大学物理一实验报告

1 / 20大学物理一实验报告*学院物理系大学物理学生实验报告实验项目： 实验地点： 班 级： 姓 名： 座 号：实验时间：月物理系编制一、实验目的：二、实验仪器设备：三、实验原理：四、实验步骤：教师签名：五、实验数据记录六、实验数据处理七、实验结论与分析及思考题解答1、对实验进行总结，写出结论：2、思考题解答：*学院物理系大学物理学生实验报告实验项目：空气比热容比测定实验 实验地点： 2 / 20班 级： 姓 名： 座 号：实验时间：月日物理系编制一、实验目的： 用绝热膨胀法测定空气的比热容比?。 观察热力学过程中状态变化及基本物理规律。 学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理及使用方法。二、实验仪器设备：贮气瓶，温度计，空气比热容比测定仪。数字电压表1-进气活塞；2-放气活塞；3-AD590； 4-气体压力传感器；5-704 胶粘剂图 4-4-1 实验装置简图三、实验原理：气体由于受热过程不同，有不同的比热容。对应于气体受热的等容及等压过程，气体的比热容有定容比热容 C 和定压比热容 C。定Vp容比热容是将 1kg 气体在保持体积不变的情况下加热，当其温度升高3 / 201?C时所需的热量；而定压比热容则是将 1kg 气体在保持压强不变的情?CV况下加热，当其温度升高 1?C 时所需的热量。显然，后者由于要对外作功而大于前者，即 C 定容比热容C 之比Vp。气体的比热容比?定义为定压比热容 C 和p?CCpV是一个重要的物理量，经常出现在热力学方程中。2四、实验步骤：5用气压计测量大气压强 p0 设为；开启电源，将电子仪器部分预热 10 分钟，然后4 / 20用调零电位器调节零点；关闭放气活塞 2，打开进气活塞 1，用充气球向瓶内打气，使瓶内压强升高当瓶内压强稳定后，此时瓶内气体状态为。记下 P2。p0PP 每次测出一阻压强值、1、2，利用公式?P51 (4-4-2) ?P1?P?100? ?2000?计算教师签名：3p1、p2； 再用以下公式lnp?lnp?P2?5?P2?P?100?2000?lnp/p(4-4-3)1010?lnp1?lnp25 / 20计算空气比热容比?。重复 4 次，计算?的平均值。lnp1/p2五、实验数据记录：测量数据填入下表。t? 27 105 Pa六、实验数据处理：4七、实验结论与分析及思考题解答1、对实验进行总结，写出结论：通过实验测定计算的值为，与理论值误差甚大 实验用的是实际气体而非理想气体，用理想气体的状态方程来推导实际气体的空气比热容比的计算公式，其结果必然存在理论近似误差。 实验步骤 中很难准确判断放气过程是否结束，提前或推迟关闭放气阀的时间都将影响实验结果。 瓶内气体会通过容器壁与外界进行热交换，此过程并非真正的绝热过程，外界温度会影响实验结果。 压力传感器、温度传感器及数字电压表本身灵敏度对测量结果的影响。6 / 20计算过程取近似值存在误差。实验收获体会：做此实验对每一实验步骤都要悉心了解，对各步骤都要灵活操作。因为所使用的是玻璃仪器，所以要小心不要打破。在进行实验时要耐心等待瓶中气压稳定方可读数。此实验对各方面的要求都很高。通过实验了解了空气比热容比的定义，掌握了一些实验仪器的用法。 2、思考题解答：1本实验研究的热力学系统是指哪一部分气体？答：本实验是以贮气瓶内的空气作为研究的热力学系统。 2如果用抽气的方法测量?是否可行？式(4-4-4)是否适用？5怎样做好大学物理实验课程的实验预习摘要：简要说明了大学物理实验的重要地位和实验预习的重要性。详细介绍如何做好大学物理实验课程的实验预习，包括预习要求、预习重点、设计性实验的预习、预习报告的内容；并以“拉伸法测量钢丝杨氏模量”这一实验项目为例，具体说明了怎样做好实验预习。一、大学物理实验的重要地位大学物理实验是高等理工科院校对学生进行科7 / 20学实验基本训练的必修基础课程，是本科生接受系统实验方法和实验技能训练的开端。大学物理实验覆盖面广，具有丰富的实验思想、方法、手段，同时能提供综合性很强的基本实验技能训练，是培养学生科学实验能力、提高科学素质的重要基础。在培养学生严谨的治学态度、活跃的创新意识、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力等方面，大学物理实验具有其他实践类课程不可替代的作用。