大学物理2,14.第十四章思考题
1、在夫琅和费单缝衍射实验中，波长为λ的单色光垂直入射在宽度为4 λ的单缝上，对应的衍射角为30°，则单缝处的波阵面可以划分成多少个半波带？ 【答案：4】
详解：依题意，在衍射角为30°的方向上的最大光程差为
λλθ230sin 4sin == a
因此单缝处的波阵面可划分的半波带数目为
42
/sin =λθ
a 2、一束波长为λ的平行单色光垂直入射在单缝AB 上，装置如图14-11所示。在屏幕E 上形成衍射图样，如果P 是中央亮纹一侧第一条暗纹的位置，则BC 的长度是波长λ的多少倍？ 【答案：1】
详解：由于P 是中央亮纹一侧第一条暗纹的位置，因此
λθ==sin a BC
即BC 的长度是波长λ的1倍。
3、在如图14-12所示的夫琅和费单缝衍射实验中，如果将单缝沿透镜光轴
生变化？
详解：由于屏幕上的衍射条纹间距
和明暗条纹的位置与单缝和透镜之间的距离无关，因此当单缝沿透镜光轴方向
E 图14-11
P
E 图14-12
向透镜平移时，屏幕上的衍射条纹间距和明暗条纹的位置都不改变。
4、在夫琅和费单缝衍射实验中，波长为λ的单色光垂直入射到单缝上。在衍射角等于30°的方向上，单缝处的波面可以划分成4个半波带，则狭缝宽度a 等于λ的多少倍？ 【答案：4】
详解：依题意有
42
/30sin =λ
a 解之得
λ4=a
即此时狭缝宽度a 等于λ的4倍。
5、波长为500nm 的单色光垂直照射到宽度为0.25mm 的单缝上，单缝后面放置一块凸透镜，在凸透镜的焦平面上放置一个用来观测衍射条纹的屏幕。测得屏幕上中央明条纹两侧的第三条暗条纹之间的距离为12mm ，则凸透镜的焦距f 等于多少？ 【答案：1m 】
详解：中央明条纹两侧的第k 条暗条纹之间的距离为
λa
f k
x 2=? 由此解得凸透镜的焦距为
λ
k x a f 2?=9
3
3105003210121025.0---??????=m)(1=
6、在如图14-13所示的夫琅和费单缝衍射实验中，中央明纹的衍射角范围很小。如果使单缝宽度a 变为原来的1.5倍，同时使入射单色光的波长λ变为原来的0.75倍，则屏幕E 上单缝衍射条纹中央明纹的宽度?x 将变为原来的多少倍？ 【答案：0.5】
详解：原来中央明条纹的宽度为
λa
f x =?
λ75.05.1?=
'?a f x λa
f 5.0=x ?=5.0 即屏幕E 上单缝衍射条纹中央明纹的宽度将变为原来的0.5倍。
7、在夫琅和费单缝衍射实验中，屏上第三级暗条纹对应的单缝处波面可划分为多少个半波带？如果将缝宽缩小一半，原来的第三级暗纹处将是什么条纹？
【答案：6；第一级明条纹】
详解：第三级暗条纹对应的最大光程差为
λθ3sin =a
因此单缝处的波阵面可划分的半波带数目为
62
/32/sin ==λλ
λθa 如果将缝宽缩小一半而衍射方向不变，单缝处的波阵面对应的最大光程差变为
θθsin 21sin a a ='2
)112(23λ
λ+?==
即原来的第三级暗纹处将是第一级明条纹。
E 图14-13
8、在夫琅和费单缝衍射实验中，设第一级暗纹的衍射角很小，如果波长为589 nm 的钠黄光中央明纹宽度为4.0 mm ，则波长为442 nm 的蓝紫色光的中央明纹宽度为多少？ 【答案：3.0mm 】
详解：对于同一个单缝衍射实验装置，两种波长光的中央明条纹宽度分别为
11λa f x =
? 22λa
f x =? 由此解得波长为442 nm 的蓝紫色光的中央明纹宽度为
0.4589
4421122?=?=
?x x λλ(mm)0.3= 9、如图14-15所示，在夫琅和费单缝衍射中，波长为λ的单色光垂直入射在单缝上。如果对应于会聚点P 的衍射光线在单缝处的波阵面恰好可以分成3个半波带，已知AB =BC =CD ，则光线 3和4在P 点的相位差等于多少？ 【答案：π】
详解：依题意，光线 3和4在P 点的光程差为
2
λ
=
?S
它们的相位差为
π/2
π2π2=?=
?=
?λ
λλ
?S
10、如图14-16所示，波长为480nm 的平行光垂直照射到宽度为0.4mm 的单缝上，单缝后透镜的焦距为60cm
线在P 点的相位差为π时，P 点离透镜焦点F 【答案：0.36mm 】 E
图14-15
E
F
详解：由相位差公式λ
?S
?=
?π2得
M 、N 两点射向P 点的两条光线在P 点的光程差为
λ?π2?=
?S λπ2π=2
λ= 因此P 点离透镜焦点F 的距离为
a
f S a f x 2λ=?=33
9
210104.021********??????=---mm)(36.0=
1、一束平行单色光垂直入射在光栅上，当光栅常数d 等于狭缝宽度a 的多少倍时， k =3、6、9 等级次的主极大均不出现？ 【答案：3】
详解：在光栅衍射时，如果光栅衍射的k =3、6、9 等级次的主极大分别与单缝衍射的k′=1、2、3等级次的暗条纹重叠时，这些光栅衍射的主极大实际上是不出现的，由缺级公式得
3='
=k k
a d 即当d =3a 时， k =3、6、9 等级次的主极大均不出现。
2、一束白光垂直照射在一个光栅上，在形成的同一级光栅光谱中，偏离中央明纹最远的是什么颜色的光？ 【答案：红光】
详解：由光栅方程λθk d ±=sin 可知，在用白光做光栅衍射实验时，在形成的同一级光栅光谱（即k 相同，但k ≠0）中，波长λ越长的光衍射角越大，偏离中央明纹最远，由于白光中的红光波长最长，因此偏离中央明纹最远的是红光。
3、某元素的特征光谱中含有波长分别为450nm 和750nm 的光谱线。在光栅光谱中，这两种波长的谱线有重叠现象，重叠处波长为750nm 的谱线的级数应该是多少？
答案： 3、6、9、12、…】
详解：两种波长的谱线的光栅方程分别为
111sin λθk d = 222sin λθk d =
由于这两种谱线重叠，因此θ1=θ2，由上式容易得到
2211λλk k =
由此解得
3
54507501221===λλk k 可见，波长为450nm 的光的5、10、15、20、…光谱线分别与波长为750nm 的光的3、6、9、12、…光谱线重叠，即重叠处波长为750nm 的谱线的级数应该是3、6、9、12、…。
4、在光栅光谱中，假如所有偶数级次的主极大都恰好在单缝衍射的暗纹方向上，因而实际上不出现，那么此光栅每个透光缝宽度a 和相邻两缝间不透光部分宽度b 的关系怎样？ 【答案：a =b 】
详解：在光栅衍射时，如果光栅衍射的k =2、4、6、…级次的主极大分别与单缝衍射的k′=1、2、3、…级次的暗条纹重叠时，这些光栅衍射的主极大实际上是不出现的，由缺级公式得
2='
=+k k
a b a 由此解得
b a =
即此光栅每个透光缝宽度a 与相邻两缝间不透光部分的宽度b 相等。
5、波长为550nm 的单色光垂直入射于光栅常数为2×10-4cm 的平面衍射光栅上，可能观察到光谱线的最高级次为多少？ 【答案：3】
详解：光栅方程为
λθk d =sin
可见，衍射角θ越大，光谱线的级次k 越大，衍射角θ的最大值为90°，这时
λ
θ
sin d k =
7
41055090sin 102--???=
6.3=
在0～3.6范围内的最大整数为3，即实验中可能观察到的光谱线的最高级次为3级。
