物理实验精选课件

1、课程内容（本学期计划学时28学时）每位同学必须完成以下内容:学时内容要求时间实验大课1次4了解本学期课程安排、内容和要求认真听课，计考勤9月7日专题实验1个系列123个实验连续3周完成，每周1次，每次4学时课后一周交3个报告和小论文3-15周自选设计性实验1个系列12连续3周完成，每周1次，每次4学时第一次课前检查设计方案，最后一次课上交设计报告3-15周自选力学组：（专题）超声专题（15套×1人）：7415有英语（设计）超声测液体浓度（15套×1人）：7414（专题）光谱专题（15套×1人）：5306有英语（设计）全息光栅制作（7套×2人）：5304光学组：电学组：（专题）光纤专题（15套×1人）

7305有英语（专题）迈克尔逊专题（15套×1人）7304有英语（专题）衍射专题（15套×1人）

73027317有英语（设计）薄透镜参数测量（7套×2人）7319（专题）电子专题（15套×1人）7307有英语（设计）冲击法测量软磁材料（7套×2人）7313（设计）万用表（15套×1人）7310（设计）万用表（15套×1人）7309（专题）超声专题（15套×1人）：7415有英语（设计）超声波衰减系数的测量（15套×1人）：7414（专题）光谱专题（15套×1人）：5306（设计）全息光栅制作（7套×2人）：5304（专题）光纤专题（15套×1人）

7305（专题）迈克尔逊专题（15套×1人）7304（专题）衍射专题（15套×1人）

73027317有英语（设计）薄透镜参数测量（7套×2人）73193、每周实验室上课时间（3-15周）：

9个时段周一周二周三周四周五第1时段13:20-16:40英语实验第2时段17:40-21:00特别提示

！19号中秋节的课调至15号上。如果国庆节为1号到7号放假的话，30号有可能上课，即不一定第五周全停课。最终中秋节放假安排以及十一放假调课安排见选课网通知。选课网址：49:8080/点击：物理实验教务系统示范中心网址特别提示！

大学物理实验选课系统要求浏览器为兼容IE7模式，IE7以后的版本进入选课系统后，没有下拉菜单，请做如下操作：启动IE浏览器→按F12键→将<文档模式>选为IE7.4、选课（1）9月8日中午12：00点开始网上选课。每轮实验提前一周开始选，一次选择连续三周同一个时间段。（2）网上选实验时请注意：两类实验均需连续三周完成，不要和其他课程、活动冲突，选课后记清自己所选的实验名称和时间段，做好预习，按时上课。（3）实验选定后可在网上自行调整（可退、可选），注意：不能退两天之内的实验，特殊原因需持医院证明或学院教学科签字盖章的证明，到7308魏老师处办理。退课即退掉整轮实验。

——同一个物理量用不同的方法研究：

06

电子特性专题1）金属电子逸出功的测定（7307室）2）用密立根油滴仪测量电子电量（7307室）3）电子在电场、磁场中的运动及电子比荷的测定（7307室）预习要求：认真阅读实验讲义；写出三个实验的预习报告介绍

本专题从认识电子的基本属性，即测定电子的电荷值入手，然后进一步研究电子的发射、电子在电场和磁场中的运动情况，从而对电子的特性有一个全面的认识，能够理解电子所涉及问题的广泛性和深刻性。

电子与其它粒子一样，具有粒子性和波动性其中h是普朗克常数，v是电子的速度。当用100KV电压加速电子时，其电子波长0.1nm，它是可见光波长的十万分之一，因此用电子束照射样品的电子显微镜可以观察物体的微观结构，其分辨率可接近0.1nm。电子束在电场加速下，可获得很大的能量，这种高能电子束可用来熔化、蒸发、焊接各种材料。在加速器中，用加速到极高能量的电子束轰击原子核和其它粒子进行高能物理的各种现象的研究。——较复杂的实验分多次进行：

