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大物实验指导书范文 大物实验指导书大学物理实验指导书上海海运学院目录绪论3实验数据的处理方法7实验一.长度的测量9实验二.测量钢丝杨氏模量11实验三.扭摆法测定物体转动惯量13实验四.空气比热容比测定实验17实验五.求线膨胀系数测定额篇18实验六.兆常用电学仪器的使用惯忌-19实验七.阎惠斯登电桥测电阻菠低22实验八.由电位差计测电动势坷眨24实验九.架电表改装袒叔26实验樱十.示波器的使用泣迎28实验十刃一.等厚干涉的应用主疫31实验十二.怜用光栅测定光波的波长鲸魔33实验十三缆.旋转液体物体特性测澜量煮34实验十翟四.波尔共振尖柜36实验产十五.用梁的弯曲测量耐材料的杨氏模量问38实倪验十六.仿真实验偏号振光的研究痰39展实验十七.光纤传输技本术讲4毫2实验十八.激光全息太照相惩祷44实验十九.迈克尔踩逊干涉仪的应用烩央46实验二十.光拍察法测量光速娶丑49实验二十一.魔光电效应脚钞52实验二十二县.霍尔效应及其应用盏竟55实验二十绘三.荷质比实验揖氟58实验二诛十四.金属电子逸出功程实验生62实验捷二十五.声速测量抽衍66实嵌验二十六.夫兰克赫兹伟实验虎69实持验二十七.密立根油滴鲤实验翠73浦实验二十八.多量程直慑流电表的设计醛7草7绪论早在五十年框代，我国物学家钱三强梯就指出今天的科学技赁术发展可以概括为“科蝗学技术化和技术的科学摈化”，也就是说科学截和技术关系越来越密切晨，科学与技术相互渗透量。 因此教育界普遍关心算的问题，不仅是工艺和遇设计程序的传授而应把吹重点放在创造精神和研祈究能力的培养上。 为此灾，必须注意和加强学生歧实验技能的培养和训练柒。 加强实验技能的雍培养，不是一门普通物皮理实验课所能完成的，蛙各种实验技术都是一门柏专门的学问，但是任何沏复杂的实验工作总离不庸开基本物理量的测量。 瓢一物理实验课的任务冒主要有下述三个方面治1.对学生进行实驭验基本知识、方法、技狠能技巧方面的培养的训水练。 要求学生掌握一些桂常用物理量的测量指方法，基本上具备观察听现象测量数据。 处理和整分析结果到完整地写出址实验报告的能力。 咯2.在实验中通过自己程动手、观察、测量、分膝析、更深入理解物理理朗论。 3.培养严肃抖认真、实事求是的科学孕作风和爱护国家财产、遍遵守纪律的优良品德。 鸳二测量与误差1.基志本概念测量可分为到直接测量与间接测量两缄种。 直接测量就是用量英具或电表直接与被测之擞量比较所得的量。 间接嫩测量就是测出与待测量哭有一定关系的诸量，然皱后计算出该待测量。 暖一个物理量在客观上嫌有着确定的数值成为真图值。 测量值与真值之间质的差别称为误差。 误差燕按其产生原因与性质分泛为两类系统误差粥产生系统误差的主要牧原因仪器、测量方法谭和计算方法的不完善。 楚偶然误差产生偶习然误差的主要原因人氨的感觉器官的限制及实踏验环境等干扰。 偶驼然误差的出现服从统计委规律，因此通过多次测筹量求平均值的方法可以帚减小偶然误差。 粗大撤误差明显超出规定债条件下预期的误差。 实阿验中尽量避免。 2不怂确定度测量不确定念度是表征被测量量的真渣值以一定的概率落在某腔一个量值范围内的不肯剐定程度的一个估算。 一易般用U表示。 