Laboratory Guide for an Introduction to Physical Science pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:James T. Shipman,Clyde D. Baker

出品人:

页数:394

译者:

出版时间:1996-12

价格:102.00

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isbn号码:9780669417180

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• 物理科学
• 实验指导
• 物理学
• 化学
• 地球科学
• 科学教育
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• 实验室
• 教学

探索微观世界的奥秘：一本通往物质与能量本质的实践指南 在浩瀚的宇宙中，我们所见的万事万物，从微尘到星辰，无不遵循着一套精妙绝伦的物理学法则。物理学，这门研究物质、能量、空间和时间基本相互关系的科学，是我们理解世界运行机制的钥匙。它不仅仅是抽象的理论推演，更是一门与我们生活息息相关的实践学科。本书《物理科学导论实验室指南》正是这样一本旨在引导读者踏上物理科学探索之旅的实践性教材。它将带领你走进实验室，亲手感受科学的魅力，通过一系列精心设计的实验，深入理解物理学的基本原理，并培养严谨的科学思维与实践能力。 本书并非仅仅罗列枯燥的公式和概念，而是将理论知识与实际操作紧密结合。每一章节都围绕一个核心的物理学主题展开，从经典力学的基础，到电磁学的奇妙现象，再到热学与光学的美丽定律，直至现代物理学的初步触及。我们将从最基础的概念入手，逐步深入，确保读者能够扎实地掌握每一个知识点。 第一篇：运动的规律与力的探寻——经典力学的基石 在物理学的殿堂中，经典力学无疑是最为古老也最为基础的学科之一。它描述了宏观物体的运动规律，为我们理解日常生活中所见的各种运动现象提供了坚实的理论框架。在本篇中，你将亲手操作，去验证那些耳熟能详的牛顿运动定律。 匀速直线运动与变速直线运动的探究： 通过使用不同质量的物体，在斜面上或在水平面上进行滑动实验，你将观察并记录物体的运动轨迹。你将学会如何使用计时器精确测量时间，如何计算速度和加速度，并理解惯性定律的深刻含义。你将亲眼见证，一个静止的物体需要外力才能运动，而一个运动的物体在没有外力作用时会保持匀速直线运动。 牛顿第二定律的验证： 这是一个至关重要的实验。你将通过改变作用在物体上的拉力大小，或者改变物体的质量，来观察加速度的变化。你将利用弹簧秤、砝码和滑车等器材，精确测量力的大小和物体的质量，并计算出加速度。通过图表分析，你将直观地理解力和加速度之间的正比关系，以及力和质量之间的反比关系。这个实验将让你深刻体会到，力是改变物体运动状态的原因。 力的合成与分解： 现实世界中的力往往是复杂的，它们可能同时作用在物体上，方向也可能不同。在本实验中，你将学习如何运用力的合成与分解原理。通过使用测力计和橡皮筋，你将学会如何通过力的图示来表示力，并利用力的平行四边形定则，将两个或多个分力合成为一个合力，或者将一个合力分解为几个分力。这个实验对于理解力的相互作用以及如何计算合力大小与方向至关重要。 摩擦力的性质与测量： 摩擦力是阻碍物体相对运动的力，它在我们的日常生活中无处不在，既有益也有害。你将通过在不同表面上拖动木块，并改变其上方放置的砝码数量，来观察和测量摩擦力的大小。你将区分静摩擦、滑动摩擦和滚动摩擦，并了解摩擦力与接触面的材料、压力以及接触面积的关系。这个实验将让你对摩擦力有一个更全面和深入的认识。 机械能守恒定律的验证： 能量是物理学中的另一个核心概念，而机械能守恒定律是能量守恒定律在力学中的一个重要体现。你将通过让一个小球从一定高度滚下，观察其在运动过程中动能和势能的转化。你将利用单摆实验，测量摆球的摆动周期，并计算其在不同位置的动能和势能。通过对比实验数据，你将验证机械能是否守恒，并理解能量在转化过程中总量的保持。 第二篇：电与磁的交织——电磁学的奇妙世界 电磁学是现代物理学中至关重要的一环，它解释了电、磁以及光等现象的本质，并构成了我们现代社会许多技术的基石，如电力、通信、电子设备等。在本篇中，你将亲身体验电荷的流动，感受磁场的强大力量，并探究它们之间的深刻联系。 静电现象的观察与演示： 你将利用毛皮、塑料尺、气球等材料，通过摩擦起电，观察到静电吸附现象。你将了解正负电荷的相互作用，以及电荷守恒定律的初步概念。你将制作简易的验电器，来检测物体是否带电。 