04光纤技术专题（1）光源与光纤特性（7305室）（2）光信号传输（7305室）（3）光纤传感器（7305室）预习要求：认真阅读实验讲义：复习示波器的使用，了解相关仪器的使用方法。写出三个实验的预习报告介绍

光纤全称为光导纤维，是一种导引光波的波导，是一种新的传输介质。光纤通讯是以光波为载波，以光导纤维为传输媒质的一种通讯方式。

目前，光纤在通讯、传感、激光治疗仪、激光加工机等许多方面都获得了应用，但其最主要的应用领域是光纤通讯和光纤传感器。相对于无线电通讯来说，光纤通讯具有传输带宽、通讯容量大、中继距离远、抗干扰能力强、无串音、轻便、材料资源丰富、成本低等优点。

本专题从半导体激光器和光纤入手，先了解半导体激光器的电光特性及光纤的结构和一般性质，再学习光纤的耦合、传输特性及在通讯和传感领域中的应用。三个实验同时预习，上课时到实验室现场安排做实验的顺序。第一次课带本专题三个实验的预习报告，全部交给老师检查。无预习报告不能做实验。每次实验完成后数据交教师签字。最后一个实验完成后，次周内交三个实验报告及小论文（结合专题撰写科技论文，而不是对实验内容的简单复述。论文不少于1500字，严禁抄袭）。专题实验教学一般要求找共性、找差异、找联系怎样综合？小论文：题目背景理论实验方法总结现象和结果扩展：方法、应用领域、内容不足与建议（关于内容、方法方面）

科技小论文的形式和内容是开放性的，学生可以从各自不同的角度来综合表述实验的内容和结果，并展开讨论。小论文格式示例（标题）×××××专业姓名学号（论文）摘要：关键词：（正文）背景（正文）论述（包括理论和实验方法）（正文）结论（总结现象和结果，扩展，不足与建议等）（撰写时间）参考文献第一次为准备实验，要求上课前先有准备报告，包括设计方案（不只一种）和参考资料列表。（设计方案包括：物理模型、实验方法、实验仪器、参数估算、实验步骤等。）无设计方案不能做实验。课内了解所需实验仪器性能和操作方法，进行试做，研究设计方案的可行性。第二次带修改过的“可行的设计方案”，粗做实验。第三次精做实验，并完成实验数据处理，下课时当堂交原始设计方案和正式实验报告（报告内应包括实验总结或体会以及建议等）。设计性实验一般要求07

全息光栅的制作（5304室）

设计性实验制作型实验11

万用表的组装（7309室）

12

万用表的组装（7310室）

实验前认真查阅资料，根据设计要求写出设计方案，设计方案中应有设计的电路原理图，光路图，制作方法和步骤等内容。建立物理模型确定实验方法选择实验仪器选择实验参数实验操作处理数据撰写实验报告制定实验步骤设计性实验的一般程序1.建立物理模型

根据实验对象的物理性质，研究与实验对象相关的物理过程原理及过程中各物理量之间的关系、推导数学公式。例：测量重力加速度g。

什么物理现象或物理过程与g有关？自由落体运动/物体在斜面上的滑动/抛体运动/单摆/……过程中的物理量有什么关系以“自由落体”为例2.物理模型比较与选择测量量值估计：当S=2m，t约为0.6秒。