二、大学物理实验的预习要求与理论课程不同，实验课程的特点是学生在教师的指导下自己动手，独立完成实验任务。所以实验预习尤其重要。上课时教师要检查实验预习情况，评定实验预习成绩。没有预习的学生不能做实验。实验预习的目的是全面认识和了解所要做的实验项目。因此，要求在预习时应理解实验原理，了解实验仪器和实验方法，明确实验任务，写出简单的预习报告。明确实验任务要明确实验中需要测量哪些物理量，每个待测量又分别需要什么实验仪器和采用什么实验方法来测量。清楚实验原理要理解实验基本原理。例如，电位差计精确测量电压实验用到补偿法原理进行定标，应该理解补偿电路8 / 20的特点，什么是定标，定标的作用以及如何利用补偿电路定标；电位差计测量的主要误差来源，怎样减小误差。了解实验仪器 要初步了解实验仪器，通过预习知道需要使用哪些仪器，并对仪器的相关知识进行初步学习，特别是仪器的结构功能、操作要领、注意事项等。了解实验误差要了解引起实验误差的主要因素有哪些，思考在做实验时应当怎样减小误差。 总结实验预习尝试归纳总结实验所体现的基本思想，自己在预习过程做了哪些工作，遇到了哪些问题，解决了哪些问题，怎么解决的，还有哪些问题不清楚，等等。总之，实验预习时要认真阅读实验教材，积极参考网上实验学习辅导，必要时主动查阅相关资料，明确实验目的和要求，理解实验原理，掌握测量方案，初步了解仪器的构造原理和使用方法，在此基础上写好预习报告。设计性实验项目除了做好一般实验项目的预习工作以外，还要做好下列预习工作。 阐述实验原理，选择实验方案根据实验内容要求和实验教材中实验原理的提示，认真查阅有关资料，详细写出实验原理和实验方案。选择测量仪器、测量方法和测量条件9 / 20根据实验方案的要求，确定出使用什么样的实验仪器、采用什么样的测量方法、在什么样的条件下进行测量。选择测量方法时还要考虑到选用什么样的数据处理方法。确定实验过程，拟定实验步骤明确实验的整体过程，拟定出详细的实验步骤。三、预习报告的主要内容3实验原理表格。 ）特别说明：预习报告为预习时写的实验报告，不一定冠名“预习” 。如果预习实验报告 14 项内容书写完整规范，整齐清晰，可以作为实验报告的一部分。撰写实验报告时可以在此基础上续加其他内容。四、实验预习举例下面以“拉伸法测钢材的杨氏模量”这一实验项目为例，具体说明实验预习的主要内容。首先根据实验目的和实验内容要求，有针对性地阅读教材，重点思考和解决如下问题： 什么是杨氏弹性模量？ 测量杨氏模量的计算公式如何？通过杨氏模量的计算公式明确要测量哪些物理10 / 20量？这些物理量如何测量？ 实验测量中用到什么测量方法？实验中的数据如何记录和处理？实验 53 拉伸法测钢材的杨氏模量【实验目的】学会拉伸法测量杨氏弹性模量的基本原理和实现方法。 掌握用光杠杆法测量微小伸长量的原理和方法。 学会用逐差法处理实验数据。什么是杨氏弹性模量设钢丝截面积为 S，长为 L。若沿长度方向施以外力 F 使钢丝伸长L，则比值 FS 是单位截面上的作用力，称为应力；比值L/L 是物体的相对伸长量，称为应变，表示物体形变的大小。根据胡克定律，在物体的弹性限度内，应力与应变成正比，即F?L?E SL式中比例系数 E 的大小，只取决于材料本身的性质，与外力 F、物体原长 L 及截面积 S 的大小无关，叫做杨氏模量。2E?4FL?d2?L11 / 20用光杠杆法测量微小长度变化量 L 光杠杆结构如图 1 所示，光杠杆是一个带有可旋转的平面镜的支架，平面镜的镜面与三个足尖决定的平面垂直，其后足即杠杆的支脚与被测物接触，当杠杆支脚随被测物上升或下降微小距离 L 时，镜面法线转过一个 角，而入射到望远镜的光线转过 2 角，如图 2 所示。当 很小时，有?tan?LK图 1 光杠杆结构式中 K 为支脚尖到刀口的垂直距离(也叫光杠杆的臂长)。根据光的反射定律，反射角和入射角相等，故当镜面转动 角时，反射光线转动 2 角，由图 2 可知2?tan2?式中 D 为镜面到标尺的距离，l 为从望远镜中观察到的标尺移动的距离得微小伸长量为lD图 2 光杠杆原理?L?K12 / 20l 2D测定钢丝杨氏模量的理论公式由式和式可得实验测定钢丝杨氏模量的理论公式为E?8FLD?d2Kl【实验仪器】杨氏模量测定仪、光杠杆、望远镜尺组、米尺、千分尺等。