6、衍射光栅主极大公式为d sin ?＝±k λ，k ＝0,1,2…。在k ＝2的方向上，第一条缝与第六条缝对应点发出的两条衍射光的光程差等于多少？ 【答案：10λ】
详解：k ＝2时的光栅方程为
λθ2sin 2=d
光栅中的第一条缝与第六条缝对应点发出的两条衍射光的光程差为
2sin 5θd S =?λ25?=λ10=
7、用波长为λ的单色平行光垂直入射在一块光栅常数为3μm 、每条缝的宽度为1μm 的衍射光栅上，则在单缝衍射的中央明条纹中共有多少条光栅光谱线？ 【答案：5】
详解：单缝衍射1级暗纹公式为
λθ=sin a
设在衍射角θ方向为光栅衍射的k 级明纹，由光栅方程得
λθk d =sin
以上两式相除，解得
3==
a
d
k 由于光栅衍射的3级明纹落在单缝衍射1级暗纹处，实际上是看不到的，因此在单缝衍射的中央明条纹中有0,±1, ±2共5条光栅光谱线。
8、用平行的白光垂直入射在平面透射光栅上时，波长为440nm 的第3级光谱线将与波长为多少的第2级光谱线重叠？ 【答案：660nm 】
详解：由光栅方程得
111sin λθk d = 222sin λθk d =
由于两种波长的光重叠，因此θ1=θ2，即
2211λλk k =
由此解得
2112k k λλ=
2
440
3?=
)nm (660= 即波长为440nm 的第3级光谱线将与波长660nm 的第2级光谱线重叠。
1、孔径相同的微波望远镜与光学望远镜相比较，前者的分辨本领较小的原因是什么？
【答案：微波的波长比可见光的波长大】 详解： 光学仪器的分辨率λ
22.1d
=
可见，对孔径相同的光学仪器而言，采用的光的波长越小，其分辨率越高。
由于微波的波长比可见光的波长大，因此微波望远镜比光学望远镜的分辨率低。
2、如果星光的波长按550nm 计算，则地面上孔径为127cm 的大型望远镜所能分辨的两颗星的最小角距离θ 等于多少？ 【答案：5.28×10-7 rad 】
详解：该大型望远镜所能分辨的这样两颗星的最小角距离为
d
λ
θ22.1=1271055022.17
-??
=)rad (1028.57-?= 3、一块直径为3cm 的会聚透镜的焦距为20cm 。入射光的波长为550nm 。为了可以分辨，两个远处的点状物体对透镜中心的张角必须不小于多少弧度？这时在透镜焦平面上两个衍射图样中心间的距离不小于多少微米？ 【答案：2.24×10-5 rad ；4.48μm 】
详解：为了可以分辨，两个远处的点状物体对透镜中心的张角的最小值为
d
λ
θ22.1min =31055022.17
-??
=)rad (1024.25-?= 在透镜焦平面上两个衍射图样中心间距离的最小值为
f L min min θ=cm 1048.44-?=μm 48.4=
4、汽车两盏前灯相距l ，与观察者相距10km 。夜间人眼瞳孔直径为 5.0mm 。人眼敏感波长为550nm ，若只考虑人眼的圆孔衍射，则人眼可以分辨出汽车两前灯间距l 的最小值等于多少？ 【答案：1.34m 】
详解：汽车两盏前灯对人眼瞳孔的最小可分辨张角为
d
λθ22.1min =
因此人眼可以分辨出汽车两前灯间距的最小值为
L l min min θ=d
L λ22.1=34
9100.5101055022.1--????=m)(34.1=
5、波长为0.168nm 的X 射线以掠射角θ 射向某晶体表面时，在反射方向出现第一级极大，已知晶体的晶格常数为0.168 nm ，则θ 角等于多少度？ 【答案：30°】
详解：由布拉格公式
λθk d =sin 2
解得掠射角为
d k 2arcsin
λθ=168
.02168
.01arcsin
??= 30= 6、波长为0.426nm 的单色光，以70°角掠射到岩盐晶体表面上时，在反射方向出现第一级极大，则岩盐晶体的晶格常数等于多少？ 【答案：0.227nm 】
解：由布拉格公式
λθk d =sin 2
解得岩盐晶体的晶格常数为
θλsin 2k d =
70
sin 2426
.01??=)nm (227.0= 7、X 射线射到晶体上，对于间距为d 的平行点阵平面，能产生衍射主极大的最大波长是d 的多少倍？ 【答案：2d 】
解：由布拉格公式
λθk d =sin 2
解得X 射线的波长为
k
d θ
λsin 2=
为使波长λ最大，应使k 最小，sin θ最大，由于
1min =k 1)(sin max =θ
因此波长λ的最大值为
d 2max =λ
即能产生衍射主极大的最大波长是d 的2倍。
实验一：物体密度 1、量角器的最小刻度是0.5.为了提高此量角器的精度，在量角器上附加一个角游标，使游标30个分度正好与量角器的29个分度的等弧长。求：（1、）该角游标的精度；（ 2、）如图读数 答案：因为量角器的最小刻度为30’.游标30分度与量角器29 分度等弧长，所以游标精度为30/30=1，图示角度为149。45’ 2、测定不规则的固体密度时，若被测物体浸入水中时表面吸附着水泡，则实验结果所得密度值是偏大还是偏小?为什么？ 答案：如果是通过观察水的体积的变化来测量不规则物体的体积,那么计算的密度会减小,因为质量可以测出,而吸附气泡又使测量的体积增大（加上了被压缩的气泡的体积）所 以密度计算得出的密度减小 实验二：示波器的使用 1、示波器有哪些组成部分？每部分的组成作用？ 答案：电子示波器由Y偏转系统、X偏转系统、Z通道、示波管、幅度校正器、扫描时间校正器、电源几部分组成。 Y偏转系统的作用是：检测被观察的信号，并将它无失真或失真很小地传输到示波管的垂直偏转极板上。 X偏转系统的作用是：产生一个与时间呈线性关系的电压，并加到示波管的x偏转板上去，使电子射线沿水平方向线性地偏移，形成时间基线。 Z通道的作用是：在时基发生器输出的正程时间内产生加亮信号加到示波管控制栅极上，使得示波管在扫描正程加亮光迹，在扫描回程使光迹消隐。 示波管的作用是：将电信号转换成光信号，显示被测信号的波形。 幅度校正器的作用是：用于校正Y通道灵敏度。 扫描时间校正器的作用是：用于校正x轴时间标度，或用来检验扫描因数是否正确。 电源的作用是：为示波器的各单元电路提供合适的工作电压和电流。 2、为什么在实验中很难得到稳住的李萨如图形，而往往只能得到重复变化的某一组李萨如图形？ 答案：因为在实验中很难保证X、Y轴的两个频率严格地整数倍关系,故李莎茹图形总是在不停旋转,当频率接近整数倍关系时,旋转速度较慢； 实验三：电位差计测量电动势 1、测量前为什么要定标？V0的物理意义是什么?定标后在测量Ex时，电阻箱为什么不能在调节? 答案：定标是因为是单位电阻的电压为恒定值，V0的物理意义是使实验有一个标准的低值，电阻箱不能动是因为如果动了电阻箱就会改变电压，从而影响整个实验；为了保持工 作电流不变.设标准电压为En,标准电阻为Rn,则工作电流为I=En/Rn,保持工作电流不变,当测量外接电源时,调节精密电阻Ra,使得电流计示数为零,有E=I*Ra,若测试过程中调节了电位器Rc,则导致I产生变化,使测得的E不准（错误）
《大学物理实验》课程简介 及教学大纲 课程编号： 适用专业：工科类通用 学制：四年本科 学时：60学时 学分： 石家庄经济学院教务处审定 二零零五年三月
编写朱孝义张素萍 审定张道明 讨论朱孝义张素萍赵惠裘平一郭涛
目录 一．物理实验课的地位、任务和作用 (4) 二．实验内容及基本要求 (4) 三．实验课程安排及课时分配 (7) 四．对各个实验的具体教学要求 (8)
