基础物理实验研究性报告
使用振幅法测量声波的速度
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使用振幅法测量声波的速度
(北京航空航天大学，北京 102206)
摘要：本文以“使用分振幅法测量声波的速度”为主要研究内容，在了解模拟示波器的使用和基本操作的基础上介绍实验原理和步骤，并利用已经记录的原始实验数据进行数据的处理和不确定度的计算。另外，根据计算结果分析探究实验误差及其来源，并提出一些减小实验误差的建议。
关键词：模拟示波器；分振幅法；数据处理；不确定度；误差分析
Using Amplitude Method of Measuring Sonic Speed
Li Huiqiang Ma Linghai
(School of Astronautics Beihang University Beijing 102206)
Abstract: This article takes "Using Amplitude Method of Measuring Sonic Speed" as the main research content, presenting experiments principle and steps based on the understanding of the use of an analog oscilloscope and its basic operating principles, and has recorded the raw experimental data for data processing and calculation of the uncertainty. In addition, it explores experimental errors and their sources according to the results of calculation analysis, and makes recommendations to reduce the experimental error.
Key words:analog oscilloscope; amplitude method; data processing; uncertainty; error analysis
一、实验重点
(1)、了解模拟示波器的主要结构和波形显示及参数测量的基本原理，掌握示波器、信号发生器的使用方法；
(2)、学习用示波器观察波形以及测量电压、周期和频率的方法；
(3)、学习振幅法测量声波速度的原理及操作方法。
二、实验原理
1.1模拟示波器的使用
1.1.1模拟示波器简介
模拟示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像并显示在荧光屏上以便测量和分析的电子仪器。它能直观、动态地显示电压信号随时间变化的波形，也可直接测量信号的幅度、频率以及信号之间的相位关系等各种参数。
它主要由阴极射线示波管，扫描、触发系统，放大系统和电源系统四部分组成。当电子枪加热至发出电子束后，经电场加速、聚焦和偏转系统，打在涂有荧光物质的荧光屏上就形成一个亮点。若电子束在到达荧光屏之前受到两相互垂直的偏转板间电场的作用，则亮点位置会发生改变而显示出各种波形。
1.1.2 模拟示波器工作原理
如图1- 1，被测信号经 Y 轴衰减后送至Y1放大器，经延迟级后到Y2放大器，信号放大后加到示波管的 Y 轴偏转板上。若 Y 轴所加信号为正弦信号， X 输入开关 S 切换到“外”输入，且 X 轴没有输入信号，则光点在荧光屏竖直方向上按正弦规律上下运动，随着 Y 轴方向信号频率的提高，由于视觉暂留或荧光屏余辉等原因，在荧光屏上显示出一条竖直扫描线。
图1- 1示波器工作原理示意图
同理，如在 X 轴所加信号为锯齿波信号，且 Y 轴没有输入信号，则光点在荧光屏水平方向上先向左向右匀速运动，到达右端后立即返回左端，再从左向右重复上述过程，每完成一个循环成为一次扫描。随着 X 轴方向频率的提高，在荧光屏上显示出一条水平扫描线。
Z 轴的作用是使扫描波形有一定的辉度，对于某些具有 Z 轴外输入的示波器，则可以通过 Z 轴
的输入信号，动态调节不同扫描时刻波形的亮度，实现类似于电视图像的显示效果。
1.1.3 模拟示波器的特点
模拟示波器的主要特点是：①波形显示快速，实时显示；②波形连续真实，垂直分辨率高；
③捕获率高；④有对聚焦和亮度的控制，可调节出锐利和清晰的显示结果。
模拟示波器的不足之处是：①无存储功能；②仅有边缘触发；③无自动参数测量功能，只能进行手动测量，所以准确度不够高；④由于CRT的余辉时间很短，所以很难显示频率很低的信号；⑤难以观察非重复性信号和瞬变信号。
1.2声速的测量
声速是指声波在媒介中的传播速度。声波能够在除真空以外的所有物质中传播，其传播速度由相应媒质的材料特性特别是力学参数所决定，也与传播模式（纵波、横波、表面波等）有关。由于声波的传播模式会受到边界的影响，因此通常给出的声速都是指无限大媒质中的传播速度。在空气中声波只能以纵波的形式存在。本实验的主要内容是利用连续波方法来测定空气中的声速。
在波动过程中，波的传播速度 c 、f和波长λ之间存在下列关系：
c=fλ（1）因此只要测出声波的频率和波长就可以算出声速。
1.2.1实验装置原理
实验装置原理如图1-2所示。其中S1和S2分别用来发送和接收声波。它们是以压电陶瓷为敏感元件做成的电声换能器。当把电信号加在S1的电端时，换能器端面产生机械振动（反向压电效应）并在空气中激发出声波。当声波传递到S2表面时，激发起S2端面的振动，又会在其电端产生相应的电信号输出（正向压电效应）。
图1- 2声速测量仪
信号发生器产生频率为几十kHz的交变电信号，其频率可由频率计精确测定。换能器端面发出
相同频率的声波（属于超声频段，人耳听不见）。为了确定声速，还要测定声波的波长，本实验采用振幅法测定声波的波长。
1.2.2振幅法测定声波的波长
S1发出的声波传播到接收器后，在激发起S2振动的同时又被S2的端面所反射。保持接收器端面和发送器端面相互平行，声波将在两平行平面之间往返反射。因为声波在换能器中的传播速度和换能器的密度都比空气要大得多，可以认为这是一个以两端刚性平面为界的空气柱的震动问题。当发送换能器所激发的强迫振动满足空气柱的共振条件
l0=n ×λ2?（2）时，接收换能器在一系列特定的位置上将有最大的电压输出。式中 l0是空气柱的有效长度，λ是空气中的声波长，n取正整数。考虑到激励源的末端效应，式（2）还应附加一个校正因子Δ：
l=n ×λ2?+Δ（3）式中，l是空气柱的实际长度，即发送换能器端面到接收换能器端面之间的距离。
?。由于波阵在S2处不同的共振位置时，因Δ是常数，所以各电信号极大值之间的距离均为λ2
面的发散及其他损耗，故随着距离的增大，各极大值的振幅逐渐减小。当接收器沿声波传播方向由近而远移动时，接收器输出电信号的变化情况如图1- 3所示。只要测出各极大值所对应的接收器的位置，就可以测出波长λ。
图1- 3接收信号的振幅变化
三、实验仪器
模拟示波器、声速测量仪、信号发生器、温度计。
四、实验内容
1、按实验装置图1- 2接线，使S1与S2靠拢且留有一定间隙，两端面尽量保持平行且与S2的移动
