版次：1
出版時間：2018-02
內(nèi)容提要：
本書是浙江省精品課程“大學化學實驗”配套教材和湖南省高等中學化學實驗教學示范中心建設(shè)成果。
本書分4章，共30個實驗，包括熱學、熱學、聲學、光學、電學、磁學、光纖通訊、光電測量等實驗。第1章介紹偏差、不確定度和數(shù)據(jù)處理的基本知識，第2章為基礎(chǔ)性實驗，第3章為綜合與應(yīng)用性實驗，第4章為設(shè)計與研究性實驗。實驗項目實用性和新穎性較強，插圖(包括儀器接線圖)清晰而美觀。表述淺易，教學便捷。
目錄：
目錄
序言
引言1
第1章偏差、不確定度和數(shù)據(jù)處理的基本知識6
1.1檢測與偏差6
1.2檢測不確定度和檢測結(jié)果的報導12
1.3有效數(shù)字及其運算19
1.4常用數(shù)據(jù)處理方式23
第2章基礎(chǔ)性實驗31
實驗1示波器的原理與應(yīng)用31
實驗2液體黏滯系數(shù)的測定52
實驗3光杠桿法測金屬絲的楊氏撓度58
實驗4金屬線脹系數(shù)的測定67
實驗5波速檢測72
實驗6用非平衡直流電橋研究熱電阻的氣溫特點78
實驗7RLC串聯(lián)電路的穩(wěn)態(tài)特點87
實驗8分光計的調(diào)節(jié)及棱鏡折射率的測定92
實驗9邁克耳孫干涉儀對焦波波長103
實驗10等厚干涉與透鏡曲率直徑檢測108
實驗11用旋光儀測堿液的旋光率114
第3章綜合與應(yīng)用性實驗122
實驗12不同材料導熱系數(shù)的測定122
實驗13多普勒效應(yīng)與波速檢測127
實驗14霍爾效應(yīng)與磁場的測定134
實驗15用霍爾傳感測楊氏撓度141
實驗16磁化曲線和磁滯回線檢測147
實驗17磁耦合無線電能傳輸實驗155
實驗18大功率白光LED特點檢測167
實驗19太陽能電板特點的檢測172
實驗20用非線性電路研究混沌現(xiàn)象177
實驗21光調(diào)制法檢測光速185
實驗22雙光柵檢測微弱震動位移量193
實驗23偏振的觀測與研究200
實驗24用分光計測光柵常數(shù)及角色散率208
實驗25激光全息拍照213
第4章設(shè)計與研究性實驗222
實驗26內(nèi)阻檢測的設(shè)計222
實驗27水表的設(shè)計與校正223
實驗28用單擺檢測重力加速度225
實驗29近視墨鏡片焦距檢測226
實驗30吸鐵石穿越線圈感應(yīng)電勢極大值的檢測226
附表228
附表A常用數(shù)學常表228
附表B諾貝爾化學學獎238
附表C世界十大*美化學實驗243
在線試讀：
總論
我們無時無刻不用到數(shù)學知識，比如，筆記本上網(wǎng)借助光纖通訊、手機通話借助電磁波、汽車無線充電的電磁能量傳輸、“墨子號”衛(wèi)星量子通訊的量子糾纏理論。為此，數(shù)學學是一門重要的基礎(chǔ)科學，是現(xiàn)代技術(shù)的支柱。但是，數(shù)學學不是陡然想像的，而是以實驗和檢測結(jié)果為根據(jù)的，許多理論和規(guī)律都是以實驗的新發(fā)覺為根據(jù)被提出來而又被進一步實驗所驗證的，因而化學實驗對化學學概念的產(chǎn)生、定律的完善和發(fā)展起著非常重要的作用。
1．化學實驗的目的與要求
高等中學數(shù)學實驗課程的目的是通過實驗課的預習、儀器使用、實驗操作、現(xiàn)象觀察、數(shù)據(jù)記錄及處理、實驗結(jié)果剖析等環(huán)節(jié)，使中學生把握實驗的基本知識和基本技巧。通過實驗使中學生感知化學現(xiàn)象及其演化過程，加深對化學知識的理解，在實驗技能方法等方面遭到系統(tǒng)而嚴格的訓練；實驗中出現(xiàn)的化學現(xiàn)象、異常結(jié)果和儀器故障有利于培養(yǎng)中學生提出問題、分析問題和解決問題的能力；實驗課嚴格的要求和規(guī)范的管理可以培養(yǎng)中學生嚴謹?shù)目茖W心態(tài)和工作作風。化學實驗是中學生步入學院后*早接觸的實驗課程，因而對中學生專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)起著重要的作用，也將為學習后續(xù)課程打下良好的基礎(chǔ)。
通過本課程的學習，應(yīng)達到如下要求：
(1)把握實驗的設(shè)計思想和實驗方式：怎樣將不可檢測轉(zhuǎn)為可檢測，怎么提升檢測精度；
(2)了解常用實驗儀器的結(jié)構(gòu)、工作原理，能熟練使用儀器，操作規(guī)范，讀數(shù)正確；
