《大学物理实验指导》PPT课件

1、大学物理实验，第二回，2012.4. 7， 2、2、这次的课程内容，第一阶段实验总结第二阶段实验介绍下一阶段的课程安排和考试，审查说明开放实验室介绍物理实验比赛介绍，3，第一阶段基础实验总结，一，力学实验1，杨氏模量的静态法测定2，刚体惯性力矩的测定二，电气实验1，滑动式特性示波器的使用，三，光学实验1，等厚干涉测量和读取显微镜的使用2，分光计的调节和使用，四，一，力学实验，一，学习基本物理量长度(包括微小长度)，质量，时间的测量。 2 .学习数据处理的基本方法列表法、图式解法。 3 .学习误差处理方法直接测定、间接测定、测定结果的不确定度估计有效数字及其运算。 4 .使用基本测量仪，学习用钢

2、制卷尺、游标卡尺、千分尺测量长度。用秒表(机械表、数码表、电子毫秒表)测量时间用物理天平测量质量。 5、1、电气基本设备使用电流计、电压表、电阻箱、滑动式变压器、直流稳压电源、示波器、信号发生器。 模拟式电表误差m=电表范围电表精度等级%、二、电气实验、六、电阻箱四个接头的使用。 示波器观察、测量电量(电压)和非电量(交流电压的频率等)。 信号发生器产生不同频率、波形和幅度的电信号。 滑动电阻器调节电压电流。 学习7、3、光学实验、1、观察光波的干涉现象，利用光的干涉测定几何量的方法。 2、掌握读取显微镜的正确使用。 3 .掌握了测量镜头曲率半径的方法。 4、学习不确定度的计算。等厚干涉测量和

3、读取显微镜的使用，8、分光计麻雀小，五脏俱全，1、了解分光计的结构，明确分光计的调整要求。 2、掌握阿贝数自直线望远镜的结构特征，并学习根据自直线原理调整光路。 3、学习平行光的产生原理，检查平行光的方法。 4、理解读取系统的结构，学习读取值。 5、应用：用自对准法测量棱镜的顶角和最小偏转角。 9、4、基本实验方法(4.1 )、1、比较测量法直接比较法：米、游标卡尺等测量长度，天平测量质量间接比较法：模拟式电表测量电压、电流； 频率测量，10，2，放大测量法力学放大法：微尺度，读取显微镜，迈克尔逊干涉仪读取系统提高了机器的分辨率。 电气放大法：电子放大电路的应用示波器中小信号的放大。 光学放大

4、法：望远镜(分光计、杨氏模量)、操纵杆、显微镜等。 展延法：单摆、单谐振周期测量，减小误差，连续测量50个周期的时间t，再计算1个周期t。11、3、平衡测定法力学平衡法：天平原理电平衡法：用电流、电压等电量的平衡来测定。 像单臂、双臂桥一样测量电阻。 稳态测量法：系统处于稳定状态时，进行物理量的测量。 不良导体热传导率的测定。 12、4、补偿测量法：系统通过某项工作产生两种效果。 如果b效应的存在不显示a效应，b就补偿了a。 利用这一原理进行物理测量的是补偿测量法。 电流补偿：测量短路电流。 电压补偿：测量未知电位差的温度补偿：箱式电位差计光路补偿：迈克尔逊干涉仪，13，5，模拟测量法：用模拟

5、量代替测量无法测量的物理量和难以测量的物理量。 几何模拟法：成比例地建立模型的物理模拟法：模型和原型的变化遵循相同的物理规律的数学模拟法：模型和原型的变化遵循相同的数学规律，14，6，转换测量法：利用转换原理转换成无法测量的物理量或容易测量的物理量，实际参数转换：间接比较法。 能量转换：声速测量-压电效应； 磁场测量-霍尔效应：光强度测量-光电效应。 非电量的电气测量法。 15、各实验实际上是各种实验方法的综合应用，例如在“杨氏模量静态法测定”的实验中应用了比较法、转换法、放大法。 16，5，基本调整技术(3.2 )，1，零调整：千分尺，仪表零点调整：千分尺，游标卡尺零点修正，2，水平，垂直调

6、整：天平； 力学实用的实验台(杨氏模量测量仪)，3，消除视差的调整：模拟式仪表读取值显微镜望远镜。 17，4，等高共轴调整：为了用光学仪器测定测定的物理量，保证近轴成像，在机器装置的各光学元件光轴一致-等高共轴调整分光计的望远镜和要求调整平行光管的双棱镜干涉实验中，进行了光学支架上的各光学元件的调整。 5、逐次强制法：迅速有效，特别是应用零视法的实验和零视器。 天平调整分光计的调整。 18，6，数据处理方法，1，清单法：根据预习实验进行分析，根据实验中的直接测量量列出数据记录表，要求简单、明确、数据之间的关系明确。 金属杯体积测定数据(单位： mm )，19，2，作图(图解)法：直观，明确表示