【实验内容】调整杨氏模量仪光杠杆及望远镜尺组的调节 测量相应物理量 逐差法处理数据的调节，特别注意如何消除十字叉丝像和标尺像的视差；千分尺的读数，初步理解不同量如何选择相应测量仪器的方法。 ）【实验数据表格】中国石油大学现代远程教育13 / 20实验报告课程名称：大学物理(一)实验名称：速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证提交形式：提交书面实验报告 学生姓名： 号：年级专业层次： 学习中心：提交时间： 年 月 日学 生 实 验 报 告学 院：软件与通信工程学院 课程名称：大学物理实验 专业班级：通信工程 111 班 姓 名：陈益迪 学 号：0113489学生实验报告一、实验综述1、实验目的及要求1了解游标卡尺、螺旋测微器的构造，掌握它们的原理，正确读数和使用方法。 2学会直接测量、间接测量的不确定度的计算与数据处理。 3学会物理天平14 / 20的使用。 4掌握测定固体密度的方法。2 、实验仪器、设备或软件1 50 分度游标卡尺 准确度= 最大误差限 仪= 2 螺旋测微器 准确度= 最大误差仪= 修正值=3 物理天平 t 天平感度 最大称量 500g 仪= 估读到 二、实验过程1、实验内容与步骤1、用游标卡尺测量圆环体的内外径直径和高各6 次； 2、用螺旋测微器测钢线的直径 7 次； 3、用液体静力称衡法测石蜡的密度；2、实验数据记录表测圆环体体积测钢丝直径仪器名称：螺旋测微器(千分尺)准确度=估读到测石蜡的密度仪器名称：物理天平 TW天平感量： g 最大称量 500 g15 / 203、数据处理、分析、计算圆环体的体积1 直接量外径 D 的 A 类不确定度 SD ,SD=SD=2 直接量外径 D 的 B 类不确定度 ud.ud,=Ud=3 直接量外径 D 的合成不确定度 D=4 直接量外径 D 科学测量结果 D=()mmD=5 直接量内径 d 的 A 类不确定度 SSd=d。dS=6 直接量内径 d 的 B 类不确定度 udud=ud=16 / 207 直接量内径 d 的合成不确定度 i d=8 直接量内径 d 的科学测量结果 d=()mm9 直接量高 h 的 A 类不确定度 SSh=d=h hS=10 直接量高 h 的 B 类不确定度 uh duh=11 直接量高 h 的合成不确定度 h= 12 直接量高 h 的科学测量结果 h=()mmhh=13 间接量体积 V 的平均值：V=h(D-d)/4 22V =17 / 2014 间接量体积 V 的全微分：3? (D2-d2)4dDh?dh?dD dd 22再用“方和根”的形式推导间接量 V 的不确定度传递公式(参考公式 1-2-16)222?v?(?(D2?d2)?h)?(?D)?(?d)计算间接量体积 V 的不确定度 3V=V15 写出圆环体体积 V 的科学测量结果 V=() mm2、计算钢丝直径(1)7 次测量钢丝直径 d 的 A 类不确定度 Sd ，Sd=SdSd =3(2)钢丝直径 d 的 B 类不确定度 ud ，ud=ud18 / 20ud=(3)钢丝直径 d 的合成不确定度 。d=dd=(4)写出钢丝直径 d 的科学测量结果 d=()mm3、计算石蜡的密度(1)以天平的感量为 仪，计算直接测量M1、M2、M3 的 B 类不确定度 uM uM=(2)写出直接测量 M1、M2、M3 的科学测量结果M1=()g M2=()g M3=()g(3)t 以为标准查表取值，计算石蜡密度平均值：?M1?tM2?M3=(kg/m3)=(kg/m3) (4)间接量石蜡密度 的全微分：?tm1?tm1?tdm1dm2dm3m2-m3(m2-m3)2(m2-m3)2再用“方和根”的形式推导密度的不确定度传递公式 (参考公式 1-2-16)219 / 20?(?t?m1/(m2?m3)?(m1?t?m2/(m2?m3)2)?(m1?t?m3/(m2?m3)2)22计算间接量密度 的不确定度 3 3= kg/m= kg/m(5)写出石蜡密度 的科学测量结果 =() kg/m3三、结论1、实验结果实验结果即上面给出的数据。2、分析讨论心得体会：1、天平的正确使用：测量前应先将天平调水平，再调平衡，放取被称量物和加减砝码时一定要先将天平降下后再操作，天平的游码作最小刻度的 1/2 估读。2、螺旋测