方向垂直。用示波器观察加在发射头S1上的电信号和由接收头S2输出的电信号，微调信号发生器的频率，使其在压电换能谐振频率附近。缓慢移动S2可在示波器上看到正弦波振幅的变化；移到第一次振幅较大处，固定S2，再仔细观察调节频率，使示波器上的图形振幅最大，此时即达到谐振状态，此时的频率等于压电换能器的频率。
2、振幅法测波长是利用接收换能器电压输出的极值位置的间隔来确定的。为提高精度，要求
?的距离，即连续测量第1~10个极大值位置x1，x2，x3，测定连续10个间隔为30×λ2
x4，x5，x6，x7，x8，x9，x10，接着，继续移动接收器，默认极大值到第31个时再连续测出10个极大值位置x31，x32，x33，x34，x35，x36，x37，x38，x39，x40。由上面20个数据用逐差法计算 λ ?和u（ λ ?）。
3、计算声速测量中各直接测量值的不确定度。其中波长测量的不确定度包括3个分量：逐差
法计算中的A类分量u a(λ)、仪器误差限?仪带入的B类分量u b1(λ)以及位置判断不准而产生的B类分量u b2(λ)。频率测量的不确定度只计测量过程信号频率不稳定而造成的B类分量u b(f)。
4、计算测定的空气声速c及其不确定度u(c)，给出相应的结果表述。计算相应室温下空气声速
的理论值，与测量值比较，计算百分差。
五、数据记录与处理
5.1原始数据记录
1、测量始末信号频率分别为：f1=36.224kHzf2=36.373kHz；室温为：t=20℃。
2、
图表1第 1~10 个和第 31~40 个极大值的位置
5.2 逐差法处理数据
设x 为S 1 和S 2间空气柱的有效长度，则有
x =n ×λ2?（n 取正整数）（4）
由逐差法可得:（x 31+?+x 40?x 1???x 10）=10×30×λ2?，于是有
λ2?= ∑x i 40i=31?∑x i
10i=1300=4.7317 mm
所以λ = 9.4634 mm ，平均频率为f = (f 1+f 2)2? = 36.2985 kHz ，于是声波波速为：
c =fλ
???=36.2985×103×9.4634×10?3m s ?=343.507m s ? 温度为t =20℃时干燥空气中声速的理论值为c 0=331.45√1+20273.15?m s ?=343.370m s ? 则本次实验中声速测量的相对误差为
E =?c c 0?=(c ?c 0)c 0?=(343.507?343.370)343.370?×100%=0.04%
下面进行逐差法中不确定度的计算：
（1） 逐差法计算中的A 类分量 u a (λ)
u a (?x )=√∑(?x i ??x ????)210i=110×9=√?x 2???????x ????29
=0.1797 mm 由式（4）可得：λ=?x 15?
于是u a (λ)=u a (?x )15?=0.0120 mm
（2） 仪器误差限带入的B 类分量 u b1(λ)
由?仪=0.005 mm ，得：
u b1(?x )=?仪√3?=0.005√3? mm =2.8868×10?3 mm
于是u b1(λ)=u b1(?x )15?=1.9245×10?4 mm
（3） 位置判断不准而产生的B 类分量u b2(λ)
由?b 2=0.1 mm ，得：
u b2(?x )=?b 2√3?=0.1√3? mm =5.7735×10?2 mm
于是u b2(λ)=u b2(?x )15?=3.8490×10?3 mm
（4） 测量过程信号频率不稳定而造成的B 类分量u b (f )
u b (f )=?f √3?=|f 1?f 2|2√3?=0.0430 kHz
（5） 合成不确定度
u (λ)=√u a (λ)2+u b1(λ)2+u b2(λ)2=0.0126 mm
u (f )=u b (f )=0.0430 kHz
对等式c =λf 两边取对数，有
ln c =ln λ+ln f
再对等式两边求导得：
dc c =dλλ+df f
所以，有
u (c )c ?=√(u(λ)λ?)2+(u (f )f ?)2=√(0.01269.4634?)2+(0.043036.2985?)2=1.7822×10?3
于是
u (c )=c ×1.7822×10?3m s ?=0.6120 m s ?
（6） 最终结果表述
c ±u (c )=(343.5±0.6)m s ?
六、 误差分析
6.1误差来源分析
从实验数据的处理结果可以看出，采用振幅法测量声速所得的测量值与理论值相比比较接近，
相对误差为0.04%，由此可知本次实验的误差是很小的。但是，本次实验依然存在一些因素导致了一定的实验误差。下面分析本次实验的误差来源：
（1）由于声速测量仪的信号发生器发出的交变电信号的频率不稳定而导致实验过程中存在微小误差；
（2）模拟示波器和声速测量仪自身存在的仪器误差；
（3）实验者对极大值的位置判断不准确引起的误差；
（4）实验者在观察模拟示波器上的图像并读取数据时存在一定的误差；
（5）环境温度的微小变化引起的误差。
6.2减小误差的几点建议
从实验数据的处理和实验误差的分析可以看出，引起实验误差的因素是多方面的，其中既有随机误差，也有系统误差。虽然实验中的误差不能完全消除，但是可以通过减小实验过程中各种因素对实验结果的影响以达到尽量减小实验误差的目的。实验误差越小，表明测量值越接近实际值，测量结果也更具有实际意义。
下面提出减小误差的几点建议：
（1）在声速的测量过程中，示波器上显示出电信号极大值时可能有两种情况。一种是声波频率与电声换能器的固有频率相等产生共振，另一种是发送换能器所激发的强迫振动满足
空气柱的共振条件 l0=n ×λ2?。对于这样的问题，可以在示波器上的电信号达到极大
值时, 记下此频率值并继续增大发送器和接收器的距离，若电信号继续增大至某个值，
则表明频率值f 是谐振频率；
（2）在声波的传播过程中，换能器端面并不能完全平行，另外声波在换能器端面的反射过程中会有一部分发生散射，散射波会影响空气柱的共振。建议适当增大换能器端面的发射
面积，并采用反射效率高的材料以减小散射波对实验结果的影响；
（3）考虑到散射波等外界因素的影响，建议适当增加换能器的功率和使用电子滤波电路以使电信号的图像更加清晰，减小实验误差；
（4）建议实验者在调节示波器上显示的图像时尽可能提高仪器的灵敏度，并使图像大小适中；
（5）建议实验者在实验数据的记录与处理中考虑温度的微小变化对实验结果的影响；
（6）可以考虑在现有数据的基础上多测几组数据以尽可能地减小实验误差，也可以考虑采用
不同的数据处理方法如一元线性回归法处理实验数据。
七、实验总结
在实验开始时，要先了解模拟示波器上各种旋钮的作用以及调节某一旋钮能够达到的效果是什么，弄清楚要观察的实验现象和要测量的实验数据后再动手操作，不要盲目地调节旋钮。
在用振幅法测量声波速度的过程中，要正确接线。在测量数据的过程中，要使图像以适当大小稳定在模拟示波器显示屏幕的中央，以便于准确读数。在接收器端面与发送器端面逐渐远离的过程中，接收器接收到的信号的强度不断减弱，这样可能会导致越来越不容易观察到稳定的电信号极大值的图像，很有可能引起极大值位置判断错误而产生较大的实验误差。因此在数据记录过程中要时刻注意调节模拟示波器的灵敏度以确保图像在电信号极大值时处于稳定的状态，以尽量减少因为信号强度问题引起的实验误差。
八、结语