不确定度温分类A类不确定度凶统计分析方法评定，藻记作UA；B类嘎不确定度非统计分析鹿方法评定，记作UB；强合成不确定度将A惦类不确定度和B类不确帽定度用一定规则合成，恭常用公式U?A?UB犁。 3直接测量结果的碟不确定度计算对疲某个物理量测量几次，测每次测量结果分别为l淘1,l2,l3.虱.li,.苯.ln，求出算术平均滞值l?求标准偏差肘?l?l i?1n i n犊贝塞尔公式?l?A仅类不确定度UA?l杖?l?ii?1n2n嘘?a UA?tn?l堵注测量次数6到1笋0次时B类不确定度痒UB UB?仪合成雨不确定度Ul?A?U颜B结果表示l?l?逢Ul不确定度与测啪量结果平均值之比称为喻相对不确定度。 E?U皖ll?100%4间惑接测量的不确定度计算司设N?f，则不确定度序传递公式?f?2王?f?2?f?2微UN?Ux?贿?y?Uy?涂?z?Uz?x?痢?U结果表示刨N?N?UNEN?银N?100%N三有卉效数字及其运算1.什烛么叫有效数字？在羌测量和计算时，正确而咆有效地表示测量和运算琐结果的数字，称为有效苔数字。 它由若干位可靠鸽数加一位估计数构成。 贞2.处理有效数字时应愉注意几点凡数字后郡面的“0”是有效数字悠；在数字前面的“0科”不是有效数字；有宝效数字与小数点位置无荡关。 3.运算规则加饿减法只保留一位可疑数鸽字；乘除法以最少有贤效数字位数为标准；循不确定度的有效数字只构取一位。 计算结果的表幕示要求N?N?UN狰四实验报告的要求恍实验报告两个部分来蓑完成，在实验之前先作裹预习部分。 预习前留一差页空白页在实验结价束后再完成实验部分，铰数据数据写在预习前空句白页，预习部分和实验瘴部分的报告做在同一份玄实验报告纸上。 实验报邱告包括1.实验朗名称。 2.目的要求.颤。 3.简单原理。 4.谜步骤。 5.使用器材。 狱6.记录和计算。 7.绘误差讨论和分析其中1弥，2，3，4为预习内从容222五习题答案廉1公里?10?4叙公里?10?1公里锭5890毫米=?10蚜3毫米?米227?续?106?103?1椿053厘米3伞单位?10?3?1订04?103?101刚4X?I?R?庆350?7?10V伊U22X?IU2R?氢RU2I?7V X?攒10VEX?10%N诬?U2U22?y甜)22x?2Uy?U征z?1N?33?1E宁N?3%R?U22附2R?R1?UR隧2?UR3?N?渝EN?10%N?13毖9U2)2U2)2U搀2N?2a?a?低i?1n?1?UA?幻?a?UB?U?22痔A?UB?a?Ea巡?2%L?UN?2U柿2a?L?EL?2怜%s?Us?2U2a母?s?ES?2%6扩n?9m?大学物理诌实验绪论课指导书缸大学物理实验绪论拟分宴两次课讲解，每次两学饲时；第一次课主要集内容是介绍实验误差的颜特点及克服方法；不确陷定度概念及估算方法；协有效数字概念等。 谷第二次课主要内容是介瓮绍图表法、逐差法；游淹标卡尺原理及使用方法在；部分作业题的讲解等兵。 第一部分绪论课狰主要内容是介绍实验误辕差的特点及克服方法；婿不确定度概念及估算方倪法；有效数字概念等。 阐1.测量的基本概念果等精度测量；直接测械量；间接测量真值；最介佳估计值2.误差的概终念及分类系统误差苗系统误差的特点产生系之统误差的原因仪器构造姥上的不完善。 安装调整没误差。 个人误差。 方法荔误差或理论误差。 减少痛系统误差的方法从笑误差上消除系统误炎差用修正法消除系统误栋差应用测量技术消雹除恒定系统误差换测改法。 替代法。 异号娱法。 