本大纲是依据国家教委颁发的《高等工业学校物理实验课程教学基本要求》，并结合我校的具体情况制定的。 一、物理实验课的地位、任务和作用 物理实验是对高等工业学校学生进行科学基本训练的一门独立的必修基础课程，是学生进入大学后受到的系统实验方法和实验技能训练的开端，是工科类专业对学生进行科学实验训练的重要基础。 物理学是一门以实验为基础的科学，物理实验教学和物理理论教学具有同等重要的地位，它们既有深刻的内在联系和配合，又有各自的任务和作用。 本课程应在中学物理实验的基础上，按照循序渐进的原则，学习物理实验知识、方法和技能，使学生了解科学实验的主要过程与基本方法，为今后的学习和工作奠定良好的基础。 本课程基本任务： 1．通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理实验知识，加深对物理学原理的理解。 2．培养与提高学生的科学实验能力，其中包括： （1）能够自行阅读实验教材和资料，作好实验前的准备。 （2）能够借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器。 （3）能够应用物理学理论对实验现象进行初步分析判断。 （4）能够正确记录和处理实验数据，绘制曲线，说明实验结果，撰写合格的实验报告。 （5）能够完成简单的设计性实验。 3．培养与提高学生的科学素养，要求学生具有对待科学实验一丝不苟的严谨态度和实事求是的科学作风。 二、实验内容及基本要求 1．绪论： 教学内容（教师讲授） （1）物理实验课的教学任务、教学方式、预习和实验报告的要求及实验室规则。 （2）介绍测量误差、有效数字及数据处理的基础知识，内容包括：测量分类、测量误差的基本概念、系统误差的分析、偶然误差的估 计、直接测量结果的误差表示、间接测量的误差计算。有效数字 的性质和运算。处理实验数据的一些重要方法，例如：列表法、
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 大学物理实验报告答案大全（实验数据及思考题答案全包括） 伏安法测电阻 实验目的(1) 利用伏安法测电阻。 (2) 验证欧姆定律。 (3) 学会间接测量量不确定度的计算；进一步掌握有效数字的概念。 U 实验方法原理根据欧姆定律，R =，如测得U 和I 则可计算出R。值得注意的是，本实验待测电阻有两只， I 一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式，以减小测量误差。 实验装置待测电阻两只，0～5mA 电流表1 只，0－5V 电压表1 只，0～50mA 电流表1 只，0～10V 电压表一只，滑线变阻器1 只，DF1730SB3A 稳压源1 台。 实验步骤本实验为简单设计性实验，实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时，可提示学生参照第2 章中的第2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。 (1) 根据相应的电路图对电阻进行测量，记录U 值和I 值。对每一个电阻测量3 次。 (2) 计算各次测量结果。如多次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果。 (3) 如果同一电阻多次测量结果相差很大，应分析原因并重新测量。 数据处理 (1) 由?U =U max ×1.5% ，得到?U 1 = 0.15V,?U2 = 0.075V ； (2) 由?I = I max ×1.5% ，得到?I 1 = 0.075mA,?I 2 = 0.75mA； (3) 再由u= R ( ?U )2 + ( ?I ) 2 ，求得u= 9 ×101?, u= 1?； R 3V 3I R1 R2 (4) 结果表示R1 = (2.92 ± 0.09) ×10光栅衍射实验目的 (1) 了解分光计的原理和构造。 (2) 学会分光计的调节和使用方法。?, R 2 = (44 ±1)? (3) 观测汞灯在可见光范围内几条光谱线的波长实验方法原理
大学物理实验教案
大学物理实验教案 作者姓名王悦 学科(教研室) 大学物理教研室 所在院系电气工程系
第一讲：误差与数据处理 本节授课时数：2学时 一、教学内容及要求 1、测量与误差 1. 了解测量的含义，理解测量的分类和测量四要素并会判断； 2. 掌握误差的分类和误差的来源并会计算误差； 3. 熟练运用直接测量偶然误差的估计公式进行误差估计； 4. 了解系统误差的处理。 2、不确定度的概念 1. 了解不确定度的分类； 2. 熟练掌握直接测量不确定度和间接测量的不确定度的计算。 3、有效数字的处理 要求熟练掌握各种运算中的有效数字位数的取舍原则。 4、数据处理 1. 了解数据图表法的优点和缺点，会熟练作图和制表，给学生强调容易忽视 的细节：比如图名，物理量的表示和单位以及描点的要求。 2. 熟练掌握用作图法求直线的斜率和截距的方法。理解如何把曲线改直。 3. 熟练使用逐差法，了解其使用的前提和优点。 4. 了解最小二乘法的由来和优点，能够熟练使用公式了解相关系数的意义。 二、教学重点与难点 重点：
1.系统误差和偶然误差的特点； 2.不确定度和置信概率的定义和其中的物理意义； 3.不确定度的分类和具体计算，有效数字的运算法则； 4.数据处理中的逐差法和最小二乘法。 难点：不确定度的传递和有效数字的运算法则。 三、教学后记 通过绪论课，不少同学应该都建立这样的思想：实验不仅仅是动手的过程，而操作后的数据是一个比较复杂和相当重要的工作。对于现在和以后的实验，不确定度的分析是占有很重要的地位。 实践部分：11个实验不同专业学生做的略有不同
大学物理实验教案实验名称牛顿第二定律的验证教学时数2学时 教学目的和要求1．熟悉气垫导轨的构造，掌握正确的使用方法。 2．熟悉光电计时系统的工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。3．学会测量物体的速度和加速度。 4．学习在气垫导轨上验证牛顿第二定律。 教学重点1、气垫导轨和光电计时系统的调节和使用。 2、速度和加速度的测量方法。 3、验证牛顿第二定律。 教学难点1、气垫导轨和光电计时系统的调节和使用。 2、速度和加速度的测量方法。 教学内容1、光电计时系统的工作原理和使用方法 2、气垫导轨的检查和调平法（静态调平法和动态调平法） 3、测量粘性阻尼系数 4、测量加不同砝码时的加速度 5、验证牛顿第二定律 教学方法先讲授，然后实际演示操作要点。 教学手段 学生操作，随堂检查操作情况。根据学生的操作情况将容易犯错的问题做重点提示，学生可以根据操作中遇到的具体问题个别提问。 时间分配讲授30分钟，学生操作70分钟。板书设计实验目的、测量关系式、数据记录表格。 主要参考资料1、杨述武等，《普通物理实验》（第四版）[M]. 北京：高等教育出版社，2007. 2、郑庚兴，《大学物理实验》[M]. 上海：上海科学技术文献出版社，2004. 3、黄水平，《大学物理实验》[M]. 北京：机械工业出版社，2012. 4、徐扬子，丁益民，《大学物理实验》[M]. 北京：科学出版社，2006. 5、李蓉，《基础物理实验教程》[M]. 北京：北京师范大学出版社，2008.
