物理实验教程
3.2 钢丝杨氏模量的测定
3.5 固体的导热系数的测定
3.8 惠更斯电桥
3.14 示波器的使用
3.15 霍尔效应的应用
3.17 分光计的调节和使用
3.19 等厚干涉的应用
407宿舍
3.2钢丝杨氏模量的测定
【实验目的】
1．了解静态拉伸法测杨氏模量的方法
2．掌握光杠杆放大法测微小长度变化的原理和方法 3．学会用逐差法处理数据 【实验内容与步骤】
1．用拉伸法测钢丝的杨氏模量 1.1 调整杨氏模量测定仪
调节杨氏模量测定仪的底脚调整螺钉，使立柱铅直。调节平台的上下位置，使随钢丝伸长的夹具B 上端与沟槽在同一水平面上（为什么?）。加1Kg 砝码在砝码托盘上，将钢丝拉直，检查夹具B 是否能在平台的孔中上下自由地滑动，钢丝是否被上下夹子夹紧．
1.2 调整光杠杆镜尺组
光杠杆后两足置于沟槽内，前足置于夹具B 上，让平面镜竖直，镜尺组安放在光杠杆正前方约1.2m 处，并尽量使望远镜水平并与光杠杆镜面同高，标尺竖直。
调节望远镜（移动或转动望远镜支架）使得从望远镜上方沿镜筒轴线方向在平面镜中能看到标尺的像，调节望远镜的目镜，看清镜筒内的十字叉丝，调节望远镜的调焦旋钮，使标尺的像清晰并无视差。
仔细调节光杠杆，使与望远镜同高的标尺刻度像与十字叉丝的横叉丝重合。（为什么？） 1.3 测量n ?
轻轻的依次将1Kg 的砝码加到砝码托盘上（砝码托自重不计），记录不同力作用下望远镜中标尺读数'i n (共6次)，然后将砝码再依次轻轻取下，再记录不同力作用下标尺读数"
i n ，两次读数的平均值作为不同力作用下标尺的读数i n ，用逐差法求n ?
注意：测量时应随时注意检查和判断测量数据的合理性；加砝码时勿使砝码托摆动，并将砝码缺口交叉放置，以免倒落。
1.4 测L 、D 用钢卷尺测量光杠杆镜面到标尺的距离D 和上下夹具之间钢丝的长度L 。 1.5 测 b 用印迹法（即将光杠杆拿下放在纸上压出三个脚尖的迹点）测出光杠杆前足到后两足连线的垂直距离b 。
1.6 用螺旋测微计测量钢丝的直径d,选择上中下三处，每处都要在互相垂直方向上各测一次，
共6次，计算d 。
1.7 计算钢丝的杨氏模量，并求其不确定度，正确表示测量结果。 【注意事项】
1．光杠杆和镜尺组构成的光学系统一旦调好后，实验过程中不可再动，加减砝码时要轻拿轻放。
2．钢丝受力不能超过其弹性限度范围。
3．调节望远镜时一定要消除视差，否则会影响读数的准确性。 4．实验过程中避免光杠杆跌落损坏。
5．测量各长度量时，应先测量n ?，再测量D 、L 、b 【数据记录与处理】
1．单次测量量
________=±=F U F F 测；________=±=L U L L 测；________=±=D U D D 测；_______=±=b U b b 测。
2．钢丝直径d 的测量
仪器零点误差_______0=d ；千分尺仪器误差________=?仪；
_______
6
16
1
==
∑=i i
d
d ；
()
_______
1
66
6
1
2
95.0=--=
∑=i i
A d d
d
t U ；
________
=?=仪B d U ；
________2
2
=+=B d A d d U U U ；
________
=±=d U d d 。 3．望远镜中标尺读数变化量n ?的测量
______31
41=-=
?n n n ； ______3252=-=?n n n ；_______3
363=-=?n n n ； _________
3
1
3
1
=?=
?∑=i i
n
n ； ()
_____1
33
6
1
2
95.0=-?-?=
∑=?i i
A n n n t U ；
______
=?=?仪B n U ；
_______
2
2
=+=???B n A n n U U U ； ________
=±?=??n U n n ； ________
82
=?=
n
b d FLD
E π；
_______42
2
2
2
2
2
=???
?
???+??? ??+???? ?
?+???
??+??? ??+??? ??=?n
U b U d U D U L U F U E U n b d D L F E ； ______=?
=E
U E U E
E ； ________=±=E U E E 。 【思考题】
1．材料相同、粗细不同的两根钢丝，其杨氏模量是否相同？
2．实验中各长度量采用了不同的长度测量仪器进行测量，选择它们的依据是什么?
3．本实验如果从望远镜中看不到标尺的像，应从哪些方面进行调节？标尺像上下清晰度不同应如何调节？
4．根据所测数据，能否用作图法或最小二乘法求钢丝的杨氏模量？若能，试简述之。
3.5固体的导热系数的测定
【实验目的】
1.学习用稳态法测固体导热系数，了解其测量条件。
2.学习实验中如何将传热速率的测量转化为散热速率的测量方法。
3.学会用作图法处理数据。 【实验内容与步骤】
1.测橡皮样品的导热系数
1.1用游标卡尺测出橡皮样品的直径和厚度，多次测量求其平均值，记下散热盘的几何尺寸、质量（在盘上已标明），其中铜的比热容为10.385/()c KJ Kg K =?。
1.2将样品放在加热盘和散热盘之间，并使它们接触良好，两根热电偶分别插入加热盘和散热盘的小孔内，设定加热盘温度（60℃左右），采用自动控温对样品进行加热，待系统达到稳定导热状态，测样品上下表面的温度1ε、2ε，多次测量求平均值。
1.3移去样品，用加热盘直接对散热盘加热，待散热盘温度高于2ε若干（0.1mV ）后，移去加热
盘，让散热盘在环境中自然冷却，每隔半分钟记录一次散热盘的温度，做出冷却曲线，求出2
d dt
εε??
???。 1.4计算橡皮样品的导热系数，并分析误差产生的原因。 2.测硬铝样品的导热系数
2.1用游标卡尺测硬铝样品的直径和厚度，多次测量求其平均值。
2.2将硬铝样品侧面绝热，样品的上下表面周围分别套一个绝热圆环，放在加热盘和绝热盘之间，两根热电偶分别插入硬铝样品上下表面的小孔内，设定加热盘温度，采用自动控温对样品加热，待样品达到稳定导热状态，记下样品上下表面的温度1ε、2ε，然后将其中一个热电偶插入散热盘的小孔内，测出散热盘的温度3ε。
2.3移去样品，用加热盘直接对散热盘加热，待散热盘温度高出3ε若干，移去加热盘，让散热
盘在环境中自然冷却，测出散热盘温度随时间的变化，作出冷却曲线，求出3
d dt
εε?? ???，计算硬铝样品的导热系数。 【数据记录与处理】
表1 测橡皮样品的导热系数
表2散热盘数据及冷却速率
m = g ；=1R mm ；1h = mm
作出ε-t 关系图，由图中2εε=点切线斜率求出2
εεε=???
??dt d 并求出橡皮样品的导热系数。
表3 测硬铝样品的导热系数
表4散热盘数据及冷却速率
m = g ；=1R mm ；1h = mm
作出ε-t 关系图，由图中3εε=点切线斜率求出3
εεε=???
??dt d 并求出橡皮样品的导热系数。 【注意事项】
1. 置样品时应使样品和加热盘、散热盘接触良好。
2. 测1T 、2T 时，系统达到稳定导热状态再进行测量，测散热盘的冷却曲线时，数据点要选取合适。
3. 安放加热盘、散热盘时应使加热盘、散热盘的小孔与杜瓦瓶在同一侧，以免线路错乱。热电偶热端插入小孔时不能插错，为保证接触良好要抹上些硅油，并插入小孔底部，热电偶冷端浸入冰水混合物中。
⒋ 移开加热盘时，应关闭电源，手握固定转轴，以免烫伤手。实验结束后，保管好待测样品，不要使样品两端面划伤，影响实验精度。 【思考题】
1. 通过T ～t 曲线上一点求斜率的随意性很大，给测量带来很大误差，能否将曲线变为一条直线，求直线的斜率？需要保证什么实验条件？
2.分析比较原理中提到的两种测量导热系数方法的使用条件及实验中如何保证。
3.8 惠斯通电桥
【实验目的】
1.了解惠斯通电桥测电阻的原理，掌握用惠斯通电桥测电阻的方法。
2.了解电桥的灵敏度，学习合理选择实验条件，减小系统误差。 【实验内容与步骤】
1．自搭一个惠斯通电桥
按电路图3.8.3自搭一个惠斯通电桥。此电路与图3.8.1的原理图相比，多了滑线变阻器R 、保护开关K 1和开关K 。滑线变阻器R 起到调节电桥工作电流的作用，先将其置于最大，随着电桥的逐渐平衡，由大到小调节直至为零。保护开关K 1对流过C 、D 间的电流限流，当电桥不平衡时，可防止流过检流计的电流过大，保护检流计。保护开关K 1应先置于“粗调”，随着电桥的逐渐平衡调至“中调”直至“细调”。检流计的使用方法见附录。
2．测量1号未知电阻 用自搭的电桥分别在下面几种情况下，测出未知阻值，填入表1。
① 1.0:12=R R ，其中1R 约数千欧； ② 1:12=R R ，其中1R 约数百欧； ③ 10:12=R R ，其中1R 约数百欧。
调平衡技巧：先固定比率系数r K ，调s R ，使G 改变偏转方向以确定s R 的范围。进一步使s R 范围减小，再仔细调节s R 。
最后确认平衡时，要使开关K 反复地一开一合，若看不出指针有转动，即电桥已平衡。 3．在上述三种情况下，分别测出电桥灵敏度
电桥灵敏度测量方法：当电桥平衡时，改变s R 到s s R R ?+，使G 偏转若干（＜5）格，则
将数据s R ?、n ?、检流计量程g I 全部记入表1。
4. 测量2号未知电阻
先确定该阻值范围，然后自己选择合适的实验条件，分别在两个倍率r K 值下测出未知电阻阻值，同时测出电桥灵敏度，数据填入表1。 【注意事项】
为保护检流计，当检流计指针偏转过大时，应首先断开电源开关K ,再仔细调节s R 。 【数据记录与处理】
表1 电阻测量数据 电阻箱准确度等级α=
表2 电阻测量数据处理结果 格）
(/s
s R R n S ??=
1. 结果计算
由公式（3.8.1）和（3.8.2）分别计算出x R 、S ，填入表2； 2. 不确定度计算
2.1 电桥灵敏度引起的不确定度： S
S
n
R R E s
Rs x
Rx 1.01
1=
=
'=
=
???
