大学物理自主设计性实验（FB716-Ⅱ型物理设计性（传感器）
实验装置）
实
验
指
导
书
杭州精科仪器有限公司
目录
第一、产品简介 (02)
第二、实验项目内容 (04)
实验一、应变片性能—单臂电桥 (04)
实验二、应变片：单臂、半桥、全桥比较 (06)
实验三、移相器实验 (08)
实验四、相敏检波器实验 (10)
实验五、应变片—交流全桥实验 (12)
实验六、交流全桥的应用—振幅测量 (14)
实验七、交流全桥的应用—电子秤 (14)
实验八、霍尔式传感的直流激励静态位移特性 (16)
实验九、霍尔式传感的应用——电子秤 (17)
实验十、霍尔片传感的交流激励静态位移特性 (17)
实验十一、霍尔式传感的应用研究—振幅测量 (18)
实验十二、差动变压器（互感式）的性能 (19)
实验十三、差动变压器（互感式）零点残余电压的补偿 (20)
实验十四、差动变压器（互感式）的标定 (21)
实验十五、差动变压器（互感式）的应用研究—振幅测量 (22)
实验十六、差动变压器（互感式）的应用—电子秤 (23)
实验十七、差动螺管式（自感式）传感器的静态位移性能 (24)
实验十八、差动螺管式（自感式）传感器的动态位移性能 (25)
实验十九、磁电式传感器的性能 (26)
实验二十、压电传感器的动态响应实验 (27)
实验二十一、压电传感器引线电容对电压放大器、电荷放大器的影响 (28)
实验二十二、差动面积式电容传感器的静态及动态特性 (29)
实验二十三、扩散硅压阻式压力传感实验 (30)
实验二十四、气敏传感器（MQ3）实验 (32)
实验二十五、湿敏电阻（RH）实验 (34)
实验二十六、热释电人体接近实验 (34)
实验二十七、光电传感器测转速实验 (36)
第三、结构安装图片和说明 (37)
第一、产品简介
一、FB716-II型物理设计性（传感器）实验装置
本实验装置主要由以下所述5个部分组成：
1．传感器实验台部分：装有双平行振动梁（包括应变片上下各2片、梁自由端的磁钢）、
双平行梁测微头及支架、振动盘（装有磁钢、用于固定霍尔传感器的二个半圆磁钢、差动变压器的可动芯子、电容传感器的动片组、磁电传感器的可动芯子、压电传感器），安装时可参考第三部分结构图片及安装说明。
2．九孔实验板接口平台部分：九孔实验板作为开放式和设计性实验的一个桥梁（平台）；3．JK-20型频率振荡器部分：含音频振荡器和低频振荡器；
4．JK-19型直流恒压电源部分：提供实验时所必须的电源；
5．处理电路模块部分：电桥模块（提供元件和参考电路，由学生自行搭建）、差动放大器、电容放大器、电压放大器、移相器、相敏检波器、电荷放大器、低通滤波器、调零、增益、移相等模块组成。
二、本实验装置的设计宗旨：
1．九孔实验板接口平台有利于培养学生的动手、动脑能力，从中树立起创新能力以适应社会发展的需要；
2．随着科学技术的飞速发展，现今各种各样的传感器已经成为众多领域不可缺少的关键部件，为此我们把传感器作为实验研究的对象，让学生通过该实验，了解和掌握传感器的基本知识及其应用技能，为今后的学习、工作和生活打下扎实的基础。
三、实验装置的特点：
本实验装置具有设计性、趣味性、开放性和拓展性，实验中大量重复的接线、调试和后续数据处理、分析、可以加深学生对实验仪器构造和原理的理解，有利于培养学生耐心仔细的实验习惯和严谨的实验态度。非常适合大中专院校开设开放性实验。本实验装置采用了性能比较稳定，品质较高的敏感器件，同时采用布局较为合理且十分成熟的电路设计。
四、主要技术参数、性能及说明：
1．FB716-II传感器实验台部分：
双平行振动梁的自由端及振动盘装有磁钢，通过测微头或激振线圈接入低频振荡器
可做静态或动态测量。
应变梁：应变梁采用不锈钢片，双梁结构端部有较好的线性位移。
传感器：
（1）差动变压器：
量程：；直流电阻：；由一个初级、二个次级线圈绕制而成的透明空心
线圈，铁芯为软磁铁氧体。
（2）霍尔式传感器：
量程：；直流电阻：激励源端口：；输出端口：。
（3）电容式传感器：
量程：≥±2mm，由两组定片和一组动片组成的差动变面积式电容。
（4）压阻式压力传感器：
量程：（差动）；供电电压：；直流电阻：：；：
。
（5）压电加速度计：
PZT-5双压电晶片和铜质量块构成；谐振频度：≥10KHz；电荷灵敏度：。
（6）应变式传感器：
金属箔式应变片阻值：350Ω；应变系数：2 。
（7）光电传感器：
由一只红外发射管与接收管组成。
（8）磁电式传感器：
；直流电阻：；由线圈和动铁（永久磁钢）组成；灵敏度：。（9）湿敏电阻：
高分子薄膜电阻型：；响应时间：吸湿、脱湿。
湿度系数：；测量范围：；工作温度：。
（10）气敏传感器：
适用气体：酒精；测量范围：。
（11）热释电传感器：
远红外式，主要由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。
2．信号处理及变换（有电源极性接反保护）：
（1）电桥模块：提供相关参数的器件，由学生根据实验需要自行搭建。
（2）差动放大器：通频带可接成同相、反相、差动结构，增益为倍的直流放大器。
（3）电压放大器：增益约为5位，同相输入，通频带。
（4）电容变换器：由高频振荡，放大和双电桥组成的处理电路。
