设计性实验提要

1、实验1 135照相胶片密度的测定实验提要实验课题及任务135照相胶片密度的测定实验课题任务是，给定一张135照相胶片(如条状约150.0×35.00×0.125、质量约 左右)样品，测量出该胶片的密度。学生根据自己所学知识，设计出135照相胶片密度的测定的整体方案，内容包括：(写出实验原理和理论计算公式；选择测量仪器；写出实验内容和步骤。)然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。设计要求 写出该实验的实验原理，推导出密度与各测量物理量的计算公式。 选择实验测量仪器要符合精度要求，测

2、量值相对误差在1%之内，并说明选择仪器的理由，确定相应物理量的测量仪器。 设计的实验步骤要具有可操作性。 测量时那些物理量可以测量一次，那些物理量必须得多次测量，说明原理。 测量胶片长度和宽度时应该注意的事项及实际测量的方法。 测量135胶片圆角矩形齿孔时，如果计算的是矩形面积，要注意圆角的修正。 收实验结果用标准形式表达，即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。测量仪器和被测物体及提示 钢尺：20cm/0.1cm或30cm/0.05cm任选，但必须大于胶片的长度和满足测量值相对误差的要求。 游标卡尺：125mm/0.02mm。实验前应检查游标卡尺的零点，允许误差在0.1mm以内。 千分尺：2

3、5mm/0.01mm。 读数显微镜：50mm/0.01mm。 光源：钠灯、汞灯或一般的白炽灯任选。 物理天平：600g/0.05g或分析天平：200g/0.001g任选；(因胶片质量约1g，因此量程无需太大。) 照相胶片：一般的曝光废胶卷即可。(将胶卷裁切成510张长度相同的胶片，长度在1520cm之间，以保证读数的有效数字为4位。可选单张或多张进行测量，由学生自己选择。裁切时注意不要破坏齿孔的完整。使用前先将胶片压平整，注意不要有折痕)。实验所用公式及物理量符号提示 密度，为单张胶片的质量，为单张胶片的体积。 体积，为胶片的长度，为胶片的宽度，为单张胶片上齿孔的数目，为齿孔的面积，为单张胶片

4、的厚度。 ，为齿孔的长度，为齿孔的宽度，修正量为：。有关测量提示 在进行长度测量时：使用钢尺，为了测量准确，通常不用钢尺的端边作为起点；使用千分尺，读数必须要扣除零读数。 用读数显微镜测量长度：先调节目镜和十字准线的间距，使十字准线像最清楚；然后再调节目镜镜筒与待测物体的距离，使十字准线像和待测物体的像都清楚。 使用分析天平时：要调底盘水平和横梁平衡，注意游码的使用方法，不要用手直接拿砝码，注意防风。提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求用纸质版供教师修改。注：该实验不需高深理论和烦琐的运算，也不需要特殊的方式方法和自己设计实验装置，该实验是

5、基本知识、基础理论、基本测量仪器的综合性应用。实验2 碰撞打靶实验提要物体间的碰撞是自然界中普遍存在的现象，从宏观物体的天体碰撞到微观物体的粒子碰撞都是物理学中极其重要的研究课题。本实验通过两个球体的碰撞、碰撞前的单摆运动以及碰撞后的平抛运动，应用已学到的力学定律去解决打靶的实际问题，从而更深入地了解力学原理，并提高分析问题、解决问题的能力。实验沿革本实验的思路是根据美国哈佛大学的“单摆打靶”实验改进而成的。哈佛的实验是这样的：在单摆的摆球与摆线间用一小段胶带纸粘合，当摆到最低点时，让电热丝烧断胶带纸，使摆球作平抛运动；教师临时放置一张靶纸，要求学生据此算出单摆的高度，使摆球击中靶心，然后实验

6、验证之，比赛谁的得分最高(靶心为10分)。他们认为这是一个学生最感兴趣的实验。我们认为这实验构思很好，但对于中国学生，内容还嫌太简单。复旦大学因此把它做了改进：不是让单摆的摆球在最低点时自己作平抛运动去打靶，而是让摆球在最低点去碰撞另一个小球，由被撞球作平抛运动去打靶。这被撞球的质量、大小可与摆球相同，也可以不同，变化很多，内容也丰富多了。根据这一构思，设计了如图2-1所示实验装置，“碰撞打靶实验仪”。我们根据这一实验的构思和复旦大学设计的实验装置，利用我们现有的单摆实验箱，自行组装来完成这一实验，从某种角度来说我们是站在美国哈佛大学和上海复旦大学的肩膀上来做这个实验的，然而难度又增加了几分。