2.2电阻箱阻值误差引起的不确定度： 222
21
2
2)(
)(
)(
2
1
S
R
R
R
x
Rx R R R R E S
????++==
2.3导线电阻引起的不确定度：实验中电阻取值较大可以不考虑导线电阻。
因此，x R 测量值的总相对不确定度为：2
221E E E +=， 其中
根据电阻箱等级计算（等级标在电阻箱侧面或底部，计算可参考“第二章 基本实验仪器”中有关内容）。x R 测量值的总不确定度为x R ER x =?。 【思考题】
1．下列因素是否会使电桥测量的系统误差增大？ ⑴ 电源电压不太稳定； ⑵ 导线电阻；
⑶ 检流计没有调好零点； ⑷ 检流计灵敏度不够高。
2．从实验结果分析，电桥桥臂比的选择对测量结果有何影响？
3．根据实验原理中对系统误差的分析，结合实验结果分析一下，在确定了x R 的大致范围之后，怎样选择r K 和21,R R 能使系统误差尽量减小？ 【附录】
实验中使用的AC5型直流检流计采用高性能集成运算放大器将微弱信号转换成电压输出，用宽表面指针显示电流值，灵敏度高、过载能力强、抗震性好，AC5型直流检流计有7 个量程，各自
s s R R
R R R R ?
??,,212
1
的测量范围、分辨率、灵敏度和内阻列于下表中：
使用检流计时应注意以下几点：
1.开机：将检流计背面的电源开关打开，将选择开关置于“电源检查”，观察表面指针是否偏转。如偏转说明检流计电源工作正常，如不偏转说明检流计电源部分有故障。
2.调零：使用检流计之前一定要先调零。将选择开关置于“调零”，使用“调零”旋钮将指针缓慢地调到零刻度处。
3.选择灵敏度：为保护检流计，灵敏度选择应由低到高。
用检流计检测电桥的平衡，应先选择一个较低的灵敏度对电桥进行调节，当指针偏转接近零时，依次增高灵敏度，不断调节直到电桥完全平衡。
那么，灵敏度增高到多少是合适的呢？例如我们固定R1、R2 ，调节R s ，当R s在最小可调挡两个相邻的数值间变化时，检流计指针并不指零而是改变了偏转方向，则表明检流计的灵敏度太高了，这时应将灵敏度减小一档。
3.14 示波器的使用
【实验目的】
1．了解示波器的结构和工作原理，掌握示波器的基本使用方法
2. 学习示波器显示信号波形及利用波形测信号电压、频率
3. 学习示波器显示李萨如图形及利用李萨如图形测频率
4．熟悉示波器和信号发生器的面板功能
【实验内容与步骤】
1．熟悉示波器面板上各旋钮的作用
1.1 开机前将“辉度”调节旋钮旋至最大，“水平”、“竖直”移位旋钮旋至中间位置，“垂直方式”选择“1y ”，“扫描频率”调节旋钮置于“扫描”档，“触发源”选择“1y ”，“输入耦合方式”置于“AC ”，“GND ”开关按下（信号接地），“扫描方式”选择“自动（AUTO ）”。
1.2 打开电源开关，约几秒后，屏上会出现一条扫描线，调节就“聚焦”、“辉度”、“水平移位”、“竖直移位”旋钮观察扫描线的变化，将扫描线调至清晰、亮度适中且位置居中。“扫描方式”选择“常态（NORM ）”，观察扫描线的变化。
1.3 将信号发生器输出的点频信号接至示波器信号输入端“1y ”，“GND ”开关弹起，“垂直方式”相应选择“1y ”，“扫描频率”调节旋钮置于“扫描”档，这时在屏上可观测到点频信号的波形。调节对应的“衰减放大”旋钮、“扫描频率”调节旋钮，观察信号波形的变化；“触发源”分别选择“1y ”、“2y ”、“电源触发”，调节“触发电平”调节旋钮，观察信号波形的变化；“扫描方式”分别选择“自动（AUTO ）”和“常态（NORM ）”，观察波形的变化；改变触发极性，观察波形的变化；最后在示波器上调试出一个完整周期、两个完整周期的大小合适、稳定的点频信号波形。
1.4 总结示波器各按键、旋钮的功能及使用方法。
2．观察信号发生器输出峰值电压和频率分别为2V 、50Hz 和4V 、1000Hz 的正弦波信号波形，并利用波形测信号的电压和频率
2.1 从信号发生器输出2V 、50Hz 的正弦波信号，接至示波器的信号输入端“1y ”（或“2y ”）， “扫描频率”调节旋钮置于“扫描”档，“垂直方式”相应选择“1y ”（或“2y ”），调节对应的“衰减放大”调节旋钮、“扫描频率”调节旋钮（其微调旋钮顺时针旋足，为什么？），使波形大小合适，触发源相应选择“1y ”（或“2y ”），调节触发电平，使波形稳定，从而在示波器上观测到一个大小合适的稳定的待测信号波形
2.2 记下此时“衰减放大”调节旋钮、“扫描频率”调节旋钮上对应的偏转因数y D 和扫描时间因数t D ，从示波器上读出波形振幅及波长所占的格数m 、n ，利用式（
3.1
4.1）、（3.14.2）、（3.14.3）计算信号的峰值电压和频率
2.3 用同样的方法观测4V 、1000Hz 的正弦波信号的波形，并测其峰值电压和频率 3．观察李萨如图形，并用李萨如图形测函数发生器输出的点频信号频率
3.1 将“扫描频率”调节旋钮旋至“x —y ”档，函数信号发生器的“点频输出”信号接到1y 通道输入端（该信号输入至x 偏转板），其频率设为x f ，函数信号发生器输出的正弦波信号作为已知可调信号接到2y 通道输入端，其频率设为y f ，分别调节1y 、2y 输入信号“衰减放大”调节旋钮使图形大小合适，调节函数信号发生器输出信号频率y f ，在示波器上可观测到不同形状的稳定的李萨如图形。
3.2 根据李萨如图形的形状，读出李萨如图形在x 方向、y 方向所做切线的切点个数x N 、x N ，记下每个李萨如图形对应的函数信号发生器输出信号的频率y f ，根据式y
x
x
y N N f f =
，可算出待测点频信号的频率x f 。 【注意事项】
1.为了保护示波器光屏，光点亮度不能太强，也不能长时间停留在荧光屏上某点处。
2.示波器作定量测量时，要记录偏转因数或扫描时间因数，其微调旋钮必须旋至校准位（顺时针方向旋足）。
3.示波器长时间使用，若偏转因数、扫描时间因数与标定值有差别，应用标准电压信号对其进行校准。
【数据记录与处理】 表1 测信号的电压和频率
表2 利用李萨如图形测信号的频率
【思考题】
1. 如果示波器良好，但由于某些旋钮未调好，荧光屏上看既不到亮点，也看不到扫描线，应怎样操作才能找到亮点？
2. 示波器显示波形和显示李萨如图形工作方式有何不同？
3. 示波器显示波形时，若波形不稳定，应调节示波器的那些部件使图形稳定？显示李萨如图形时，能否用同样的方法使图形稳定？为什么？
3.15 霍尔效应及应用
【实验目的】
1．了解霍尔效应，学习利用霍尔效应测量磁场B 的原理和方法。 2．学习用“对称变换测量法”消除伴随霍尔效应产生的副效应。 【实验内容与步骤】
1．连接测量线路
首先将测试仪上的工作电流、励磁电流输出调节旋钮逆时针旋至最小（为什么要进行这一步调节？），然后将测试仪上“M I 输出”、“S I 输出”分别接至实验仪上的“M I 输入”和“S I 输入”（注意不能接错！否则一旦通电，霍尔片便会被损坏），实验仪上的“H U 输出”接至测试仪上的“H U 输入”，霍尔元件置于电磁铁气隙中心。
2．研究励磁电流A I M 800.0=时该磁场下霍尔电压H U 与工作电流S I 的关系
开启测试仪电源开关，调节励磁电流A I M 800.0=，依次调节S I 从2.00mA 到4.50mA ，每隔0.50mA 采用对称变换测量法测出对应的霍尔电压H U ，描绘出该磁场下的S H I U -关系曲线，验证其线性关系。
3．研究工作电流mA I S 00.4=时霍尔电压H U 与励磁电流M I 的关系
调节mA I S 00.4=，依次调节M I 从0.100A 到0.800A ，每隔0.100A 采用对称变换测量法测出对应的霍尔电压H U ，绘出该工作电流下的M H I U -曲线，验证其线性关系。
4．测量电磁铁气隙中心的磁化曲线
4.1 从实验仪标牌上记下霍尔元件的霍尔灵敏度。
4.2 将霍尔元件置于电磁铁气隙中心，调节S I 为一定值（例如mA I S 50.4=），依次调节M I 从0.100A 到0.900A ，每隔0.100A 采用对称变换测量法测出对应的霍尔电压H U 。
4.3 由式（3.1
5.6）计算出不同励磁电流M I 对应的磁场B ，描绘出电磁铁气隙中心的磁化曲线
()M I B -