1对修正后的疫遗漏部分，则应认为具哮有随机的特性予以估计舰。 随机误差随机误差的愿特点减少随机误差的方阁法3.不确定度概念及悄计算不确定度的概念摸不确定度是表征被测东量量真值所处范围的评曲定结果，这个范围以一忻定概率包含着被测量的嘘真值，不确定度越大，掀这个范围包含真值的置额信度就越高。 按其数值绸评定方法，它们可分为纹两类A类不确定衍度用统计方法计算的荆那些分量常用字母s表泅示；B类不确定度用鉴其他方法估算的那些分笛量常用字母u表示。 注眼意A、B不确定度与名传统划分的随机误差、拟系统误差并不存在简单峦的对应关系。 直接测量俄量不确定度计算公式崭假定A、B两类不确物定度的各自分量之间是臃彼此不相关的，因此它沦们分别可表示为郡假定A、B两类不确定饱度之间彼此是不相关的霖，因此合成不确定度可墒表示为具体实施方案取引置信度p=，A类不确演定度为以?代表仪颖器的误差限，B类不确澜定度为测量结果的总不火确定度为u?tt鞋s?sx?nn21n瞄x?x?in?1i?写1?t?s随x?2?n?仲当测量次数n多于五次歇少于等于十次时，总不悉确定度简化为2?s严x?222间接测量圈量及不确定度计算公式耕设间接测量量与k处个彼此独立的直接测量渤量间有关系?f则稠间接测量量的平均值为奉?fx,y,z,?缩?其不确定度可先求全民微分再取方和根得出绦22?f?午?x?x?此?f?y?链y?措当函数为乘除关系时，史先求对数函数全微分再李取方和根得出不确定度硼的相对值为?22哗?ln?薪f?x?x?伺?lnf?结y?y?不衰确定度计算步骤及微量庸忽略和坏值剔除原则4惮.有效数字的概念有效预数字的概念直接测锨量量有效数字的确定间弊接测量量有效数字的确魏定5.测量结果的表示詹单次测量结果表示多次伏测量结果表示6.实例蹈参见教材p8-97.磅课外作业及本学期实验壁安排本次课参考资料:仿大学物理实验p3煮-p10作业p41勇3绪论课*主要内肺容是介绍图表法、逐差告法；游标卡尺原理及使褒用方法；部分作业题的腊讲解等1.列表法主要佑介绍二维表2.图示、胞图解法作图的基本规则超物理实验中常见图形曲钩线改直，图解物理量3渡.逐差法适应条件优点撕作法4.游标卡尺介绍勋*游标原理读数方法5售.作业中部分难题、典泄型题讲解4大学物理绪药论习题参考答案1;腋;2?10?4;?1效05;?10;3D?吱?S2?2?那cm4m?kg?1熊0?3t?103g?匹?106mg?2?丫?5N?1蛛?22222N?凭A?B?1?C?捌?133?N?诊?cm?2?泽1?V?15哲00?1500?1?踊?500?4?10?挪6V?V?1?目?10?3V?3畜?R?R R?焰?222a?惰a?b?炳b?x?朽x?R?R督?22226嗡?V?D?22肢?2D?2d苹?dV?2rr?晕?h?h?郎?M?踊?M?h?刽?h?敝?D2?d22?架?2222g?姐L?蔽x?L?2Tg健T?x?滞y?x?y?守?x?yy?屹?7L?氰?10?3?然?10?3?拖?10?3?廊?3?5普通物理学迅实验实验指导书机械越建筑学院XX年10月肢实验一落球法测定液体攒粘滞系数 一、实验目的华 1、观察液体的内只摩擦现象，学会用落球隧法测量液体的粘滞系数枷。 2、掌握基本测量仪掌器的用法。 二、实验内祸容 1、将玻璃圆筒取装入液体，调节圆筒，帜使其中心轴处于铅直位忠置。 用游标卡尺测量圆剥筒的内直径D。 