（5）电荷放大器：电容反馈型放大器，用于放大压电传感器的输出信号。
（6）移相器：允许最大输入电压频率，移相范围。
（7）相敏检波器：可检波电压频率，允许最大输入电压，由极性反转整形电路与电子开关构成的检波电路。
（8）低通滤波器：由陷波器和滤波器组成，转折频度左右。
3．型频率振荡器部分：
（1）音频振荡器：输出连续可调，值，、反相输出，端最大功率输出电流。
（2）低频振荡器：输出连续可调，值，最大输出电流。4．振动梁、测微头：
双平行式悬臂梁一副（装有应变片与振动盘相连），梁端装有永久磁钢、激振线圈和可拆卸式螺旋测微头，可进行压力位移与振动实验。
5．型直流恒压电源部分：
直流，主要提供给各芯片电源：
分三档输出，提供给实验时的直流激励源；
：作为电机电源或作其它电源。
五、附录
附录部分主要包括实验时的结构安装图示和各模块的电气连接图示说明，以及实验中的相关参考信息。
在实验之前，请认真仔细阅读本实验指导书及相关注意事项。实验时，严格按照接线图和实验步骤完成实验内容。由于各模块是完全独立的，所以接线比较繁琐，请各位同学要认真检查之后，确认接线正确之后（特别要注意不要把电源接到非电源输入端），方可通电实验，否则，会烧坏芯片。
设计和思考问题部分，同学可以查阅相关资料或在老师指导下完成所要求的内容。
实验时，对需要接“地”处都必须连接在一起。在实验时不要晃动或摇动实验桌以及相关的仪器设备和线路，以免引起线路接触不良，使实验不能正常进行。
第二、实验项目内容
实验一、金属箔式应变片性能——单臂电桥
【实验目的】
了解金属箔式应变片，单臂电桥的工作原理和工作情况。
【实验仪器】
JK-19型直流恒压电源、电桥模块（只提供器件）、差动放大器（含调零模块）、测微头
及连接件、应变片、万用表、九孔实验板接口平台和传感器实验台。
【实验步骤】
预设：JK-19型直流恒压电源：档，万用表打到2V档，差动放大增益中间位置。
1．了解所需模块、器件设备等，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片。测微头在双平行梁后面的支座上，可以上、下、前、后、左、右调节。安装测微头时，应注意是否可以到达磁钢中心位置。
2．差动放大器调零：V+接至直流恒压电源的+15V，V-接至于-15V，调零模块的GND与差动放大器模块GND相连，与相连，V+与V+相连，再用导线将差动放大器的输入端同相端、反相端与地短接。用万用表测差动放大器输出端的电压：开启直流恒压电源：调节调零旋钮使万用表显示为零。
3．根据图1-1接线，为电桥模块的固定电阻，则为应变片；将直流恒压电源的输出电压打至，万用表置档。开启直流恒压电源，调节电桥平衡网络中的电位器，使万用表显示为零；
4．将测微头转动到刻度附近，安装到双平行梁的自由端（与自由端磁钢吸合），
调节测微头支柱的高度（梁的自由端跟随变化）使万用表显示最小，再旋动测微头，使万用表显示为零（细调零），并记下此时测微头上的刻度值（要准确无误地读出测微头上的刻度值）。
5．往下或往上旋动测微头，使梁的自由端产生位移(X)记下万用表显示的值。建议每旋转测微头一周即记一个值填入下表：
6．根据所得结果计算灵敏度：（式中为梁的自由端位移变化，为相应万用表显示的电压相应变化）。
7．在托盘未放砝码之前，记下此时的电压数值，然后每增加一只砝码记下一个数值并将这些数值填入下表。根据所得结果计算系统灵敏度，并作出关系曲线，为电压变化率，为相应的重量变化。（重量用表示，电压用表示，后面所用，与此相同，不再另作说明。）
20406080100120
【思考题】
1．本实验电路对直流恒压电源和放大器有何要求？
2．根据原理图，简要分析差动放大器的工作原理。
【注意事项】
1．在记录数据之前，请将测微头调至一个合适位置。合适位置，指的是测微头螺杆最长及最短时，万用表示数的范围要足够大。调节方法：通过调整测微头支杆座的高度来实验；2．在旋转旋钮时，请不要转动测微头支杆。
实验二、金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较
【实验目的】
验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。
【实验仪器】
JK-19型直流恒压电源、差动放大器、电桥模块、万用表、测微头及连接件、FB716-II 传感器实验台、应变片和九孔实验板接口平台。
【实验步骤】
预设：直流恒压电源：置档，万用表打到档，差动放大器增益置中间位置。
1．差动放大器调零：接至直流恒压电源的，接至，调零模块的
与差动放大器模块的相连，与相连，与相连，再用导线将
差动放大器的输入端同相端、反相端与地短接。用万用表测差动放大器输出端的电压：开启直流恒压电源：调节调零旋钮使万用表显示为零。
2．按图接线，图中为应变片，及可调平衡网络。
3．安装和调整测微头到磁钢中心位置并使双平行梁处于水平位置（目测），记下该刻度值，
再将直流恒压电源调到档。选择适当的放大增益，然后调节电桥平衡电位器，
使万用表显示为零。
4．旋转测微头，使梁移动，每隔读一个数，将测得数值填入下表，然后关闭直流恒压电源：
5．保持放大器增益不变，将固定电阻换为工作状态相反的另一应变片即取二片受