【注意事项】
1．霍尔片又薄又脆，切勿用手触摸。
2．霍尔元件允许通过的工作电流很小（本仪器不要大于4.90mA ），切勿与励磁电流输出端相接。
3．测试仪开机和关机前，应养成逆时针方向调节工作电流和励磁电流调节旋钮使其输出最小。 4．电磁铁通电时间不要过长，以防电磁铁线圈过热影响测量结果。 【数据记录与处理】
表1 研究霍尔电压H U 与励磁电流S I 的关系
A I M 800.0=
表2 研究霍尔电压H U 与励磁电流M I 的关系
mA I S 00.4=
表3 测量电磁铁气隙中心的磁化曲线
mA I S 50.4= ，_____=H K
【思考题】
1．在测量H U -M I 曲线中，0I M =时霍尔片两端仍有较小的电压，这是为什么？ 2．测磁场时，如果磁场不与霍尔元件垂直，对测量结果有什么影响？ 3．如何利用霍尔效应测量某种半导体材料的霍尔系数？
3.17 分光计的调节和使用
【实验目的】
1．了解分光计的结构和工作原理。
2．掌握分光计的调节要求和调节方法。 3．学会用分光计测量玻璃三棱镜的折射率。 【实验内容与步骤】
1．调节分光计
按照分光计的调节要求，使其满足使用状态。
2．调节三棱镜的主截面与中心轴垂直
按图 3.17.8把三棱镜放到载物台上。为下面测量的需要，载物台宜放低些。调节b1， 载物台以连线b2、b3为轴转动，光学面AC 的倾斜度改变，而AB 则在自己的光学面内运动，法线方向不变。同理，调节b2，光学面AB 的倾斜度改变时，也不影响光学面AC 。
图 3.17.8
2.1 松开螺钉15，转动望远镜对准AC 面，调节螺钉b1，使AC 面反射的绿十字像与分划板上方叉丝重合。
2.2 转动望远镜对准AB 面，调节螺钉b2，使AB 面反射的绿十字像与分划板上方叉丝重合。 2.3 重复步骤2.1、2.2，反复调节，直到光学面AC 、AB 都能达到自准。
至此三棱镜主截面已垂直于中心轴．从而保证了反射光、折射光均在与刻度盘相平行的主截面内。注意在测量顶角A 和最小偏向角m δ时，应避免三棱镜相对于载物台发生移动和转动，更不可调节螺钉b1、b2、b3。
3．测量汞灯某条谱线的最小偏向角m δ
3.1 找谱线：松开螺钉19，转动载物台，使三棱镜AC 面与平行光管光轴夹角大约0
30，用眼睛迎着出射光方向看到AB 面中谱线，然后将望远镜转到眼睛和谱线之间，此时可从望远镜中看到谱线。
图3.17.11
3.2 找最小偏向角：转动载物台，使谱线向入射光线方向靠近，同时转动望远镜跟踪其中一条谱线。当载物台转到某一位置时，若继续按原方向转动，谱线将向反方向移动，谱线反转处即为最小偏向角的位置，用螺钉19锁紧载物台。
3.3 记录最小偏向角对应的出射光位置：转动望远镜使竖直叉丝对准谱线，锁紧望远镜止动螺钉15，用微调螺钉13和18配合反复调节，确认分划板竖直叉丝对准最小偏向角时的谱线，记下两游标读数21,θθ。
3.4 记录入射光位置：不取下棱镜（开始时载物台调得较低，平行光管出射光束的一小部分可经棱镜上方直接进入望远镜中），松开螺钉15，转动望远镜并利用微调螺钉13使竖直叉丝对准狭缝像，记下两游标读数'
2'
1,θθ。
注意，此时不可转动载物台，不可调节螺钉18，不可松开螺钉19。 由图 3.17.11可知，
)]()[(2
1
2'21'1θθθθδ-+-=m （3.17.2）
3.5 重复3.3、3.4，测量6次，求平均值。 4．自准直法测三棱镜的顶角A （选做）
4.1 如图3.17.9转动望远镜对准AB 面，锁紧望远镜中心止动螺钉15，用微调螺钉13调节绿十字像与分划板上方叉丝重合，记录两游标读数21,θθ。
4.2 转动望远镜对准AC 面，重复 4.1，记录两游标读数'
2'1,θθ，由图 3.17.9可知
)]()[(2
1
1802'21'10θθθθ-+--=A （3.17.3）
图3.17.9 【注意事项】
1．光学元件要轻拿轻放，以免损坏，切忌用手触摸光学面。
2．分光计是较精密的光学仪器，要倍加爱护，不要在止动螺钉锁紧时强行转动望远镜，也不要随意拧动狭缝。
3．测量数据前务须检查分光计的几个止动螺钉，应该锁紧的是否锁紧，若未锁紧，读取的数据会不可靠。
4．测量中应正确使用望远镜及游标盘的微调螺钉，以便提高工作效率和测量的准确度。 5．在读取数据过程中，应注意望远镜的转动是否经过刻度盘的零点，若经过刻度盘的零点，则该游标的读数应加上360度。
【数据记录与处理】
表 测量最小偏向角 =?仪 ；=λ________nm ；A=
=--=
∑=1
)(1
2
95.0n n
t U n
i m i
m mA
δδ
δ
______________；
=?+=22B mA U U δ________； =±=m m m U δδδ_______ ；
=+=
2
sin
2sin A A
n m δ______________；
=??+??=22)()(
m m
A n U n U A n U δδ_____________； n U n n ±=
【思考题】
1．调节光学仪器的一般要领是先粗调后细调？本实验中是如何体现这一要领的？
2．当转动载物台0
180反复调节使望远镜光轴垂直于分光计主轴时，载物台平面是否也同时调到垂直于中心轴了？为什么？
3．调节望远镜时所使用的双面镜起什么作用？能否用三棱镜代替其进行调节？
4．对三棱镜测量时，为什么要调节三棱镜主截面（两个光学面的法线决定的平面）垂直于分光计中心轴？若不垂直，对测量结果将带来怎样的影响？
3.19 等厚干涉的应用
【实验目的】
1．观察光的等厚干涉现象并熟悉其特点。
2．掌握用牛顿环测量球面曲率半径的原理和方法。
3．掌握等厚干涉法测量微小直径或薄膜厚度的方法。
4．熟悉读数显微镜的调整和使用方法。
【实验内容与步骤】
1．熟悉读数显微镜的结构、调节原理及方法。
图3.19.3
1．目镜调焦手轮 2．镜筒 3．物镜调焦手轮 4．立柱 5．横杆
45透反镜 9．载物台
6．刻度手轮 7．物镜 8．0
2．用牛顿环仪测量平凸透镜的曲率半径
2.1 将牛顿环仪置于读数显微镜载物台上，调节钠灯高度，使其与物镜下方的45 透反
镜等高。点燃钠光灯，翻转载物台下方反射镜，使之不能反射钠光，转动物镜下方45 透反
镜，使显微镜视场中亮度大且光场分布均匀。
2.2 转动目镜调焦手轮使目镜视场中叉丝清晰，然后转动物镜调焦手轮，使镜筒慢慢由下向上
移动（为什么？），同时从目镜中观察，直至看到清晰的干涉条纹为止。观察并记录牛顿环产生的干
多项选择题(答案仅供参考) 1．请选出下列说法中的正确者（ CDE ） A ：当被测量可以进行重复测量时，常用重复测量的方法来减少测量结果的系统误差。 B ：对某一长度进行两次测量，其测量结果为10cm 和10.0cm ，则两次测量结果是一样 的。 C ：已知测量某电阻结果为：,05.032.85Ω±=R 表明测量电阻的真值位于区间 [85.27~85.37]之外的可能性很小。 D ：测量结果的三要素是测量量的最佳值（平均值），测量结果的不确定度和单位。 E ：单次测量结果不确定度往往用仪器误差Δ仪来表示，而不计ΔA . 2．请选择出表达正确者（ AD ） 3333 343/10)08.060.7(: /14.060.7:/1041.01060.7: /05.060.7:m kg D m kg C m kg B m kg A ?±=±=?±?=±=ρρρρ 3．请选择出正确的表达式： ( CD ) 3333 34/10)08.060.10( : (mm)1087.9)(87.9 :/104.0106.10 : )(10500)(5.10 :m kg D m C m kg B g kg A ?±=?=?±?==ρρ 4: 10.()551.010() A kg g =? 4．请选择出表达正确者（ A ） 333 3/04.0603.7: /14.060.7:/041.060.7: /04.060.7:m kg D m kg C m kg B m kg A ±=±=±=±=ρρρρ 5．请选择出表达正确者 ( BC ) 0.3mm 10.4cm h :D /10)08.060.7(:0.3cm 10.4h :B /1041.01060.7 :33334±=?±=±=?±?=m kg C m kg A ρρ 6．测量误差可分为系统误差和偶然误差，属于系统误差的有： ( AD ) Ａ：由于电表存在零点读数而产生的误差； Ｂ：由于测量对象的自身涨落所引起的误差； Ｃ：由于实验者在判断和估计读数上的变动性而产生的误差。 Ｄ：由于实验所依据的理论和公式的近似性引起的测量误差；