在本篇研究性报告即将完成的时候，我已经做了多次实验，而用振幅法测量声速只是这些实验中的一个。通过前面的几次实验和本次研究性报告，我对基础物理实验有了更加深入的理解，也从中收获很多。基础物理实验具有一定的难度，要完成这样一门实验课程，需要一定的动手能力、思考能力以及对实验原理和方法的理解能力，还需要用规范的文字完成本篇研究性报告，具有一定的挑战性。在完成前面几次试验和本次研究性报告的过程中，也有一定的心得和体会，下面是我的一些收获和想法，希望能和大家分享：
(1)要想在有限的时间内快速、准确地完成实验，实验前的预习工作就必须要做好。在预习的
过程中，要真正理解实验原理和实验方法，并对实验的具体操作步骤和所需记录的实验数据有清晰的认识。通过课前预习，不仅可以加深我们对实验的理解，更为重要的是提升了我们的预习能力，对我们以后学习其它课程也是很有益处的；
(2)通过基础物理实验可以培养认真细致、严谨耐心的习惯。有些实验中的实验现象的变化是
非常微小的，也有的实验的实验现象不容易观察到，这就需要我们在实验过程中认真细致地观察。在数据处理的过程中，要选择正确的数据处理方法，也要有严谨的态度耐心地处理繁杂的数据。数据是否正确也从某种意义上表明了我们的实验是否成功。
(3)基础物理实验是一个很好的将理论与实践相结合的平台。以前在学习基础理论的时候总会
有对所学知识有什么用的疑问。通过几次实验，我理解了一些以前所学的理论知识的应用方法和应用方向，这也反过来激发了我们继续学习理论知识的热情。理论与实践是不可分离的，也只有在认清理论知识的巨大价值后，我们才会更有动力去学习它。
(4)在实验过程中，实验老师负责、耐心地向我们讲解相应实验的基本原理和实验仪器的基本
操作方法以及实验过程中的注意事项，这对我们快速、准确地完成实验是很重要的。此外，老师也会在批改实验报告时指出我们在数据处理方面的不足之处，这对我们正确掌握数据处理的方法至关重要。真心感谢各位实验老师对我的帮助和指导！
九、参考文献
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附：带老师签字的原始数据照片（下一页）
2008-2009第1学期《基础物理实验》期末试题 一、 单项选择题（每题3分，共30分） 1. 在同一被测量的多次测量过程中，保持恒定或以可以预知方法变化的那一部分误差称为_____ A.仪器误差 B.系统误差 C.随机误差 D.粗大误差 2. 平均值的标准（偏）差()S x 的计算公式是_____ A. 3. 用停表测量单摆周期，启停一次秒表的误差不会超过。实验测出10个周期的时间为10T='' ，则其不确定度u （T ）=_____ 秒 欲用伏安法测量一阻值约200Ω的电阻，要求测量结果的相对不确定度 () 1%u R R <，应选择下列_____组仪器（提示：不计电表内阻的影响和A 类不确定度） A.电流表级，量程10mA ；电压表级，量程2V B.电流表级，量程10mA ；电压表级，量程2V C.电流表级，量程15mA ；电压表级，量程2V D.电流表级，量程50mA ；电压表级，量程2V 5. 某长度测量值为，则所用仪器可能是_____ A.毫米尺 分度卡尺 分度卡尺 D.千分尺 6. 已知312 N x y =+，则其不确定度_____ A. 2 2221()()()2u N u x y u y =+ B. 22223 ()()()2u N u x y u y =+ C. 22429()()()4u N u x y u y =+ D. 22 29()()()4 u N u x u y =+ 7. 200(10080) 1010(0.0100.000251) +-=?+_____ 8. 用作图法处理数据时，为保证精度，至少应使坐标纸的最小分格和测量值的_____相对应 A.最后一位有效数字 B.最后一位准确数字 C.第一位有效数字 D.第二位有效数字 9. 下列关于测量的说法中_____是错误的 A.测量是为了确定被测对象的量值而进行的一组操作 B.测量结果是根据已有信息和条件对被测量量值做出的最佳估计，也就是真值 C.在相同测量条件下，对同一被测量进行多次测量所得结果的一致性被称为测量结果的重复性 D.在不同测量条件下，对同一被测量进行多次测量所得结果的一致性被称为测量结果的复现性 10. 以下所示电路中，_____构成了换向电路 A. B. C. D.
北京航空航天大学物理研究性实验报告 分光仪的调整及其应用 第一作者：所在院系：就读专业：第二作者：所在院系：就读专业：
目录 目录 一.报告简介 (1) 二.实验原理 (1) 实验一.分光仪的调整 (1) 实验二.三棱镜顶角的测量 (3) 实验三.最小偏向角法测棱镜折射率 (1) 二．实验仪器 (1) 三.实验主要步骤 (2) 实验1.分光仪的调整 (2) 1.调整方法 (2) 2.要求 (4) 实验2.三棱镜顶角的测量 (4) 1.调整要求 (4) 2.实验操作 (5) 实验3.棱镜折射率的测定（最小偏向角法） (6) 四.实验数据记录 (6) 五.数据处理 (7) 实验2.反射法测三棱镜顶角 (7) 实验3.最小偏向角法测棱镜折射率 (7) 六.误差分析 (8) 七.分析总结 (8) 八.实验改进 (9) 九.实验感想 (10) 十.参考文献及图片附件： (11)
一.报告简介 本报告以分光仪的调整、三棱镜顶角和其折射率的测量为主要内容，先介绍了实验的基本原理与过程，而后进行了数据处理与不确定度计算。并以实验数据对误差的来源进行了分析。同时还给出了调节分光仪的经验总结与方法，并对现有实验仪器和试验方法提出了改进的意见。 二.实验原理 实验一.分光仪的调整 分光仪的结构因型号不同各有差别，但基本原理是相同的，一般都由底座、刻度读数盘、自准直望远镜、平行光管、载物平台5部分组成。 1-狭缝套筒；2-狭缝套筒紧固螺钉；3-平行光管；4-制动架；5-载物台；6-载物台调平螺钉；7-载物台锁紧螺钉；8-望远镜；9-望远镜锁紧螺钉；10-阿贝式自准直目镜；11-目镜；12-仰角螺钉；13-望远镜光轴水平螺钉；14-支臂；15-望远镜转角微调螺钉；16-读数刻度盘止动螺钉；17-制动架；18-望远镜止动螺钉；19底座；20-转座；21-
物理实验绪论测试题1 一、单项选择题 1.某测量结果0.01010cm有（ b ）位有效数字。 A.3位 B.4位 C.5位 D.6位 2.已知常数e=2.718281828……，测量L=0.0023，N=2.73，则(e-L)/N=( c ) A.0.994 B.0.9949 C.0.995 D.1.00 3.物理量A=x+y x?y ，那末其相对不确定度为（ a ） A. 2 x2?y2 √x2u2(y)+y2u2(x) B.2 x2?y2 √x2u2(y)?y2u2(x) C.√u 2(x)+u2(y) (x+y)2 +u2(x)+u2(y) (x?y)2 D.√u 2(x)+u2(y) (x+y)2 ?u2(x)?u2(y) (x?y)2 4.用作图法处理数据时，为保证精度，至少应使坐标纸的最小分格和测量值的（ c ）相对 应。 A.第一位有效数字 B.第二位有效数字 C.最后一位有效数字 D.最后一位准确数字 二、填空题： 5.用计算器算出圆柱体的转动惯量J=645.0126g?cm2，平均值的不确定度为u(J)= 则J+u(J)=( ± )×102g?cm2 6.多量程电压表（1级，3- 7.5-15-30V）用于检测某电路两端的电压，如果用3V档去测3V 电压，其相对不确定度为。如果用7.5V档去测3V电压，其相对不确定度为。 三、多项选择题： 7.满足正态分布的物理量，下面的叙述哪些是正确的？abc A 做任何次测量，其结果有68.3%的可能性落在区间[A?δ,A+δ] B 设某次测量的结果为X i，则X i±δ(x)表示真值落在[X i?δ(x),X i+δ(x)]的概率为0.683 C X i±δ(x)与x±δ(x)的置信概率是相同的 D x±δ(x)的置信概率比X i±δ(x)的置信概率高 8.指出下列关于仪器误差的叙述哪些是错误的（按物理实验课的简化要求）bcd A.千分尺的仪器误差等于最小分度的一半 B.游标卡尺的仪器误差等于游标精度的一半 C.磁电式仪表的仪器误差=等级%×测量值 D.箱式电桥? 仪 =等级%(测量值+基准值) 四、计算题