力方向不同应变片，形成半桥，调节测微头使梁到水平位置（目测），调节电桥使万用表显示表显示为零，重复步骤4，同样测得读数，填入下表：
6．保持差动放大器增益不变，将两个固定电阻换成另两片受力应变片（即把
换成，换成）组桥时必须掌握相对臂应变片的受力方向相同，相邻臂应变片的受力方向相反即可，否则相互抵消没有输出。接成一个直流全桥，调节测微头使梁到水平
位置，调节电桥同样使万用表显示为零。重复步骤4，将读出数据填入下表：
7．在同一坐标纸上描绘曲线，比较三种接法的灵敏度。
【注意事项】
1．在更换应变片时应将直流恒压电源关闭。
2．在实验过程中如有发现万用表发生过载，应将电压量程扩大。
3．在本实验中只能将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作。
4．直流恒压电源为不能打的过大，以免损坏应变片或造成严重自热效应。
5．接全桥时请注意区别和片子的工作状态方向。
实验三、移相器实验
【实验目的】
了解运算放大器构成的移相电路的原理及工作情况
【实验仪器】
移相器、JK-20型频率振荡器（音频振荡器）、JK-19型直流恒压电源、双踪示波器和九孔实验板接口平台。
【实验步骤】
1．按图3-1接线。
2．将音频振荡器的信号接入移相器的输入端（音频信号从插口输出均可）；
3．打开直流恒压电源，将示波器的两根线分别接到移相的输入和输出端，调整示波器，观察示波器的波形。
4．旋动移相器上的移相电位器，观察两个波形间相位的变化。
5．改变音频振荡器的频率，观察不同频率的最大移相范围。
【思考题】
1．试分析本移相器的工作原理及观察到的现象。
提示：超前移相，在时，
；
，，滞后移相，在
时，
，，
。分析：—定时相移，，及
一定时，变化相移。
2．如果将双踪示波器改为单踪示波器，两路信号分别从轴和轴送入，根据李沙育图形是否可完成此实验？
实验四、相敏检波器实验
【实验目的】
了解相敏检波器的原理和工作情况。
【实验仪器】
相敏检波器、移相器、型频率振荡器（音频振荡器）、双踪示波器、型
直流恒压电源、低通滤波器、万用表和九孔实验板接口平台。
【实验步骤】
预设：音频振荡器频率为，幅度置最小，直流恒压电源输出置于档
1．根据图的电路接线，相敏检波器的分别接至电源的，
接，将音频振荡器的信号输出端输出至相敏。检波器的输入端，把直流
恒压电源输出接至相敏检流器的参考输入端，把示波器两根输入线分别接至相敏检波器的输入端和输出端组成一个测量线路。
2．调整好示波器，开户启恒压源，调整音频振荡器的幅度峰峰值：。观察输入和输出波的相位和幅值关系。
3．改变参考电压的极性（拆除直流恒压源输出端与相敏检波器参考输入端的
连线，把直流恒压电源的输出接至相敏检波器的参考输入端），观察输入和输出
波形的相位和幅值关系。由此可得出结论，当参考电压为正时，输入和输出相，当参考电压为负时，输入和输出相，此电路的放在倍数为倍。
4．关闭恒压源，根据图电路重新接线，将音频振荡器的信号从输出端输出接至相敏检波器的参考输入端，把示波器的两根输入线分别接至相敏检波器的输入和输出
端，将相敏检波器输出端同时与低通波器的输入端连接起来，将低通滤波器的输出端与万用表连接起来，组成一个测量线路。（此时，万用表置于档）。
5．开启恒压湖，调整音频振荡器的输出幅度，同时记录万用表的读数，填入下表。
6．关闭恒压电源，根据图4-3的电路重新接线，将音频振荡器的信号从输出端输出至
相敏检波器的输入端，将输出端输出接至移相器的输入端，移相器的输出端接至相
敏检波器的参考端，把示波器的两根输入线分别接至相敏检波器的输入端和输出端
，将相敏检波器输出端同时与低通滤波器输入端连接起来，将低通滤波器的输出端与万用表连接起来，组成一测量线路。
7．开启直流恒压电源，转动移相器上的移相电位器，观察示波器上显示的波形及万用表上的读数，使得输出最大。
8．调整音频振荡器的输出幅度，同时记录万用表的读数，填入下表。
【思考题】
1．根据实验结果，可以知道相敏检波器的作用是什么？移相器在实验线路中的作用是什么？（即参考端输入波形相位的作用）
2．在完成第四步后，将示波器两根输入线分别接至相敏检波器的输入端Vi和附加观察端和，观察波形来回答相敏检波器中的整形电路是将什么波转换成什么波，相位如何？起什么作用？
3．当相敏检波器的输入与开关信号同相时，输出是什么极性的什么波，万用表的读数是什么极性的最大值。
实验五、金属箔式应变片—交流全桥
【实验目的】
了解交流供电的四臂应变片电桥的原理和工作情况。
【实验仪器】
JK-20型频率振荡器、电桥模块、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、万用表、FB716-II传感器实验台、应变片、测微头及连接件、型直流恒压电源、九孔
实验板接口平台和双踪示波器。
【实验步骤】
预设：音频振荡器幅度置中间位置，万用表打到20V档，差动放大器增益旋至最大。1．差动放大器调零：V+接至直流恒压电源的+15V，V-接至-15V，调零模块的GND与差
动放大器模块的GND相连，与相连，与相连，再用导线将差动放大器
的输入端同相端、反相端与地短接。用万用表测差动放大器输出端的电压；开启直流恒压电源，调节差动放大器的增益到最大位置，然后调节差动放大器的调零旋钮使万用表显示为零。