欧姆定律的验证： 这是电路分析的基础。你将使用电源、电阻、导线和电压表、电流表等器材，构建简单的串联和并联电路。你将改变电阻值或电源电压，测量通过电阻的电流和电阻两端的电压，并绘制电压-电流图。通过分析图线，你将直观地验证欧姆定律，理解电压、电流和电阻之间的定量关系。 串联电路与并联电路的特性分析： 你将分别搭建串联电路和并联电路，并测量各处的电压和电流。你将观察到，在串联电路中，总电阻等于各部分电阻之和，电流处处相等；在并联电路中，总电阻的倒数等于各部分电阻倒数之和，总电流等于各部分电流之和。这些实验将帮助你深刻理解两种基本电路的连接方式及其特性。 电磁感应现象的探究： 这是法拉第发现的，也是发电机原理的基础。你将利用线圈、磁铁和检流计，观察当磁铁在穿过线圈的磁通量发生变化时，线圈中会产生感应电流。你将尝试改变磁铁的运动速度、磁场强度以及线圈匝数，观察感应电流的大小和方向。这个实验将让你领略到变化的磁场如何产生电流，反之亦然。 电动机原理的演示： 你将组装一个简易的直流电动机模型，观察通电导体在磁场中受力运动的现象。你将理解电能如何转化为机械能，以及它在我们日常生活中的广泛应用，例如风扇、洗衣机等。 第三篇：热量的传递与光的折射——热学与光学的基础 热学研究物质的温度、热量以及能量的传递，而光学则研究光的传播、成像和性质。这两门学科与我们的日常生活息息相关，从取暖降温到视觉感知，无不体现着它们的重要作用。 比热容的测量： 你将通过加热不同种类的物质（如水、金属块），并测量它们在吸收相同热量后温度的变化。你将学习如何使用量热计来精确测量热量，并根据公式计算出不同物质的比热容。这个实验将帮助你理解不同物质吸放热能力的差异。 热传递的方式： 你将通过实验演示热传导（如金属棒的传热）、热对流（如水中加热产生的对流）和热辐射（如用灯泡加热物体）这三种基本的热传递方式。你将观察到热量是如何从高温物体传递到低温物体，并理解在不同介质中的传热特点。 光的直线传播与反射： 你将利用光具座、激光笔和各种反射镜，观察光在均匀介质中沿直线传播的现象，并验证光的反射定律。你将学会如何测量入射角和反射角，并理解它们之间的关系。这个实验是理解成像原理的基础。 光的折射现象与折射定律： 你将通过让光线穿过空气、水、玻璃等不同介质，观察到光线的方向会发生改变，即发生折射。你将利用量角器和透明介质，测量入射角和折射角，并验证折射定律。这个实验将帮助你理解透镜成像的原理，以及光在不同介质中传播速度的差异。 凸透镜成像实验： 你将利用凸透镜，通过改变物距，观察在光屏上形成的像。你将学会如何测量物距、像距和焦距，并根据成像公式来预测成像情况。你将看到，根据物距的不同，可以形成实像或虚像，放大或缩小，倒立或正立的像。这个实验对于理解照相机、显微镜、望远镜等光学仪器的原理至关重要。 第四篇：探索微观世界的边界——现代物理学的初步 在掌握了经典物理学的基本概念后，本书还将带领你一窥现代物理学的迷人领域，尽管只是初步触及，但足以激发你对更深层次物理现象的兴趣。 原子模型的简要介绍： 虽然不能直接在实验室中观察原子，但我们会通过一些模型和概念，来介绍卢瑟福模型、玻尔模型等，让你初步理解原子结构。 放射性现象的初步了解（安全操作）： 在确保安全的前提下，我们会介绍放射性元素的特性，以及 Geiger 计数器等基本探测设备的工作原理，让你对放射性现象有一个感性的认识。 贯穿始终的科学精神培养 本书不仅仅关注于实验操作的规范和数据的记录，更重要的是培养读者的科学精神。在每一个实验中，你将被引导去： 提出问题： 从生活中的现象出发，思考其背后的物理原理。 设计实验： 思考如何通过实验来验证你的猜想，选择合适的器材和方法。 操作规范： 严格遵守实验步骤，确保实验的安全性和准确性。 数据记录与分析： 精确记录实验数据，并利用图表、公式等工具进行分析。 得出结论： 基于实验结果，得出科学的结论，并思考其意义。 反思与改进： 思考实验过程中可能存在的误差，并思考如何改进实验。 通过这些实践性的学习过程，你将不仅仅是学习物理知识，更是学习如何像一个科学家一样去思考、去探索。你将培养严谨的态度，细致的观察能力，以及解决问题的能力。 本书的价值所在 《物理科学导论实验室指南》的价值在于它为你提供了一个亲手实践、深入理解物理学原理的平台。它将抽象的科学概念转化为你可以触碰、可以观察、可以测量的具体现象。无论你是对物理学充满好奇的初学者，还是希望巩固和深化理论知识的学生，本书都将是你宝贵的学习伙伴。它将点燃你对科学探索的热情，为你打开认识世界、理解宇宙的一扇新窗口。我们相信，通过亲手操作的乐趣，你将真正体会到物理学的魅力，并从中获得受益终生的知识和技能。