2011-2012年度第一学期大学物理实验期末考试复习提纲 一、考试时间：2012年1月4日下午16:20 — 18:00 二、考试地点（另行通知） 三、考试题型 1．填空题（20分，每空1分） 2．选择题（20分，每题2分） 3．作图题（10分，每题5分） 4．简答题（28分，每题7分） 5．计算题（22分，第1题10分，第2题12分）四、复习提纲 （一）误差理论与数据处理 1．测量的概念 2．测量的分类 3．误差的定义 4．误差的分类 5．随机误差的统计规律 6．不确定度的概念 7．不确定度的分类 8．直接测量和间接测量不确定度的计算 9．有效数字的概念 10．数值修约规则 11．有效数字的加减乘除运算 12．数据处理（作图法、逐差法、最小二乘法）（二）长度测量 1．游标卡尺与螺旋测微器分度值与零点误差 2．游标卡尺与螺旋测微器读数规则 （三）单摆 1．单摆周期公式 2．累积放大法（四）固体液体密度测量 1．物理天平的调节 2．静力称衡法 3．比重瓶法 （五）液体粘度的测定 1．斯托克斯公式 2．落球法 （六）牛顿第二定律验证 1．气垫导轨调平方法 2．牛顿第二定律验证方法 （七）杨氏模量的测量 1．光学放大法 2．拉伸法 （八）薄透镜焦距的测定 1．透镜成像特点 2．凸透镜焦距测量（自准直法、一次成像法、二次成像法） 3．凹透镜焦距测量（辅助透镜法） （九）牛顿环 1．光的干涉条件 2．牛顿环干涉图像特点 （十）电磁学实验的基础知识 1．伏安法（内接法、外接法、限流、分压） 2．电表读数规则 3．电表仪器误差 （十一）二极管伏安特性测定 1．二极管正向伏安特性 2．二极管反向伏安特性
物理实验教程 3.2 钢丝杨氏模量的测定 3.5 固体的导热系数的测定 3.8 惠更斯电桥 3.14 示波器的使用 3.15 霍尔效应的应用 3.17 分光计的调节和使用 3.19 等厚干涉的应用 407宿舍
3.2钢丝杨氏模量的测定 【实验目的】 1．了解静态拉伸法测杨氏模量的方法 2．掌握光杠杆放大法测微小长度变化的原理和方法 3．学会用逐差法处理数据 【实验内容与步骤】 1．用拉伸法测钢丝的杨氏模量 1.1 调整杨氏模量测定仪 调节杨氏模量测定仪的底脚调整螺钉，使立柱铅直。调节平台的上下位置，使随钢丝伸长的夹具B 上端与沟槽在同一水平面上（为什么?）。加1Kg 砝码在砝码托盘上，将钢丝拉直，检查夹具B 是否能在平台的孔中上下自由地滑动，钢丝是否被上下夹子夹紧． 1.2 调整光杠杆镜尺组 光杠杆后两足置于沟槽内，前足置于夹具B 上，让平面镜竖直，镜尺组安放在光杠杆正前方约1.2m 处，并尽量使望远镜水平并与光杠杆镜面同高，标尺竖直。 调节望远镜（移动或转动望远镜支架）使得从望远镜上方沿镜筒轴线方向在平面镜中能看到标尺的像，调节望远镜的目镜，看清镜筒内的十字叉丝，调节望远镜的调焦旋钮，使标尺的像清晰并无视差。 仔细调节光杠杆，使与望远镜同高的标尺刻度像与十字叉丝的横叉丝重合。（为什么？） 1.3 测量n ? 轻轻的依次将1Kg 的砝码加到砝码托盘上（砝码托自重不计），记录不同力作用下望远镜中标尺读数'i n (共6次)，然后将砝码再依次轻轻取下，再记录不同力作用下标尺读数" i n ，两次读数的平均值作为不同力作用下标尺的读数i n ，用逐差法求n ? 注意：测量时应随时注意检查和判断测量数据的合理性；加砝码时勿使砝码托摆动，并将砝码缺口交叉放置，以免倒落。 1.4 测L 、D 用钢卷尺测量光杠杆镜面到标尺的距离D 和上下夹具之间钢丝的长度L 。 1.5 测 b 用印迹法（即将光杠杆拿下放在纸上压出三个脚尖的迹点）测出光杠杆前足到后两足连线的垂直距离b 。 1.6 用螺旋测微计测量钢丝的直径d,选择上中下三处，每处都要在互相垂直方向上各测一次，
一、 选择题（每题4分，打“ * ”者为必做，再另选做4题，并标出选做记号“ * ”，多做不给分，共40分） 1* 某间接测量量的测量公式为4 3 23y x N -=，直接测量量x 和y 的标准误差为x ?和y ?,则间接测 量量N 的标准误差为？B N ?=； 4322 (2)3339N x x y x x x ??-==?=??， 3334(3)2248y N y y y y x ??==-?=-??- ()()[]21 23 2 289y x N y x ?+?=? 2* 。 用螺旋测微计测量长度时，测量值=末读数—初读数（零读数），初读数是为了消除 ( A ) （A ）系统误差 （B ）偶然误差 （C ）过失误差 （D ）其他误差 3* 在计算铜块的密度ρ和不确定度ρ?时，计算器上分别显示为“8.35256”和“ 0.06532” 则结果表示为：（ C ） (A) ρ=（8.35256 ± 0.0653） （gcm – 3 ）， (B) ρ=（8.352 ± 0.065） （gcm – 3 ）， (C) ρ=（8.35 ± 0.07） （gcm – 3 ）， (D) ρ=（8.35256 ± 0.06532） （gcm – 3 ） (E) ρ=（2 0.083510? ± 0.07） （gcm – 3 ）， (F) ρ=（8.35 ± 0.06） （gcm – 3 ）， 4* 以下哪一点不符合随机误差统计规律分布特点 （ C ） （A ） 单峰性 （B ） 对称性 （C ） 无界性有界性 （D ） 抵偿性 5* 某螺旋测微计的示值误差为mm 004.0±，选出下列测量结果中正确的答案：（ B ） A ． 用它进行多次测量，其偶然误差为mm 004.0； B ． 用它作单次测量，可用mm 004.0±估算其误差； B =?==? C. 用它测量时的相对误差为mm 004.0±。 100%E X δ = ?相对误差：无单位；=x X δ-绝对误差：有单位。
绪论-《测量的不确定度与数据处理》 1、有效数字、有效数字的单位换算 有效数字：测量结果中所有可靠数字和一个欠准数统称为有效数字。 有效数字的单位换算：在单位换锁或变换小数点位置时，不能改变有效数字位数，而是应运用科学计数法，把不同单位用10的不同次幂表示。 2、测量不确定度：测量不确定度是与测量结果相关联的参数，表征测量值的分散性、准确性和可靠程度，或者说它是被测量值在某一范围内的一个评定。 测量结果的最佳估计值 11 n i i x x n ==∑ A 类不确定度 211()=()n i i A x x x U n n σ=-=?-∑ B 类不确定度 3B U ?=仪 合成不确定度 22A B U U U =+ 测量结果的表示 x x U =± 3、数据处理方法：作图法、逐差法 作图法：1）：图示法：选取合适的坐标纸，把两组互相关联的物理量的每一对测量值标记成坐标纸上的一个点，用符号“+”表示，叫做数据点，然后根据实验的性质，把这些点连成折线，或拟合成直线或曲线，这就是图示法。 2）：图解法解实验方程：线性方程，Y=mx+b 其参数的误差与所有测量数据的误差都有关，也与坐标纸的种类、大小以及作图者自身的因素有关。 3):曲线的改直 逐差法：自变量等间隔变化，而两物理量之间又呈现线性关系时，我们除了采用图解法，最小二乘法以外，还可采用逐差法。 逐差法要求自变量等间隔变化而函数关系为线性。 实验一 长度和固体密度的测量 1、 物理天平的调节过程及注意事项 调平：1）转动调平螺丝，使水准的水泡剧中。 2）调零：天平空载，游码置于横梁上的零位置，指针应在标尺中央或在中央附近对称摆动。 3）称横：观察天平是否平衡，若不平衡，适当增减砝码或移动游码，直至平衡。 注意事项： A 、常止动：为避免道口受冲击损坏，取放物体、砝码，调节平衡螺母以及不是