实验名称：牛顿第二定律的验证 实验目的： 1．熟悉气垫导轨的构造，掌握正确的使用方法。 2．熟悉光电计时系统的工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。 3．学会测量物体的速度和加速度。 4．学习在气垫导轨上验证牛顿第二定律。 实验仪器： 气垫导轨（L-QG-T-1500/5.8）滑块 电脑通用计数器（MUJ-ⅡB）电子天平 游标卡尺气源 砝码 实验原理： 力学实验最困难的问题就是摩擦力对测量的影响。气垫导轨就是为消除摩擦而设计的力学实验的装置，它使物体在气垫上运动，避免物体与导轨表面的直接接触，从而消除运动物体与导轨表面的摩擦，让物体只受到几乎可以忽略的摩擦阻力。利用气垫导轨可以进行许多力学实验，如测定速度、加速度、验证牛顿第二定律、动量守恒定律、研究简谐振动等。 根据牛顿第二定律，对于一定质量的物体，其所受的合外力和物体所获得的加速 度之间存在如下关系： （1） 此实验就是测量在不同的作用下，运动系统的加速度，检验二者之间是否符合上述关系。 在调平导轨的基础上，测出阻尼系数后，如下图所示，将细线的一端结在滑块上，另 一端绕过滑轮挂上砝码。此时运动系统（将滑块、滑轮和砝码作为运动系统）所受到的合外力为： A门B门 细线 滑轮 砝码 （2） 式中平均速度（单位用）与粘性阻尼常量之积为滑块与导轨间的粘性阻力，为滑轮的摩擦阻力，暂时不考虑这项。 在此方法中运动系统的质量，应是滑块质量，全部砝码质量（包括砝码托）以
实验一霍尔效应及其应用 【预习思考题】 1．列出计算霍尔系数、载流子浓度n、电导率σ及迁移率μ的计算公式，并注明单位。 霍尔系数，载流子浓度，电导率，迁移率。 2．如已知霍尔样品的工作电流及磁感应强度B的方向，如何判断样品的导电类型？ 以根据右手螺旋定则，从工作电流旋到磁感应强度B确定的方向为正向，若测得的霍尔电压为正，则样品为P型，反之则为N型。 3．本实验为什么要用3个换向开关？ 为了在测量时消除一些霍尔效应的副效应的影响，需要在测量时改变工作电 流及磁感应强度B的方向，因此就需要2个换向开关；除了测量霍尔电压，还要测量A、C间的电位差，这是两个不同的测量位置，又需要1个换向开关。总之，一共需要3个换向开关。 【分析讨论题】 1．若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，按式（5.2-5）测出的霍尔系数比实际值大还是小？要准确测定值应怎样进行？ 若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，则测出的霍尔系数比实际值偏小。要想准确测定，就需要保证磁感应强度B和霍尔器件平面完全正交，或者设法测量出磁感应强度B和霍尔器件平面的夹角。 2．若已知霍尔器件的性能参数，采用霍尔效应法测量一个未知磁场时，测量误差有哪些来源？ 误差来源有：测量工作电流的电流表的测量误差，测量霍尔器件厚度d的长度测量仪器的测量误差，测量霍尔电压的电压表的测量误差，磁场方向与霍尔器件平面的夹角影响等。 实验二声速的测量 【预习思考题】 1. 如何调节和判断测量系统是否处于共振状态？为什么要在系统处于共振的条件下进行声速测定？ 答：缓慢调节声速测试仪信号源面板上的“信号频率”旋钮，使交流毫伏表指针指示达到最大（或晶体管电压表的示值达到最大），此时系统处于共振状态，显示共振发生的信号指示灯亮，信号源面板上频率显示窗口显示共振频率。在进行声速测定时需要测定驻波波节的位置，当发射换能器S1处于共振状态时，发射的超声波能量最大。若在这样一个最佳状态移动S1至每一个波节处，媒质压缩形变最大，则产生的声压最大，接收换能器S2接收到的声压为最大，转变成电信号，晶体管电压表会显示出最大值。由数显表头读出每一个电压最大值时的位置，即对应的波节位置。因此在系统处于共振的条件下进行声速测定，可以容易和准确地测定波节的位置，提高测量的准确度。 2. 压电陶瓷超声换能器是怎样实现机械信号和电信号之间的相互转换的？ 答：压电陶瓷超声换能器的重要组成部分是压电陶瓷环。压电陶瓷环由多晶结构的压电材料制成。这种材料在受到机械应力，发生机械形变时，会发生极化，同时在极化方向产生电场，这种特性称为压电效应。反之，如果在压电材料上加交
大学物理实验课程教学大纲 课程名称：大学物理实验 英文名称：College Physics Experiment 实验课程编号：110309 课程性质：基础必修课 课程属性：工科各专业本科生必修 教材名称：《大学物理实验》 实验指导书名称： （无） 课程总学时：56 实验总学时：56 开设实验项目数：17 总学分：3.5 应开实验学期：一年级第2学期，二年级第1学期 适用专业：工科各专业本科生 先修课程：高等数学 本大纲主撰人：凌亚文 审核人：王占民 一、 课程的目标及基本要求 物理学是一门实验科学。物理规律的发展及其理论的建立，都必须以严格的物理实验为基 础，并受到实验的检验。 为了适应社会飞速发展的要求，需要培养大量有创造性的工程技术人才。为此要求工科大 学毕业生，不仅要具有较宽广的基础理论知识， 而且还要具有能从事现代科学实验的较强能力。 物理实验是学生入学后，受系统实验技能训练的开端，是一系列实验训练的重要基础。因此， 在整个物理学的教学过程中，必须十分注意实验技能的训练，物理实验应与理论教学具有同等 重要的地位，而不是作为理论课的附属环节。 二、 课程实验的目的要求 在一定的物理知识和中学物理实验的基础上，对学生进行实验方法和技能的基础训练。要 求学生弄懂实验原理，了解一些物理量的测量方法。要求学生熟悉常用仪器的基本原理和性能, 并了解使用方法。要求学生能够正确记录、处理实验数据，分析判断实验结果，并能写出比较 完整的实验报告。培养和提高学生观察、分析实验现象的本领和独立工作能力。并通过实验中 的观察、测量和分析，加深对物理学中某些概念、规律和理论的理解。培养学生严肃认真的工 作作风，实事求是的科学态度和爱护国家财产、遵守纪律的优良品德。 三、 适用专业 工科各专业本科生。 四、实验方式与基本要求 西安建筑科技大学 负责人：史彭
测非线性电阻的伏安特性 [思考题]： ⒈从二极管伏安特性曲线导通后的部分找出一点，根据实验中所用的电表，试分析若电流表接，产生的系统误差有多大？如何对测量结果进行修正？ 答：如图5.9-1，将开关接于“1”，称电流表接法。由于电压表、电流表均有阻（设为R L 与R A ），不能严格满足欧姆定律，电压表所测电压为（R L ＋R A ）两端电压，这种“接入误差”或 “方法误差”是可以修正的。测出电压V 和电流I ，则V I ＝R L ＋R A ， 所以R L ＝V I －R A ＝R L ′＋R A ①。 接入误差是系统误差，只要知道了R A ，就可把接入误差计算出来加以修正。通常是适当选择电表和接法，使接入误差减少至能忽略的程度。 由①式可看出，当R A <