用米尺批量出圆筒上标号线A、郴B之间的距离S。 隋 2、用螺旋测微计测小滞钢球的直径d、在三个苑不同的方向上测量，取夕其平均值。 共测试5个臆小球，记录测量结果，闷编号待用。 3、用刘吸棒吸起小钢球，为使凡其表面完全被所测的油搞浸润，先将小球在油中芹浸一下，然后放入玻璃祥管中。 用秒表测出小球致匀速下降通过路AB所眩需的时间t，则v=s夕/t。 4、小球的鱼密度由实验室给出，液杆体的密度可测定或给出聂。 记下油的温度。 5、踢根据每个小球的数据，勉按照公式?计算，然靳后求平均值及其误差咏。 注意:实验中常用的拿液体为蓖麻油或甘油。 调为了减少实验误差，采殃用小直径的钢球。 三、玫实验设备、仪器 1、粘衬滞系数实验仪、甘油。 处 2、游标卡尺、螺哭旋测微计、秒表、钢球后。 四、实验原理小撵球在液体中运动时，将韧受到与运动方向相反的禹摩擦阻力的作用。 这种隙阻力即为粘滞力，是由躲于粘附在小球表面的液吞层与邻近液层的摩擦而映产生的，它不是小球和普液体之间摩擦阻力。 则蓝根据斯托克斯定律，小缨球受到的粘滞力为f攒=6rv?其龋中，是液体的粘滞系缠数，r是小球的半径，置v是小球的运动速度。 孽在装有液体的圆筒摇形玻璃管的导管D处让漂小球自由下落。 小球落疆入液体后，受到三个力幼的作用，即重力Vg襟，浮力0Vg和粘滞恬力f的作用，其中V是随小球的体积，和分鲸别为小球和液体的密度髓。 在小球刚落入液体时知，垂直向下的重力大于眷垂直身上的浮力和粘滞云力之和，于是小球作加要速运动。 随着小球运动乒速度的增加，粘滞力也秀增加，当速度增加到一勃值v0时，小球所受的声合力为零。 此后小球就但以该速度匀速下落。 托前面说过，式?只适幢用于小球在无限广延的阉液体内运动的情形。 而掩在本实验中，小球是在侍半径为R的装有液体的砍圆形管内运动。 如果只格考虑管壁对小球运动的钓影响，则式?应修改为乏f=6rv0?秒式中v0是小球在侄圆筒内的收尾速度，即财达到匀速运动的那个速表度；k是一个常数，其需值由实验室给定。 由于鸦小球以v匀速下降，根旬据力的平衡方程得6互rv0=Vg替0Vg?故液体的粘绒滞系数为2gr级/9v0=gd/18尹v0?在小球的密刷度、液体的密度0谣和重力加速度g已知的载情况下，只要测出小于蓄的直径d，圆筒的直径者D和小球的速度v0就吭可以算出液体的粘滞系霹数。 式中各量的单位丫g用22N/k渡g,d、D用kg/m膛,v0用m/s,则秀的单位为/m即。 32侈 1、数据与处理枝g=_?1=尼_0=_抑_=_N/m留S测=_10袖m?3?3?3表1测捕D值33表2测D及t睁d、t?E?训2?d/d?t/秀t?kd/r?樟=?E=_答_r?_涧_实验二三搔线摆测定刚体转动惯量拨 一、实验目的 1、姻学习用三线摆法测量物挞体的转动惯量，测量相销同质量的圆盘和圆环，脑绕同一转轴扭转时，其尤转动惯量不相同说明转枷动惯量与质量分布有关茧。 2、验证转动惯量的搁平行轴定理。 3、碉学习用激光光电传感器知精确测量三线摆扭转运膝动的周期。 二、实验内犯容 1、测定下圆盘肘对于o1o2轴的转动磕惯量J0和理论值进行螺比较。 理论值公式为陋21J?mD8圆盘沏122J?m8圆环鹏 2、测圆环或圆盘肿对于o1o2的转动惯还量J，和理论值比较。 劝 3、验证平行轴定鲸理。 将两个直径为D的辗圆柱体，使它们的间距仟为2d。 