大学物理 基础实验

1、 大学物理基础实验授课老师:伍老师1请安静实验项目5、实验23霍尔效应4、实验17空气中声速的测定1、实验13扬氏模量的测定（伸长法）2、实验15冰的溶解热的测定3、实验16空气比热容比的测定6、实验1基本测量7、实验2电子元件伏安法特性的测定8、实验3示波器的使用9、实验10万用表的使用2实验16空气比热容比的测定【实验目的】1、学习用绝热膨胀法测定空气的比热容比；2观察和分析热力学过程中状态的变化；3、了解气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理并掌握其使用方法。3【实验仪器】 空气比热容比测定仪（一套）（1）密封贮气瓶；（2）温度、气压 传感器；（3）温度、气压测定仪【实验原理】1、比

2、热容比2、实验操作过程：4（1）充气：C1开C2闭，用气球把大气打入瓶内，气体从状态 I0（P0、T0、V0） I（P、T、V1）；（2）关闭C1，让气体从状态 I（P、T、V1） I（P1、T0、V1）； P1瓶内气体压强，由数字压强计读出其值。T0周围大气温度，由数字温度计读出其值。V1下一过程选定留在瓶内的那一部分气体（热力学系统）在状态I时所占瓶内的一部分体积（非瓶的体积）。 绝热压缩过程等容放热过程5 （3）打开C2，使瓶内气体与大气相通，迅速从瓶内冲出；在放气声音消失瞬间，立刻关闭C2，这时留在瓶内的气体达到状态（P0、T2、V2），气体从状态 I（P1、T0、V1） （P0、T2

3、、V2） 于是有 V2=V（瓶体积） 或 （4）关闭C2后，让气体从状态 （P0、T2、V2） （P2、T0、V2） 绝热膨胀过程等容吸热过程6（I、状态） 或 （、状态） （5）有、或、式，可得取对数整理得：实验中，利用压强测试仪测出各压强值后，代入上式便可算出空气的比热容比。其中P0是当地的大气压值，为1.01485E+5（Pa） 实验注意：在放气时，当听到放气声音结束应立刻关闭活塞C 2，提前或推迟关闭活塞C 2都影响实验结果。7实验15冰的熔解热测定【实验目的】1、掌握热学实验中的基本测量方法混合量热法；2、学会通过参量调整选择进行散热修正的方法；3、掌握物理天平和电子秒表的使用。8【

4、实验仪器】【实验原理】量热器、物理天平、温度计、秒表。1、混合量热法 实验内容是应用混合量热法测定冰的熔解热。混合量热所依据的原理是，在绝热系统中，某部分所放出的热量等于另一部分所吸收的热量：实验中近似的绝热系统： 由冰M、水m、量热器的内筒m1、搅拌器m2、温度计m3组成。（热平衡原理）结构上是如何减小与外界热交换的？9 根据混合量热法所依据的原理，可以列出下面的式子：C0=4.18103J/kgoC (水的比热容)C1=C2=C3=C铜=0.378103J/kgoC。 (C1、C2、C3分别是内筒、搅拌器、温度计的比热容)T1 放入冰前一刻水的温度。T2 放入冰后系统温度下降到最低的温度。

5、实验中 用物理天平称出质量M、m、m1、m2、m3，用温度计量出T1和T2，便可以由上式计算出冰的熔解热L。102、 系统散热的粗略修正（1）修正依据牛顿冷却定律 设实验中，量热器内的水温随时间的变化曲线大致如下图所示。T1t1T0t0T2t2SASBABCDETt 当系统与外界温度差不超过1015oC时，系统温度的变化率与温度差成正比，即11因为 所以牛顿冷却定律也可以写为： 根据牛顿冷却定律，实验过程中，系统温度T从T1下降到T2这段时间（t1至t2）内系统散热为：为散热系数。前一项（T-T0）0,系统散热；后一项（T-T0）0，系统吸热。只要使SASB，系统对外界的吸热和散热就可以相互抵