迈克尔逊干涉仪的使用 [预习思考题] 1、根据迈克尔逊干涉仪的光路，说明各光学元件的作用。 答：在迈克尔逊干涉仪光路图中（教材Ｐ１８１图5.13--4），分光板G将光线分成反射与透射两束；补偿板G/使两束光通过玻璃板的光程相等；动镜M１和定镜M２分别反射透射光束和反射光束；凸透镜将激光汇聚扩束。 2、简述调出等倾干涉条纹的条件及程序。 答：因为公式λ＝２△d △k 是根据等倾干涉条纹花样推导出来的，要用此 式测定λ，就必须使M１馆和M2/（M2的虚像）相互平行，即M１和M2相互垂直。另外还要有较强而均匀的入射光。调节的主要程序是： ①用水准器调节迈氏仪水平；目测调节激光管（本实验室采用激光光源）中心轴线，凸透镜中心及分束镜中心三者的连线大致垂直于定镜M２。 ②开启激光电源，用纸片挡住M１，调节M２背面的三个螺钉，使反射光点中最亮的一点返回发射孔；再用同样的方法，使M１反射的最亮光点返回发射孔，此时M１和M2/基本互相平行。 ③微调M２的互相垂直的两个拉簧，改变M２的取向，直到出现圆形干涉条纹，此时可以认为M１与M２/已经平行了。同方向旋动大、小鼓轮，就可以观察到非定域的等倾干涉环纹的“冒”或“缩”。 3、读数前怎样调整干涉仪的零点？
大学物理实验教案 实验题目 霍耳效应法测量磁场 实验性质 基本实验 实验学时 3 教师 冷雪松 教学目的 1、熟悉和掌握霍尔磁场测试仪器和霍尔效应装置的使用方法 2、了解霍尔效应产生的原理 3、学习和掌握了用霍尔效应的方法测量磁场 4、学习霍尔效应研究半导体材料的性能的方法以及消除副效应影响的方法重点 消除副效应对测量结果的影响 难点 霍尔效应的产生机理 怎样消除影响测量准确性的附加效应 教 学 过 程
设 计 课前的准备： 仪器设备的检查，注意要校准砝码。 实验的预做（采集三组以上数据进行处理）。 作出数据表格设计的参考。 课上教学的设计： 一、课上的常规检查（预习报告、数据表格的设计等）。(5 分钟) 二、讲解的设计(30分钟) 1、引言 德国物理学家霍尔（E.H.Hall）1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现，任何导体通以电流时，若存在垂直于电流方向的磁场，则导体内部产生与电流和磁场方向都垂直的电场，这一现象称为霍尔效应，它是一种磁电效应(磁能转换为电能)。二十世纪五十年代以来，由于半导体工艺的发展，先后制成了多种有显著霍尔效应的材料，这一效应的应用研究也随之发展起来。现在，霍尔效应已在测量技术、自动化技术、计算机和信息技术等领域得到了广泛的应用。在测量技术中，典型的应用是测量磁场。 测量磁场方法不少，但其中以霍尔效应为机理的测磁方法因结构简单、体积小、测量速度快等优点而有着广泛的应用，本实验就是采用这种方法。通过本实验了解霍尔效应的物理原理，掌握用磁电传感器——霍尔元件测量磁场的基本方法，学习用异号法消除不等位电压产生的系统误差。 2、提出本实验的目的与任务，讲授为完成本实验设计思想和设计 原则 实验原理 霍尔效应实质上是运动电荷在磁场中受到洛仑磁力的作用后发生偏转而产生的，当霍尔电场力与洛仑磁力平衡时，霍尔片中载流子不在迁移，这样就在霍尔片的上下两个平面间形成了恒定的电位差——霍尔电位差UH，实验测定 系数RH=1/ne称为霍尔系数，是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，载流子浓度n越小,则RH越大，UH也越大，所以只有当半导体(n比金属的小得多)出现以后，霍尔效应的应用才得以发展。对于特定的霍尔元件，其厚度d确定，定义霍尔灵敏度KH=RH /d，KH与霍尔片的材料性质、几何尺寸有关，对于一定的霍尔片，其为常数。这样 上式是霍尔效应测磁场的基本理论依据，只要已知KH，用仪器测出I及UH，则可求出磁感应强度B。 3、实验的拓展：(由本实验的完成深化和延伸所学的知识，启发学 生利用现有的设备拓展出新的实验内容,培养学生的创新思维和创新能力。) 1）、测量霍尔元件的不等位电势差 2）、测量霍尔片的特性曲线 4.数据的测量与处理要求用做图法处理数据. 5．介绍主要仪器设备与使用 6．强调实验中要注意的问题 1）、霍尔片又薄又脆，切勿用手摸。
大学物理实验思考题答案
相关答案 力学和热学 电磁学 光学 近代物理 1. 是否可以测摆动一次的时间作周期值？为什么？ 答：不可以。因为一次测量随机误差较大，多次测量可减少随机误差。 2. 将一半径小于下圆盘半径的圆盘，放在下圆盘上，并使中心一致，讨论此时三线摆的周期和空载时的周期相比是增大、减小还是不一定？说明理由。 答：当两个圆盘的质量为均匀分布时，与空载时比较，摆动周期将会减小。因为此时若把两盘看成为一个半径等于原下盘的圆盘时，其转动惯量I0小于质量与此相等的同直径的圆盘，根据公式(3-1-5)，摆动周期T0将会减小。 3. 三线摆在摆动中受空气阻尼，振幅越来越小，它的周期是否会变化？对测量结果影响大吗？为什么？ 答：周期减小，对测量结果影响不大，因为
本实验测量的时间比较短。 实验2 金属丝弹性模量的测量 1. 光杠杆有什么优点，怎样提高光杠杆测量的灵敏度? 答：优点是：可以测量微小长度变化量。提高放大倍数即适当地增大标尺距离D或适当地减小光杠杆前后脚的垂直距离b，可以提高灵敏度，因为光杠杆的放大倍数为2D/b。 2. 何谓视差，怎样判断与消除视差? 答：眼睛对着目镜上、下移动，若望远镜十字叉丝的水平线与标尺的刻度有相对位移，这种现象叫视差，细调调焦手轮可消除视差。 3. 为什么要用逐差法处理实验数据? 答：逐差法是实验数据处理的一种基本方法，实质就是充分利用实验所得的数据，减少随机误差，具有对数据取平均的效果。因为对有些实验数据，若简单的取各次测量的平均值，中间各测量值将全部消掉，只剩始末两个读数，实际等于单次测量。为了保持多次测量的优越性，一般对这种自变量等间隔变化的情况，常把数据分成两组，两组逐次求差再算这个差的平均值。