2．按图5-1接线，图中为应变片；为交流电桥调节平衡网络，
电桥交流激励源必须从音频振荡器的口引入。
3．用手按信振动梁（双平行梁）的自由端。旋转测微头使测微头脱离振动梁自由端并远离。将万用表打至档，示波器X轴扫描时间切换到（以合适为宜），轴
或打至，音频振荡器的频率旋钮置，幅度旋钮置幅度。开启
恒压电源，调节电桥网络中的和，使万用表和示波器显示最小，再把万用表和示波
器轴的切换开关分别置档和，细调和及差动放大器调零旋钮，使万用表的显示值最小，示波器的波形大致为一条水平线（万用表显示值与示波器图形不完全相符时二者兼顾即可）。再用手按住梁的自由端产生一个大位移。调节移相器的移相旋钮，使示波器显示全波检波的图形；放手后，梁复原，示波器图形基本成一条直线。
4．在双平行梁的自由端上测微头，旋转测微头使万用表显示为零，以的每转动测微头一
周即，万用表显示值记录下表：
根据所得数据，作出曲线，找出线性范围，计算灵敏度，并与以前直流全桥实验结果相比较。
5．实验完毕，关闭直流恒压电源。
【思考题】
在交流电路中，必须有两个可调参数才能使电桥平衡，这是因为电路存在而引起的。
实验六、交流全桥的应用—振幅测量
【实验目的】
本实验了解交流激励的金属箔式应变片电桥的应用。
【实验仪器】
JK-20频率振荡器、电桥模块、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、万用表、FB716-II传感器实验台、应变片、直流恒压电源、频率计、九孔板接口平台
和双踪示波器。
【实验步骤】
预设：低频振荡器频率置合适位置，幅度为最小，差放增益置合适位置。
1．按图5-1接线，并且保持实验1、2、3的步骤。
2．将低频振荡器的输出端接至激振输入端，低频振荡咕嘟的幅度旋钮置合适位置，并用频率计监测低频振荡器的输出端，开启直流恒压源，双平行梁在振动，慢慢调节低频振荡器频率旋钮，使梁振动比较明显，如梁振幅不够大，可调大低频振荡器的幅度。
3．将音频振荡器的频度调至1KHz左右，幅度为，（频率用频率计监测，幅度用示波器监测）。
4．将示波器的轴扫描旋钮切换到档，轴切换到或，
分别观察差放输出端、相敏检波输出端，低通输出端波形。并描出各级波形，改变低频振荡器频率，可测得相应的电压峰峰值（低通滤波器输出端），填入下表，并作出幅频曲线：
做完以上实验，可反复调节线路中的各旋钮，用示波器观察各输出环节波形的变化，加深实验体会并了解各旋钮的作用。
实验七、交流全桥的应用—电子秤
【实验目的】
了解交流供电的金属箔式应变片电桥的实际应用。
【实验仪器】
JK-20频率振荡器、电桥模块、差动放大器、移相器、低通滤波器、万用表、砝码、JK-19直流恒压电源、应变片、九孔实验板接口平台和传感器实验台。
【实验步骤】
1．按图7-1接线，图为应变片；为交流电桥调节平衡网络，电桥交流激励源必须从音频振荡器的输出口引入。
2．将万用表的打至20V档，示波器X轴扫描时间切换到，轴或
打至，音频振荡器的频率旋钮置，幅度旋钮置幅度。开启恒压电源，调节电桥网络中的和，使万用表和示波器显示最小，再把万用表和示波器轴的切换
开关分别置档和，细调和及差动放大器调零旋钮，使万用表的显示值最小，示波器的波形大致为一条水平线（万用表显示值与示波器图形不完全相符时二者兼顾即可）。再用手按住梁的自由端产生一个大位移。调节移相器的移相电位器，使示波器显示全波检波的图形；放手后，梁复原，示波器图形基本成一条直线。
3．在梁的自由端加上砝码，调节差放增益旋钮，使万用表显示对应的量值，去除所有砝
码，调使万用表显示为零，这样重复几次即可。
4．在梁自由端（磁钢处同一个点上）逐一加上砝码，把万用表的显示值填入下表，并计算灵敏度。
5．在梁自由端放一个重量未知的重物，记录万用表的显示值，得出未知重物的重量
【注意事项】
砝码和重物应放在梁自由端的磁钢上的同一点。
【思考题】
要将这个电子秤设计方案投入实际应用，应如何改进？
实验八、霍尔式传感器的特性—直流激励
【实验目的】
了解霍尔式传感器的原理与特性。
【实验仪器】
霍尔式传感器及磁场、霍尔片、电桥模块、差动放大器、万用表、型直流恒压
电源、测微头及连接件、传感器实验台和九孔实验板接口平台。
【实验步骤】
预设：差动放大器增益旋钮打到最小，万用表置档，直流恒压电源档。
1．了解霍尔式传感器的结构，熟悉霍尔片的符号，将霍尔磁场固定在振动盘上，调节振动盘与霍尔片之间的位置，不可有任何接触，以免将霍尔传感器损坏；
2．按图8-1接线，为电桥模块的直流电桥平衡网络，霍尔片上的与霍尔式传感器上的一一对应；
3．装好测微头，调节测微头与振动盘吸合并使霍尔片置于关圆磁钢上下正中位置。4．打开直流恒压源调整使万用表指示为零（要先将调节好再调整霍尔片的位置）；5．上下旋动测微头，记下万用表的读数，建议每读一个数，将读数填入下表：
描绘曲线并指出线性范围，求出灵敏度，关闭直流恒压电源。
可见，本实验测出的实际上是磁场情况，磁场分布为梯度磁场与磁场分布有很大差异，位移测量的线性度，灵敏度与磁场分布有很大关系。
6．实验完毕关闭直流恒压电源，将各旋钮置初始位置。
【注意事项】
1．由于磁场的气隙较大，应使霍尔片尽量靠近极靴，以提高灵敏度。
2．激励电压不能过大，以免损坏霍尔片。