6、消。12（2）如何进行散热修正？下表是某同学实验根据测量数据描出的Tt图线冰熔解热的实验测定Tt图线15.0016.0017.0018.0019.0020.0021.0022.0023.0024.0025.0026.0027.0028.0029.0030.0031.000123456789101112时间t（min）系统温度T（oC）S1S2T0=22.50oC S1S2 即 Q吸RA时，相对误差较小，可用内接法测量。 （1）电流表内接法VRxROEAK+-内接法测电阻83 电路： 误差：偏小 选择： 当RxRV时，相对误差较小，可用外接法测量。 （2）电流表外接法ROEK+V+-外接法测电阻

7、ARx8485（3）补偿法 电路：调节电位器Ro和R1，当Rt =0，Ig=0时，电流表的读数即为流过电阻Rx的电流 I，电压表的读数即为电阻Rx 两端的电压U。 误差：很小，不存在分流，又不存在分压。 选择：任何电阻均可用此法测量，但较复杂。ROEK+-补偿法测电阻ARxGVRIRt86三、电表量程选择1、电表的准确度等级（P.22）七个等级：a = 0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0级。电表准确度等级越小，电表的准确度越高。电表的最大允许误差：2、电表测量量程选择电表测量的示值相对误差可见，要减小Em，电表的示值（读数）xi 越大越好，尽可能接近量程。871.实验板使用

8、方法2.电流表内、外接法的选择 电流表内接法： 电流表外接法：3.电表量程的选择和内阻的计算 电压表内阻：RV =每伏欧姆数（/V）量程。 电流表的内阻RA：查P.39的附录A电表参数表。 电表量程选择要使读数尽可能接近量程，若读数小于满刻度的1/3，应更换量程。 针式仪表读数要读到有效位数（要估读1位）。 四、实验方法88实验3 示波器的使用【实验目的】1、了解示波器的大致结构与工作原理；2、学习SS-7802A型示波器的操作使用方法；3、学习EE1641B型函数信号发生器的操作使用方法；4、观察交流信号波形，测量信号电压与周期；5、通过观察李萨如图测量正弦信号频率。891.广泛的电子测量仪

9、器；2.测量电信号的波形（电压与时间关系）；3.测量幅度、周期、频率和相位等参数；4.配合传感器，测量一切可以转化为电压的参量（如电流、电阻、温度磁强等）【实验原理】一、示波器的作用90二、工作原理 1.组成：Y轴放大 X放大 锯齿波发生器 电源 外同步内同步电源同步扫描外接X轴输入Y轴输入双踪示波器结构框图uFY2Y1X2X1912.电子偏转：电子在水平/垂直方向受电场力。3.电子扫描：在水平偏转板上加锯齿波电压，电子束在水平方向周期性地来回扫动，屏幕出现水平亮线，称为 “扫描”。 扫描方式：AUTO/NORM。u +-euxtaex2x1扫描线924.波形显示原理：Y偏转板：正弦电压uyX

10、偏转板：锯齿电压ux屏幕显示电压随时间变化的正弦波形。 触发同步：只有xnTy时，屏幕上的n个波形才能稳定。uxtabcedx2x1uyabcdey2y1a baaxTyababTxnTy93 触发同步就是从触发源（如轴电压）引入一部分信号去控制锯齿波发生器，强制 Tx=nT。调同步：选触发源（source）调电平（trigger level ）。 双踪显示：利用电子开关，把通道1（CH1）和通道2（CH2）的两个信号波形轮流显示。选通道：CH1、CH2、CH1+CH2，CH1-CH2选显示方式：交替（ALT）/断续（CHOP）94三、示波器的使用方法1.面板波形亮度、聚焦调节952.使用方法

11、初学者使用 顺口溜：自扫描，钮居中，选通道， 交耦合，垂触发，调电平。1）选扫描方式（SWEEP MODE） ： AUTO：以便无信号输入时产生水平亮线。 （NORMAL/SINGLE）。 旋钮居中：先将常用旋钮放在中间位置。如 “INTEN”（波形亮度） “READ OUT”（字符亮度） “POSITION”（垂直、水平位移）等旋钮。2）选通道：CH1/CH2； 选显示方式：ALT 交流（AC）耦合：一般选交流耦合输入方式。 963）调同步 选触发源（source）：选VERT（垂直）触发方式，这样不管从CH1还是从CH2输入信号，都能得到稳定的波形显示。 交流（AC）耦合（couple）：

