大学物理学实验指导书

大学物理学试验指导书力学局部试验一 长度与体积的测量试验类型：验证试验类别：专业主干课试验学时：2所属课程：大学物理所涉及的课程和学问点：误差原理有效数字一、试验目的二、试验要求〔1〕分别用游标卡尺、螺旋测微计测金属圆筒、小钢球的内外径及高度，并求体积。 屡次等精度测量误差的处理方法。三、试验仪器设备及材料四、试验方案1、用游标卡尺测量并计算所给样品的体积。数据处理留意：有效数字的读取和运用，自拟表格，按有关规章进展数据处理。〔步骤〕以及安全留意事项等,设计性试验由学生自行设计试验方案。五、考核形式六、试验报告试验原理，试验步骤，试验数据处理，误差分析和处理。结论或提出自己的看法等。七、思考题1、游标卡尺测量长度时如何读数？游标本身有没有估读数？2、千分尺以毫米为单位可估读到哪一位？初读数的正负如何推断？待测长度如何确定？试验二 单摆试验类型：设计试验类别：专业主干课试验学时：2所属课程：大学物理所涉及的课程和学问点：力学单摆周期公式一、试验目的通过本试验的学习，使学生把握使用停表和米尺，测准单摆的周期和摆长。利用单摆周期公式求当地的重力加速度二、试验要求1mg10cmT，T—L三、试验仪器设备及材料四、试验方案式计算当地的重力加速速。五、考核形式六、试验报告试验原理，试验步骤，试验数据处理，误差分析和处理。结论或提出自己的看法等。七、思考题1、为什么测量周期不宜直接测量摆球来回一次摇摆的周期？试从误差分析来说明。2、在室内天棚上挂一单摆，摆长很长，你设法用简洁的工具测出摆长？不许直接测量摆长。试验三牛顿其次定律的验证试验类型：验证试验类别：专业主干课试验学时：2所属课程：大学物理一、试验目的顿其次定律的物理本质。二、试验要求a∝1／m。三、试验仪器设备及材料四、试验方案1、调整气垫导轨水平。在导轨的端部留神安装好滑轮，使其转动自如，细心调整好导轨的水平。调整气垫导轨水平是试验前的重要预备工作，要细致急躁地反复调整，可按以下两种方法中的任一种方法调整：静态调平法：导轨接通气源，滑行器置在导轨某处，用手轻轻地把滑行器压在导轨上，再轻轻地放开，观看动，或稍有左右移动。一般要在导轨上选取几个位置做这样的调整。动态调平法：将气轨与记时器协作进展调平，仪器接通电源，仪器功能选择在“S2”挡上，两个光电门间30cm〔1cm肯定的速度从导轨的左端向右端滑行，先后通过两个光电门G1G2，记时器就分别登记挡光片通过两个光电门的时间t1

和t2

。假设t1

>t2

G2t<t1

t1

与t2

的时间差值尽量小，1孔挂在滑行器的座架上。3、将起始挡板固定在导轨适当位置上，并将两个光电门置于导轨的相应的位置上〔80cm130cm当砝码桶着地前，滑行器要能通过靠近滑轮一侧的光电门。m1a。54，直到砝码全部移到桶内为止。6、用天平准确称出滑行器的质量m2、砝码桶和砝码的质量m1。Fa五、考核形式六、试验报告试验原理，试验步骤，试验数据处理，误差分析和处理。结论或提出自己的看法等。七、思考题1、试验中滑行器是否都要从同一位置开头释放，位置不同对试验结果有何影响2、气垫导轨假设没有调平衡或空气层厚度过小或过大，对试验结果有何影响3、减小摩擦还有那些其它方法试验类型：验证型试验类别：根底课试验学时：3所属课程：大学物理