2009级基础物理实验期末试题 一、单项选择题（每题3分，共30分） 1、不确定度在可修正的系统误差修正以后，将余下的全部误差按产生原因及计算方法不同分为两类，其中 B 属于A类分量。 A、由测量仪器产生的的误差分析 B、同一条件下的多次测量值按统计方法计算的误差分量 C、由环境产生的误差分析 D、由测量条件产生的误差分量 2、下列说法中 C 是正确的。 A、在给定的实验条件下，系统误差和随机误差可以相互转化 B、当测量条件改变后，系统误差的大小和符号不随之变化 C、随机误差可以通过多次重复测量发现 D、一组测量数据中，出现异常的值即为粗大误差 5、已知()，下列公式中 B 是正确的。 A、 B、 C、 D、 7、用千分尺（精度0、01mm）测某金属片厚度d的结果为 i1234567 1.516 1.519 1.514 1.522 1.523 1.513 1.517
则测量结果应表述为d u(d)= A A、(1.5180.003)mm B、(1.5180.004)mm C、(1.5180.001)mm D、 (1.5180.002)mm 8.tg45°1′有 B 位有效数字 A、 6 B、5 C、 4 D、 3 9、对y=a+bx的线性函数，利用图解法求b时，正确的求解方法是 C 。 A、 b=tg（为所作直线与坐标横轴的夹角实测值） B、 b=（、为任选两个测点的坐标值之差） C、 b=（、为在所作直线上任选两个分得较远的点的坐标值之差） D、 b=（x、y为所作直线上任选一点的坐标） 10、用量程为500mV的5级电压表测电压，下列测量记录中哪个是正确的？ D A、250.43mV B、250.4mV C、250mV D、0.25V 二、填空题（每题3分，共15分） 11、已被确切掌握了其大小和符号的系统误差成为可定系统误差。 12、已知某地的重力加速度值为9.794，甲、乙、丙三人测量的结果分别为：9.7950.024，9.8110.004，9.7910.006，试比较他们测量的精密度、正确度和准确度。甲测量的精密度低，正确度高；乙测量的正确度最低；
第0页 本人声明 我声明，本论文为本人独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 3903·2415 高等工程学院 李柏
第1页 晶体的电光效应的深入剖析 第一作者：李柏（自主独立完成） 摘要 本文基于作者在认真做过实验并对内容的深刻理解，旨在对该实验从原理到操作流程以及实验数据处理进行更加深入的剖析。 在正文的第一部分，本文从一名大二本科生的角度对实验原理进行了系统地重新表述，查阅资料并补充了部分《大学物理·光学》的必要知识（例如1/4玻片、单轴晶体的定义）力求让下一届的学生们能彻底理解原理部分，部分素材也可适当补充进新版的《物理实验》课本中。 在第二部分，本文细致地描述了实验操作的各个流程，从等高共轴的调节方法开始，给出了有理有据的调节方法，可以作为今后教师指导学生的基本判据。 在第三部分，本文重新安排了数据处理，采用了更加翔实的原始数据，但必须指出本文的缺陷：依然未能定量地得出产生误差的原因。 在第四部分，包含作者对试验中一些现象的理论层面的深入剖析，以及实验感想、建议等等。 最后的最后，是完成本文参阅资料的声明。 关键词：晶体电光效应电光调制大学物理实验论文测量半波电压
第2页 第一章：实验原理的重新表述 1.1电光效应与一次电光效应 晶体在外电场作用下折射率会产生变化，这种现象称为电光效应。这种效应由于n 随电场变化而变化时间极短，甚至能跟得上1010Hz的电场变化频率，故可制成响应迅速的各种光电设备（例如斩波器、激光测距仪）。仅仅在同一教室内的光纤陀螺寻北的陀螺仪中就有电光效应制成的元件，可见电光效应的广泛应用。 电场引起折射率变化可表示为n - n0 = aE0 + bE02+…… 由一次项aE0 引起的变化称为一次电光效应，也称泡耳克斯效应。一次效应又区分纵横方向，以加载电场的取向决定。本实验研究铌酸锂晶体的一次纵向电光效应。 光在晶体中传播时，在不平行于光轴方向上，由于e光和o光传播速度不同，而出现两个不同折射率的光的像，这种现象叫做双折射现象（图1-1）。只有一个光轴的晶体就叫单轴晶体，铌酸锂原本是单轴晶体，但晶体外加电场后，将变成双轴晶体，导致与双折射类似的结果，出射光可能为椭圆偏振光。 图1-1 双折射原理示意图 1.2电光调制 在无线电通信中，为了传递信息，总是通过表征电磁波特性的正弦波性质受传递信号控制来实现，这种控制过程被称作调制。接收时，逆过程则称为解调。本实验采用强
毛主席语录：任何让考生有挂科危险的考试都是反革命！ 一．选择题（每题3分, 共30分） 1. 下列各图所示的速率分布曲线，哪一图中的两条曲线能是同一温度下氮气和氦气的分子速率分布曲线？ ［ ］ 2. 对于室温下的双原子分子理想气体，在等压膨胀的情况下，系统对外所作的功与从外界吸收的热量之比W / Q 等于 (A) 2/3． (B) 1/2． (C) 2/5． (D) 2/7． ［ ］ 3. 一定量的理想气体向真空作绝热自由膨胀，体积由V 1增至V 2，在此过程中气体的 (A) 内能不变，熵增加． (B) 内能不变，熵减少． (C) 内能不变，熵不变． (D) 内能增加，熵增加． ［ ］ 4. 在双缝干涉实验中，设缝是水平的．若双缝所在的平板稍微向上平移，其它条件不变，则屏上的干涉条纹 (A) 向下平移，且间距不变． (B) 向上平移，且间距不变． (C) 不移动，但间距改变． (D) 向上平移，且间距改变． ［ ］ 5. 使一光强为I 0的平面偏振光先后通过两个偏振片P 1和P 2．P 1和P 2的偏振化方向与原入射光光矢量振动方向的夹角分别是α 和90°，则通过这两个偏振片后的光强I 是 (A) 21 I 0 cos 2α ． (B) 0． (C) 41I 0sin 2(2α)． (D) 4 1 I 0 sin 2α ． (E) I 0 cos 4α ． f (v ) f (v ) v O f (v ) v O (B) (A) f (v ) (D) v O (C) v O