12、一般选AC耦合触发方式。 调波形稳定：调“TRIG LEVEL”（触发电平）4）调大小 调“TIME/DIV（扫描速率）” 旋纽，使屏幕X方向显示12个周期波形。 调节Y轴“VOLTS/DIV（偏转因数）”旋纽，使Y方向信号的峰峰值占35格。 973.示波器的应用观察波形；测电信号幅度、周期（频率）与相位。（1）“距离测量法”基本方法 测量交流电压幅值电压峰峰值：UPP=Dy（div） Y轴偏转因数K（V/div）交流有效值： 测周期（频率）： T=Dx（div） X轴偏转因数P（s/div） f =1/T（Hz）还可以用李萨如图测量信号频率。Dx（div）Dy（div）98 测相位差： 利用

13、“双踪功能”测量两同频率电压的相位差。相位差：= D(div) 2/DT（2） “光标测量法”大多数示波器没有此功能。DTD994. 利用李萨如图形测量频率和相位差设： X轴（CH1）： Y轴（CH2）： 按下X-Y按钮，则屏幕上显示两互相垂直的谐振动的合成轨迹。如果两个正弦信号频率之比为整数时，其轨迹是一个稳定的闭合曲线。这种曲线称为李萨如图。Nx= 3Ny= 2Ny= 1Ny= 1Nx= 1Nx= 2fy = fx fy =2 fx fy =（3/2） fx 100 利用李萨如图形测量频率 利用李萨如图形测量两同频率正弦信号的相位差uyuxtt101102实验10 万用表的使用【实验目的】

14、1、了解电表的接入误差；2、掌握欧姆计的使用；3、掌握用万用表检查线路故障的一般方法；103一、万用表的种类和作用 万用表又称多用表，它多功能、多量程。有指针式万用表、数字式万用表和微处理器式万用表。 一般的万用表可以测直流电压和电流、交流电压、电阻和音频电平等；有些万用表还可以测交流电流、电容量和电感量、晶体管共射放大倍数hFE等电参数。【实验原理】104二、工作原理1.测直流电压V uAR1R2R3R4R51V5V25V公用+-+-+VR1R2ABCE-Rv1）功能开关拨至电压V或mV档时，万用表就是一个多量程直流伏特计；各量程分别是1 V、5 V等。2）伏特计内阻：RV每伏欧姆数量程。3

15、）伏特计有内阻，测电压时产生分流，产生接入误差，要修正。4）要减少接入误差，伏特计内阻必须足够大。 1052.测直流电流50uA0.5mA公用+-5mA50mA500mA50uAmA+mARRIE-1）功能开关拨至电流mA档时，万用表就是一个多量程安培计。2）安培计内阻：通常不在电表面板标出，查手册。3）安培计有内阻，测电流时产生分压，产生接入误差。4）要减少接入误差，安培计内阻须足够小。1061）表测电阻的原理电路功能开关拨至欧姆档时，万用表就是一个多量程欧姆计。它的等效电路如图示。2）当Rx0时，设R中RgR，3）欧姆计非均匀刻度。3.测电阻GRRg IgEIxRxab1074）中值电阻R中： Rx=R中时，IxIg2,指针偏转为满度的一半，所以把R中RgR称为欧姆表的中值电阻，它是表的等效内阻。不同档位有不同的中值电阻。5）欧姆调零：由于干电池E 的变化，所以要“欧姆调零”，以保证刻度正确。 每次测电阻前和改变测量档后都必须调节欧姆零点。 6）电阻读数=指示值倍率。例如，选择R1K档，读数为1.25，则阻值为1.25 1K。108三、万用表使用方法1、选功能（开关）2、选量程（开关） 测量电压和电流: 从大到小尝试，指针偏转尽可能接近满刻度（误差较小）。 测量电阻: 读数应尽可能