作业习题 第一部分：力学部分 1、长度、密度测量 ⑴使用游标时，怎样识别它的精度？ ⑵如何从卡尺和螺旋测微计上读出被测的毫米整数和小数？ ⑶用静力秤衡法测固体密度，在秤浸入液体中的固体质量时，能否让固体接触烧杯 壁和底部，为什么？ ⑷如要测定一块任意形状的固体的密度，试选择一种实验方法，写出测量的步骤。 2 、三线悬盘测刚体转动惯量 ⑴为什么实验时必须要求两盘水平，三根悬线长度相等？ ⑵如何启动三线摆才能防止晃动？ ⑶为什么三线摆的扭转角不能过大？ ⑷仪器常数m0、m1、m2应选用什么仪器测量？a和b分别表示什么距离？为什么 周期T要通过测量50周的时间50T计算得到，直接测量行吗？为什么？ 3、碰撞和动量守恒 ⑴分析实验过程中的守恒原理，动量和能量是否遵守同一守恒定律、你能给出什么 结论？ ⑵比较以下实验结果： 把光电门放在远离及靠近碰撞位置； 碰撞速度大和小； 正碰与斜碰 导轨中气压大与小。 4 、拉伸法测杨氏模量 ⑴仪器调节的步骤很重要，为在望远镜中找到直尺的象，事先应作好哪些准备，试 说明操作程序。 ⑵如果在调节光杠杆和镜尺组时，竖尺有5度的倾斜，其它都按要求调节。问对结 果有无影响？影响多大？如果竖尺调好为竖直而小镜有5度的倾斜，对结果有无影响？ ⑶本实验中各个长度量用不同的仪器（螺旋测微计、钢卷尺等）来测量是怎样考虑
的，为什么？ ⑷利用光杠杆把测微小长度△L变成测D等量，光杠杆放大率为2D／l，根据此式 能否以增加D减少1来提高放大率？这样做有无好处？有无限度？应怎样考虑这个问题？ ⑸加砝码后立即读数和过一会读数，读数值有无区别，从而判断弹性滞后对测量有无 影响。由此可得出什么结论？ 5、焦利氏秤测液体的表面张力系数 ⑴焦利氏秤的弹簧为什么要做成锥形？ ⑵实验中应注意哪些方面因素才能减小误差？ 6 、落球法测液体的粘滞系数 ⑴本实验中可能引起误差的因素有哪些？ ⑵本实验所采用的测液体粘滞系数的方法是否对一切液体都适用？ ⑶什么是雷诺系数？说明其物理意义，结合以上实验，分析其影响。 第二部分：电学部分 7、万用表及电路 ⑴为什么不宜用欧姆计测量表头的内阻？ ⑵万用表使用完毕后，为什么不能让功能旋钮停在欧姆挡？ ⑶选择两个电位器，组成一个可以进行粗调和细调的分压电路（画出电路图，标明 电位器的阻值）。 8 、电流计的研究 ⑴灵敏电流计之所以有较高的灵敏度是由于结构上做了哪些改进？ 9、单臂电桥测电阻 （1）电桥采用什么方法测电阻？ （2）单臂电桥适合测多大的电阻？能读几位有效数字？ 10、双臂电桥测低电阻 ⑴如果将标准电阻和待测铜棒的电压接头与电流接头互相颠倒，等效电路是怎样的 这样做好不好？ （2）双臂电桥是怎样消除导线电阻及接触电阻的影响的？
大学物理实验A(II)考试复习题 1．有一个角游标尺，主尺的分度值是°，主尺上29个分度与游标上30个分度等弧长，则这个角游标尺的最小分度值是多少？ 30和29格差1格，所以相当于把这1格分成30份。这1格为°=30′，分成30份，每份1′。 2．电表量程为：0～75mA 的电流表，0～15V 的电压表，它们皆为级，面板刻度均为150小格，每格代表多少？测量时记录有效数字位数应到小数点后第几位(分别以mA 、V 为记录单位)？为什么？ 电流表一格小数点后一位 因为误差, 电压表一格小数点后两位,因为误差，估读一位 ***3．用示波器来测量一正弦信号的电压和频率，当“Y轴衰减旋钮”放在“2V/div”档，“时基扫描旋钮”放在“div”档时，测得波形在垂直方向“峰－峰”值之间的间隔为格，横向一个周期的间隔为格，试求该正弦信号的有效电压和频率的值。 f=1/T=1÷×= U 有效=÷根号2= ***4.一只电流表的量程为10mA ，准确度等级为级；另一只电流表量程为15mA ，准确度等级为级。现要测量9mA 左右的电流，请分析选用哪只电流表较好。 量程为10mA ，准确度等级为级的电流表最大误差,量程为15mA ，准确度等级为级,最大误差,所以选用量程为15mA ，准确度等级为级 5. 测定不规则固体密度 时，，其中为0℃时水的密度，为被测物在空气中的称量质量，为被测物完全浸没于水中的称量质量，若被测物完全浸没于水中时表面附 有气泡，试分析实验结果 将偏大还是偏小？写出分析过程。 若被测物浸没在水中时附有气泡，则物体排开水的体积变大，物体所受到的浮力变大，则在水中称重结果将偏小，即m 比标准值稍小，可知0ρρm M M -=将偏小 6．放大法是一种基本的实验测量方法。试写出常用的四种放大法，并任意选择其中的两种方法，结合你所做过的大学物理实验，各举一例加以说明。 累计放大法 劈尖干涉测金属丝直径的实验中，为了测出相邻干涉条纹的间距 l ，不是仅对某一条纹测量，而是测量若干个条纹的总间距 Lnl ，这样可减少实验的误差。 机械放大法 螺旋测微器，迈克尔孙干涉仪读数系统
题库B-12 单项选择题（答案仅供参考） 1．两个直接测量值为0．5136mm 和10．0mm ，它们的商是（ C ） 0.1 :D 0.051:C 0.0514:B 05136.0:A 最少为三个有效数字 2．在热敏电阻特性测量实验中，QJ23型电桥“B ”和“G ”开关的使用规则是：（ A ） A ：测量时先按“B ”，后按“G ”，断开时先放“G ”后放“B ” B ：测量时先按“G ”，后按“B ”，断开时先放“B ”后放“G ” C ：测量时要同时按“G ”和“B ”，断开时也要同时放“B ”和“G ” D ：电桥操作与开关“G ”和“B ”的按放次序无关。 3．在观察李萨如图形时，使图形稳定的调节方法有：（ B ） A ：通过示波器同步调节，使图形稳定； B ：调节信号发生器的输出频率； C ：改变信号发生器输出幅度； D ：调节示波器时基微调旋扭，改变扫描速度，使图形稳定。 观察丽莎如图时没有用扫描电压，所以ACD 不适用，只能通过调节两个输入信号使之 匹配 4．QJ36型单双臂电桥设置粗调、细调按扭的主要作用是：（ A ） Ａ：保护电桥平衡指示仪（与检流计相当），便于把电桥调到平衡状态； Ｂ：保护电源，以避免电源短路而烧坏； Ｃ：保护标准电阻箱； Ｄ：保护被测的低电阻，以避免过度发热烧坏。 5．选出下列说法中的正确者：（ A ） Ａ：QJ36型双臂电桥的特点之一，是它可以大大降低连接导线电阻的影响。 B ：QJ36型双臂电桥连接低电阻的导线用铜片来代替，从而完全消除了导线引入的误差。 C ：QJ36型双臂电桥设置“粗”、“细”调按钮，是为了避免电源烧坏。 D ：双桥电路中的换向开关是为了保护被测的低电阻，以避免过度发热而烧坏。 6.某同学得计算得某一体积的最佳值为3 415678.3cm V =(通过某一关系式计算得到)，不 确定度为3064352.0cm V =?，则应将结果表述为：( D ) A ：V=3.415678±0.64352cm 3 B: V=3.415678±0.6cm 3 C: V=3.41568±0.64352cm 3 D: V=3.42±0.06cm 3 7．几位同学关于误差作了如下讨论： 甲：误差就是出了差错，只不过是误差可以计算，而差错是日常用语，两者没有质的区别。 乙：误差和差错是两个完全不同的概念，误差是无法避免的，而差错是可以避免的。 丙：误差只是在实验结束后，对实验结果进行估算时需要考虑。 丁：有测量就有误差，误差伴随实验过程始终，从方案设计、仪器选择到结果处理，均离不开误差分析。 正确的选择是：( B ) A ：甲乙丙丁都对； B ：乙和丁对，甲和丙错；
单项选择题 1．两个直接测量值为0．5136mm 和 10．0mm，它们的商是（ C） B : 0.0514 最少为三个有效数字 A : 0.05136 C : 0.051 D : 0.1 2．在热敏电阻特性测量实验中，QJ23 型电桥“ B”和“ G”开关的使用规则是：（ A ） A ：测量时先按“ B”后按，“ G”，断开时先放“ G”后放“ B” B：测量时先按“ G”，后按“ B”，断开时先放“ B”放后“ G” C：测量时要同时按“ G”和“ B”断开时也要同时放，“ B”和“ G” D：电桥操作与开关“ G”和“ B”的按放次序无关。 3．在观察李萨如图形时，使图形稳定的调节方法有：（B ） A ：通过示波器同步调节，使图形稳定；B：调节信号发 生器的输出频率； C：改变信号发生器输出幅度； D：调节示波器时基微调旋扭，改变扫描速度，使图形稳定。 观察丽莎如图时没有用扫描电压，所以 ACD 不适用，只能通 过调节两个输入信号使之匹配 4． QJ36 型单双臂电桥设置粗调、细调按扭的主要作用是：（ A ） Ａ：保护电桥平衡指示仪（与检流计相当），便于把电桥调到 平衡状态；