热学局部混合法测定固体比热容一、试验目的1、把握根本的量热方法——混合法。二、试验要求1、学会量热器的使用方法。2、进一步生疏物理天平、温度计等的使用。3、把握混合法测定固体比热容的原理。4、学会对系统误差的修正方法——热量出入相互补偿法。本试验即依据热平衡原理用混合法测定固体的比热。将质量为m、温度为t的金属块投入量热器内筒的水中。设量热器质量为m,比热容为c(包括搅拌器)，量2 1 1热器内筒中水的质量为m，比热容为c，待测物投入水中之前的水温为t。在待测物投入水中以后，其混合温度0 0 1为θ，则在不计量热器与外界的热交换的状况下将 存在以下关系mc(t

)(mc 〔1-1〕2 00 11 1(mc 即c 00 11

1 〔1-2〕m(t )21.9V(JC1V

cm3。上述争论是在假定量热器与外界没有热交换时

1-1

防止或进展修正热散失应尽量缩短投放时间。其次是在投下待测物后，在混合过程中量热器由外部吸热和高于室温后向外散失的热量。的方法，消退散热的影响。即掌握量热器的初温t1

t1

t0

t0

，并使(t t(t。第三要留意量热器外部不要有水附着(可用干布擦干净)，以免由于水的蒸发损失较多的热量。0 1 0t1

和混合温度都与无热交换时的初温度和混合温度不同。因此，必需对t1

和1-1t0

的时刻t0MN，过t0

作一水平线，二者交于O点。然后描出投物前的吸热线AB，与MN交于B点，混合后的放热CDMNCEF，AB、CDEF。因水温达室温前，量热器始终在吸热，故混合过程的初温应是与Bt1

，此值高于投物时登记的温度。同理，水温高于室温后，量热器向环Ct2

，此值也高于温度计显示的最高温度。在图1-1中，吸热用面积BOE表示，散热用面积COF表示，当两面积相等时，说明试验过程中，对环境的吸三、试验仪器设备及材料〔金属块。四、试验方案1m，然后将其吊在加热器当中的筒中加热〔直至水沸腾，并用温度t。室12m12

2～)低于室温的冷水，称得其质量为m3

m，从而求出水的质量m。1 0开头测水温并记时间，每隔30s测一次，连续测6次。3、将加热的金属块快速投放入量热器中，马上盖好盖，登记物体放入量热器的时间和温度；进展搅拌并观看10s30s64、用小量筒测出温度计没入水中的体积〔试验中温度计肯定要没入水中，但不能遇到金属块。5t261-1t图，求出混合前的初温t和混合温度。17、将上述各测定值代入式(2)Jkg1C1。c0

为4.187103Jkg1C1。量热器(包括搅拌器)是铝制的，其比热容c 为10.88103Jkg1C1。【留意事项】1、量热器中温度计位置要适中，不要使它靠近放入的高温物体，由于未混合好的局部温度可能很高。2、t12～3℃左右即可)，由于温度过低可能使量热器四周的温度降到露点，致使量热器外侧消灭分散水，而在温度上升后这分散水蒸发时将散失较多的热量。五、考核形式30%，40％。六、试验报告并依据需要合理设计试验数据记录表格。2、试验过程：实际试验中承受的试验方法，步骤和操作过程及留意事项，试验现象和原始数据的记录。3、数据处理和试验结论：试验数据的计算处理，分析以及试验结论等。论相吻合以及缘由，试验后的心得体会和建议。七、思考题1、混合法的理论依据是什么？2、量热器中所放水的多少对试验有何影响？3、分析本试验中哪些因素会引起系统误差？测量时应怎样才能减小误差。试验二热功当量的测定试验类型：验证型试验类别：根底课试验学时：3所属课程：大学物理EEVADJBCFGHM2－1用电热法测量热功当量。二、试验要求1、进一步学习量热器的使用。2、把握电热法测量热功当量的试验原理。3、进一步生疏热量散失的修正法——修正终止温度。4、会正确连接试验电路，弄清电表的正负极与电源正负极的接法。棒，用以引入加热电流，F是绕在绝缘材料上的加热电阻丝，G是搅拌器，H为温度计，E为稳压电源。电热法测热功当量强度为I安培的电流在t秒内通过电热丝，电热丝两端的电位差为U伏特。则电场力做功为WIUt 〔2－1〕这些功全部转化为热量，此热量可以用量热器来测量。设m1