7、实验课题及任务碰撞打靶实验是通过两个球的碰撞以及碰撞后的平抛运动，研究物体间能量的转换以及运动的变化，了解能量与动量的守恒等力学规律。学生根据自己所学动力学和运动学的知识和以上的提示，设计出碰撞打靶的整体方案，内容包括：(写出实验原理和理论计算公式；选择和制作实验仪器配件，自组实验仪器；研究实验方法；写出实验内容和步骤)，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果。按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。设计要求及提示 用单摆实验箱，搭建如上图相似的实验装置(可以改进使之更加合理)，反复实验，找出规律，根据能量守恒定律和动量守恒定律及平抛运动规律，通过理论公式，

8、导出碰撞后小球运动的水平距离x与单摆球的起始高度h和、下落高度y、两球的质量m1、m2的理论关系(导出计算公式)，再通过实验验证，看是否相符，如果有差别，找出原因加以修正，最好能总结出该实验的经验公式(选作)。写出该实验的实验原理。(注：这一步是本实验的关键所在，得先到实验室进行实验，通过实验研究，分析论证，找出规律，才能写出实验原理。) 该实验有多种方法，可以根据上面的提示来设计，也可以根据自己的设想和方法来设计。 选择实验测量仪器，钢尺(300mm/0.5mm、200mm/0.5mm、1m/0.001m)、天平(600g/0.05g)、游标卡尺(150mm/0.02mm)。 实验组件：碰撞

9、小球、支架、线绳、靶纸和复写纸(自备)、支撑柱等。 设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。 如何由给定y值求出x和h的关系？，其中m1为撞击球的质量，m2为被撞球的质量。当m1=m2时，有。 实验结果分析(分析实验值和理论值的误差，并找出原因)。实验前的准备 根据实验要求组建一个碰撞打靶试验仪，(各零件包括撞击球、被撞球、细绳、小磁铁等自己考虑可以取舍)。 检查天平、钢尺和游标卡尺等是否正常。 备好一张靶纸及复写纸。 备好相应的附件：一个铜球、一个铝球、一个大铁球、两个相同的金属球。 简单的工具：尖头钳一把(临时仪器维修用)。设计实验内容提示 参考上图的实验装置自组实验装置。先做几次实验，

10、熟悉仪器使用方法；然后放上靶纸，在靶纸上写自己的专业、班级、姓名，根据靶纸的位置和小平台的高度算出h值；做几次打靶实验，根据球的实际落点修正计算值，直到有把握击中靶心。当确认能击中靶心时，将复写纸覆盖在靶纸上，打靶三次，根据击中环数的平均值计算学生的打靶成绩。取回靶纸。实验中常见的问题及其解决方法实验x值通常小于计算值。这是因为平台的摩擦、空气阻力等原因造成；但若差距太大，要检查是否计算有误或实验方法有误。要求两球正碰撞，使被撞球的平抛轨迹始终在竖尺和升降台组成的平面上。要从正面和侧面观察两球的位置：正面两球水平，侧面两球重合。直径不同的球在计算高度时要考虑球的半径。提交整体设计方案时间学生自

11、选题后23周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求用纸质版供教师修改。参考文献基础物理实验 沈元华 陆申龙 主编 高等教育出版社 实验3-2碰撞打靶。实验3 物体在液体中的运动研究实验提要实验课题及任务物体在液体中的运动研究实验课题任务是：研究各种质量相同、形状不同的物体在水中下落时的速度将多不相同，这是由于粘滞阻力对这些物体的影响不同所致，用实验的方法研究它们之间的关系，并由此总结出规律。学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出物体在液体中的运动研究的整体方案，内容包括：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤，然后根据自己设计的方案，进

12、行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。设计要求 通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。 选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。 在坐标纸上作图，由图总结出物体的形状与速度、粘滞阻力与速度的关系。 计算小球的加速度与速度之间的关系。 分析讨论实验结果。实验仪器气垫导轨及附件、数字计时器、橡皮泥、细绳、水、大量筒、天平与游标尺。实验提示将一定质量的橡皮泥分别捏成球形、圆锥形、圆盘形、流线

13、型等，质量约为10左右，物体线度约为2.5cm。将橡皮泥系在线的一端在水中落下，线的另端则通过所垫滑轮与滑块相连。测出其落入水中后，通过不同位置时的速度。 实验时不考虑气轨与滑块的阻力。不计细线与滑轮的摩擦，不计细线的伸长及粘湿的情况。提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求用纸质版供教师修改。实验4 弦线振动法测定液体密度实验实验提要实验课题及任务弦线振动法测定液体密度实验实验课题任务是：研究弦线振动时波长的大小与弦线受到的张力有关，在其它条件不变的情况，改变弦线受到的张力即可改变波长，通过比较同一砝码在空气中与在待测液体中时分别产生的张力不