实验九、霍尔式传感器的应用—电子秤
【实验目的】
了解霍尔式传感器在静态测量中的应用。
【实验仪器】
霍尔式及磁场、霍尔片、差动放大器、JK-19型直流恒压电源、测微头及连接件、电桥模块、砝码、万用表、九孔实验板接口平台和FB716-II传感器实验台。
【实验步骤】
预设：直流恒压电源置档，万用表置2V档。
1．将霍尔磁场固定在振动盘上，调节振动盘与霍尔片之间的位置，（不可有任何接触，以免将霍尔传感器损坏。）使霍尔片刚好处于磁场的中间位置。
2．参照图8-1接线，霍尔片上的了A、B、C、D与霍尔式上的一一对应，打开直流恒压电源；
3．差动放大器增益调至适中位置，调节调零旋钮使万用表显示为零；
4．在称重平台上放上砝码，填入下表：
5．在平面上放一个未知重量之物，记下表头读数，根据实验结果作出曲线，可
求得未知物体的重量。
【注意事项】
1．此霍尔传感器的线性范围较小，所以砝码和重物不应太重。
2．砝码应置于振动般的中间部位，装或卸砝码时，不要用力拉扯。
实验十、霍尔片传感器的特性——交流激励
【实验目的】
了解交流激励霍尔片的特性
【实验仪器】
霍尔片及磁场地、霍尔片、JK-20型频率振荡器、差动放大器、测微头及连接件、电桥模块、移相器、相敏检波器、低通滤波器、九孔板接口平台、万用表、JK-19型直流恒压电源、示波器和FB716-II传感器实验台。
【实验步骤】
预设：差动放大器增益最大。
1、将霍尔磁场固定在振动盘上，调节振动般与霍尔片之间的位置，（不可有任何接触，以免将霍尔传感器损坏），装上并调节测微头与振动盘吸合，使霍尔片刚好处于磁场的中间位置。
2、按图10-1接线，霍尔片上的A、B、C、D与霍尔片式上的一一对应，打开直流恒流源，将音频振荡器的输出幅度调到左右，差放增益置合适位置。利用示波器和万用表调整好，移相器及振动盘与霍尔片之间的位置，再转动测微头，使其在某个位置时万用表显示为0，也可以调节音频幅度。万用表置20V档。
3．旋动测微头，每隔记下表头读数填入下表：
描绘出曲线并找出线性范围，计算出灵敏度。
【注意事项】
交流激励信号必须从电压输出端或输出，幅度应限制在以下，以免霍尔片
产生自热现象。
实验十一、霍尔式传感器的应用—振幅测量
【实验目的】
了解霍尔式传感器在振动测量中的应用。
【实验仪器】
霍尔片、霍尔式及磁场、差动放大器、电桥模块、移相器、频率计、相敏检波器、低通滤波器、JK-20型频率振荡器、FB716-II传感器实验台、JK-19型直流恒压电源、九孔实验板接口平台和示波器。
【实验步骤】
预设：差动放大器增益合适位置，万用表置于20V档。
1．将霍尔磁场固定在振动盘上，调节振动盘与霍尔片之间的位置（不可有任何接触，以免将霍尔传感器损坏。）使霍尔片刚好处于磁场的中间位置。
2．按图11-1接线，将音频振荡器、电桥平衡网络、霍尔式传感器、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、示波器连接起来，组成一个测量线路，霍尔片上的与霍尔式上的一一对应。
3．打开直流恒压电源，调整电桥平衡电位器，使万用表指示为零；
4．将频度计置档，并将低频振荡器的输出端与激振线圈相连，用频率计监测频率；
5．低频带振荡器的幅度旋钮固定至某一位置，调节低频振荡频率（用频率计监测频率），用示波器读出低通滤波器输出的峰峰值填入下表：
【思考题】
1．根据实验结果，可以知道传感器实验台的自振频率大致多少。
2．在某一频率固定时，调节低频振荡器的幅度旋钮，改变梁的振动幅度，利用万用表并通过示波器读出的数据是否可以推算出梁振动时的相对位置。
3．试想一下，用其他方法来测传感器实验台振动时的位移范围，并与本实验结果进行比较验证。
【注意事项】
应仔细调整霍尔式及磁场部分，使传感器工作在梯度磁场中，否则灵敏度将大大下降。
实验十二、差动变压器（互感式）的性能
【实验目的】
了解差动变压器原理及工作情况。
【实验仪器】
JK-20频率振荡器、测微头及连接件、示波器、九孔实验板接口平台、FB716-II传感器实验台和差动线圈与铁芯连接件等。
【实验步骤】
预设：音频振荡器之间。
1．先将差动线圈及其铁芯连接件安装在FB716-II传感器实验台的振动盘上，再按图12-1
接线，音频振荡器（必须输出）、示波器连接起来，组成一个测量线路。打开直流恒压
电源，将老婆婆器挥拳分别接至差动变压器的输入端和输出端，观察差动变压器源边线圈音频振荡器激励信号峰峰值为。通过观察波形，并调节铁芯上下的位置使的波
大学物理创新实验方案物理创新实验 摘要:为了培养学生自主创新以及动手能力,我们设计了一个创新实验-静电除尘。本实验利用静电除尘的原理,设计了四级管式静电除尘的结构,可以让学生从每级的玻璃管中看出除尘效果。不仅可以锻炼学生的动手制作能力,还可以锻炼学生理论结合实际的能力。 关键词:物理创新静电除尘四级管式 :O4 :A :1672-3791(xx)06(c)-0201-01 1907年,科特雷尔(Cottrell)首先将静电除尘技术用于净化工业烟气获得成功。如今,静电除尘器已广泛应用于钢铁工业、有色冶金、建材工业、电力工业、化学工业、轻纺工业以及其他工业领域乃至民用领域。统计资料表明,自1955年至现在,应用静电除尘器处理工业烟气量大致呈指数增长。随着对环境保护要求的日益严格,可以预计静电除尘器的应用会得到更迅速的提高和发展。这也是我们提出这个创新实验的一个实用目的。 1 原理 电除尘器是利用强电场使气体电离,由于强电场的作用而使气体电离,气流中的尘粒与自由电子、负离子碰撞而结合在一起,达到粉