(3)把握偏差的基本理論及實驗結(jié)果的評價方式；
(4)把握實驗數(shù)據(jù)表格的設(shè)計、數(shù)據(jù)記錄和處理方式(如畫圖法、逐差法、回歸法等)；
(5)具備科學研究的初步能力和科學素質(zhì)。
2.化學實驗的教學環(huán)節(jié)
化學實驗的教學包括課前預習、實驗操作和實驗報告三個環(huán)節(jié)。
1)課前預習預習是實驗的基礎(chǔ)，不預習做不好實驗，邊預習邊實驗也不科學。中學生要發(fā)揮自己的主動性，不能依賴和滿足于班主任的通常性介紹。該環(huán)節(jié)具體要求如下：
(1)認真閱讀教材，了解實驗?zāi)康暮鸵螅斫鈱嶒炘怼嶒灱记珊蛯嶒灢襟E，完成預習思索題。
(2)到實驗室認識儀器，閱讀儀器使用說明書，了解儀器的結(jié)構(gòu)、工作原理、主要性能、使用方式和操作注意事項；練習儀器的調(diào)整、量程的選擇、讀數(shù)技巧等。
(3)寫出預習報告。預習報告應(yīng)包括：①實驗名稱；②原理摘要(包括原理簡略說明、主要公式、電路圖、光路圖，不要照搬實驗指導書)；③主要儀器設(shè)備；④注意事項摘要；⑤列出數(shù)據(jù)記錄表格，其中，要注明實驗條件和實驗參數(shù)，以及各化學量的符號、單位和數(shù)目級；⑥回答預習思索題。
2)實驗操作實驗操作環(huán)節(jié)是實驗的主體，要求中學生在班主任指導下獨立完成實驗操作的全過程。該環(huán)節(jié)要求如下：
(1)對照實驗圖正確聯(lián)接實驗儀或?qū)嶒炑b置，儀器擺飾要合理，以便檢測、操作和讀數(shù)。仔細檢測無誤后才開始做實驗。
(2)按儀器操作規(guī)程調(diào)整儀器，合理選擇阻值。
(3)悉心操作，注意觀察實驗現(xiàn)象，認真記錄檢測數(shù)據(jù)，正確表示檢測值的有效數(shù)字和單位。要注意思索剖析，看是否有異常現(xiàn)象或數(shù)據(jù)，如有應(yīng)及時找出緣由并加以解決。
(4)記錄實驗條件和儀器的主要參數(shù)、型號、編號，以及實驗組別。如實記錄實驗中碰到的問題、故障及可疑現(xiàn)象。
(5)要科學剖析實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果。實驗數(shù)據(jù)與標準數(shù)據(jù)有所差異，不能寬泛地說實驗結(jié)果不好。由于任何實驗結(jié)果都是有偏差的，問題是偏差有多大，是否合理。假如偏差在容許范圍內(nèi)，那就正常。假如偏差太大，就要剖析形成偏差的緣由，首先要檢測自己操作和讀數(shù)是否正確，實驗條件是否滿足；其次檢測儀器和裝置是否工作正常。千萬不要堆砌數(shù)據(jù)。
3)實驗報告實驗報告是實驗工作的總結(jié)，是實驗課的重要組成部份。實驗報告通常包括以下幾個部份：
(1)實驗名稱。
(2)實驗原理摘要。籠統(tǒng)地表述實驗的化學思想和實驗方式，估算公式及創(chuàng)立條件，畫出實驗原理圖。
(3)數(shù)據(jù)記錄及處理。合理設(shè)計數(shù)據(jù)表格，填入有關(guān)原始數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)整理和估算，勾畫圖線，估算及剖析偏差，求出實驗結(jié)果，要非常注意有效數(shù)字和單位的正確抒發(fā)。
(4)討論。討論是實驗的升華，它包括實驗是否達到實驗?zāi)康暮鸵螅瑢嶒炛杏^察到什么化學現(xiàn)象，如何解釋這種現(xiàn)象，實驗偏差的主要緣由及對實驗結(jié)果的影響怎樣等。
(5)感受。包括通過實驗取得了什么收獲，對實驗過程及結(jié)果的評價怎樣，對實驗方式或?qū)嶒炑b置有什么改進建議等。
實驗課是中學生在班主任指導下充分發(fā)揮能動性的學習過程，因而必須指出學習的自覺性和主動性，要將班主任的要求弄成自己的追求。要做實驗的主人，實驗前要認真預習，思索怎么做實驗，期盼哪些結(jié)果以及應(yīng)當注意什么問題。實驗后要對實驗進行總結(jié)和評價，在整個實驗過程中一定要既動手又動腦，這樣就能提升實驗?zāi)芰Γ囵B(yǎng)科學素養(yǎng)。