SS1S2哪个方案合适？速度测量：如何提高准确度？斜面上的滑动θ优点：增大时间值，方便测量；缺点：？所有自由落体公式均可套用：单摆模型估计

L=1m，T≈2s。限制：小摆角——

自由落体的变形3.实验方法的确定

用什么方法、装置实现物理模型，每个物理量怎么测量。测转动惯量时恒力矩怎么实现？

f固定，半径r

固定，则力矩fr固定；

速度怎么测？用很短时间的平均速度近似瞬时速度；

电源的短路电流怎么测？AEBARgA、B间压降I0Rg≠0。Rg为电表内阻。——当I0=I’时，UAB=0，AB间相当短路。ARI0GE’EABI’补偿法4.实验仪器的选择与配套根据量值和准确度要求选择仪器种类；例：测时间用什么仪表？对待测物理量的值进行估计，以选择仪表的量程；按不确定度均分原则选择仪表的准确度。用什么仪器，准确度与量程。误差分配计算E(P)2~(1%)2=0.00014E(U)2~0.00005，E(U)~0.35%，选0.2级电压表。E(R)2~0.00005，E(R)~0.7%，选0.5级电桥。举例：测量功率。公式0.00010.000050.00005用电压表测电压，用电桥测电阻。要求不确定度≤1%。5.测量条件与最佳参数的确定实验方法、实验仪器选定后，选择有利的实验条件及参数范围，以最大限度的减小误差。如单摆长度的测量（摆线、小球……）指针式仪表量程选择在满度的2/3处选择合适的测量环境：温度、湿度、气压、电磁场……6.拟定实验实施方案1)根据物理模型及实验方法，画出相应的实验装置图或电路图、光路图；2)拟定详细的实验步骤；3)设计实验数据表格；4)实验仪器、设备的名称，规格，使用条件等。7.撰写设计方案实验题目一、实验任务二、实验要求三、实验方案

1、物理模型的比较与选择

2、实验方法的比较与选择

3、仪器的选择与配套（系统误差分析）

1）误差公式的推导2）仪器的选择

4、测量条件与最佳参数的确定

1）测量条件2）最佳参数四、实验步骤（简略）五、实验注意事项六、参考文献资料搜集

在设计过程中要查阅足够的参考资料：

例如:

大学物理、物理实验教科书（不同版本）；有关测量、传感器方面的教材和专著；仪器、仪表、器件手册；仪器说明书；国家标准、行业标准、技术规范等。

完成实验设计方案后，方可到实验室实地考查仪器情况并进行准备性实验。将实验设计方案交给指导老师检查。

通过第一次实验检查设计方案是否可行，根据实验室仪器设备情况、实验条件，进一步完善设计方案，即可进入实测。

实测一般分两次进行：粗测、精测。粗测中根据测量数据检查是否满足实验要求，可再次调整实验方案，最后精测，完成实验。8.实验操作9.数据处理及撰写报告 根据最终选定的实验方案和实际实验过程，完成实验报告，实验报告包括前述实验方案的内容（实验任务、要求、方法、步骤、注意事项、参考资料等）外，还应包括以下两项：

数据处理与分析实验数据、数据计算、误差估算、误差分析

实验总结包括对本实验的总结；实验中的体会、收获；对实验选题的建议、意见等。设计举例一测量型实验任务：测定金属材料的杨氏模量E。要求：测量结果的相对不确定度不超过5%。物理模型的建立及比较：1）

外力作用下，发生形变，在弹性限度内有

2）

圆棒状样品用两条细线悬吊起来，共振时

3）

声波在连续媒质内传播，其声速，则有

采用模型一。采用金属丝的伸长测杨氏模量E，反射镜杠杆架ΔS导出测量公式为按均分原则，E(D)~1%,其余约为2%。钢丝直径：0.8mm，千分尺测量，保证E(D)~0.01/0.8=1.2％。弹性极限>200MPa,F~100N。逐差法测量，中间分段，Fm=50N。用多个1kg砝码累加加载。E量级2×1011Pa，可以计算出ΔL/L~0.0005。取L=1m，则ΔL=0.5mm。光杠杆放大光杠杆望远镜竖尺DSS0S1d2d1DLqqqq放大倍数=2d1/d2，取d1=2m，d2=80mm，放大50倍，ΔS=25mm。用尺读。u(ΔS)=0.5mm，E(ΔS)=2%。d1用卷尺测，E(d1)=0.005/2=0.25%<2%；

L用卷尺测，E(L)=0.005/1=0.5%<2%；d2用板尺测，E(d2)=0.5/80=0.6%<2%；校核：设计性实验：实验设计方案—20分、实做及完成报告—30分，计50分；