版次：1
出版時間：2018-02
內容提要：
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、不確定度和數據處理的基本知識，第2章為基礎性實驗，第3章為綜合與應用性實驗，第4章為設計與研究性實驗。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、不確定度和數據處理的基本知識6
1.1檢測與偏差6
1.2檢測不確定度和檢測結果的報導12
1.3有效數字及其運算19
1.4常用數據處理方式23
第2章基礎性實驗31
實驗1示波器的原理與應用31
實驗2液體黏滯系數的測定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串聯電路的穩態特點87
實驗8分光計的調節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章綜合與應用性實驗122
實驗12不同材料導熱系數的測定122
實驗13多普勒效應與波速檢測127
實驗14霍爾效應與磁場的測定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象177
實驗21光調制法檢測光速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及角色散率208
實驗25激光全息拍照213
第4章設計與研究性實驗222
實驗26內阻檢測的設計222
實驗27水表的設計與校正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電勢極大值的檢測226
附表228
附表A常用數學常表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學知識，比如，筆記本上網借助光纖通訊、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”衛星量子通訊的量子糾纏理論。為此，數學學是一門重要的基礎科學，是現代技術的支柱。但是，數學學不是陡然想像的，而是以實驗和檢測結果為根據的，許多理論和規律都是以實驗的新發覺為根據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生、定律的完善和發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、現象觀察、數據記錄及處理、實驗結果剖析等環節，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而嚴格的訓練；實驗中出現的化學現象、異常結果和儀器故障有利于培養中學生提出問題、分析問題和解決問題的能力；實驗課嚴格的要求和規范的管理可以培養中學生嚴謹的科學心態和工作作風。化學實驗是中學生步入學院后*早接觸的實驗課程，因而對中學生專業素養的培養起著重要的作用，也將為學習后續課程打下良好的基礎。
通過本課程的學習，應達到如下要求：
(1)把握實驗的設計思想和實驗方式：怎樣將不可檢測轉為可檢測，怎么提升檢測精度；
(2)了解常用實驗儀器的結構、工作原理，能熟練使用儀器，操作規范，讀數正確；
(3)把握偏差的基本理論及實驗結果的評價方式；
(4)把握實驗數據表格的設計、數據記錄和處理方式(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。
2.化學實驗的教學環節
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節。
1)課前預習預習是實驗的基礎，不預習做不好實驗，邊預習邊實驗也不科學。中學生要發揮自己的主動性，不能依賴和滿足于班主任的通常性介紹。該環節具體要求如下：
(1)認真閱讀教材，了解實驗目的和要求，理解實驗原理、實驗技巧和實驗步驟，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，了解儀器的結構、工作原理、主要性能、使用方式和操作注意事項；練習儀器的調整、量程的選擇、讀數技巧等。
(3)寫出預習報告。預習報告應包括：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主要儀器設備；④注意事項摘要；⑤列出數據記錄表格，其中，要注明實驗條件和實驗參數，以及各化學量的符號、單位和數目級；⑥回答預習思索題。
2)實驗操作實驗操作環節是實驗的主體，要求中學生在班主任指導下獨立完成實驗操作的全過程。該環節要求如下：
(1)對照實驗圖正確聯接實驗儀或實驗裝置，儀器擺飾要合理，以便檢測、操作和讀數。仔細檢測無誤后才開始做實驗。
(2)按儀器操作規程調整儀器，合理選擇阻值。
(3)悉心操作，注意觀察實驗現象，認真記錄檢測數據，正確表示檢測值的有效數字和單位。要注意思索剖析，看是否有異常現象或數據，如有應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、型號、編號，以及實驗組別。如實記錄實驗中碰到的問題、故障及可疑現象。
(5)要科學剖析實驗數據和結果。實驗數據與標準數據有所差異，不能寬泛地說實驗結果不好。由于任何實驗結果都是有偏差的，問題是偏差有多大，是否合理。假如偏差在容許范圍內，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。千萬不要堆砌數據。
3)實驗報告實驗報告是實驗工作的總結，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。籠統地表述實驗的化學思想和實驗方式，估算公式及創立條件，畫出實驗原理圖。
(3)數據記錄及處理。合理設計數據表格，填入有關原始數據，進行數據整理和估算，勾畫圖線，估算及剖析偏差，求出實驗結果，要非常注意有效數字和單位的正確抒發。
(4)討論。討論是實驗的升華，它包括實驗是否達到實驗目的和要求，實驗中觀察到什么化學現象，如何解釋這種現象，實驗偏差的主要緣由及對實驗結果的影響怎樣等。
(5)感受。包括通過實驗取得了什么收獲，對實驗過程及結果的評價怎樣，對實驗方式或實驗裝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，期盼哪些結果以及應當注意什么問題。實驗后要對實驗進行總結和評價，在整個實驗過程中一定要既動手又動腦，這樣就能提升實驗能力，培養科學素養。
3.用、Excel、等軟件處理實驗數據
數據處理是化學實驗的組成部份和重要環節。在基礎數學實驗中，一般采用手工方式(如列表法、作圖法、逐差法等)來處理數據和偏差，這對于把握偏差理論和培養嚴謹的科學精神是必要的。因為化學實驗的數據多、計算公式多，在設計性和研究性化學實驗中，用手工方式來處理實驗數據除了繁瑣、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、數值剖析、信號處理和圖形顯示于一體，其豐富的庫函數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。在設計性和研究性化學實驗中，用軟件處理實驗數據簡單、快捷、美觀，是值得鼓勵和有益的。有關的教材可在各院校圖書館借書，軟件可在網站下載。
例1伏安法測內阻的實驗數據如表1所示，用勾畫其伏安特點曲線，并估算其電阻。
表1實驗數據
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用勾畫的內阻伏安特點曲線
例2金屬內阻Rt=R0(1+αt)，R0是0℃時的內阻，α是金屬內阻氣溫系數。銅線內阻隨氣溫變化的實驗數據如表2所示，用Excel勾畫擬合直線，估算銅線的內阻氣溫系數α。
表2實驗數據
在創建的Excel工作表中輸入表2數據。選擇數據，單擊“圖表向導”按鈕，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400，再點“下一步”，在“圖表選項”下，“標題”設置圖名、XY軸符號和單位，“網格線”點X、Y軸主網格線，“圖例”選不顯示，單擊“完成”，出現散點數據圖。
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“內部”，在“刻度”下設置刻度大、小范圍，設置主、次刻度間隔數值；右鍵單擊圖中X或Y主網線，設置主網線為實線。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400，測得氣溫系數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%；相關系數R=0.9999。
圖2用Excel勾畫的銅線內阻Rt-t曲線
第1章偏差、不確定度和數據處理的基本知識
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。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→數據處理→結果剖析”等環節。化學實驗的教學目的之一就是讓中學生把握個別數學量的檢測方式，而且能進一步獨立設計一些檢測方式以完成個別簡單的檢測任務。
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，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。