尘荷电,最后在电场力的作用下,粉尘将会从气体中被分离出来,达到除尘效果。利用静电使粉尘分离须两个基本条件:一是存在使粉尘荷电的电场;二是存在使荷电粉尘颗粒分离的电场。一般的静电除尘器采用荷电电场和分离电场合一的方法,放电机的金属棒接高压直流电源的负极,集电极接地为正极。如图1所示。 电除尘器比较多,常用的有管式和板卧式两种。板卧式电除尘器由若干个独立的单元(电场)组成。管式电除尘器,是将金属圆筒作为集电极。在管心悬挂一根金属线作为放电级,称作电晕线。我们做的是管式电除尘器,如图2所示。 2 设计过程 我们的目的是制作一个四级管式电除尘器,并能观察到每级的除尘效果。在实验中我们使用了长形PVC塑料管,直角PVC三角管,玻璃管,铜棒,铜管,绝缘体圆片,电源线,直流高压电源等设备。铜棒的长度大概是38cm左右,直径5mm左右,用来做电晕极,接高压电源的负极。铜管的长度大概是35cm左右,厚度为2mm,内径为37mm,用来做集电极,接高压电源的正极。PVC管长度为38cm,内径为38mm,恰好可以外套住铜管。一方面可以用来绝缘;另一方面可以用来固定铜管。绝缘体圆片的直径和PVC管等长,中间有个圆孔,让铜棒探出,用于接导线。而集电极的引线我们是贴在铜管上面,然后在直角三角管边上
大学物理实验设计性实 实验报告 单摆法测重力加速度 院系：勘测学院 姓名：李晓霞 班级：勘查0941 学号：01 号 指导教师：刘莹 一．实验要求
重力加速度是重要的地球物理常数，准确测定它的量值，无论是在科学研究还是在生产实践方面都十分重要。测定重力加速度的方法很多，如单摆法，自由落体仪法等，本实验是用单摆法测定本地的重力加速度的值。 根据小球从不同角度摆下后所用的时间及其所摆的次数可得出其周期，在分别测出摆线的长度及小球的直径可得摆长长度，在由周期公式便可求的其重力加速度。 1.所用的实验方法：《单摆法测重力加速度》。 2.实验地点：二教五楼实验室。 3.实验时间：2009年月号。 4.环境与类别：室内-设计性试验。 5.指导教师：老师。 二．实验目的 1、用单摆测量重力加速度； 2、学习一种验证理论公式的方法； 3、了解测量中的主要误差来源及减小误差的方法； 4、作直方图研究偶然误差的特点。 仪器用具及实验装置 单摆仪，MUJ-5C计时计数测速仪，游标卡尺，钢卷尺，单摆小钢球。 实验装置图 三.实验原理：
1)用一不可伸长的轻线悬挂一小球，作摆角很小的摆动就构成一个单摆。设小球的质量为m ，其质心到摆的支o的距离即摆长为l 。作用在小球上的切向力的大小为，它总指向平衡点o。 当角很小时，则，切向力的大小为, 按牛顿第二定律，质点的运动方程为 这是一简谐运动方程，可知该简谐振动角频率的平方等于，由此得出 2）利用MUJ-5C测量100个周期所用的时间，在单摆从第一次计数开始到第一百个周期结束，所用时间为T。 3）用卡尺测量小球直径，测量6次 MUJ-5C计时计数测速仪 四．实验内容: 1.测重力加速度g (1)用米尺测量摆线的长度； (2)用游标卡尺沿着摆线的方向测量单摆小球的直径，算出小球的半径；则该单摆摆长为 (3)测量其在,的情况下连续摆动n=100次的时间，代入公式中求出g值。用MUJ-5C测量时间T。周期
普通物理实验设计性实验方案 实验题目： 简单显微镜的设计 班 级： 物理学 2011级（2）班 学 号： 2011433175 姓 名： 唐 洁 指导教师： 陈 广 萍 凯里学院物理与电子工程学院 2013 年 3月
简单显微镜的设计 要求： 1. 了解显微镜的基本光学系统及放大原理，以及视觉放大率等概念； 2. 学会按一定的原理自行组装仪器的技能及调节光路的方法； 3. 学会测量显微镜的视觉放大率； 4. 简单显微镜的放大率为31.8； 5. 物镜与目镜之间的距离为24cm ，即光学间隔为1 6.6cm 。 序 言 显微镜是最常用的助视光学仪器，且常被组合在其他光学仪器中。因此，了解并 掌握它的构造原理和调整方法，了解并掌握其放大率的概念和测量方法，不仅有助于加 深理解透镜的成像规律，也有助于正确使用其他光学仪器。 一、实验原理 （一）、光学仪器的视觉放大率 显微镜被用于观测微小的物体，望远镜被用于观测远处的目标，它们的作用都是 将被观测的物体对人眼的张角（视角）加以放大。显然，同一物体对人眼所张的视角与 物体离人眼的距离有关。在一般照明条件下，正常人的眼睛能分辨在明视距离处相距为 0.05～0.07mm 的两点。此时，这两点对人眼所张的视角约为/1，称为最小分辨角。当 微小物体（或远处物体）对人眼所张视角小于此最小分辨角时，人眼将无法分辨，因而 需借助光学仪器（如放大镜、显微镜、望远镜等）来增大物体对人眼所张的视角。这是 助视光学仪器的基本工作原理，它们的放大能力可用视觉放大率Γ表示，其定义为 w w tan tan / =Γ （1） 式中，w 为明视距离处物体对眼睛所张的视角，/w 为通过光学仪器观察时在明视距离 处的成像对眼睛所张的视角。 （二）、显微镜及其视觉放大率 最简单的显微镜是由两个凸透镜构成的。其中，物镜的焦距很短，目镜的焦距较 长。它的光路如图所示，图中的o L 为物镜（焦点在o F 和/o F ）,其焦距为o f ；e L 为目镜， 其焦距为e f 。将长度为1y 的被观测物AB 放在o L 的焦距外且接近焦点o F 处，物体通过 物镜成一放大的倒立实像//B A (其长度为2y )。此实像在目镜的焦点以内，经过目镜放