表示量热器内圆筒和搅拌器〔一般质料一样，否则应分别考虑〕的质量，C1

表示其比热。m2

表示电流引入铜金属棒和电阻丝的质量，C2

表示其比热。m3

表示量热C3

T0

和T表示量热器内圆筒及圆筒中水的f初始温度和终止温度，那么量热器内圆筒及圆筒中的水等由导体发热所得的热量Q为＝mC＋mC＋mC＋1.9〔T－T〕 〔2－2〕11所以，热功当量

22 33 f 0JW IUt 焦耳/卡 〔2－3〕Q (mC1 1

mC2

mC3

1.9V)(Tf

T)0J＝4.1868/卡。0散热修正TT(℃)fFTTT(℃)fFTΔT2CDΔTEt2t2TA0BtPt1t(分)2－2度的数值T2

必需比真正的终止温度的数值T低。f〔即假设没有散热所应到达的终温为T。为了修f纵坐标作图，如图2－2所示。图中AB段表示通电以前系统与环境到达热平衡后的稳定阶段，其稳定温度〔即室温〕也就是系统的初温T，BC段表示在通电时间t内，系统温度的变化状况。由于温度的变化存在滞后的现象，0因而断电后系统的温度还将略为上升，如CD段所示，DE段表示系统的自然冷却过程。依据牛顿冷却定律，当系统的温度T与环境的温度θ相差不大时，由于散热，系统的冷却速率dTK(T)FTb 〔2－4〕dt即冷却速率vdTT成线性关系。dt当系统自T0

升温到T2

时，其冷却速率相应从0增大到vT。所以在BD升温过程中，系统的平均冷却速率tv1v1T2 2t2

2，在此过程中由于散热而使系统最终产生的误差

vtT 1

t T12t系统的真正终温

2〔2－5〕T T Tf 2 T 2

t T 〔2－6〕121数据处理时，还可用作图的方法求Tf

2值。如图(2—2)所示，将DE线段往左外延，再通过P点〔t/2点〕作1横坐标轴的垂线与DE的外延线交于F点，则F点对应的温度就是系统修正后的终止温度T。f假设系统起始加热的温度T0

〔2－5〕式。从牛顿冷却定律知，当系统与环境的温度相差不大时〔小于15℃，其温度冷却速率与温度差成正比。于是，可得开头加热时的冷却速率其中v

T0

，v为用温度计测得系统的终止温度T2

20 T2－2〔vTBD升温过程中系统的平均冷却速率t21 1T TT2v (vv) (0 vv) 0 2 v系统的真正终温

2 0 2T2

2(T2

)T T 22T T2f

vt2

T 2

02(T2

) vt1TT2T22

〔2－7〕T2

0 t12(T) t12 2三、试验仪器设备及材料量热器〔附电热丝，温度计〔0℃～50℃0.1℃，电流表，电压表，四、试验方案用物理天平分别称出量热器内圆筒和搅拌器m，电流引入金属棒和电阻丝的质量m

由试验室给出。测量1, 3环境温度θ，试验开头和完毕时各测一次取平均值。在量热器的内圆筒中装上二分之一到三分之二容积的水；－1〔浸入水中，又不行触及电热丝，翻开电源并调整直流稳压电源的输出电压，用搅拌器缓慢搅动量热器的内圆筒中的水，使内圆筒中的水温每分钟上升1.5℃左右。登记电表测得的电流及电压〔3；断开电源，量热器的内圆筒中的温水替换为同量、温度为室温的蒸馏水。用物理天平称量量热器内圆筒中蒸馏水的质量m；2〔略高于环境温度T0使电路通电，同时，用秒表开头计时，每隔一分钟分别记一次温度计、安培表及伏特表的读数〔20依次对上述三个量进展一次读数，然后周而复始。试验过程中必需连续缓慢搅动量热器的内圆筒中的水，以使T2