14、同，而产生不同的波长，进一步求出待测液体的密度。学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出物体在液体中的运动研究的整体方案，内容包括：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。设计要求 通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。 选择实验的测量仪器，画出实验装置原理图，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。

15、 写出浸入待测液体中的物体体积的测量可行方法； 写出浸入待测液体的密度公式，并计算出待测液体的密度。 分析讨论实验结果。实验仪器弦振动实验仪一套、水、待测液体、烧杯等。实验提示物体浸没在液体中受到的浮力大小为：弦线在振动时频率、波长、张力及弦线的线密度有如下关系：当频率与线密度一定时，上式左右两边同时取对数，得到下式后还可以进一步简化。提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求用纸质版供教师修改。参考书籍大学物理实验陆廷济 胡德敬 陈铭南 主编实验5 用焦利氏秤测量弹簧的有效质量实验提要实验课题及任务用焦利氏秤测量弹簧的有效质量实验课题任务是：自

16、然界存在着多种振动现象，其中最简单的振动是简谐振动。一切复杂的振动都可以看成是由多个简谐振动合成的。本实验是研究焦利氏秤下面的弹簧的简谐振动，测量弹簧的有效质量，验证振动周期与质量的关系。学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出用焦利氏秤测量弹簧的有效质量的整体方案，内容包括：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。设计要求 通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测

17、量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上设计出测定简谐振动周期与弹簧的倔强系数，弹簧振子的有效质量数值关系的方法，写出实验原理。 选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。 拟出实验步骤，列出数据表格，建议多次测量减小误差。 用最小二乘法处理实验数据。 分析讨论实验结果。实验仪器焦利氏秤及附件、天平、秒表或数字毫秒计。实验提示在一上端固定的弹簧下悬一重量为的物体，弹簧的倔强系数为。在弹簧的弹性回复力的作用下，如果略去阻力，则物体作简谐振动。不考虑弹簧自身的质量时，列出振动周期与质量，倔强系数的关系式。由于焦利氏秤的弹簧值很小，弹簧自身的有效质量与弹簧下所加的物体系（包括小镜

18、子、砝码托盘和砝码）的质量相比不能略去，在研究弹簧作用简谐振动时，需考虑其有效质量。若考虑弹簧的有效质量时，、等关系又如何？提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求用纸质版供教师修改。实验6 用热敏电阻改装温度计实验提要实验课题及任务热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体。不同于导体的阻值温度特性（温度升高，阻值增大），半导体热敏电阻的阻值温度特性是当温度升高，阻值降低。产生这种现象的原因是由于半导体中的载流子数目随着温度升高而按数激烈地增加，载流子的数目越多，导电能力越强，电阻率就越小。热敏电阻温度计是利用半导体的电阻值随温度急剧变化的

19、特性而制作的，以半导体热敏电阻为传感器，通过测量其电阻值来确定温度的仪器。可以利用这种“非平衡电桥”的电路原理来实现对温度的测量。用半导体热敏电阻作为传感器，设计制作一台测温范围为4080的半导体温度计。用热敏电阻改装温度计实验课题任务是：根据所学的知识，设计实验把所给的热敏电阻改装成热敏温度计。学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出用热敏电阻改装温度计的整体方案，内容包括：(写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤。)，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告

20、。设计要求 通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，了解非平衡电桥的工作原理，在此基础上写出该实验的实验原理。 选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。 温度计的测量范围在4080，根据实验情况确定测量温度间隔（最大不能超过5）。 定标时要求测量升温和降温中同一温度下热敏温度计的指示值（自己确定测量间隔，要达到一定的测量精度）。定标后的刻度要求为：一大格表示5，一小格表示1。 要求测量Rt曲线，标出改装后的的温度计的刻度，然后再进行校正，校正时的温度点不要和定标时的温度点相同。实验仪器惠

21、斯通电桥，电阻箱，表头，热敏电阻，水银温度计，量热器等提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求用纸质版供教师修改。思考题如何才能提高改装热敏温度计的精确度？实验7 测量小灯泡伏安特性曲线实验提要实验课题及任务测量小灯泡伏安特性曲线实验课题任务是：电学知识告诉我们当电压一定时，电流与电阻成反比，但小灯炮的电阻会随温度的改变而变化，小灯泡(6.3、0.15)在一定电流范围内其电压与电流的关系为，和是与灯泡有关的系数。学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出测量小灯泡伏安特性曲线的整体方案，内容包括：写出实验原理和理论计算公式，研