7、数据间的关系和变化规律的滑动特性曲线。 求得的物理量(间接测量) -图解刚体惯性矩杨氏模量的静态测量。 用坐标纸绘图，或用电脑绘图。 3、最小二乘法一元线性拟合：适用条件：自变量无误差或误差比原因变量小的自变量和因素变量呈线性关系。20、7、从机器直接读取有效数字的情况下，数字的最后一位是可疑数字： 1、光标类(游标卡尺、分光计等) 机器的读取数值位； 2、刻度类(米、千分尺、模拟计、示波器荧光屏) 估计刻度值的1/2、1/4、1/5、1/10等。 注意：有效数字的推定比特只能取1比特，数值应该在刻线处补充“0”。 计算：用算法和舍入规则确定误差：绝对误差为1位，相对误差可取两位数。21、3、

8、数字类(数字电表、数字毫秒表、信号发生器) 记录在最后一个单位，计算：直接测量(计算平均值等)，间接测量的运算由算法和舍入规则决定。 误差：不确定度(绝对误差)可以设为第1位，相对不确定度(相对误差)可以设为2位。22、1 :滑动侧的回调、电流变小。 原因：滑动电阻器的电阻发生了变化。 操作注意：请不要用力按碳刷，不要滑得太快，要慢慢地滑。 终端，终端，终端，碳刷，缓慢滑动，第一阶段实验中的问题，滑动式和二极管伏安特性，23，2 :测量过程中，电流没有变化或太小。 原因：线路没有问题的话，触摸其他钥匙。 检查：在Auto DC上按Auto/man键进行修正，在：上按DCA键进行修正，或24，3

9、 :在电流限制、分压测试中，随时调节外接电阻箱的电阻值。 原因：不懂原理。 正确的理解： RL以相同的比率不变。 例如，如果滑动器的额定电阻R=400，设RL/R=5，并且在该比例的测试中RL=2000不变。 25、表、26、4 :电阻箱使用不合适，电流过大或太小。 原因：改变电阻时，如果瞬间都是零电阻的话，电流太大很危险！ 有些同学把电阻设为9万欧姆，忘记转动，会发生电流过小的现象。接线座、接线座、27、等级、放置方法：/水平、垂直、5 :使用模拟式电流计。 请注意合理选择接线端子，变更范围。28、交流直流两用电流计，6 :二极管电流太小。 原因：极性相反，接线端子变成虚线。 交直流两用表、

10、前面的分度不均部分，必须推定读取值。、29、好的报告：图、式、30、预习、31、预习、原始数据表、签名、32、报告数据处理、绘图符号错误、有效位数错误、IAC/I0、绘图名称、表、分析结果、33、报告数据处理34、好报告之二，少绘图名称、绘图、物理量、物理量有效数字、原点、分割、35、VAC/V、没有分析部分，RAC/R、绘图符号错误，少坐标分析值和曲线名称、少坐标分析值和曲线名称、绘图符号错误，坏报告r、少坐标分析值和曲线名未收敛于一点，37、示波器的使用，(1)机器的初始状态并不一定是测量所需的状态。 (2)实验分为观察阶段和测定阶段。 在测量阶段，需要将各测量微调范围置于校准“CAL”的

11、位置。 (3)在使用李萨如图形测量频率的情况下，图形一定比较稳定，这是计算信号发生器的读取值和“截止点数比”的结果。 (4)读取电压和时间时，不需要判定移位位置，而是需要基于最小刻度判定波形的数量。 (5)触发源、触发模式、触发电平的选择对波形的调节至关重要，在预习时需要充分理解。 38，39，分光计的调整和使用，1 .预习差，只有机械抄写，2 .关于分光计的调整过程，我看了视频老师也说过，但有些同学说明了没有很好地预习。 3 .在做实验的时候也有没有出现模式的学生，不是自己想办法，而是让学生帮助调整，或抱怨机器不好用。 4 .一些学生调整时，不保护前一步调整结果的一些学生颠倒顺序。 40、a

12、、双面镜、41、预习好，42、预习报告不完整，43、1 :读取时，标尺位置si和si不变。 原因：光杆后端的脚位置错了。 后腿放置在可以自由移动的圆柱平台上。 杨氏模量静态法测量，注意读取44，2:有效数字。 请注意，估计钢卷尺在读1mm的下一位，游标卡尺不鉴定，千分尺需要读0.01mm的下一位，很多千分尺都需要修正零点。 改变数格数乘以最小分压值的阅读习惯。 3 :调节重物的动作很轻，请勿摇动桌子。 否则，会影响数据的读取。 45、杨氏模量的静态法测定实验数据的处理要求，计算斜率，求出杨氏模量。 方法1 :完成下表，用最小二乘法处理数据。 46、方法2 :用不确定度理论直接处理数据。 1 :