［ ］ 6. 某种透明媒质对于空气的临界角(指全反射)等于45°，光从空气射向此媒质时的布儒斯特角是 (A) 35.3° (B) 40.9° (C) 45° (D) 54.7° (E) 57.3° ［ ］ 7. 宇宙飞船相对于地面以速度v 作匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号，经过?t (飞船上的钟)时间后，被尾部的接收器收到，则由此可知飞船的固有长度为 (c 表示真空中光速) (A) c ·?t (B) v ·?t (C) 2 )/(1c t c v -?? (D) 2 )/(1c t c v -??? ［ ］ 8. 设粒子运动的波函数图线分别如图(A)、(B)、(C)、(D)所示，那么其中确定粒子动量 的精确度最高的波函数是哪个图？ ［ ］ 9. 如果(1)锗用锑(五价元素)掺杂，(2)硅用铝(三价元素)掺杂，则分别获得的半导体属于下述类型： (A) (1)，(2)均为n 型半导体． (B) (1)为n 型半导体，(2)为p 型半导体． (C) (1)为p 型半导体，(2)为n 型半导体． (D) (1)，(2)均为p 型半导体． ［ ］ 10. 激光全息照相技术主要是利用激光的哪一种优良特性？ (A) 亮度高． (B) 方向性好． (C) 相干性好． (D) 抗电磁干扰能力强． x (A)x (B)x (C) x (D)
北航基础物理研究性报告讲解
北航基础物理实验研究性报告1051 电位差计及其应用 140221班 2015-12-13 第一作者:邓旭锋14021014 第二作者:吴聪14021011
目录 1.引言 (4) 2.实验原理 (5) 2.1补偿原理 (5) 2.2 UJ25型电位差计 (8) 3.实验仪器 (10) 4.实验步骤 (10) 4.1自组电位差计 (10) 4.2 UJ25型箱式电位差计 (11) 5.实验数据处理 (12) 5.1 实际测量Ex的大小 (13) 5.2 不确定度的计算 (13) 5.3 测量结果最终表述 (14) 5.4 实验误差分析 (14) 6.实验改进与意见 (14) 6.1 实验器材的改进 (8) 6.2 实验方法改进 (10) 6.3 实验内容的改进 (10)
7.实验感想与体会 (21) 【参考文献】 (24) 摘要:将电位差计实验中的补偿法原理应用于电学物理量的测量中，该方法可以用来精确测量电流、电阻、电压等电学量，也可以利用电位差计，获得比较精确的二极管伏安特性曲线可以避免了因电表的内阻而引起的测量误差。利用实验室现有仪器设计了一些切实可行的新实验。 关键字：电位差计；补偿法；UJ23型电位差计；电阻；系统误差。 1.引言 电位差计是电压补偿原理应用的典型范例，它是利用电压补偿原理使电位差计变成一内阻无穷大的电压表，用于精密测量电势差或者电压。同理，利用电流补偿原理也可以制作一内阻为零的电流表，用于电流的精密测量。 电位差计的测量精确度高，且避免了测量的接入误差，但它的操作比较复杂，也不易实现测量的自动化。在数字仪表迅速发展的今天，电压
2012级基础物理实验选课及课程说明 网上选课操作方法 物理实验选课在网上进行，可通过两个途径：①使用校园网（网址：https://www.doczj.com/doc/8317406992.html,）；②使用物理实验中心局域网（地点：实3-415选课室，时间：下午13:30—16:30）。 1．按网址进入“大学物理实验网上选课”页面，先点击“注册”（注意：务必使用您的真实姓名和学号注册，否则计算机将不能处理您的成绩，或导致成绩打印错漏）。成功后，返回主页。 2．输入学号和密码，点击“登录”进行选课。选课只需用鼠标单击相应时间段内的选择钮，按“Enter”或页面下方的确定键即可生效。如该时间段未排实验或选课人数已满员，则选择无效，需另选其它时间或组号。选课时请认真选好时间和组号，时间指单（或双）周、星期几、下午或晚上。选课成功后请再点击“查询”菜单，最后确认一遍选课信息，之后注销本人界面。 3．如需修改选课时间，可重新执行操作2，这时计算机将自动用新的结果代替原来的选择。 4．每次只允许选择1个题目，做完以后才可以选择新的题目。开课前三天，自动关闭选课，此间调课需通过管理员进行。第一次选课于第二周星期一（2013年9月16日）开始，正式上课时间为2013年9月23日（星期一）。 注：物理学院和中法工程师学院的学生只需注册，不要自行选课，由实验中心统一安排。 物理实验课程说明 1．本课程采用“积分制”教学模式。每个实验题目根据其难易程度设置了不同积分，本学期规定修“物理实验A”的同学要完成38个积分，修“物理实验B”的同学要完成33个积分。物理学院（记为C）的学生要完成58个积分。该课程只限定了最低积分，未限制实验的个数，同学们可根据自己的能力通过选做少数几个难度大的实验或多个难度小的实验来完成积分。 2．第一学期基本实验以专题的形式开出，每个专题包含不同层次、不同难度的多个实验题目。题目编号方法如下：例如1040522，其中首位数字“1”表示基本实验，第二、三位“04”为专题号，第四、五位“05”为实验序列，第六位数字“2”为题目序号，最后一位数字“2”是积分值。具体实验代号和实验题目见下表。大家可自行安排做哪些内容，但规定某些类型实验（如103、105、107、109）必选。 3．允许但不鼓励学生重复选择同一专题的实验，若重复选择同一类型题目（题号前5位相同，如1010313、1010323），包括一次课上做两个同类型实验，从第二个实验开始积分值逐次减1分；若选择同一专题不同类型题目（题号前3位相同，如1030113、1030213、1030312），从第四个实验开始积分值逐次减1分；若重做实验（题号完全相同，如1010113、1010113），每重做一次积分减1分，成绩仅保留最后一次输入的结果。 4．选课后无故不来做实验将扣除1个积分。因病缺课者，凭医院证明到选课管理室（实3-414）消除记录（一周内）；其它原因缺课于课前凭校（院）教务科证明消除记录。
北航物理研究性实验报告 专题：模拟示波器的使用及其应用 学号：10151192 班级：101517
姓名：王波 目录 目录 (2) 摘要 (3) 一．实验目的 (3) 二．实验原理 (3) 1.模拟示波器简介 (3) 2.示波器的应用 (6) 三．实验仪器 (6) 四．实验步骤 (7) 1.模拟示波器的使用 (7) 2.声速测量 (8) 五．数据记录与处理 (8) 六．讨论 (10)
摘要 示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器，它能直观、动态地显示电压信号随时间变化的波形，便于人们研究各种电现象的变化过程，并可直接测量信号的幅度、频率以及信号之间相位关系等各种参数。示波器是观察电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果的重要仪器，也是调试、检验、修理和制作各种电子仪表、设备时不可或缺的工具。 一．实验目的 1.了解示波器的主要结构和波形显示及参数测量的基本原理，掌握 示波器、信号发生器的使用方法； 2.学习用示波器观察波形以及测量电压、周期和频率的方法； 3.学会用连续波方法测量空气速度，加深对共振、相位等概念的理 解； 4.用示波器研究电信号谐振频率、二极管的伏安特性曲线、同轴电 缆中电信号传播速度等测量方法。 二．实验原理
1.模拟示波器简介 模拟示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像并显示在荧光屏上以便测量和分析的电子仪器。它主要由阴极射线示波管，扫描、触发系统，放大系统，电源系统四部分组成。 示波管结构图 （1）工作原理 模拟示波器的基本工作原理是：被测信号经Y轴衰减后送至Y1放大器，经延迟级后到Y2放大器，信号放大后加到示波管的Y轴偏转板上。 若Y轴所加信号为图所示的正弦信号，X输入开关S切换到“外”输入，且X轴没有输入信号，则光点在荧光屏竖直方向上按正弦规律上下运动，随着Y轴方向信号的提高，由于视觉暂留，在荧光屏上显示一条竖直扫描线。同理，如在X轴所加信号为锯齿波信号，且Y轴没有输入信号，则光点在荧光屏上显示一条水平直线。