大学物理气垫导轨测重力加速度实验设计性实验 本实验旨在通过气垫导轨测量地球表面的重力加速度，并研究测量误差来源及其对结 果的影响。 实验原理 在地球表面，一个质量为 m 的物体所受到的重力加速度可以表示为： g = G*M/r^2 其中，G 为引力常数，M 为地球质量，r 为该物体与地心的距离。根据上式，可以直 接测量出地球表面的重力加速度 g。 在本实验中，将采用气垫导轨的方法进行测量。在气垫导轨上，可以使得质量为 m 的物体受到一个近似为零的水平支持力 F，因此在垂直方向上只受到重力 Fg 的作用。则有： Fg = m*g 为了消除气垫导轨与地球表面之间的接触，则需要在导轨上加装一个固定的磁铁系统，使得导轨与地面之间的间隙不超过导轨高度的 1/10。在磁铁的作用下，导轨可以在空气 垫的支持下在地面上滑动，实现对物体的测量。 实验步骤 1. 在实验台的支架上固定气垫导轨，并调整导轨支架的高度，使得导轨与地面之间 的距离为导轨高度的 1/10。 2. 在气垫导轨上放置一个质量为 m 的物体，并用卡尺等工具准确测量物体的直径 d。 3. 打开气垫系统，使得气垫导轨充满气体，并使用气垫导轨上配备的手动推进器将 物体移动到高度为 0 的位置。 4. 记录气垫导轨的长度 L 和物体的初始位置，并用一个秒表来记录物体向下移动一 定距离所需的时间 t。 5. 根据垂直方向上的运动规律，求出物体下降的平均加速度 a，即： a = 2L/(t^2) 7. 重复实验多次，取平均值，得到地球表面的重力加速度 g 的最终测量值。
注意事项 1. 在实验前需要对气垫导轨及磁铁系统进行充分的清洁和调整，以保证气垫导轨能够在地面上畅通无阻地运动。 2. 需要准确测量物体的直径，以消除测量误差。 3. 实验中尽量保持实验环境的稳定性，避免因环境变化而引起的误差。 4. 重复实验多次，取平均值，以提高测量结果的准确性。 结论 通过气垫导轨测量地球表面的重力加速度，可以得到较为准确的测量结果，并通过分析误差来源，可以采取相应的措施来提高实验精度。此外，本实验还可以为学生提供基本物理测量技能的训练，有助于提高学生对物理实验的兴趣和认识。
引导学生创新思考——大学物理实验设计 引言 大学物理实验是培养学生创新思维和动手能力的重要环节。通过参与实验设计和实践操作，学生能够巩固理论知识、培养实践能力、提高解决问题的能力，以及激发创新思维和创业精神。本文将探讨大学物理实验设计的重要性，以及如何引导学生进行创新思考。 为什么重视大学物理实验设计？ 理论知识的巩固 大学物理实验可以帮助学生巩固课堂上学习到的理论知识。通过亲自动手操作实验，学生能够更加深入地理解和掌握物理原理。例如，在学习光学时，学生可以通过调节光源和透镜的位置来观察和测量物体的成像情况，从而更好地理解光的折射和成像原理。 实践能力的培养 大学物理实验不仅仅是理论知识的应用，更重要的是培养学生的实践能力。通过亲自动手设计和操作实验，学生能够培养出良好的实验技能和实验室操作能力。这些实践能力对于学生将来从事科研、工程技术等领域具有重要的意义。
问题解决能力的提高 大学物理实验还能够提高学生解决问题的能力。在实验中，学生面临着各种各 样的问题，例如如何选择合适的实验方法、如何处理实验数据、如何进行误差 分析等。通过解决这些问题，学生能够锻炼自己的分析思维和问题解决能力。创新思维的激发 大学物理实验为学生创新思维的激发提供了良好的机会。在实验设计过程中， 学生需要思考如何解决实际问题、如何优化实验过程、如何提高实验结果的可 靠性等。这样的思考能够激发学生的创新意识和创新能力，培养他们成为具有 创新精神的科研人员和工程师。 创业精神的培养 大学物理实验设计的过程类似于创业过程。学生需要从零开始构思实验方案， 亲自动手实施并验证，最终得出结论。这个过程培养了学生的创业精神，鼓励 他们勇于尝试、不断创新，并培养他们的团队合作与沟通能力。 如何引导学生进行创新思考？ 提供开放性的实验题目 为了引导学生进行创新思考，可以提供一些开放性的实验题目。不再局限于传 统的实验项目，可以鼓励学生自主设计实验，提出解决实际问题的方案。例如，可以给学生一个挑战，让他们设计一个可以测量温度变化的装置，或者设计一 个可以检测水质的方法。这样的实验题目能够激发学生的创新思维，培养他们 解决实际问题的能力。
大学物理创新设计实验报告 篇一：物理创新设计实验报告大学物理 浙江海 物理创新设计实验报告 实验名称：利用霍尔效应法测量空间的磁场分布指导教师：鲁晓东 专业：数学与数学应用 班级： B10数学 实验者：于祥雨吴联帅 学号：100 实验日期： XX年12月01日 洋学院 利用霍尔效应法测量空间的磁场分布 实验者：于祥雨同组实验者：吴联帅指导老师：鲁晓东 （B10数学 8 654495 ;B10数学 8 670903） 【摘要】通过霍尔效应法测量霍尔电流和励磁电流的方法，并使用“对称测量法”消除副效应的影响，最终通过多组数据的处理，得出空间磁场分布。 【关键词】霍尔效应；霍尔电流；对称测量法；磁场分布 一、引言