22、究测量方法，写出实验内容和步骤，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。设计要求 通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。 选择实验的测量仪器，设计出测小灯泡伏安曲线的电路和实验步骤，要具有可操作性。 验证公式； 求系数和； 求出室温下灯丝电阻，分析讨论实验结果。实验仪器小灯泡、电流表、电压表、变阻器、直流电源、开关、导线。实验提示 小灯泡通电后，灯丝的电阻受灯丝的影响。低温时灯丝的电

23、阻的变化与温度升到较高时电阻变化是不一样的。提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求用纸质版供教师修改。实验8利用刚体转动惯量实验仪验证转动定律实验提要实验课题及任务物理实验室有多套刚体转动惯量实验仪，该实验设计有缺陷，实验误差较大，闲置多年不用。在大学物理实验里，没有关于刚体定轴转动定律方面的实验。为了使闲置仪器再次利用，同时填补刚体定轴转动定律方面的实验空白，要求学生设计一个“利用刚体转动惯量实验仪验证转动定律”的设计性实验。本实验要求学生了解“刚体转动惯量实验仪实验”参考附录1，利用实验室现有的气垫导轨实验用的型数字毫秒计及光电门，对刚体

24、转动惯量实验仪进行改装，验证刚体定轴转动定律。提示：计算出合外力矩与，当合外力矩与成正比时，刚体定轴转动定律成立。学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出利用刚体转动惯量实验仪验证转动定律的整体方案，内容包括：(写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤。)，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，按要求写出完整的实验报告。设计要求本实验要求学生自主完成四部分内容：一是完成刚体转动惯量实验仪的改装，二是自主设计实验原理及内容，三是估测阻力矩，四是验证刚体定轴转动定律。实验仪器刚体转动惯量实验仪，型数字毫秒计，光电门学时分

25、配实验验收，3学时，在实验室内完成；教师指导(开放实验室)和开题报告2学时。思考题如何才能提高实验的精确度？提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求手写设计方案，字迹清晰，作图准确。附录1刚体转动实验仪实验目的 1 学会应用功能原理测量物体的转动惯量。2 通过实验加深认识影响转动惯量的因素，学会用作图法处理资料；3 学习一种消除系统误差的方法。实验仪器刚体转动实验仪，秒表，砝码，米尺。仪器介绍刚体转动实验仪如图8-1所示。A是一个具有不同半径r的塔轮，其中心轴支承在支臂I和底座J之间，两根具有等分刻度的均匀细杆B和B对称地装在塔轮的中心套两侧，

26、圆柱形重物m0可沿B和B移动，它们一起组成了一个可以绕定轴00转动的刚体系。若在塔轮上绕一层细线，其另一端通过支承在实验台上的滑轮C与砝码M相连，当砝码下落时，细线对刚体系施加外力矩，使刚体转动，滑轮C的支架可通过滑轮台架E上的固定螺钉D而升降，以保证细线绕不同半径的塔轮时可保持与转轴垂直。H是滑轮台架固定板手，F是作为砝码下落是起始位置的标记。图8-1 刚体转动实验仪4实验原理根据转动定律，刚体绕固定轴转动时,刚体的角加速度与所受的合外力矩M成正比，与转动惯量J成反比，即M=J如图8-1所示，刚体系(塔轮A、横柱B、B和两个质量为m0的重物)所受外力矩是绳的张力及轴上的摩擦力矩。根据转动定律

27、，有TrMr=J式中T为绳中张力；r为轮的半径；Mr为轴上的摩擦力矩。以砝码m为研究对象，根据牛顿第二定律，有mgT=ma 推导整理可得：在实验过程中，如果满足g>>a，上式中a可忽略，则有 (8-10)又如<<，略去，则有下面分两种情况进行讨论：若保持r、h及的位置不变，改变砝码的质量m，则相应的下落时间t也变化。令得：上式表明，在保持r、h及的位置不变时，m与成反比。在直角坐标纸上作图，如果得到一条直线，则由实验结果验证刚体的转动定律是成立的。从图中求出斜率k和截距b，可分别求出刚体系的转动惯量J和摩擦力矩。2.若保持h、m及的位置不变，改变r,则相应的下落时间t也

28、变化。可得：式中上式表明，在保持h、m及m0的位置不变时，r与t成反比。在直角坐标纸上作图，如果得到一直线，说明刚体的转动定律成立。从图中求出斜，则亦可求出刚体系的转动惯时J。实验步骤调节实验装置。松开支臂I上方的固定螺钉G，取下塔轮，换上铅垂准钉,调节仪器底脚螺旋，使铅直准钉尖对准下轴承中心，这时，OO轴线已处于垂直方向。装上塔轮调节器节支臂I上方螺钉G，使塔轮沿其轴向有一定量的空隙，以减小摩擦，让塔轮转动灵活，调好后用固紧螺母K固紧，并在实验过程中维持摩擦力矩不变。选取绕线轮的半径r3.00cm,将重物放置位置(5,5')，将砝码m从一固定高度h由静止开始下落。改变m，每次增加5.

