性实验和设计性实验两部分,突出基

础性和通用性的特点,适用于本科物理学专业或相近专业第一层次物

理实验教学使用和本科非物理理工科类专业大学物理实验教学;后者

的内容分为基础性实验和设计性实验两大模块,侧重专业性和综合性,

主要供本科物理学专业或相近专业第二层次物理实验教学使用,具有

较强的针对性。两册教材均吸收了广西师范大学、玉林师范学院、河池

学院、广西科技师范学院、百色学院、柳州工学院以及桂林师范高等专

科学校等广西区内多所高校的大学物理实验教学教师代表共同参与建

设,融合了各高校近年来物理实验教学研究的成果和课程思政建设的

内容,既体现了创新性又具有很强的应用性,既突出了目前高校物理实

验教学改革的方向,又适合各高校的具体情况,是一套具有民族地区地

　2 · 大学物理实验(基础类)

方特色的教材。

本套教材在修订过程中继续保持了其多年来形成的自身特色,并

结合各校的实际情况,对教材中的实验内容进行了调整和优化。

本套教材的修订过程中,得到了广西师范大学物理科学与技术学

院魏代会院长的大力支持和帮助;广西师范大学物理科学与技术学院

胡君辉教授,物理实验教学中心沈洪涛、朱长明、孔文婕等老师提出了

许多宝贵意见;广西师范大学出版社唐丹宁编审自始至终都给予了大

力的支持和帮助。在此一并致以衷心的感谢。

本套教材虽经多次研讨、审核,但难免存在疏漏或不足之处,敬请

各位读者提出宝贵的意见和建议,以便我们进一步改进。

编者

2021 年11 月

本套教材是根据教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会等编制的《理工科类大学物理课程教学基本要求　理工科类大学物理实验课程教学基本要求》,以及《教育部关于印发〈高等学校课程思政建设指导纲要〉的通知》(教高〔2020〕3 号),结合广西区内多所高校大学物理实验教学的实际情况及教学实践改革成果,在2010 年覃以威教授主编的《大学物理实验》(Ⅰ、Ⅱ)教材的基础上修订而成的。

实验是科学探究的重要形式,测量是科学实验的重要环节。物理量的测量首先

是要规定它的标准并以之作为单位,科学的测量不仅在物理学中占据着重要的地位,

而且对于整个人类社会都至关重要。测量不仅包括一些基本的概念和测量原理,最

重要的是要求学生能利用测量仪器完成测量任务,这就需要学生热爱测量工作,并具

备实事求是的做事态度以及一定的团队意识。科学的测量能够促进学生养成良好的

科学发展观,树立正确的人生观和价值观,提高学生的科学素养。

实验1-1　长度测量

【实验目的】

(1)熟悉游标卡尺、螺旋测微器的结构原理,掌握其使用方法。

(2)掌握有效数字和误差的概念及计算方法。

【仪器和用具】

米尺、游标卡尺、螺旋测微器、待测圆管、长方体金属块。