《大学物理实验》课程教学大纲 1. 课程名称（中文）：物理实验英文名称：Physics Experiments 2.课程编码： 01000102 3.课程类别：基础独立设课 4.课程要求：必修基础实验 5.课程属性：独立设课 6.课程总学时：总学分： 7.实验学时： 51 学时总学分： 1.5学分 8.应开实验学期：第 2 学期至第 3 学期 9.适用专业：土木工程、化学工程与工艺、应用化学、材料科学与工程、生物工程、信息 与计算科学。 10.先修课程：大学物理 11. 编写人：徐子湘俸永格编写日前：2005年9月1日 一、实验课程简介 物理学是实验科学，物理规律的研究都是以严格的实验为基础，实验与数学分析相结合是 物理学研究中的一个特点。物理实验是大学生进行科学实验训练的一门基础课程，在实验过程中，通过理论的运用与现象的观测分析，充分提高学生分析问题与解决问题的能力；充分提高学生综 合运用理论知识解决实际问题的动手能力。本实验课程需学生应达到下列要求： 1、进一步巩固和加深对大学物理理论知识的理解，提高学生的综合素质。 2、能根据需要选学参考书，查阅手册，通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己 独立分析问题、解决问题，具有一定的创新能力。 二、实验教学目标与基本要求 1、本课程的主要目的是： （1）学生通过实验学习物理实验的基本理论、典型的实验方法及其物理思想。 （2）获得必要的实验知识和操作技能训练，培养学生的动手能力、工作能力、创造能力，提高学生分析问题、归纳问题、解决问题的能力。 （3）树立实事求是、一丝不苟、严格认真的科学态度。 2、本实验课程应达到下列要求： （1）进一步巩固和加深对大学物理理论知识的理解，提高学生的综合素质。 （2）能根据需要选学参考书，查阅手册，通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己独立分析问题、解决问题，具有一定的创新能力。
大学物理实验思考题答案 实验一：用三线摆测物体的转动惯量 1. 是否可以测摆动一次的时间作周期值？为什么？ 答：不可以。因为一次测量随机误差较大，多次测量可减少随机误差。 2. 将一半径小于下圆盘半径的圆盘，放在下圆盘上，并使中心一致，讨论此时三线摆的周期和空载时的周期相比是增大、减小还是不一定？说明理由。 答：当两个圆盘的质量为均匀分布时，与空载时比较，摆动周期将会减小。因为此时若把两 盘看成为一个半径等于原下盘的圆盘时，其转动惯量10小于质量与此相等的同直径的圆盘， 根据公式（3-1-5），摆动周期T0将会减小。 3. 三线摆在摆动中受空气阻尼，振幅越来越小，它的周期是否会变化？对测量结果影响大吗？为什么？答：周期减小，对测量结果影响不大，因为本实验测量的时间比较短。 ［实验二］金属丝弹性模量的测量 1. 光杠杆有什么优点，怎样提高光杠杆测量的灵敏度？ 本帖隐藏的内容需要回复才可以浏览 答：优点是：可以测量微小长度变化量。提高放大倍数即适当地增大标尺距离D或适当地 减小光杠杆前后脚的垂直距离b,可以提高灵敏度，因为光杠杆的放大倍数为2D/b。2?何谓视差，怎样判断与消除视差？ 答：眼睛对着目镜上、下移动，若望远镜十字叉丝的水平线与标尺的刻度有相对位移，这种现象叫视差，细调调焦手轮可消除视差。 3.为什么要用逐差法处理实验数据？ 答：逐差法是实验数据处理的一种基本方法，实质就是充分利用实验所得的数据，减少随机误差，具有对数据取平均的效果。因为对有些实验数据，若简单的取各次测量的平均值，中间各测量值将全部消掉，只剩始末两个读数，实际等于单次测量。为了保持多次测量的优越性，一般对这种自变量等间隔变化的情况，常把数据分成两组，两组逐次求差再算这个差 的平均值。 ［实验三］随机误差的统计规律 1?什么是统计直方图？什么是正态分布曲线？两者有何关系与区别？本帖隐藏的内容需要回复才可以浏览答：对某一物理量在相同条件下做n次重复测量，得到一系列测量值，找出它的最大值和最小值，然后确定一个区间，使其包含全部测量数据，将区间分成若干小区间，统计测量结果出现在各小区间的频数M，以测量数据为横坐标，以频数M为纵坐标，划出各小区间及其对应的频数高度，则可得到一个矩形图，即统计直方图。 如果测量次数愈多，区间愈分愈小，则统计直方图将逐渐接近一条光滑的曲线，当n趋向于 无穷大时的分布称为正态分布，分布曲线为正态分布曲线。 2. 如果所测得的一组数据，其离散程度比表中数据大，也就是即S（x）比较大，则所得到的周期平均值是否也会差异很大？ 答：（不会有很大差距，根据随机误差的统计规律的特点规律，我们知道当测量次数比较大时，对测量数据取和求平均，正负误差几乎相互抵消，各误差的代数和趋于零。
经过一学期的大学物理实验的学习，让我受益匪浅。在本学期大学物理实验课即将结束之时，我对于在这一年来的学习进行了总结，总结这一年来的收获与不足，取之长补之短，在今后的学习和工作中有所受用。回顾这一学期的学习，感觉十分充实。通过亲自动手，使我进一步了解了物理实验的基本过程和基本方法，为我今后的学习和工作奠定了良好的实验基础。 我很感谢能有机会学习物理实验，因为老师教会了我很多，每次上实验课，老师都给我们认真的讲解实验原理，轮到我们自己动手时，老师还常常给予我们帮助，不厌其烦的为我们讲解，直到我们做出来。 一、实验主要内容 1、 利用气垫导轨的力学实验 （1）实验思想方法 本实验的实验思想为控制变量法，数据处理思想为算术平均法。这个实验可以用两种方法进行，一.种是质量M 保持不变，通过改变牵引砝码的质量来改变作用力F,验证a∞F 的关系;另一种是作用力F 保持不变，用增减滑行器上的配重砝码来改变滑行器的质量M 验证a 与1/M 的关系。 （2）实验主要内容与关键步骤 用天平准确称出滑行器总质量（包括细线）m 1，牵引砝码桶(或砝码钩)和砝码的质量m 2，运动系统总质量M=m 1+m 2，作用力F=m 2g 。逐次改变牵引砝码的质量。重复按上述方法分别测出加速度a 值。测出数据计算，可得1212 F F a a =，2323F F a a =的关系，在误差范围内验证a ∝F 的比例关系。
（3）实验收获和建议 需要掌握气垫导轨的调整与使用和气垫导轨上测速度和加速度的试验方法。验证牛顿第二定律（选择合理的实验方案和数据处理方法验证物理定律，体会物理实验中需要严谨的作风和科学的方法）。 2、 测量静电场场强和电势分布的实验 （1）实验思想方法 本实验实验思想为模拟法，数据处理思想为算术平均法。这个实验方法为接线；测量；记录；测绘方法这几方面。测绘方法为先测绘等位线，然后根据电场线与等位线正交的原理，画出电场线。 （2）实验主要内容与关键步骤 要求相邻两等势（位）线间的电势（位）差为2伏，以每条等势线上各点到原点的平均距离r 为半径画出等位线的同心圆簇。然后根据电场线与等位线正交原理，再画出电场线，并指出电场强度方向，得到一张完整的电场分布图。在坐标纸上作出相对电位U R /U a 和r ln 的关系曲线，并与理论结果比较，再根据曲线的性质说明等位线是以内电极中心为圆心的同心圆。 （3）实验收获和建议 我学习了用模拟方法来测绘具有相同数学形式的物理场；描绘出分布曲线及场量的分布特点； 加深对各物理场概念的理解；初步学会用模拟法测量和研究二维静电场。 3、测量磁场的磁感应强度分布的实验 （1）实验思想方法 本实验的实验思想为感应法，数据处理思想为作图法。本实验采用感应法测量磁感应强度的大小和方向。感应法是利用通过一个探测线圈磁通量变化所感应的电动势大小来测量磁场。