29、00g，直到m35.00g为止。用秒表测出时间t, 测量三次填表8-1中。将放置位置(5,5')，维持m20.00g，改变r(取1.00、1.50、2.00、2.50、3.00cm)，测出时间t三次，填入表8-2中。数据处理要求1.在直角坐标纸上作出图，图，得出必要的结论， 并求出刚体的转动惯量J。2. 对计算结果进行误差分析。3. 数据记录表格如下：表8-1 测量刚体转动惯量 r3.00cm h cmm(g)10.0015.0020.0025.0030.0035.00J Kg·m2表8-2 测量刚体转动惯量 m20.00g h cmr(cm)1.001.502.002.50

30、3.00J Kg·m27注意事项实验中不可旋动螺丝G，以保证摩擦力矩不变。机械秒表使用完毕，应让其继续走动，使发条放松。实验9刚体转动惯量实验仪的改装实验提要实验课题及任务物理实验室有多套刚体转动惯量实验仪，该仪器及实验设计有缺陷，实验误差较大，效果不明显，闲置多年不用。本实验要求学生分析原“刚体转动惯量实验仪实验”的缺陷参考实验8附录1，利用实验室现有的气垫导轨实验用的型数字毫秒计及光电门，对刚体转动惯量实验仪进行改装，根据给出的提示公式、及，提出新的实验原理，对转动惯量进行测量。学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出刚体转动惯量实验仪的改装的整体方案，内容包

31、括：(写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤。)，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，按要求写出完整的实验报告。设计要求本实验要求学生自主完成四部分内容：一是要求学生分析原“刚体转动惯量实验仪实验”的缺陷，二是完成刚体转动惯量实验仪的改装，三是设计出新的实验原理，四是测量刚体的转动惯量。实验仪器刚体转动惯量实验仪，型数字毫秒计，光电门学时分配实验验收，3学时，在实验室内完成；教师指导(开放实验室)和开题报告2学时。提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求手写设计方案，字迹清晰，作图准

32、确。思考题如何才能提高刚体的转动惯量的精确度？提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求用纸质版供教师修改。实验10 将微安表改装成多量程电流表并进行初校实验提要实验课题及任务将表头改装成多量程电流表实验课题任务是：利用所给的仪器，结合所学的知识，把表头改装成、双量程电流表，完成电表改装电路所需仪器与校正电路。学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出将表头改装成多量程电流表的整体方案，内容包括：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结

33、果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。实验仪器量程的微安表一块，电阻箱(0.1级)三个，惠斯登电桥、数字电压表精度(0.08%U+0.1)、3V直流稳压电源、开关各一个、滑线变阻器两个（高值、低值各一个）。实验所用公式及物理量符号提示 测微安表内阻时，电桥用外接电源并须降压使用，以免测量时微安表过载。 将标称量程为、级别为级的微安表，改装成、双量程电流表。参考电路如图11-1所示。 先测量微安表的内阻和满刻度的电流实际值。用实际测出的和算出和的数值。实验中、用电阻箱。课前推导出计算、的公式，画好测、的电路图。 以数字万用表的电压档作为标准表，两个滑线变阻器串联起来接入电

34、路中，自己拟定校表电路，初校改装好的电表。对改装表的要求是：两个量程中各点的误码率均不超过(每个量程校10 个点)。课前拟好数据表据。提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求用纸质版供教师修改。参考书籍大学物理实验陆廷济 胡德敬 陈铭南 主编实验11 金属电阻及电阻率的研究实验提要实验课题及任务学生根据给出直流双臂电桥，金属铜漆包线制作成的四端电阻，螺旋测微器，烧杯，热水，温度计等仪器，设计出金属电阻及电阻率的研究的整体方案，内容包括：利用经典金属电子论解释金属电阻及电阻率的微观本质，提出测量金属电阻率及电阻率温度系数的方法，分析了产生误差的主