D为圆柱中心唱轴线与转轴间距离瘪，两圆柱中心连线通过高转轴，测得J和J，按限公式?计算md值，并扼与理论值进行比较。 三哨、实验设备、仪器勋 1、新型转动测定仪平收台、米尺、游卡尺、计痈时计数仪、水平仪，试叁件为圆盘、圆环及圆柱保体3种 四、实验原理赃三线摆是将一个匀质誉圆盘，心等长的三条线雄线对称地悬挂在一个水杨平的小圆盘下面构成。 韧这上下两个圆盘各自的鞋悬点之间是等距的，各泳自构成等边三角形的三奸个顶点。 当底圆盘B调蘸成水平，三线等长时，饯B盘可以绕垂直于其盘韵面并通过两圆盘中心的疟轴线作扭转摆动，扭转界的周期与下圆盘的转动裔惯量有关，三线摆法正痘是通过测量它的扭转周妨期去求任一已知质量的粹物体的转动惯量。 在摆螺角很小、三悬线很长且翰等长，线的张力相等，陀上下圆盘平行，只绕轴扫扭转的条件下，下圆盘远B对轴o1o2的转动眷惯量J0为2mgR苯rJ?4?H2T20烬?式中m0为下圆窖盘B的质量，r和R分彝别为上圆盘A和下圆盘嘎B上线悬点到各自圆心硕o1和o2的距离，H排为两圆之间的垂直距离炬，T0则仅为下圆盘扭啸转的周期。 若测量质量魔为m待测物体对于o1永o2轴的转动惯量J，姥只须将待测物体置于圆读盘上，设此时扭转周期束为T，则共同的对实验寻1声速的测定实验目的漳1学会利用干涉法测庙定声速。 2了解堕利用电声换能器进行电泥声转换和测量的方法。 醋3初步熟悉示波蹄器和音频信号发生器的杏功能和使用方法。 实验勃仪器声速测定仪，低频脏信号发生器，示波器等汰。 实验原理测量声撒速的方法可分为两类须一是测出声波传播距离际L和所需的时间t乡，由v?L算出声速v世；二是利用关系式v?殷?f，通过测量t盯频率f和波长来计算箩声速v。 本实验所采用聂的共振干涉法和位相比晃较法，即属于后者。 1巨共振干涉法设有宙一从发射源发出的一定嗣频率的平面波，经过空骏气传播，到达接收防器。 如果接收面与反射奶面严格平行，入射波在证接收面上垂直反射，入诀射波与反射相干涉形成搅驻波。 实验装置如图3产1所示，图中S 1、樟S2为压电陶瓷喇叭，牺S1接低频信号发生器陕，用为超声波源；S2围为接收器，由于压电效坤应，它把接收到的声波之转换成电信号，且能在著接收声波的同时反射部夏分声波。 改变S 1、S弥2之间的距离，当其为喻半波长的整倍数时，媒角质中出现稳定的驻波共茶振现象。 此时驻波的幅赦度达到极大，且接收面泰所处的声压波腹也相应辣达到极大值。 设此时S蛾 1、S2之间的距离为砧Ln，继续调节S 1、错S2之间的距离，设它肛为Ln+1时，再次出钥现共振现象，则Ln+秒1Ln/2。 因册此，若保持f不变，通宙过测量相邻两次接收信郝号达到极大值时接收面盯与发射源之间的距离就灰可求出波长，用v?昏?f计算声速。 实验内尹容1调整测试系统的杨谐振频率按图示接砧连仪器。 把信号发生器忙“输出调节”旋至最小缎位置，调节频率输出为练40kHz左右，打开统电源开关，预热片刻，犊转动“输出调节”旋钮岔，使信号输出为20V崭左右或合适大小；脸将信号发生器的输出信待号一路接压电陶瓷超声军发生器S1，由S2言转换成的电信号接示波近器“Y轴输入”，适当窃调节示波器至荧光屏上洋显示出稳定的波形图；彝将两个换能器分开篷适当距离，通过移动接壬收端的换能器，使示波盒器上的电压信号达到较孝大值。 适当调节信号发蛹生器的输出信号频率与哦换能器上的固有频率相翌等，则示波器上的信号匡达到最大值。 在此频率瞅上进行实验。 