Ｂ：保护电源，以避免电源短路而烧坏； Ｃ：保护标准电阻箱； Ｄ：保护被测的低电阻，以避免过度发热烧坏。 5．选出下列说法中的正确者：（ A ） Ａ： QJ36 型双臂电桥的特点之一，是它可以大大降低连接导 线电阻的影响。 B：QJ36 型双臂电桥连接低电阻的导线用铜片来代替，从而 完全消除了导线引入的误差。 C：QJ36 型双臂电桥设置“粗”、“细”调按钮，是为了避免电源烧坏。 D：双桥电路中的换向开关是为了保护被测的低电阻，以避免 过度发热而烧坏。 6.某同学得计算得某一体积的最佳值为V 3.415678cm3(通过某一 关系式计算得到 )，不确定度为V0.064352cm3，则应将结果 表述为： ( D) A ： V=3.4156780.64352cm3B: V=3.4156780.6cm3 C: V=3.41568 0.64352cm3D: V=3.420.06cm3 7．几位同学关于误差作了如下讨论： 甲：误差就是出了差错，只不过是误差可以计算，而差错是
“物理实验III-1”期末考试试卷（C卷） 一、填空、选择、简答题（任选4题，若多答则按前4题记分）（在选择的题上画圈）（8分） 1 单双臂电桥测量电阻值的适用范围是：( ) （A）单双臂电桥都可以测量任何阻值的电阻； （B）单臂电桥适用于测量中值电阻，而双臂电桥适用于测量低值电阻； （C）双臂电桥只适用于测量低值电阻；而单臂电桥测量电阻的范围不受限制； （D）单臂电桥只适用于测量低值电阻；而双臂电桥测量电阻的范围不受限制； 2 误差按照性质可分为两种类型，即_________和系统_________。 3 进行十一线电位差计实验时，在工作电流标准化的过程中，检流计始终单方向偏转，不指零，其原因为： （A）标准电池接反（B）检流计灵敏度不高 （C）电阻丝不均匀（D）工作电源过高 4 在上图中画出x偏转板上的信号波形： 5 探测线圈处于什么条件下毫伏表的读数最大？毫伏表读数最小，又说明什么问题？ 答： 6 在进行n次测量的情况下，任一次测量的标准偏差为： (A) (B)(C)(D) 7 用螺旋测微计计量长度时，测量值=末读数—初读数，初读数是为了消除( ) (A)系统误差(B)偶然误差(C)过失误差(D)其他误差
8 分光计的刻度上有720个分格，每一格为30’，角游标的30个分格对应着刻度盘上的29个分格，该游标的分度值为____________。 二、有效数字及运算（6分） 1.计算下列函数有效数的结果： (1) x=9.80, lnx=________ (2) x=5.84, =________ (3) x=0.5275, =________ 2.把下列各数按数字修约规则取为四位有效数字 (1) 21.495 _______ (2) 43,465 _______ (3) 8.1308 _______ 三、推导不确定度传递公式（8分） (1) N=x+y+2z (2) f = (a ≠b) 四、（６分）在单摆测重力加速度实验中，用2 24l g T π=计算重力加速度。已获得摆长l 与周期T 的测量结果为： (100.0100.010)l cm =± (2.00210.0020)T =±秒 写出表示重力加速度g 的测量结果，即： 要求推导出不确定度的方差传递公式 ?g g ?= 计算出不确定度?g ?=最后写出测量结果g g g =±?。
实验内容及要求（12学时） 第一单元： 实验一、长度和固体密度测量 1.主要仪器：游标尺、千分尺、物理天平 2．讲解：功能、构造、原理、等级、灵敏度、分度值、量程、仪器误差限、使用方法及注意事项等。 3．测量及计算详见“力学实验考试要求”。（在实验要求的目录里） 特别提示：本实验项目作为学生本期考试成绩，实验操作和实验报告在二节课内定时完成。本学期实验结束后下发该报告。 实验二、分光计调节及棱镜项角的测量 1.主要仪器：分光计、钠光灯、三棱镜 2.基本知识介绍：光学实验的基本操作规程、常用光源（激光、钠光灯、水银灯）、基本调节技术（光学元件光轴的共轴等高的调节、消除视差的调节、自准直法）、常用光学仪器（望远镜、目镜、放大镜、显微镜） 3．讲解：仪器结构、读数系统（刻度盘刻度、游标刻度的分格和主刻度盘上分格的关系，偏心误差的产生及消除，如何计算测量角度）、仪器的调节方法（粗调、调节望远镜、调节准直管），分光计测角的原理，介绍测量三棱镜顶角的两种方法。 4．测量、计算：用反向法测量三棱镜顶角各3次，计算测得的顶角，求顶角的平均值及不确定度，写出测量结果。 第二单元：
实验一、电热当量的测量 1.主要仪器：机械秒表、电子温度计、量热器、电子天平、电流表、电压表 2.讲解：仪器功能、结构、仪器误差、主要技术指标、分度值、使用方法、 注意事项、实验原理、温度修正的方法（作图法、计算法）等。 3.测量、计算：要求分别用计算法、作图法进行测量并修正系统终温，代入 公式计算出电热当量，求出绝对误差与相对误差，正确表示实验结果。 实验二、伏安法测电阻 1.主要仪器：直流稳压电源、直流电流表、直流电压表、滑线变阻器、电阻箱 2.讲解：实验原理、仪器结构、主要技术指标、使用方法、制流电路、分压 电路、安全位置、量程、读数、仪表误差、注意事项等。 3.测量、计算： （1）线性电阻伏安特性，计算电表的接入误差和修正值，作伏安特性曲线。 被测电阻范围：200~300Ω， 电源电压：4V 电流表:15mA档，内阻4.6Ω； 电压表：3V档，内阻3000Ω； 测量要求：根据上述的数据，选择电表的连接方法（内接或外接）。共测量10组数据。 （2）二极管正向伏安特性，计算电表的接入误差和修正值，作伏安特性曲线。 电源电压：2V 电流表:15mA档，内阻4.6Ω；
习 题(参考答案) 2．指出下列测量值为几位有效数字，哪些数字是可疑数字，并计算相对不确定度。 (1) g ＝(9.794±0.003)m ·s 2 - 答：四位有效数字，最后一位“4”是可疑数字，%031.0%100794 .9003 .0≈?= gr U ； (2) e ＝(1.61210±0.00007)?10 19 - C 答：六位有效数字，最后一位“0”是可疑数字，%0043.0%10061210 .100007 .0≈?= er U ； (3) m ＝(9.10091±0.00004) ?10 31 -kg 答：六位有效数字，最后一位“1”是可疑数字，%00044.0%10010091 .900004 .0≈?= mr U ； (4) C ＝(2.9979245±0.0000003)8 10?m/s 答：八位有效数字，最后一位“5”是可疑数字 1．仪器误差为0.005mm 的螺旋测微计测量一根直径为D 的钢丝，直径的10次测量值如下表： 试计算直径的平均值、不确定度(用D 表示)和相对不确定度(用Dr 表示)，并用标准形式表示测量结果。 解： 平均值 mm D D i i 054.210110 1 ==∑=
标准偏差： mm D D i i D 0029.01 10)(10 1 2 ≈--= ∑=σ 算术平均误差： m m D D i i D 0024.010 10 1 ≈-= ∑=δ 不确定度A 类分量mm U D A 0029.0==σ， 不确定度B 类分量mm U B 005.0=?=仪 ∴ 不确定度mm U U U B A D 006.0005.00029.0222 2≈+=+= 相对不确定度%29.0%100054 .2006 .0%100≈?=?= D U U D Dr 钢丝的直径为：%29.0)006.0054.2(=±=Dr D mm D 或 不确定度A 类分量mm U D A 0024.0==δ ， 不确定度B 类分量mm U B 005.0=?=仪 ∴ 不确定度mm U U U B A D 006.0005.00024.0222 2≈+=+= 相对不确定度%29.0%100054 .2006 .0%100≈?=?= D U U D Dr 钢丝的直径为： %29.0)006.0054.2(=±=Dr D mm D ，%00001.0%1009979245 .20000003 .0≈?= Cr U 。 3．正确写出下列表达式 （1）km km L 310)1.01.3()1003073(?±=±= （2）kg kg M 4 10)01.064.5()13056430(?±=±= （3）kg kg M 4 10)03.032.6()0000030.00006320.0(-?±=±= （4）s m s m V /)008.0874.9(/)00834 .0873657.9(±=±= 4．试求下列间接测量值的不确定度和相对不确定度，并把答案写成标准形式。