3.用、Excel、等軟件處理實驗數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)處理是化學實驗的組成部份和重要環(huán)節(jié)。在基礎(chǔ)數(shù)學實驗中，一般采用手工方式(如列表法、作圖法、逐差法等)來處理數(shù)據(jù)和偏差，這對于把握偏差理論和培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W精神是必要的。因為化學實驗的數(shù)據(jù)多、計算公式多，在設(shè)計性和研究性化學實驗中，用手工方式來處理實驗數(shù)據(jù)除了繁瑣、效率低，并且容易引入人為偏差，無法確切勾畫流暢、美觀的圖線。
是20世紀80年代英國公司推出的一種工程估算語言，集矩陣運算、數(shù)值剖析、信號處理和圖形顯示于一體，其豐富的庫函數(shù)和各類工具箱使之簡單易學，已成為許多高等中學專科生和研究生必須把握的工具軟件。在設(shè)計性和研究性化學實驗中，用軟件處理實驗數(shù)據(jù)簡單、快捷、美觀，是值得鼓勵和有益的。有關(guān)的教材可在各院校圖書館借書，軟件可在網(wǎng)站下載。
例1伏安法測內(nèi)阻的實驗數(shù)據(jù)如表1所示，用勾畫其伏安特點曲線，并估算其電阻。
表1實驗數(shù)據(jù)
命令如下：
用勾畫的伏安特點曲線如圖1所示。該曲線是一條直線，由斜率求出電阻為1.98kΩ。
圖1用勾畫的內(nèi)阻伏安特點曲線
例2金屬內(nèi)阻Rt=R0(1+αt)，R0是0℃時的內(nèi)阻，α是金屬內(nèi)阻氣溫系數(shù)。銅線內(nèi)阻隨氣溫變化的實驗數(shù)據(jù)如表2所示，用Excel勾畫擬合直線，估算銅線的內(nèi)阻氣溫系數(shù)α。
表2實驗數(shù)據(jù)
在創(chuàng)建的Excel工作表中輸入表2數(shù)據(jù)。選擇數(shù)據(jù)，單擊“圖表向?qū)А卑粹o，選擇“XY散點圖”，子圖表類型選擇“散點圖”，點“下一步”大學物理實驗總結(jié)400，再點“下一步”，在“圖表選項”下，“標題”設(shè)置圖名、XY軸符號和單位，“網(wǎng)格線”點X、Y軸主網(wǎng)格線，“圖例”選不顯示，單擊“完成”，出現(xiàn)散點數(shù)據(jù)圖。
鍵盤右鍵單擊X或Y軸“坐標軸格式”，在“圖案”下的主、次刻度線類型選擇“內(nèi)部”，在“刻度”下設(shè)置刻度大、小范圍，設(shè)置主、次刻度間隔數(shù)值；右鍵單擊圖中X或Y主網(wǎng)線，設(shè)置主網(wǎng)線為實線。右鍵單擊圖中散點，選擇“添加趨勢線”，在“類型”下選擇“線性”，在“選項”下選擇“顯示公式”和“顯示R平方值”。顯示直線多項式的擬合直線圖如圖2所示。
由圖2得直線斜率a=2.251×10-3Ω/℃、截距b=R0=5.7735×10-1Ω大學物理實驗總結(jié)400，測得氣溫系數(shù)α=a/R0=3.899×10-3℃-1，查附錄A-10標準值α標=3.93×10-3℃-1，相對偏差Eα=0.8%；相關(guān)系數(shù)R=0.9999。
圖2用Excel勾畫的銅線內(nèi)阻Rt-t曲線
第1章偏差、不確定度和數(shù)據(jù)處理的基本知識
1.1檢測與偏差
1.1.1檢測及檢測偏差
1.檢測
檢測就是將被測數(shù)學量與一個被選作標準的同類化學量進行比較，得出被檢測是該標準量的多少倍的實驗過程。廣義地說，是以確定被測對象量值為目的的全部操作。
檢測有直接檢測和間接檢測。直接檢測是指被檢測可以用檢測儀器(或量具)直接讀出檢測值的檢測。如用米尺檢測寬度、用體溫計檢測體溫、用電流表檢測電流、用秒表檢測時間等都屬于直接檢測。間接檢測是指被檢測不能用直接檢測的方式得到，而由直接檢測值按一定的物理公式估算得到，這些檢測稱為間接檢測。諸如，檢測銅柱密度ρ時，先用尺直接檢測出它的半徑d和高度h，用天平稱出它的質(zhì)量m，之后通過公式ρ=4m/πd2h估算出銅柱的密度ρ。ρ的檢測就屬于間接檢測。
檢測是化學實驗的基礎(chǔ)。但化學實驗不是單純的檢測，它包含“理論→實驗方式→儀器選擇→測量→數(shù)據(jù)處理→結(jié)果剖析”等環(huán)節(jié)。化學實驗的教學目的之一就是讓中學生把握個別數(shù)學量的檢測方式，而且能進一步獨立設(shè)計一些檢測方式以完成個別簡單的檢測任務(wù)。
化學實驗有如下幾種常見的*基本的檢測方式。
1)比較檢測法
比較法就是將被檢測與標準量進行比較而得到檢測值的方式，它是*基本、*常用和*重要的檢測方式之一。比較法有直接比較法和間接比較法。
2)放大檢測法
因為被檢測過小，以至于難以被實驗者或儀器直接體會和反應(yīng)，此時可先通過一些途徑將被檢測放大，之后再進行檢測。放大檢測可提升微小量的檢測精度。