北航物理实验绪论测试题1 一、 单项选择题 1. 某测量结果0.01010cm 有（ B ）位有效数字。 A.3位 B.4位 C.5位 D.6位 2. 已知常数e=2.718281828……，测量L=0.0023，N=2.73，则(e-L)/N=( C ) A.0.994 B.0.9949 C.0.995 D.1.00 3. 物理量A=错误！未找到引用源。，那末其相对不确定度为（A ） A.错误！未找到引用源。 B.错误！未找到引用源。 C .错误！未找到引用源。 D.错误！未找到引用源。 4. 用作图法处理数据时，为保证精度，至少应使坐标纸的最小分格和测量值的（ C ）相 对应。 A.第一位有效数字 B.第二位有效数字 C.最后一位有效数字 D.最后一位准确数字 二、填空题： 5. 用计算器算出圆柱体的转动惯量J=645.0126错误！未找到引用源。，平均值的不确定度为 u(J)= ：6.5、0.2 6：0.0058 7：ABC 8：BCD 则J+u(J)=( 6.5 0.2 )错误！未找到引用源。 6. 多量程电压表（1级，3- 7.5-15-30V ）用于检测某电路两端的电压，如果用3V 档去测3V 电压，其相对不确定度为 0,0058 。如果用7.5V 档去测3V 电压，其相对不确定度为 。 三、多项选择题： 7. 满足正态分布的物理量，下面的叙述哪些是正确的？ A 做任何次测量，其结果有68.3%的可能性落在区间错误！未找到引用源。内 B 设某次测量的结果为错误！未找到引用源。，则错误！未找到引用源。表示真值落在错误！未找到引用源。的概率为0.683 C 错误！未找到引用源。与错误！未找到引用源。的置信概率是相同的 D 错误！未找到引用源。的置信概率比错误！未找到引用源。的置信概率高 8. 指出下列关于仪器误差的叙述哪些是错误的（按物理实验课的简化要求） A.千分尺的仪器误差等于最小分度的一半 B.游标卡尺的仪器误差等于游标精度的一半 C.磁电式仪表的仪器误差=等级%×测量值 D.箱式电桥错误！未找到引用源。=等级%(测量值+基准值) 四、计算题 9. 弹簧振子的周期T 与质量m 的关系为错误！未找到引用源。。其中错误！未找到引用源。
“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 =±?。
基于运动规划的惯性导航系统动态实验 GAGGAGAGGAFFFFAFAF
二零一三年六月十日 实验4.1 惯性导航系统运动轨迹规划与设计实验一、实验目的 为进行动态下简化惯性导航算法的实验研究，进行路径和运动状态规划，以验证不同运动状态下惯导系统的性能。通过实验掌握步进电机控制方法，并产生不同运动路径和运动状态。 二、实验内容 学习利用6045B 控制板对步进电机进行控制的方法，并控制电机使运动滑轨产生定长运动和不同加速度下的定长运动。 三、实验系统组成 USB_PCL6045B 控制板（评估板）、运动滑轨和控制计算机组成。 四、实验原理 IMU安装误差系数的计算方法 GAGGAGAGGAFFFFAFAF
USB_PCL6045B 控制板采用了USB 串行总线接口通信方式，不必拆卸计算机箱就可以在台式机或笔记本电脑上进行运动控制芯片PCL6045B 的学习和评估。 USB_PCL6045B 评估板采用USB 串行总线方式实现评估板同计算机的数据交换，由评估板的FIFO 控制回路完成步进电机以及伺服电机的高速脉冲控制，任意 2 轴的圆弧插补，2-4 轴的直线插补等运动控制功能。USB_PCL6045B 评估板上配置了全部PCL6045B 芯片的外部信号接口和增量编码器信号输入接口。由 USB_PCL6045B 评估测试软件可以进行PCL6045B 芯片的主要功能的评估测试。 GAGGAGAGGAFFFFAFAF
图4-1-1USB_PCL6045B 评估板原理框图如图4-1-1 所示，CN11 接口主要用于外部电源连接，可以选择DC5V 单一电源或DC5V/24V 电源。CN12 接口是USB 信号接口，用于USB_PCL6045B 评估板同计算机的数据交换。 USB_PCL6045B 评估板已经完成对PCL6045B 芯片的底层程序开发和硬件资源与端口的驱动，并封装成156 个API 接口函数。用户可直接在VC 环境下利用API 接口函数进行编程。 五、实验内容 GAGGAGAGGAFFFFAFAF
北航物理实验绪论考试真题(套题含答案)
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物理实验绪论测试题1 一、 单项选择题 1. 某测量结果0.01010cm 有（ b ）位有效数字。 A.3位 B.4位 C.5位 D.6位 2. 已知常数e=2.718281828……，测量L=0.0023，N=2.73，则(e-L)/N=( c ) A.0.994 B.0.9949 C.0.995 D.1.00 3. 物理量A=x+y x?y ，那末其相对不确定度为（ a ） A. 2 x 2?y 2√x 2u 2(y )+y 2u 2(x) B. 2x 2?y 2 √x 2u 2(y )?y 2u 2(x) C .√ u 2(x )+u 2(y)(x+y)2 + u 2(x )+u 2(y)(x?y)2 D.√ u 2(x )+u 2(y)(x+y)2 ? u 2(x )?u 2(y)(x?y)2 4. 用作图法处理数据时，为保证精度，至少应使坐标纸的最小分格和测量值的（ c ）相对 应。 A.第一位有效数字 B.第二位有效数字 C.最后一位有效数字 D.最后一位准确数字 二、填空题： 5. 用计算器算出圆柱体的转动惯量J=645.0126g ?cm 2，平均值的不确定度为u(J)= 则J+u(J)=( ± )×102g ?cm 2 6. 多量程电压表（1级，3- 7.5-15-30V ）用于检测某电路两端的电压，如果用3V 档去测3V 电压，其相对不确定度为 。如果用7.5V 档去测3V 电压，其相对不确定度为 。 三、多项选择题： 7. 满足正态分布的物理量，下面的叙述哪些是正确的？abc A 做任何次测量，其结果有68.3%的可能性落在区间[A ?δ,A +δ]内 B 设某次测量的结果为X i ，则X i ±δ(x)表示真值落在[X i ?δ(x),X i +δ(x)]的概率为0.683 C X i ±δ(x)与x ±δ(x)的置信概率是相同的 D x ±δ(x)的置信概率比X i ±δ(x )的置信概率高 8. 指出下列关于仪器误差的叙述哪些是错误的（按物理实验课的简化要求）bcd A.千分尺的仪器误差等于最小分度的一半 B.游标卡尺的仪器误差等于游标精度的一半 C.磁电式仪表的仪器误差=等级%×测量值 D.箱式电桥?仪=等级%(测量值+基准值) 四、计算题
复旦大学基础物理实验期末考试复习题库 整理汇编者：复旦大学上海医学院临床医学（五年制） bsong13@https://www.doczj.com/doc/8317406992.html, 示波器的原理及使用 1. 2. 3. 4.