及其经受的时间t。以后连续搅拌，并每隔一分钟记录一次读数，直1〔6。6．V；【留意事项】温度计要浸入水中，但又不能触及电热丝，留意搅拌器、凉热墙壁和电阻丝不要短路。电路接好后，须经指导教师检查无误后，才能接通电源，留意电表的正负极性不要接反。只有当电热丝浸入在水中才能通电，否则，铜棒和电热丝可能会被烧坏。五、考核形式30%，40％。六、试验报告并依据需要合理设计试验数据记录表格。2、试验过程：实际试验中承受的试验方法，步骤和操作过程及留意事项，试验现象和原始数据的记录。3、数据处理和试验结论：试验数据的计算处理，分析以及试验结论等。论相吻合以及缘由，试验后的心得体会和建议。七、思考题切断电源后，水温还会上升少许，然后才开头下降，记录T、t及用作图的方法求出T

时，如何处理为正2 1 f确？为什么要限制加热的温升速率？过大或过小的温升速率对试验结果有什么影响？电磁学局部试验一伏安法测电阻及二极管伏安特性曲线试验类型：设计试验类别：专业根底试验学时：3所属课程：电磁学一、试验目的二、试验要求试验步骤等。要求尽量减小误差，测量中不要使电表过载。三、试验仪器设备及材料四、试验方案五、考核形式寻常成绩占60%：包括：对试验原理、方法、步骤、试验技能、试验设计等的把握，试验报告的书写，试验前后的预习及总结等，综合评定。期末操作考试+笔试占40%：单人单桌，随机抽题。二项成绩之和为总成绩。六、试验报告理、解释、分析总结，答复思考题，提出试验结论或提出自己的看法等。七、思考题试分析本试验中引起测量误差的各主要因素,并比较各因素引起误差的大小?试验二静电场的描绘试验类型：综合试验类别：专业根底试验学时：3所属课程：电磁学所涉及的课程和学问点：电磁学课程中静电场和稳恒电流的内容一、试验目的了解用电流场模拟静电场的根本原理加深对静电场性质的理解二、试验要求〔朱俊孔等编〕中“静电场描绘”试验，回忆《电磁学》课程中的静电场与稳恒电内容要求确定试验方案。预习思考题：为什么要用模拟法测量静电场的构造？用电流场模拟静电场要满足什么条件？三、试验仪器设备及材料静电场描绘器直流稳压电源滑动变阻器万用欧姆表等四、试验方案无线长共轴电缆之间的静电场模拟描绘；五、考核形式1．寻常成绩占60%：包括：对试验原理、方法、步骤、试验技能、试验设计等的把握，试验报告的书写，试验前后的预习及总结等，综合评定。3．期末操作考试+笔试占40%：单人单桌，随机抽题。二项成绩之和为总成绩。六、试验报告点等内容进展整理、解释、分析总结，答复思考题，提出试验结论或提出自己的看法等。七、思考题从试验结果看，能否说明电极与导电膜间的接触是否良好？假设某处接触不良，会消灭什么现象？能否在导电膜上模拟带任意电量的两个平行圆柱间的电场分布？试验三惠斯登电桥测电阻试验类型：综合试验类别：专业根底试验学时：3所属课程：电磁学所涉及的课程和学问点：电磁学课程中稳恒电流和电路的内容一、试验目的灵敏度概念。二、试验要求〔朱俊孔等编〕中“单臂电桥”试验，依据内容要求确定试验方案；预习思考题：电桥平衡的条件是什么？三、试验仪器设备及材料四、试验方案用自组电桥测电阻。开启检流计锁扣，调整检流计使之指针为零；用三个电阻箱，检流计和Rx组成电桥,依据试验步骤进展测量。2．测量电桥灵敏度。测量标称值不同的中值商品电阻，数值不少于10个，求平均值。五、考核形式寻常成绩占60%：包括：对试验原理、方法、步骤、试验技能、试验设计等的把握，试验报告的书写，试验前后的预习及总结等，综合评定。4．期末操作考试+笔试占40%：单人单桌，随机抽题。二项成绩之和为总成绩。六、试验报告点等内容进展整理、解释、分析总结，答复思考题，提出试验结论或提出自己的看法等。七、思考题Rs，很快找到“平衡点”？流计始终偏向一边，其缘由是什么？光学局部试验一薄透镜焦距的测定试验类型：验证型3一、试验目的1、把握会聚透镜和发散透镜焦距的测量方法。2、验证透镜成像公式，学会光学系统的共轴调整。二、试验要求：1、预习会聚透镜焦距的测量方法。方法1：利用高斯公式求焦距。方法2：利用贝塞尔法求焦距。2、预习发散透镜焦距的测量方法：关心透镜成像法求焦距。三、试验仪器设备光具座；会聚透镜；发散透镜；光源；像屏；物屏四、试验方案1、光具座上各光学元件的共轴调整方法如下：①粗调把透镜、物、屏等用光具夹夹好后，先将它们靠拢，调整凹凸适中。使光源1”字中心、透镜步骤靠眼睛观看推断。②细调靠成像规律来推断。假设“1”字的中心偏离透镜的光轴，那么在移动透镜的过程中，像的中心位置会转变，即大像和小像的中心不重合。此时可依据偏移方向推断“1”字中心到底是偏左还是偏右，偏上还是偏下，然后加以调整。2、测量薄凸透镜的焦距L>4f，固定“1”字屏与像屏的位置。反复屡次推断成放大像和缩小像时透镜的位置〔光具凳红线0.1mm，登记“1”字屏、凸透镜、像屏的位置，将数据填表。次数“1”字与像屏间距L