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然而，不得不提的是，这本书的“Introduction”定位似乎更倾向于“传统入门”，而非“前沿探索”。书中所涵盖的实验内容，例如测量重力加速度、验证欧姆定律、基础的滴定分析等，都是物理和化学教育中的“经典保留曲目”。这些实验的价值在于巩固基本概念，无可厚非。但对于那些渴望接触现代科学前沿、使用高精度数字传感器的学生来说，这本书可能会显得有些保守。它更多地关注于机械操作和基础数据的处理，而非复杂的计算机数据采集和分析软件的应用。例如，在处理振动或波的实验时，我希望能看到更多关于使用示波器进行数字捕获和傅里叶分析的指导，但书中给出的方法依然是偏向于传统的图形绘制和手动计算。这使得本书在培养面向未来实验室技能方面略显不足，它训练了你如何成为一个优秀的“传统”实验员，但如果你的目标是进入一个高度自动化的现代研究室，你可能还需要补充大量关于数据科学和编程的内容。因此，它更适合作为大学前两年坚实基础知识的奠基石，而不是一步到位的前沿工具书。

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这本书，说实话，拿到手的时候我就有点拿不准。封面设计得挺朴素，甚至可以说有点老气横秋，完全没有现在那些花里胡哨的科普书那种吸引力。内页的排版也偏向于传统的教科书风格，大量密集的文字和清晰但缺乏美感的图表。我本来期望能看到一些更生动、更吸引人的元素，毕竟“Introduction to Physical Science”这个主题如果能用更现代的方式呈现，效果会好很多。比如，用一些高质量的摄影图片来展示那些宏大的物理现象，或者用更现代的插画来解释复杂的概念。但这本书里更多的是标准的流程图和结构示意图，显得非常学院派，少了一点“对话感”。不过，当我真正开始翻阅内容时，我意识到这种朴实可能正是它的优点所在。它没有被那些花哨的外表分散注意力，而是把所有精力都放在了如何清晰、准确地传达实验原理和操作步骤上。对于一个刚接触物理科学的学生来说，这种直接了当的风格反而更令人安心，你知道你看到的就是最核心、最本质的东西，没有多余的修饰和干扰。当然，对于习惯了多媒体互动的年轻读者来说，可能需要一些时间来适应这种相对沉闷的阅读体验。

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从资源整合的角度来看，这本书的编排非常注重实用性。它似乎是围绕着一套标准的大学物理和化学基础实验室设备来设计的。所有的仪器要求、试剂清单和安全规范都放在了每一章的开头，清晰明了，方便实验准备。让我印象深刻的是，它对安全部分的强调，几乎达到了苛刻的程度。对于每一个潜在的危险操作，无论是涉及高温、强酸强碱还是易燃物，都有专门的醒目标注和详细的应急处理流程。我对比了其他一些参考资料，发现这本书在危险品处理的细节上做得更为全面和到位，这对于实验室新手来说是极大的保障。此外，书后附带的附录部分也很有价值，里面包含了常用的物理常数表、单位换算参考，甚至还有基础的统计学公式应用指南，这些都使得这本书的独立使用价值大大提高，减少了学生在实验过程中频繁查阅其他参考书的麻烦。它努力成为一个“一站式”的实验准备和执行工具，这一点无疑是成功的。

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这本书在语言风格上，保持了一种非常客观和正式的语调，几乎没有使用任何带有个人情感色彩的词汇。这种中性的叙述方式在描述实验现象时显得尤为有力。它不会用夸张的形容词来描述一个爆炸或者一个晶体的形成，而是用精确的量化语言来描述一切。例如，描述一个化学反应的温度变化时，它会直接给出起始温度、最高温度和速率的数学描述，而不是用“剧烈的”、“惊人的”之类的词汇。一开始我有点不适应，觉得这种写法太过冰冷，缺乏趣味性。但随着实验的深入，我越来越体会到这种冷静的好处——它强迫你将注意力从感性的认知转移到量化的分析上。当你面对一堆原始数据时，你需要的就是这种冷静的、基于事实的分析框架，而不是被先入为主的感性描述所误导。这本书提供的正是这种坚实的基础，它教会你如何用科学的语言去“看到”和“描述”世界，而不是仅仅用日常的语言去“感觉”世界。这对于建立正确的科学认知至关重要。

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我尤其欣赏这本书在实验设计上展现出的那种严谨和步步为营的教学思路。很多实验指南往往只给出“做什么”和“怎么做”，但这本书在每一步之前，都会有一段非常扎实的理论铺垫，详细解释了为什么要做这个操作，它背后的物理学原理是什么。这不仅仅是告诉你一个公式，而是让你理解这个公式是如何从基本定律推导出来的，以及在实验环境中它如何得到体现。举个例子，在进行关于牛顿第二定律的验证实验时，它不仅详细描述了如何测量力和加速度，还花了很大篇幅讨论了实验误差的来源，以及如何通过多次测量和数据拟合来减小这些误差。这种对细节的关注，培养的是一种科学家的思维习惯，而不是简单的操作员技能。我尝试按照书上的步骤来操作，发现即便是对于一些看起来很基础的测量任务，书中也给出了非常精细的注意事项，比如如何校准仪器、如何避免读数误差，这些都是教科书上常常一笔带过但实际操作中至关重要的环节。这种深度和细致程度，让我感觉这不仅仅是一本指导手册，更像是一位经验丰富的导师在身边耳提面命。

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