35、要原因，提出减小误差的方法。（写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤。），然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。实验设计提示实验表明，导体的电阻与其材料、形状、长短、粗细及温度有关。一段柱形的均匀导体的电阻由下式决定： （1）其中是导体的长度，是导体的横截面积， 是与导体的材料及温度有关的量，叫导体的电阻率。通常电阻的阻值会随温度的改变而发生改变，对于金属导体，变化关系可用下式表示：，要求不高时，可近似认为：，其中为温度系数。要想测量金属电阻的电阻率和温度系数，因为其电阻很小，所以需要用双臂电桥

36、来测量。金属导电的欧姆定律和电阻可以用经典金属电子论解释，该理论可到图书馆查阅下列资料：徐游.电磁学M.北京：科学出版社，2004. 147, 152-153.梁灿彬，秦光戎，梁竹健.电磁学M.北京：高等教育出版社，1986. 189-191，195-197.有关测量提示 用双臂电桥测量电阻时，开关B只能在测量时按下，测好后应及时松开再读数。 测量电阻温度系数时，温度读数应尽量做到同时进行。 测量时应使热水的温度一边下降一边测量，自己确定测量的次数和测量温度间隔。提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求用纸质版供教师修改。思考题 可以采取哪些措

37、施来减少测量的误差？ 简述双臂电桥的使用步骤和应注意的事项。实验12 滑线变阻器的限流特性与分压特性的研究实验提要实验课题及任务滑线变阻器的限流特性与分压特性的研究实验课题任务是：在电学实验中经常用到滑线变阻做一分压控制电路和限流控制电路。如何根据实验要求正确选择滑线变阻器的参数(阻值和额定电流)，使得负载上的电流和电压能随变阻器触头位置的改变而均匀地变化，即所谓调节的线性较好。测定滑线电阻的限流特性曲线和分压特性曲线，便可得知滑线电阻与负载应怎样匹配。学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出滑线变阻器的限流特性与分压特性的研究的整体方案，内容包括：写出实验原理和理论计算公

38、式，研究测量方法，写出实验内容和步骤，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。设计要求 通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。 选择实验的测量仪器，制定实验方案，推导测量公式，设计测量电路，要具有可操作性； 测绘限流特性与分压特性曲线； 根据所绘特性曲线讨论负载与滑线变阻器的匹配问题，分析讨论实验结果。实验仪器直流稳压电源、滑线变阻器(多种规格)、电阻箱、电压表、电流表。实验提示1

39、限流器的电路如图131所示电流的最大值和最小值分别为 ， 这就是电流的调节范围。愈大， 愈小，调节范围愈大。我们还要考虑调节时对电流控制的线性程度。负载的电流为引进参数。，可得请选择为何值时，分别列表测出与，与的数据，并用坐标纸作出的关系曲线，讨论为何值时，电流调节范围较大，调节线性较好且细调程度高，从而选择合适的滑线变阻器与负载相匹配。 2分压器的电路如图13-2所示。同样引入参数，。可得同限流器方法进行实验，分析滑线变阻器作分压器时如何选取，才能与负载相匹配。提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求用纸质版供教师修改。实验13 表头参数的测

40、定实验课题及任务表头参数的测定实验课题任务是：电流表、电压表和欧姆表等在电学测量中被广泛使用。它们都有一个共同部件“表头”，表头实际上就是“灵敏的直流电流表”。表头内阻、量程和等级是描述表头的三个重要参数。学习表头参数测定对生产和应用都有重要的意义。用箱式电位差计测量表头的参数。学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出表头参数的测定的整体方案，内容包括：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。设计要求 通过查找资料，并到

41、实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。 设计用箱式电位差计测量表头参数的附加电路，简述测量方法、原理及公式。 拟定实验步骤及数据记录表格。 测量有关数据，作出校准曲线，计算测量结果。实验仪器UJ36箱式电位差计、电阻箱、标准电阻、待测表头实验提示 用电位差计测电流表的内阻 设是标准电阻，是待测电流表内阻，请自行设计一电路，用电位差计分别测出电压与，求出。 用电位差计校准电流表设为标准电阻，用电位差计可测出上的电压，则流过中电流的实际值为再从电流表上读出电流指示值，与进行比较，其差值称为电流表指

42、示值的误差。找出所测值中的最大误差，按下式确定电流表级别。为了使被校准的电流表在校准后有较高的准确度，电位差计与标准电阻的准确度等级，必须比较校准的电表的级别高。 表头量程的测量 调节使得表头电流为最大(即所标电流)，用提示2方法多次测量上的电压值可得。 箱式电位差计的操作程序很严密，在实际操作时尽可能预置测量值，在拟定实验步骤或实验方法时应予考虑。提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求用纸质版供教师修改。附录2UJ36型电位差计如图10-1、10-2分别是UJ36型电位差计的电路原理示意图、电路图，其电路原理示意图，工作原理都是采取补偿原理