实验 22 衍射光栅 一、实验目的： 1.观察光栅的衍射光谱，理解光栅衍射基本规律。 2.进一步熟悉分光计的调节和使用。 3. 测定光栅常数和汞原子光谱部分特征波长。 二、实验仪器： 分光计、光栅、汞灯。 三、实验原理及过程简述： 1.衍射光栅、光栅常数光栅是由大量相互平行、等宽、等距的狭缝（或刻痕）构成。其示意图如图 1 所示。 图1图2 光栅上若刻痕宽度为 a，刻痕间距为 b，则 d＝a 十 b 称为光栅常数，它是光栅基本参数之一。 2.光栅方程、光栅光谱 根据夫琅和费光栅衍射理论，当一束平行单色光垂直入射到光栅平面上时，光波将发生衍射，凡衍射角满足光栅方程： ， k 0 ，± 1 ，± 2... （1）时，光会加强。式中λ为单色光波长， k 是明条纹级数。衍射后的光波经透镜会聚后，在焦平面上将形成分隔得较远的一系列对称分布的明条纹，如图 2 所示。如果人射光波中包含有几种不同波长的复色光，则经光栅衍射后，不同波长光的同一级（ k ）明条纹将按一定次序排列，形成彩色谱线，称为该入射光源的衍射光谱。图 3 是普 0通低压汞灯的第一级衍射光谱。它每一级光谱中有四条特征谱线：紫色λ14358 A ；绿色λ 0 0 025461 A ；黄色两条λ3＝5770 A 和λ45791 A 。
3.光栅常数与汞灯特征谱线波长的测量由方程（1）可知，若光垂直入射到光栅上，而第一级光谱中波长λ1 已知，则测出它相应的衍射角为 1 ，就可算出光栅常数 d；反之，若光栅常数已知，则可由式（1）测出光源发射的各特征谱线的波长 i 。角的测量可由分光计进行。 4．实验内容与步骤 a.分光计调整与汞灯衍射光谱观察 （1）调整好分光计。 （2）将光栅按图 4 所示位置放于载物台上。通过调平螺丝 a 1 或 a 3 使光栅平面与平行光管光轴垂直。然后放开望远镜制动螺丝，转动望远镜观察汞灯衍射光谱，中央（ K 0 ）零级为白色，望远镜转至左、右两边时，均可看到分立的四条彩色谱线。若发现左、右两边光谱线不在同一水平线上时，可通过调平螺丝a 2 ，使两边谱线处于同一水平线上。 （3）调节平行光管狭缝宽度。狭缝的宽度以能够分辨出两条紧靠的黄色谱线为准。 b.光栅常数与光谱波长的测量
实验四、波器及其应用 1．在示波器状况良好的情况下，荧光屏看不见亮点，怎样才能找到亮点？显示的图形不清晰怎么办？ 首先将亮点旋钮调至适中位置,不宜过大,否则损坏荧光屏，也不宜聚焦。在示波器面板上关掉扫描信号后（如按下x－y键），调节上下位移键或左右位移键。调整聚焦旋钮，可使图形更清晰。 2．如果正弦电压信号从Y轴输入示波器，荧光屏上要看到正弦波，却只显示一条铅直或水平直线，应该怎样调节才能显示出正弦波？ 如果是铅直直线，则试检查x方向是否有信号输入。如x－y键是否弹出，或者（t/div）扫描速率是否在用。如果是水平直线，则试检查y方向是否信号输入正常。如（v/div）衰减器是否打到足够档位。 3.观察正弦波图形时，波形不稳定时如何调节？ 调节（t/div）扫描速率旋钮及（variable)扫描微调旋钮，以及（trig level)触发电平旋钮。 4.观察李萨如图形时，如果只看到铅直或水平直线的处理方法？ 因为李萨如图形是由示波器x方向的正弦波信号和y方向的正弦波信号合成。所以，试检查CH1通道中的（v/div)衰减器旋钮或CH2通道中的（v/div)衰减器旋钮。 5.用示波器测量待测信号电压的峰－峰值时，如何准确从示波器屏幕上读数？ 在读格数前，应使“垂直微调”旋到CAL处。建议用上下位移（position)旋钮将正弦波的波峰或波谷对齐某一横格再数格数，就不会两头数格时出现太大的误差。 6.用示波器怎样进行时间（周期）的测量？ 在读格数前，应使“垂直微调”旋到CAL处。根据屏幕上x轴坐标刻度，读得一个周期始末两点间得水平距离（多少div),如果t/div档示值为0.5ms/div，则周期＝水平距离（div）×0.5ms/div。 7.李萨如图形不稳定怎么办？ 调节y方向信号的频率使图形稳定。 实验六、霍尔效应（Hall Effect） 1、实验过程中导线均接好，开关合上，但Vh无示数，Im和Is示数正常,为什么? （1） Vh组的导线可能接触不良或已断。仔细检查导线与开关连接以及导线是否完好正常。 （2）Vh的开关可能接触不良。反复扳动开关看是否正常。 （3）可能仪器的显示本身有问题。 2、Im和Is示数稳定，Vh示数极不稳定,为什么? 仪器本身问题。更换仪器。 3、利用对称测量法测霍耳电压时，改变Is或Im方向，霍耳电压值的符号不改变? （1）可能由于霍耳元件的四根连线连接错误而导致霍耳元件已烧坏。 （2）可能导线未接在中间的接线柱上，导致开关不能改变方向。
实验一：用三线摆测物体的转动惯量 1. 是否可以测摆动一次的时间作周期值？为什么？ 答：不可以。因为一次测量随机误差较大，多次测量可减少随机误差。 2. 将一半径小于下圆盘半径的圆盘，放在下圆盘上，并使中心一致，讨论此时三线摆的周期和空载时的周期相比是增大、减小还是不一定？说明理由。 答：当两个圆盘的质量为均匀分布时，与空载时比较，摆动周期将会减小。因为此时若把两盘看成为一个半径等于原下盘的圆盘时，其转动惯量I0小于质量与此相等的同直径的圆盘，根据公式(3-1-5)，摆动周期T0将会减小。 3. 三线摆在摆动中受空气阻尼，振幅越来越小，它的周期是否会变化？对测量结果影响大吗？为什么？ 答：周期减小，对测量结果影响不大，因为本实验测量的时间比较短。 [实验二] 金属丝弹性模量的测量 1. 光杠杆有什么优点，怎样提高光杠杆测量的灵敏度? 答：优点是：可以测量微小长度变化量。提高放大倍数即适当地增大标尺距离D或适当地减小光杠杆前后脚的垂直距离b，可以提高灵敏度，因为光杠杆的放大倍数为2D/b。 2. 何谓视差，怎样判断与消除视差? 答：眼睛对着目镜上、下移动，若望远镜十字叉丝的水平线与标尺的刻度有相对位移，这种现象叫视差，细调调焦手轮可消除视差。 3. 为什么要用逐差法处理实验数据? 答：逐差法是实验数据处理的一种基本方法，实质就是充分利用实验所得的数据，减少随机误差，具有对数据取平均的效果。因为对有些实验数据，若简单的取各次测量的平均值，中间各测量值将全部消掉，只剩始末两个读数，实际等于单次测量。为了保持多次测量的优越性，一般对这种自变量等间隔变化的情况，常把数据分成两组，两组逐次求差再算这个差的平均值。 [实验三]