5.一个已知相关参数的信号，60dB衰减，在已知示波器T和V参数设置的情况下在示波屏上V/DIV和T/DIV的相应读数（按照示波器读数规则） 答案A 9. 10. 11.答案C
13.答案：2 14. 15. 16、输入的信号为正弦波形，但是屏幕上只看到一条直线，可能的原因 A、按下了接地按钮 B、AC\DC档中选了DC档位 C、Volts/DEC衰减过大 D、扫描速度过 17.快衰变改变的是什么（）A.幅度 B.频率 C.相位 D.波形 18.已经得到了正弦波图像，改变下面条件，一定不会使图像消失的是B A调节辉度intensity B交流AC变成直流DC（DC还是会保留交流部分。） C接地 D调节垂直position 19.使用示波器前，应先对示波器进行校准，将示波器内部提供的标准方波输入到CH1或CH2通道。用示波器观察李萨如图形时，图形不稳定，应该调节电平旋扭。 20.如果示波器上的波形在触发源开关选择正确的情况下总是沿横向左右移动，应该 先调节“SEC/DIV”旋钮再调节“LEVEL”触发电平调节旋钮 21.“VOLTS/DIV”和“TIME/DIV”旋钮的作用是什么？ 22.测量被测信号的电压时，应通过调节衰减倍率开关（VOLTS/DIV）使其幅度尽量放大，但是不能超出显示屏幕为什么？ 23.测量被测信号的周期和频率时，应通过调节扫描速度开关（TIME/DIV）使被测信号相邻两个波峰的水平距离尽量放大，但是不能超出显示屏幕为什么？ 24.“VOLTS/DIV”和“TIME/DIV”旋钮所在位置分别为0.5v和0.2ms，请给
基础物理实验研究性报告
拉伸法测量钢丝弹性模量
第一作者： 学号：
第二作者：
学号：
2012/11/12
拉伸法测钢丝弹性模量
第一作者： 第二作者：
目录
摘要 ................................................. 4 关键词： ............................................. 4 Abstract ............................................. 4 Key words: ........................................... 5 一、实验原理 ......................................... 5 （1）弹性模量简介................................... 5 （2）光杠杆放大原理................................. 7 二、实验仪器 ......................................... 9 三、实验步骤 ......................................... 9 （1）装置调节前的初步观察 ........................... 9 （2）调整弹性模量测量系统 ........................... 9 （3）测量数据 ..................................... 11 （4）实验中注意的问题： ............................ 11 （5）数据处理 ..................................... 11 四、实验数据记录与处理 .............................. 12 （1）计算钢丝弹性模量.............................. 12 （2）计算钢丝弹性模量的不确定度 .................... 13 五、实验讨论 ........................................ 15 （1）误差分析 ..................................... 15 （2）实验调节经验总结.............................. 17 六、实验改进意见 .................................... 18 1、测量钢丝长度 L 方式的改进。 ...................... 18 2、测量装置调节方式的改进。 ........................ 19 2
探究测定冰的熔解热实验冰水质量比 以及实验过程和数据处理的改进方法 周晓城，巨建树 （北京航空航天大学生物与医学工程学院北京 100191） 摘要：本文通过计算得到混合量热法中的最佳冰水质量比并在实验中对此进行比较讨论，验证计算值，得出结论；验证牛顿冷却定律，同时得到实验参照值；并就本人在实验过程中遇到的一些问题提出实验操作以及数据处理方面的一些改进意见和建议；以及在数据处理过程中发现的水量、温差与冷却常数和实验误差之间的大致关系。 关键词：冰水质量比；牛顿冷却定律；数据处理；改进意见；误差规律 中图分类号：043文献标识码：A文章编号： 1.实验背景 测量冰的熔解热的实验方法有很多，在大学物理实验中使用最多的是混合量热法，而作为大学物理少数几个热学实验中的一员，其重要性显而易见。然而在实验的操作过程中很多同学反映实验不好操作，具体的问题有： 1.依据《基础物理实验》[1]，实验中需要保证加冰前与加冰后的稳定温度与室温的温差大约在10-15℃能较好地依据牛顿冷却定律绘制温度补偿修正曲线，而对于没有经验的实验者来说实验中的水量和冰量添加不好把握，加冰太少，可能造成冰块溶解后水温高于室温而无法温度修正，或者加冰太多，造成温度稳定后冰块无法溶解完全，在实验中往往需要经过多次尝试才能取得较好的实验数据，费时费力费水； 2.取冰时，所有同学都是徒手取冰的，而对于较低温度（-21℃）的冰块，手的温度较高（30℃左右），即使在取冰和透冰过程中接触的时间很短（亲测至少15s），参照实验过程中冰块溶解降温曲线，吸热也会很明显，从而使得实验结果偏低，而在没有同伴的情况下，为了协调记录时间、记录温度，同时还要投冰动作迅速而使水不外溅，观察到通常同学会找特殊时刻投冰，在这种情况下不是冰块在外界的时间过长甚至开始融化了，就是手忙脚乱实验数据很难记录，实验效果不是很好； 3.同时，由于投冰之后冰融化的最初几分钟铂电阻温度计示数变化非常快，而且需记录的数据比较多，同时还要不断搅拌，使得这段数据点很容易记录不全或者记录偏差，而这段数据是数据处理过程中非常重要的部分，直接影响到温度的修正，所以很容易造成实验误差；