放大像时透镜位置X1

缩小像时透镜位置X2

d f f123453、测量凹透镜的焦距复屡次推断成像的位置，记录数据并填表。次数凹透镜位最终成像位S像位置置置12345次数凹透镜位最终成像位S像位置置置12345五、试验报告要求1、试验报告要标准干净，数据记录真实，数据处理按试验误差理论进展。ni1(ni1(ff)2in(n1)N

〔n为测量次数〕ffN六、思考题共轴调整的目的是实现哪些要求，不满足这些要求对测量会有什么影响？试验二等厚干预法测球面的曲率半径试验类型：验证试验类别：专业根底课3所属课程：光学牛顿环装置是由一块曲率半径较大的平凸玻璃透镜，以其凸面放在一块光学玻璃平板〔平晶〕上构成的，如图1度是一样的，因此它属于等厚干预。图1装置图 图2牛顿环由图１可见，如设透镜的曲率半径为Ｒ，与接触点Ｏ相距为ｒ处空气层的厚度为ｄ，其几何关系式为：R2Rd

r2R22Rdd2r2由于Ｒ>>ｄ，可以略去d2得dr22R

(1)λ/2程差，所以总程差为2d2

(2)产生暗环的条件是：2

(3)ｋ＝0，1，2，3，...为干预暗条纹的级数。综合上述式子可得第ｋ级暗环的半径为：(4)k由(4)式可知，假设单色光源的波长，测出第ｍ级的暗环半径ｒm反之，假设Ｒ，测出ｒm

后，就可计算出入射单色光波的波长。但是用此测量关系式往往误差很大，缘由〔或暗实际测量时，我们可以通过测量距中心较远的两个暗环的半径ｒm

和ｒnｒ2＝ｍＲ m n两式相减可得

r2rm

r2所以 Rm

r2n

(5)mnm

〔分别为第mn〕的值，就能算出Ｒ或。这样就可避开n试验中条纹级数难于确定的困难，利用后一计算式还可抑制确定条纹中心位置的困难。一、试验目的进一步生疏移测显微镜使用，观看牛顿环的条纹特征。利用等厚干预测量平凸透镜曲率半径。学习用逐差法处理试验数据的方法。二、试验要求量仪器的使用方法，明确哪些物理量是间接测量，哪些是直接测量，用什么方法和测量仪器来测定等。的关键，不行照抄教材，在预习中要对