数据处理澈1共振干涉法测声速腋将测量数据记录在晦自拟表格内，标注实验雌条件室温t_侦_频率f_抵Hz应用逐差法计算瘁；?2?v?f?万?.?5?5求侦出声速值并计算相对误斧差。 v理?v0T，|全v?v理|E?10芝0%T0v理式中亩TT0t，v0锌mS1是T0开衅尔文时的声速；实验2歹利用直流电桥测量电阻形实验目的1掌握飘惠斯通电桥的原理，并谬通过它初步了解一般桥粕式线路的特点。 2学豌会使用惠斯通电桥测量旋电阻。 实验仪器Q痉J23型电桥，电阻箱涯，检流计，滑线变阻器乡，直流稳压电源等。 实哈验原理惠斯通电桥的电吁路如图1所示，四诚个电阻R 1、R 2、R猾b、RX组成一个四边吼形的回路，每一边称作硝电桥的“桥臂”，在一鲍对对角AD之间接入电革源，而在另一对角羹BC之间接入检流计，闸构成所谓“桥路”。 莉所谓“桥”本身的意欲思就是指这条对角线B鞋C而言。 它的作用就是臂把“桥”的两端点联系伯起来，从而将这两点的伎电位直接进行比较。 B寅、C两点的电位相等时豺称作电桥平衡。 反之，渝称作电桥不平衡。 检流光计是为了检查电桥是否孝平衡而设的，平衡时检瘤流计无电流通过。 当电威桥平衡时，B和C两点抄的电位相等，故有觅VAB?VACVBD迂?VCD由于平衡时I惠g?0，所以B、C间题相当于断路，故有宵I1?I2IX?Ib呛所以IXRX?I1R终1IbRb?I2R2魔可得或RX?R1Rb榆?R2RX R1RbR信2这个关系式是由札“电桥平衡”推出的结洱论。 反之，也可以由这养个关系式推证出“电桥恋平衡”来。 因此式称为咋电桥平衡条件。 如壹果在四个电阻中的三个挽电阻值是已知的，即可评利用式求出另一个电阻谷的阻值。 这就是应用惠引斯通电桥测量电阻的原合理。 实验内容1用自苹组电桥测量电阻用胁电阻箱连成桥路如图2违所示，接到桥臂的导线九应该比较短，与图臃1不同之处在于增加了叙保护电阻Rh、开关K宙g和Kb，开始操作时楔，电桥一般处在很不平毗衡的状态，为了防止过闰大的电流通过检流计，蜘应将Rh拔至最大。 随墟着电桥逐步接近平衡，认Rh也逐渐减小直至零忧。 为了保护检流计押，开关的顺序应注意先呆合Kb、后合Kg，先域断开Kg、后断开Kb蛹，即电源Kb要先合后槛断。 在电桥接近平斋衡时，为了更好地判断泻检流计电流是否为零，鲤应反复开合开关Kg细擅心观察检流计指针是否懦有摆动。 测量几十仟、几百、几千欧姆的电鸯阻各一个，分别取R1韶/R2=500/5渝00及50/50疚0。 每次更换RX前的均要注意增大Rh；眺切断Kg。 2测量计赖算电桥的灵敏度。 峰公式RXR1Rb响R2是在电桥平衡的条砸件下推导出来的。 而电滩桥是否平衡，实验上是拼看检流计有无偏转来判强断的。 当我们认为电桥赢已达到平衡时Ig0乍，而Ig不可能绝亩对等于零，而仅是Ig者小到无法用检流计检测俯而已。 例如，有一惠斯捅通电桥上的检流计偏转皋一格所对应的电流大约态为106安培，当通膛过它的电流为107鸯安培，指针偏转11邮0格，我们是可以察觉砷出来的，当通过它的电舜流小于107安培时鸳，指针的偏转小于1惨10格，我们就很难察虐觉出来了。 为了定量地誉表示检流计不够灵敏带奔来的误差，可引入电桥林灵敏度Si的概念，它裔的定义是Si?nX歪RXRX是当电府桥平衡后把RX改变一玄点的数量，而n是因竣为RX改变了RX电抹桥略失平衡引起的检流粥计偏转格数。 从误厦差看