北京航空航天大学 2006－2007 学年第 1学期期末 《基础物理学-2》考 试 A 卷 学号 姓名 考试说明：考试为闭卷考试，考试时间为120分钟。 注意事项： 1、 第一部分基础满分共30分。 2、 本部分试题共10题，每题3分。 3、 请用2B 铅笔在答题纸上规范填涂答案。 单项选择题（在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，错选、多选或未选均无分。 1. 下列各图所示的速率分布曲线，哪一图中的两条曲线能是同一温度下氮气和氦气的分子速率分布曲线？ ［ ］ 2. 对于室温下的双原子分子理想气体，在等压膨胀的情况下，系统对外所作的功与从外界吸收的热量之比W / Q 等于 (A) 2/3． (B) 1/2． (C) 2/5． (D) 2/7． ［ ］ 3. 一定量的理想气体向真空作绝热自由膨胀，体积由V 1增至V 2，在此过程中气体的 (A) 内能不变，熵增加． (B) 内能不变，熵减少． (C) 内能不变，熵不变． (D) 内能增加，熵增加． v v
［ ］ 4. 在双缝干涉实验中，设缝是水平的．若双缝所在的平板稍微向上平移，其它条件不变，则屏上的干涉条纹 (A) 向下平移，且间距不变． (B) 向上平移，且间距不变． (C) 不移动，但间距改变． (D) 向上平移，且间距改变． ［ ］ 5. 使一光强为I 0的平面偏振光先后通过两个偏振片P 1和P 2．P 1和P 2的偏振化方向与原入射光光矢量振动方向的夹角分别是α 和90°，则通过这两个偏振片后的光强I 是 (A) 21 I 0 cos 2α ． (B) 0． (C) 41I 0sin 2(2α)． (D) 4 1 I 0 sin 2α ． (E) I 0 cos 4α ． ［ ］ 6. 某种透明媒质对于空气的临界角(指全反射)等于45°，光从空气射向此媒质时的布儒斯特角是 (A) 35.3° (B) 40.9° (C) 45° (D) 54.7° (E) 57.3° ［ ］ 7. 宇宙飞船相对于地面以速度v 作匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号，经过?t (飞船上的钟)时间后，被尾部的接收器收到，则由此可知飞船的固有长度为 (c 表示真空中光速) (A) c ·?t (B) v ·?t (C) 2 )/(1c t c v -?? (D) 2 )/(1c t c v -??? ［ ］ 8. 设粒子运动的波函数图线分别如图(A)、(B)、(C)、(D)所示，那么其中确定粒子动量的精确度最高的波函数是哪个图？ ［ ］ 9. 如果(1)锗用锑(五价元素)掺杂，(2)硅用铝(三价元素)掺杂，则分别获得的半导体属于下述类型： (A) (1)，(2)均为n 型半导体． x (A)x (B)x (C)x (D)
第一作者：杜敏 10031017 第二作者：文晨润 10031026 第三作者：陈丛林 10031011
目录 0. 引言 (3) 1. 实验原理 (3) 1.1补偿原理 (3) 1.2 UJ25型电位差计 (5) 3. 实验仪器 (6) 4. 实验步骤 (6) 4.1 自组电位差计 (6) 4.2 UJ25型箱式电位差计 (7) 5 实验数据处理 (7) E的大小 (7) 5.1实际测量X 5.2不确定度的计算 (8) 5.3 测量两结果的最后表示 (9) 6. 实验改进与意见 (9) 6.1 实验器材的改进 (9) 6.2实验方法的改进 (9) 6.3实验内容的改进 (10) 7. 实验感想与体会 (12) 【参考文献】 (14)
北京航空航天大学物理实验研究性报告 ——A09电位差计及其应用 第一作者：杜敏，第二作者：文晨润，第三作者：陈丛林 北京航空航天大学自动化科学与电气学院100321班，北京，102206 摘要:将电位差计实验中的补偿法原理应用于电学物理量的测量中，该方法可以用来精确测量电流、电阻、电压等电学量，也可以利用电位差计，获得比较精确的二极管伏安特性曲线可以避免了因电表的内阻而引起的测量误差。利用实验室现有仪器设计了一些切实可行的新实验。 关键字：电位差计；补偿法；UJ23型电位差计；电阻；系统误差。 0.引言 电位差计是电压补偿原理应用的典型范例，它是利用电压补偿原理使电位差计变成一内阻无穷大的电压表，用于精密测量电势差或者电压。同理，利用电流补偿原理也可以制作一内阻为零的电流表，用于电流的精密测量。 电位差计的测量精确度高，且避免了测量的接入误差，但它的操作比较复杂，也不易实现测量的自动化。在数字仪表迅速发展的今天，电压测量已逐步被数字电压表所代替，后者 因为内阻高（一般可达106～107Ω),自动化测量容易，得到了广泛的应用。尽管如此， 电位差计作为补偿法的典型应用，在电学实验中仍然有重要的训练价值。此外，直流比较式电位差计仍是目前准确度最高的电压测量仪表，在数字电压表及其他精密电压测量仪表的检定中，常作为标准仪器使用。 1.实验原理 1.1补偿原理 测量干电池电动势Ex的最简单办法是把伏特表借到电池的正负极上直接读数（见图1）,但由于电池和伏特表的内阻（电池内阻，伏特表内阻R不能看做），测得的电压并不等于电池的电动势。它表明：因伏特表的接入，总要从被测电路上分出一部分电流，从而改变了被测电路的状态。我们把由此造成的误差称为接入误差。 图1 用电压表测电池电动势 为了避免接入误差，可以采用如图2所示的“补偿”电路。如果cd可调，E >E ，则总可 x
物理实验绪论测试题1 一、单项选择题 1. 某测量结果0.01010cm 有（ b ）位有效数字。 A.3位 B.4位 C.5位 D.6位 2. 已知常数e=2.718281828……，测量L=0.0023，N=2.73，则(e-L)/N=( c ) A.0.994 B.0.9949 C.0.995 D.1.00 3. 物理量A=x+yx-y ，那末其相对不确定度为（ a ） A.2x2-y2x2u2y+y2u2(x) B.2x2-y2x2u2y -y2u2(x) C .u2x+u2(y)(x+y)2+u2x+u2(y)(x-y)2 D.u2x+u2(y)(x+y)2-u2x -u2(y)(x-y)2 4. 用作图法处理数据时，为保证精度，至少应使坐标纸的最小分格和测量值的（ c ）相对 电压，其相对不确定度为 。如果用7.5V 档去测3V 电压，其相对不确定度为 。 三、多项选择题： 7. 满足正态分布的物理量，下面的叙述哪些是正确的？abc A 做任何次测量，其结果有68.3%的可能性落在区间A-δ,A+δ内 B 设某次测量的结果为 Xi ，则Xi ±δ(x)表示真值落在Xi -δ(x),Xi+δ(x)的概率为0.683 C Xi ±δ(x)与x ±δ(x)的置信概率是相同的 D x ±δ(x)的置信概率比Xi ±δx 的置信概率高 8. 指出下列关于仪器误差的叙述哪些是错误的（按物理实验课的简化要求）bcd A.千分尺的仪器误差等于最小分度的一半 B.游标卡尺的仪器误差等于游标精度的一半 C.磁电式仪表的仪器误差=等级%×测量值 D.箱式电桥?仪=等级%(测量值+基准值) 四、计算题 9. 弹簧振子的周期T 与质量m 的关系为T=2πm+m0K 。其中m0是弹簧的质量（未知）。