.. 浙江农林大学 2016- 2017学年第一学期考试卷（B 卷） 课程名称：大学物理实验 课程类别： 必修 考试方式： 闭卷 注意事项：1、本试卷满分100分。 2、考试时间 30分钟。 题号 一 二 三 总分 得分 评阅人 一、单项选择题（1-7题必做，8-13题任选做2题。每题只有一个正确答案，将 选择的答案填入以下表格中，填在题目上的将不给分，每题3分，共计27分） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 1-7题必做： 1、利用示波器通过一系列的传感手段，可得到被检者的心电图。医生通过心电图，可以了解到被检者心跳的情况，例如，测量相邻两波峰的时间间隔，便可计算出1min 内心脏跳动的次数(即心率)。同一台示波器正常工作时测得待检者甲、乙的心电图分别如图 甲、 乙所示，相邻两波峰在示波器上所占格数已经标出。若医生测量时记下被检者甲的心率为60 次/min ，则可知乙的心率和这台示波器X 时间增益（衰减）选择开关置于（ ） A 、48 次/min, 50ms/div B 、75 次/min, 0.2s/div C 、75 次/min, 0.1s/div D 、48 次/min, 20ms/div 2、在牛顿环实验中，我们看到的干涉条纹是由哪两条光线产生的？（ ） A 、 3和4 B 、 1和2 C 、 2和3 D 、 1和4 得分 学院： 专业班级： 姓名： 学号： 装 订 线 内 不 要 答 题 1 2 3 4 5 5 5 甲
3、已知300x f Hz =，李萨如图形为 “ ”，则y f 为（ ） A 、 400Hz B 、 450Hz C 、 200Hz D 、 100Hz 4、在空气比热容比测定实验中，我们用到的两种传感器是：（ ） A 、压强传感器和体积传感器 B 、压强传感器和温度传感器 C 、温度传感器和体积传感器 D 、压强传感器和时间传感器 5、密立根油滴实验中，基本电荷e 的计算，应对实验测得的各油滴电荷q 求（ ） A 、算术平均值 B 、 最小公倍数 C 、最小整数 D 、最大公约数 6、用量程为20mA 的1.0级毫安表测量电流。毫安表的标尺共分100个小格，指针指示为60.5格。电流测量结果应表示为 （ ） A 、(60.5±0.2)mA B 、(20.0±0.1)mA C 、(12.1±0.2) mA D 、(12.10±0.01)mA 7、传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的稳定后，会自动停止工作，其中空调机内使用了下列哪种传感器( ) A ．温度传感器 B ．红外传感器 C ．生物传感器 D ．压力传感器 8-13题任选做2题： 8、在0~100℃范围内，Pt100输出电阻和温度之间关系近似呈如下线性关系： )1(0AT R R T +=，式中A 为温度系数，约为3.85×10-3℃-1。则当Pt100输出电阻 为115.4Ω时对应温度为（ ） A 、0 ℃ B 、40 ℃ Ｃ、50 ℃ Ｄ、100 ℃ 9、分光计实验中为能清晰观察到“十”字光斑的像，需调节（ ） A 、前后移动叉丝套筒 B 、目镜调节手柄 C 、望远镜水平度调节螺钉 D 、双面反射镜的位置 10、在多普勒效应实验装置中，光电门的作用是测量小车通过光电门的（ ） A 、时间 B 、速度 C 、频率 D 、同时测量上述三者 11、如图三，充氩的夫兰克-赫兹管A I ～K G U 2曲线中, 氩原子的第一激发电位0U 为( ) A 、 45U U - B 、 1U C 、 13U U - D 、36U U -
大学物理实验期末复习 材料 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
绪论-《测量的不确定度与数据处理》 1、有效数字、有效数字的单位换算 有效数字：测量结果中所有可靠数字和一个欠准数统称为有效数字。 有效数字的单位换算：在单位换锁或变换小数点位置时，不能改变有效数字位数，而是应运用科学计数法，把不同单位用10的不同次幂表示。 2、测量不确定度：测量不确定度是与测量结果相关联的参数，表征测量值的分散性、准确性和可靠程度，或者说它是被测量值在某一范围内的一个评定。 测量结果的最佳估计值 11n i i x x n ==∑ A 类不确定度 A x U σ= B 类不确定度 B U = 仪 合成不确定度 U =测量结果的表示 x x U =± 3、数据处理方法：作图法、逐差法 作图法：1）：图示法：选取合适的坐标纸，把两组互相关联的物理量的每一对测量值标记成坐标纸上的一个点，用符号“+”表示，叫做数据点，然后根据实验的性质，把这些点连成折线，或拟合成直线或曲线，这就是图示法。 2）：图解法解实验方程：线性方程，Y=mx+b 其参数的误差与所有测量数据的误差都有关，也与坐标纸的种类、大小以及作图者自身的因素有关。 3):曲线的改直 逐差法：自变量等间隔变化，而两物理量之间又呈现线性关系时，我们除了采用图解法，最小二乘法以外，还可采用逐差法。
逐差法要求自变量等间隔变化而函数关系为线性。 实验一长度和固体密度的测量 1、物理天平的调节过程及注意事项 调平：1）转动调平螺丝，使水准的水泡剧中。 2）调零：天平空载，游码置于横梁上的零位置，指针应在标尺中央或在中央附近对称摆动。 3）称横：观察天平是否平衡，若不平衡，适当增减砝码或移动游码，直至平衡。 注意事项： A、常止动：为避免道口受冲击损坏，取放物体、砝码，调节平衡螺母以及 不是用天平时，都必须放下横梁，止动天平。只有在判别天平是否平衡时才启动天平。 B、轻操作：启动、止动天平时，动作务须轻且慢，以使天平刀口不受撞击。 最好在天平指针摆到刻度尺中央时止动天平。 C、必须用镊子搬动砝码和拨动游码，不许用手直接抓取或拨动。称横完毕， 砝码必须放回盒中原位，不许放在秤盘及砝码盒以外的其他地方。 D、天平的负载不得超过其最大称量，以防损坏刀口或压弯横梁。也不应将 高温物体、酸、碱等腐蚀性物品直接放在秤盘中称横，以防被腐蚀。 2、螺旋测微器的读数 答案一：读数=固定刻度+可动刻度+估读值 (1) 读数时，要注意固定刻度尺上表示半毫米刻线是否已经露出。 (2)读数时，千分位有一位估读数字，即使固定刻度的零点正好与可动刻度的某一刻度线对齐，千分位上也应读为“0”。
液体表面张力 1、不加水，调零（-80mv~0mv ） 2、两点定标（定标后不再动“mv ”旋钮）：挂上砝码盘（不能使用手，必须用镊子小心挂上）依次加入第一个砝码，记录数据u1，加入第二个砝码，记录数据u2，加入第三个砝码，不用记录数据，取下第三个砝码，待稳定后记录数据u2’，取下第二个砝码，记录数据u1’，取下第一个砝码和砝码盘。 U=FB U 为单个砝码电压：（u1+u1’）/2=u01; (u2+u2’)/2=u02; U=(u02-u01)*10^-3(mv 换算成V) F 为单个砝码重力：F=0.5*10^-3（单个砝码质量，换算成kg ）*9.8 B 为仪器灵敏度：B=U/F 3、挂上吊环（吊环应多次调整水平，可利用旋转吊环观察吊环是否水平；用镊子挂上用镊子取下）。在培养皿中装上水，培养皿先擦干净后，装水并保证培养皿外表面没有水。吊环下沿应完全浸没（浸没1mm 左右即保证完全浸没）。转动放置培养皿转台下部的升降螺丝，将吊环拉离水面，此时，观察环浸入液体中及从液体中拉起时的电压值，记录即将脱离水面的最大电压值U1，吊环完全脱离水面悬空后的电压值U2（U1，U2测量过程中若未观察到最大值可重复试验直到测量到为止；U1-U2约为40~60） B D D U U )(212 1+-= πσ σ为所求表面张力系数。 