43、。UJ36型电位差计可在实验室或工作现场测量电动势或直流电压，也常用来校正直流毫伏表及电子电位差计，如配合其它仪器还能对直流电阻、电流及温度等物理量进行测量UJ36型电位差计，由步进读数盘和滑线读数盘以及晶体管放大检流计、电键开关、标准电池组成。工作回路电流分别为：×1时，5mA；×0.2时，1mA。步进读数盘由11只2电阻组成，滑线盘电阻为2.2。其板面图如11附4所示。图中“调零”为检流计的电气调零旋钮；倍率开关共有G1、x1、断、x0.2、G0.25档；步进数盘旋钮每档递增10mV、最高档为110mV，滑线读数盘自0至10.5mV连续可调。图10-1 电路图 图10-

44、2 UJ36型电位差计板面图使用说明1.将被测未知的电压（或电动势）接在“未知”的二个接线柱上（注意极性）。2.把倍率开关调到所需要的档上，同时接通电位差计工作电源和检流计放大器电源，3分钟以后，进行检流计指零调节。3.将扳键开关扳向“标准”，调节多圈变阻器，使检流计指零。4.再将扳键开关，扳向“未知”，调节步进读数盘和滑线读数盘使检流计再次指零，未知电压（或电动势）按下式表示：Ux=（步进盘读数滑线盘读数）×倍率5.倍率开关旋向“G1”时，电位差计处于×1位置，检流计短路。倍率开关旋向“G0.2”时，电位差计处于×0.2位置，检流计短路。在未知端可输出标准直流电

45、动势（不可输出电流）。6.在连续测量时，要求经常核对电位差计工作电流，防止工作电流变化。实验14 用钢板尺测量激光的波长实验提要课题的提出和依据光是一种电磁波，光在真空中的波长不同，性质也不同如波长小于390nm的光波叫紫外光，它有杀菌作用；波长大于770nm的光波叫红外光，它能传递热量波长在390nm至770nm之间的光波是人眼可见的，叫可见光，不同波长有不同的颜色：如波长为390446nm的光是紫色的，波长为620770nm的光是红色的，橙、黄、绿、蓝各色依次排列其间，都由其波长决定，而与其强度、方向等因素无关由此可见，光的波长是决定光波性质的最重要的参数之一那么，怎样才能测出光的波长呢?

46、可见光在真空中(或空气中)的波长只有万分之几毫米，这么短的长度又怎么用毫米刻度尺去测量呢?本实验用最小分度为0.5 mm的普通钢尺“量”出只有0.000 6 mm左右的波长，而且看到了反射角不等于入射角的“奇怪”现象它说明，反射定律只是在一定条件下才成立的，如果反射面上刻有许多很细而且等间距的刻痕，就可使不同波长的光反射到不同的方向去，这就是现代高科技中常用的光学元件“光栅”的雏形光栅是一种比棱镜更好的分光器件。如果利用光栅的衍射原理就不难用普通的钢尺测量出激光的波长。实验课题及任务用钢板尺测量激光的波长实验课题任务是，利用光的波动性，用一把钢板尺，通过用激光照射钢板尺的带有刻度的一面而反射到

47、光屏上的衍射花样，根据激光的相干性和反射光的干涉原理，经过分析，找出规律，测量出激光的波长。学生根据自己所学知识，设计出用钢板尺测量激光的波长的整体方案，内容包括：(写出实验原理和理论计算公式；选择测量仪器；研究测量方法；写出实验内容和步骤。)然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。实验原理提示众所周知，用一把普通的钢尺，可以方便地测量出一本练习簿的长度和宽度，而要测量它的厚度就有些困难了，因为钢尺上两相邻刻线的间距是0.5 mm或l mm，而一般练习簿的厚度也不过l mm左右，所以很难测准现在要用这

48、把钢尺去测量只有万分之几毫米的光的波长，这看来似乎是不可能的。如果实验利用光的波动性质，用一把普通的钢尺就能够巧妙地把这么短的波长测出来它的测量原理如图16-1所示：让一束激光照到钢尺的端部，其中一部分激光从钢尺上方直接照到观察屏上的点，其余激光从钢尺表面反射到屏上在屏上除了与对称的点有反射亮斑外，还可看到一系列亮斑、S1、S2、S3Sn.。这是因为，尺上是有刻痕的(刻痕的间距是d=0.5 mm)，光在两刻痕间的许多光滑面上反射，这些反射光如果相位相同(即波峰与波峰相遇，波谷与波谷相遇)，则它们会相互叠加而加强，形成亮斑，否则会相互抵消而减弱由图16-2可知，从光源某一点A发出而在相邻光滑面B