13、计算，si=(si)/2，s=(s7-s0)/7 2 :将得到的结果和重量M=400g、l、d1、d2代入下式，计算杨氏模量e。 请想想： a类有不确定度吗？ 3 :计算不确定度u(d1)、u(d2)、u(L )、u (s )。 其中：47，4 :计算合成不确定度，给出e的结果。 其中，对最后用两种方法得到的杨氏模量e进行比较。 结合不确定度理论为什么要这样取值？ 48、数据处理方法1、好的报告、49、数据处理方法2、好的报告、50、坏的报告、问题点：1:没有表。 2 :没有最小二乘法的数据处理。 3 :没有直接计算和不确定度理论和数据处理过程。 51、第二阶段基本实验的介绍和实验要求，从第十

14、周到第十四周实施了第二阶段的基本实验，实验室实施了十二个实验，各实验计划为三学期时，每个学生选择了四个实验。 学生们在写预习报告时，根据要求画适当的电路图，写原理公式，准备原始数据记录表(制作表)，根据要求的实验内容进行实验。 没有预习报告就做不了实验。 52、下一阶段召开的12个实验，53，1实验4.7.2 F-H实验，预习提示：自己设计原始数据记录表。1914年，弗兰克(J.Franck )和赫兹(G.Hertz )通过用慢电子与稀薄气体原子碰撞的方法观测水银的激发电位和电离电位，证明了原子能级的存在，为玻尔的原子结构理论假设提供了直接且独立于光谱研究方法的实验证据。 54，2实验4.4.

15、2用冲击电流计测量螺线管内的磁场，实验概要：预习提示：理论式：自行设计原始数据记录表，55，3实验4.4.1软磁性材料滞后回路和基本磁化曲线：实验概要：强磁性材料分为永磁材料和软磁性材料。 磁滞回线和基本磁化曲线是反映软磁性材料磁的重要特征曲线。 矫顽力和饱和磁感应强度Bs、剩馀磁通Br、初始磁导率e、最大磁导率m、滞后损耗p等参数是磁性材料开发、生产和应用的重要依据。 本实验：基本磁化曲线及其特征点的测定、56，预习提示：复习示波器的使用方法。 本实验使用数字示波器(可以通过实验指导系统调查机器介绍)，准备了授课中画画用的坐标纸。 独自设计原始的数据记录表。 57、测量内容选择螺线管位置：以

16、中心为坐标原点0，各坐标值为2、4、6、8、9、10、11、11.5、12、12.5 .测量螺线管轴线上的磁场分布(每点左、右各测量一次)。 数据处理：制作nL的线图，根据线图确定螺线管的中心、边缘的n的平均值，计算b的值。 与电磁线圈中心、边缘处的理论值进行比较(用%表示)。58，4实验4.3.1桥法测定电阻，预习提示：阅读讲义内容，独立设计原始数据记录表。 桥接法测定电阻和伏安测量电阻的比较：桥接法测定电阻伏安测量电阻1 :平衡法和比较方法欧姆定律(伏安测量)2:精度由标准电阻决定精度由电流计、电压表(比较)及其内部电阻决定(不允许)，测定小于1的电阻的四端子访问法，是P1-P4 、59，

17、5实验4.2.2用共振法测定杨氏模量，预习提示：复习示波器的使用(重点为李萨如形)，阅读实验3.4.4的杨氏模量相关内容。 独自设计原始的数据记录表。 实验概述：静态法：载荷大，载荷速度慢，有松弛过程，不仅不能真正反映材料内部结构的变化，而且不适合测定脆性材料(石墨、玻璃、陶瓷等)，不能在不同温度下测定杨氏模量。 动态法也称为共振法和音频法，不仅可以克服上述缺点，而且简便准确。 图4.2-8共振法测量杨氏模量，60，6实验4.2.1音速测量，预习提示：独立设计复习示波器使用的原始数据记录表。 共振：当一个振动系统受到另一个系统的周期性激励时，如果激励系统的激励频率与振动系统的固有频率相同，则振动系统得到最多的激励能量进行共振。 利用共振现象测量振动系统的固有振动频率，可以得到高精度。 超声波：频率高于20kHz的声波具有波长短、方向性、不易受到干扰等优点。 图4.2-1音速测量原理图，图4.2-3压电晶体换能器，61，7实验4.5.1不良导体热传导率的测量，预习提示：读附