4、仪器整理：除了培养皿内表面可以有水外其他地方都不能有水，吊环、砝码盘、砝码需擦干后放入盒内，关闭电源，仪器归位摆放整齐。 电子示波器的调节和使用 1、开机找亮点（三个信号都断开）：内部信号（TIME/DIV ）关闭（逆时针旋转到底）；5个小旋钮所有缺口竖直向上；SOURCE 打到CH1/CH2；MODE 打到AUTO ；按下交替出发（TRIG.ALT ）；断开外接信号（CH1/CH2都打到GND ）；灰度关到最小（逆时针旋转到底）。开机，灰度顺时针旋转到最大，屏幕中心出现亮点。 2、调节直线（接通CH1/CH2）：打开函数发生器，将CH2调节到SIN 正弦信号。（函数发生器显示屏幕下方的蓝色按钮对应屏幕上对应符号，调节频率在数字键盘上按键，左右按键可调节光标位置）。（默认频率CH1为1CH2为1.5） 调出水平有限线段（接通CH1）：接通函数发生器上的CH1信号；示波器上CH1打到AD/DC ；MODE （示波器面板下方中间）打到CH1；内部信号关掉（TIME/DIV 逆时针旋转到底）。此时屏幕出现水平线段，按指定要求调节到指定长度（双色旋钮和左右按键合作调节）。 调出竖直有限线段（接通CH2）：接通函数发生器上的CH2信号；示波器上CH2打到AD/DC ；MODE （示波器面板下方中间）打到CH2；内部信号关掉（TIME/DIV 逆时针旋转到底）。此时屏幕出现竖直线段，按指定要求调节到指定长度（双色旋钮和左右按键合作调节）。 3、调出正弦波型（接通内部信号+CH1/CH2） 调出通道1的正弦波型（CH1+内部信号）：函数发生器上CH1选择SIN 波型，并打开CH1信号；示波器上CH1打到AD/DC ；MODE 打到CH1；内部信号打开（TIME/DIV 顺时针旋转到底）。此时屏幕上出现通道1的正弦波型，通过调节左右旋钮和SWP.V AR 旋钮调整出指定完整波形个数。 调出通道2的正弦波型（CH2+内部信号）：函数发生器上CH2选择SIN 波型，关闭CH1信号并打开CH2信号；示波器上CH2打到AD/DC ；MODE 打到CH2；内部信号打开
第一部分：基本实验基础 1．（直、圆）游标尺、千分尺的读数方法。 答：P46 2．物理天平 1．感量与天平灵敏度关系。天平感量或灵敏度与负载的关系。 答：感量的倒数称为天平的灵敏度。负载越大，灵敏度越低。 2．物理天平在称衡中，为什么要把横梁放下后才可以增减砝码或移动游码。 答：保护天平的刀口。 3．检流计 1．哪些用途？使用时的注意点？如何使检流计很快停止振荡？ 答：用途：用于判别电路中两点是否相等或检查电路中有无微弱电流通过。 注意事项：要加限流保护电阻要保护检流计，随时准备松开按键。 很快停止振荡：短路检流计。 4．电表 量程如何选取？量程与内阻大小关系？ 答：先估计待测量的大小，选稍大量程试测，再选用合适的量程。 电流表：量程越大，内阻越小。 电压表：内阻=量程×每伏欧姆数 5．万用表 不同欧姆档测同一只二极管正向电阻时，读测值差异的原因？ 答：不同欧姆档，内阻不同，输出电压随负载不同而不同。 二极管是非线性器件，不同欧姆档测，加在二极管上电压不同，读测值有很大差异。 6．信号发生器 功率输出与电压输出的区别？ 答：功率输出：能带负载，比如可以给扬声器加信号而发声音。 电压输出：实现电压输出，接上的负载电阻一般要大于50Ω。 比如不可以从此输出口给扬声器加信号，即带不动负载。 7．光学元件 光学表面有灰尘，可否用手帕擦试？ 答：不可以 8．箱式电桥 倍率的选择方法。 答：尽量使读数的有效数字位数最大的原则选择合适的倍率。 9．逐差法 什么是逐差法，其优点？ 答：把测量数据分成两组，每组相应的数据分别相减，然后取差值的平均值。 优点：每个数据都起作用，体现多次测量的优点。 10．杨氏模量实验 1．为何各长度量用不同的量具测？
大学物理实验答案 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
实验一 物体密度的测定 【预习题】 1．简述游标卡尺、螺旋测微器的测量原理及使用时的注意事项。 答：（1）游标卡尺的测量原理及使用时的注意事项： 游标卡尺是一种利用游标提高精度的长度测量仪器，它由主尺和游标组成。设主 尺上的刻度间距为y ，游标上的刻度间距为x ，x 比y 略小一点。一般游标上的n 个刻度间距等于主尺上(n -1)个刻度间距，即y n nx )1(-=。由此可知，游标上的刻度间距与主尺上刻度间距相差n 1,这就是游标的精度。 教材P33图1-2所示的游标卡尺精度为 mm 501,即主尺上49mm 与游标上50格同长，如教材图1-3所示。这样，游标上50格比主尺上50格（50mm ）少一格（1mm ），即游标上每格长度比主尺每格少1÷50 = 0.02(mm)， 所以该游标卡尺的精度为0.02mm 。 使用游标卡尺时应注意：①一手拿待测物体，一手持主尺，将物体轻轻卡住，才 可读数。②注意保护量爪不被磨损，决不允许被量物体在量爪中挪动。③游标卡尺的外量爪用来测量厚度或外径，内量爪用来测量内径，深度尺用来测量槽或筒的深度，紧固螺丝用来固定读数。 （2）螺旋测微器的测量原理及使用时的注意事项： 螺旋测微器又称千分尺，它是把测微螺杆的角位移转变为直线位移来测量微小长 度的长度测量仪器。螺旋测微器主要由固定套筒、测量轴、活动套筒(即微分筒)组成。
如教材P24图1-4所示，固定套管D上套有一个活动套筒C(微分筒)，两者由高精度螺纹紧密咬合，活动套筒与测量轴A相联，转动活动套筒可带动测量轴伸出与缩进，活动套筒转动一周( 360)，测量轴伸出或缩进1个螺距。因此，可根据活动套筒转动的角度求得测量轴移动的距离。对于螺距是0.5mm螺旋测微器，活动套筒C的周界被等分为50格，故活动套筒转动1 格，测量轴相应地移动0.5/50=0.01mm,再加上估读，其测量精度可达到0.001 mm。 使用螺旋测微器时应注意：①测量轴向砧台靠近快夹住待测物时，必须使用棘轮而不能直接转动活动套筒，听到“咯、咯”即表示已经夹住待测物体，棘轮在空转，这时应停止转动棘轮，进行读数，不要将被测物拉出，以免磨损砧台和测量轴。②应作零点校正。 2．为什么胶片长度可只测量一次？ 答：单次测量时大体有三种情况：（1）仪器精度较低，偶然误差很小，多次测量读数相同，不必多次测量。（2）对测量的准确程度要求不高，只测一次就够了。（3）因测量条件的限制，不可能多次重复测量。本实验由对胶片长度的测量属于情况（1），所以只测量1次。
1.下图为实验中用到的运放LM324的引脚排布图，下列有关该运放的说法错误的是：( ) A.运算放大器工作时，引脚4接电源负极，引脚11接电源正极 B.实验中利用运算放大器高电压增益的特性，将其用作电压比较器 C.该运放的最高输出电压略小于电源电压 D.引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端，引脚1为输出端 （提交答案：A 判题：√ 得分：10分） NTC热敏电阻阻值R随温度T变化的规律可近似表示为 ，其阻值大小与下列哪个参数无关 A.环境温度 B.材料常数 C.标称阻值即25℃时热敏电阻的阻值 D.直流稳压电源电压值 （提交答案：D 判题：√ 得分：10分） 下列不属于巨磁阻应用的是（） A.安保的门禁系统 B.汽车发动机转速测量 C.电脑硬盘磁头
D.商品二维码 （提交答案：A 判题：╳ 得分：0分） 巨磁阻效应与微观电子学的理论有关，下列关于电子自旋与散射的说法正确的是（） A.材料几何尺度越小，电子在边界上的散射几率越小 B.电子的自旋与外磁场平行耦合时，散射几率小 C.电子的散射几率越大，相对的材料电阻越大 D.电子的自旋与材料磁化方向反平行耦合时，相对的材料电阻大 （提交答案：C 判题：√ 得分：10分） .在多普勒效应综合实验中，测量室温是为了（） A.控制皮带的松紧 B.计算超声波速度 C.计算电路中电阻阻值 （提交答案：B 判题：√ 得分：10分） 关于多普勒效应下列说法正确的是( ) A.多普勒效应是英国物理学家牛顿首先发现的 B.发生多普勒效应时,波源的频率变化了 C.发生多普勒效应时,观察者接收的频率变化了 D.多普勒效应发生在波源与接收器相对静止的时候 （提交答案：B 判题：╳ 得分：0分）