49、、B反射的光，到达屏上C点时所经过的路程差(称为光程差)为：=ABCAB/C=BD/一DB/=d(cos一cos ) (1) 若恰好等于零或等于波长的整数倍，则这些反射光的相位就相同，屏上C点就会出现亮斑显然，在处，=0，这就是在S。处的亮斑在S1、S2、S3、S4、处，必有：=，=2，=3，=4因此，由(1)式可知：d(cos一cos1 ) = (2)d(cos一cos2 ) =2 (3)d(cos一cos3 )=3 (4)d(cos一cos4 ) =4 (5)其中d=0.5 mm是已知的，因此，只要测出和、就可从以上各式算出波长的值实验中，使尺与屏垂直，则： (6)其中，L是尺端到屏的距离

50、，h是各亮斑到O点的距离，而O点位于S。点和一S。点的中心量出各亮斑间的距离即可求得各值，而对应于亮斑S。的就是。设计要求 写出该实验的实验原理，推导出波长的计算公式。确定待测的物理量。 选择实验测量仪器要符合精度要求，测量值相对误差在1%之内，并说明选择仪器的理由，确定相应物理量的测量仪器。 写出实验内容及步骤。设计的实验步骤要具有可操作性(写出测量时实验装置的摆放及其位置角度、应该注意的事项及实际测量的方法等)。 设计出实验测量原始数据的表格。 实验结果用标准形式表达，即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。测量仪器的选择及提示小型半导体激光器一支，普通钢尺一把，卷尺一把，胶带纸若干，纸若

51、干，垫高物等。提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求用纸质版供教师修改。参考文献基础物理实验 沈元华 陆申龙 主编 高等教育出版社实验15 目测法测透射光栅常数实验提要实验课题及任务目测法测透射光栅常数实验课题任务是，给定一个光栅和光源(如汞灯、钠灯或激光器等)，根据光源的已知光谱，在没有分光计和其它测量仪器的情况下，仅利用米尺和自制实验器材，结合直接目视法，测量透射光栅的光栅常数。该实验还可以已知光栅常数测量未知谱线的波长。学生根据自己所学知识，设计出目测法测透射光栅常数的整体方案，内容包括：(写出实验原理和理论计算公式；选择测量仪器；研究

52、测量方法；写出实验内容和步骤。)然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。设计要求 通过在实验室用目测的方式观察光栅的衍射现象，绘制出光路图，通过对光路图的分析，找出光栅方程与光路图中的那些物理量(即待测量的物理量)有关，根据光栅方程和待测物理量的关系推导出计算公式，写出该实验的实验原理。(注：这一步是本实验的关键所在，得先到实验室观察实验现象，通过实验现象的观察，绘制出光路图，分析论证，找出规律，才能写出实验原理。) 选择实验测量仪器，仅限于光栅、米尺(10m/0.005m或3m/0.001m)、光源

53、(汞灯、钠灯或激光器)的选择，可以自制辅助器件。 设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。 测量时那些物理量可以测量一次，那些物理量必须得多次测量，说明原理。 实验结果用标准形式表达，即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。实验仪器的选择及提示 光栅：实验室给定，光栅参数为：300/mm 米尺：3m/0.001m或10m/0.005m任选， 光源：钠灯、汞灯、激光器，任选。 可以自制实验器材，如带刻度的条型光屏，也可以借助现有实验室的条件。实验所用公式及物理量符号提示 光栅方程: (k=0、1、2、3、)式中(其中为光栅缝宽，为相邻缝间不透明部分的宽度)为相邻狹缝之间的距离，称为光栅常数，为

54、光波波长，为衍射光谱线的级次。 用表示谱线到0级谱线的距离，用表示光栅到0级谱线的垂直距离。提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求用纸质版供教师修改。思考题 光栅与光源之间的距离多远比较合适？ 眼睛与光栅的距离对测量有没有影响？ 光屏和光源是否一定要在一个平面内？ 光栅与光屏的距离测量，该实验应采用单次测量还是多次测量？单次测量能否满足测量精度的要求？参考文献参阅各实验书籍中的夫琅和菲衍射原理及光栅衍射原理。几何光学，人眼睛的光学原理。实验16 CD-R光盘轨道密度的测定实验提要实验课题及任务CD-R光盘轨道密度的测定实验课题任务是，测量一张CD-R光盘的轨道密度。实验提示 用一张废旧的CD-R光盘制作一个平面反射光栅，规格尺寸约