用分光计测棱镜玻璃的折射率 [预习思考题] 1.分光计主要由哪几部分组成各部分的作用是什么为什么要设置一对游标 2.什么是最小偏向角利用最小偏向角法测棱镜折射率的公式是什么 3. 望远镜调焦至无穷远是什么含义为什么当在望远镜视场中能看见清晰且无视差的绿十字像时，望远镜已调焦至无穷远 答：望远镜调焦至无穷远是指将望远镜的分划板调至其物镜的焦面位置上，使从无穷远处射来的光线、即平行光会聚于分划板上。 根据薄透镜近轴成像与光线反射的原理，当从分划板下方的透明十字中出射的光线经物镜折射与平面镜反射后能清晰且无视差地成像于望远镜的视场中（即成像于分划板上）时，分划板必处于望远镜物镜的焦面位置上，故此时望远镜已调焦至无穷远。 4.为什么当平面镜反射回的绿十字像与调节用叉丝重合时，望远镜主光轴必垂直于平面镜为什么当双面镜两面所反射回的绿十字像均与调节用叉丝重合时，望远镜主光轴就垂直于分光计主轴 答：调节用叉丝与透明十字位于分划板中心两侧的对称位置上。根据薄透镜近轴成像与光线反射的原理，要使平面镜反射回的绿十字像与调节用叉丝重合，则与望远镜出射平行光平行的副光轴和与平面镜反射平行光平行的副光轴必须与望远镜主光轴成相等的角且三轴共面。要达到此要求，平面镜的镜面就必须垂直于望远镜主光轴。 当双面镜两面所反射回的绿十字像均与调节用叉丝重合时，仪器系统必同时满足以下条件：①双面镜的镜面平行于载物台转轴，即分光计主轴；②望远镜的主光轴垂直于双面镜的镜面。根据立体几何的知识易知，此时望远镜的主光轴必垂直于分光计主轴。 5.为什么要用“二分法”调节望远镜主光轴与分光计的主轴垂直 答：事实上，调望远镜主光轴与分光计主轴严格垂直的方法不止一种，用“二分法”调节的优点在于快捷。可以证明，用“二分法”调节可以迅速地使双面镜的镜面平行于分光计主轴（实际操作中一般只需调两三次就可实现），同时在调节中又始终保持望远镜主光轴与双面镜镜面垂直，从而使调节工作迅速方便地完成。 6.如何测量最小偏向角 答：略（详见教材）。 [实验后思考题] ⒈通过实验，你认为分光计调节的关键在何处 答：主观题，请学生自答。 ⒉能否直接通过三棱镜的两个光学面来调望远镜主光轴与分光计主轴垂直 答：不能。原因如下。 我们通过调节载物台面与望远镜的倾斜度总可以把仪器系统调整到如图所示的状态。图中，E为分光计主轴OO/上的任一点，EF、EQ分别为E点到三棱镜两光学面A/ACC/与A/ABB/ 的距离；θ 1、θ 2 分别为EF、EQ与OO/轴的夹角，且θ 1 =θ 2 ≠90°；望远镜主光轴∥EG。 容易证明，在此状态下，望远镜的主光轴首先⊥A/ABB/面，而当三棱镜随载物台转过φ角（即EF与EG的夹角）后，A/ACC/面就转至与先前A/ABB/面平行或重合的位置，此时望远镜的主光轴又⊥A/ACC/面。由此可见，在三棱镜随同载物台转动φ角前后，三棱镜两光学面反回的绿十字像都与调节用叉丝重合，但此时，望远镜的主光轴显然不垂直OO/轴。
大学物理实验课程教学大纲 “大学物理实验”课程是本科生进入大学后的第一门科学实验课程。它在培养学生严谨的治学态度、活跃的创新意识、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力等方面具有无可替代的重要作用。我校目前每年上大学物理实验课的学生多达五千人，三十三万人时以上。在创建高水平大学和高素质人才中发挥着重要作用。 我校大学物理实验课程以培养学生实践能力、创新思维和创新能力为目标，围绕我校培养高素质拔尖人才的宗旨，建立了能激发学生学习兴趣、培养学生自主学习能力、实践能力、探究精神、创新思维、创新能力的物理实验课程体系、教学内容、教学模式和教学方法。大学物理实验课程按四个层次（四级物理实验）分别面向全校各相关专业的学生开课。每级物理实验的教学在一个学期内完成，四级物理实验分别对应着四个学期的物理实验教学。 一级物理实验（基础物理实验）必修 一、教学目标及要求 本级物理实验主要包含基本物理量的测量、基本实验仪器的使用、基本实验技能的训练和基本测量方法与误差分析等知识领域，涉及力学、热学、电磁学、光学、近代物理学等各个学科。本级物理实验是大学物理实验的基础性、普及性实验，是本科生接受系统实验方法、实验技能训练的开端。本课程面向理、工、文、商等各专业学生开课。 二、实验教学安排及教学内容 1.第3周、第4周：绪论 (1)物理实验课程在人才培养中的地位和作用 (2)不确定度与数据处理 2.第4周：配合不确定与数据处理的实验 实验1. 单摆的设计和研究,实验2. 时间测量随机误差的分布规律实验 3.第5周---16周：学生按课表大循环做实验 每周完成下列实验中的1个实验,每个实验4学时。
实验十三 拉伸法测金属丝的扬氏弹性摸量 【预习题】 1．如何根据几何光学的原理来调节望远镜、光杠杆和标尺之间的位置关系？如何调节望远镜？ 答：（1）根据光的反射定律分两步调节望远镜、光杠杆和标尺之间的位置关系。第一步：调节来自标尺的入射光线和经光杠杆镜面的反射光线所构成的平面大致水平。具体做法如下：①用目测法调节望远镜和光杠杆大致等高。②用目测法调节望远镜下的高低调节螺钉，使望远镜大致水平；调节光杠杆镜面的仰俯使光杠杆镜面大致铅直；调节标尺的位置，使其大致铅直；调节望远镜上方的瞄准系统使望远镜的光轴垂直光杠杆镜面。第二步：调节入射角（来自标尺的入射光线与光杠杆镜面法线间的夹角）和反射角（经光杠杆镜面反射进入望远镜的反射光与光杠杆镜面法线间的夹角）大致相等。具体做法如下：沿望远镜筒方向观察光杠杆镜面，在镜面中若看到标尺的像和观察者的眼睛，则入射角与反射角大致相等。如果看不到标尺的像和观察者的眼睛，可微调望远镜标尺组的左右位置，使来自标尺的入射光线经光杠杆镜面反射后，其反射光线能射入望远镜内。 （2）望远镜的调节：首先调节目镜看清十字叉丝，然后物镜对标尺的像（光杠杆面镜后面2D 处）调焦，直至在目镜中看到标尺清晰的像。 2．在砝码盘上加载时为什么采用正反向测量取平均值的办法？ 答：因为金属丝弹性形变有滞后效应，从而带来系统误差。 【思考题】 1．光杠杆有什么优点？怎样提高光杠杆测量微小长度变化的灵敏度？ 答：（1）直观 、简便、精度高。 （2）因为 D x b L 2?=?，即b D L x 2=??，所以要提高光杠杆测量微小长度变化的灵敏度L x ??，应尽可能减小光杠杆长度b （光杠杆后支点到两个前支点连线的垂直距离），或适当增大D （光杠杆小镜子到标尺的距离为D ）。 2．如果实验中操作无误，得到的数据前一两个偏大，这可能是什么原因，如何避免？ 答：可能是因为金属丝有弯曲。避免的方法是先加一两个发码将金属丝的弯曲拉直。 3．如何避免测量过程中标尺读数超出望远镜范围？