空间磁场实际存在，但是人眼看不到，因此用直接的方法测量是行不通的。本实验正是考虑了这点，通过测量霍尔电流和励磁电流的方式，通过霍尔电流、励磁电流和磁场强度的关系，间接的测出磁场强度。并结合多组数据的处理，最大程度减小误差，使实验更加科学、严谨，从而使得实验方法具有可实施性和借鉴性。 二、设计原理 2．1简介 置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，这一现象是霍普金斯大学研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应。如今霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段，而且利用该效应制成的霍尔器件已广泛用于非电量的电测量、自动控制和信息处理等方面。在工业生产要求自动自动检测和控制的今天，作为敏感元件之一的霍尔器件，将有更广泛的应用前景。掌握这一富有实用性的实验，对日后的工作将有益处。 2.2霍尔效应 霍尔效应是磁电效应的一种，当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这个电势差就被叫做霍尔电势差。 导体中的载流子在外加磁场中运动时，因为受到洛仑兹
实验报告 课程名称大学物理实验 专业班级 姓名 学号 电气与信息学院 和谐勤奋求是创新
实验题目转动惯量的测定 实验室实验时间2011 年12 月6日 成绩指导教师签字： 【实验目的】 （1）扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量和弹簧的扭转常数，并与理论值进行比较； （2）学会转动惯量测试仪的使用方法； （3）了解转动惯量的平行轴定理，理解“对称法”验证平行轴定理的实验思想，学会验证平行轴定理的实验方法。 【实验重点】 理解转动惯量与若干因素的关系。 转动惯量是刚体转动时惯性大小的量度，是表明刚体特性的一个物理量。刚体转动惯量除了与物体质量有关外，还与转轴的位置和质量分布（即形状、大小和密度分布）有关。如果刚体形状简单，且质量分布均匀，可以直接计算出它绕定轴的转动惯量。对于形状复杂，质量分布不均匀的刚体，计算将极为复杂，通常采用实验方法来测定，例如机械部件，电动机转子和枪炮的弹丸等。转动惯量的测量，一般都是使刚体以一定形式运动，通过表征这种运动特征的物理量和转动惯量的关系，进行转换测量。本实验使物体作扭摆摆动，由摆动周期计算出物体的转动惯量。 【实验难点】 平行轴定理的理解。 平行轴定理：刚体对任一轴的转动惯量，等于刚体对于过质心并与该轴平行的轴的转动惯量，加上刚体的质量与两轴间距离的平方的乘积。 【实验仪器】 （1）扭摆，附件为空心金属圆筒，实心高矮塑料圆柱体，验证转动惯量平行轴定理用的金属细长杆，金属滑块；数字式电子台秤； （2）转动惯量测试仪。
图2 TH －I 型转动惯量测量仪面板示意图 【实验仪器及说明】 1．扭摆及几种待测转动惯量的物体： 空心金属圆柱体、实心塑料圆柱体、实心塑料球、验证转动惯量平行轴定理用的细金属杆（杆上有两块可自由移动的金属滑块）。实验中扭摆机座应保持水平，扭摆机架上装有检测水平度的水准泡，机座可以用底座螺栓进行水平调整。 2．TH －I 型转动惯量测量仪： 由主机和光电传感器两部分组成。 主机采用新型的单片机作控制系统，用于测量物体转动和摆动的周期，以及旋转体的转速，能自动记录、存储多组实验数据并能够准确地计算多组实验数据的平均值。 光电传感器主要由红外接收管组成，将光信号转换为脉冲电信号，送入主机工作。因人眼无法直接观察仪器工作是否正常，可用遮光物体往返遮挡光电探头发射光束通路，检查计时器是否开始计数。为防止过强光线对光电探头的影响，光电探头不能置放在强光下，实验时采用窗帘遮光，确保计时准确。 3．仪器使用方法： TH －I 型转动惯量测量仪面板如图2所示。 （1）调节光电传感器在固定支架上的高度，使被测物体上的挡光杆能自由地通过光电门，再将光电传感器的信号传输线插入主机输入端（位于测试仪背面）。 （2）开启主机电源，“摆动”指示灯亮，参量指示为“P1”、数据显示为“- - - -”。 （3）本机设定扭摆的周期数为10，如要更改，可按“置数”键，显示“n=10”，按“上调”键周期数依次加1，按“下调”键周期数依次减1，周期数可在1–20范围内任意设定，再按“置数”键确认。更改后的周期数不具有记忆功能，一旦切断电源或按“复位”键，便恢复原来的默认周期数。 （4）按“执行”键数据显示为“000.0”,表示仪器已处在等待状态，此时，当被测的往复摆动物体上的挡光杆第一次通过光电门时，仪器即开始连续计时,直到仪器所
大学物理实验课程设计实验报告 北方民族大学 大学物理实验（设计性实验） 实验报告 指导老师：王建明 姓名：张国生 学号：XX0233 学院：信息与计算科学学院 班级：05信计2班 重力加速度的测定 一、实验任务 精确测定银川地区的重力加速度 二、实验要求 测量结果的相对不确定度不超过5% 三、物理模型的建立及比较 初步确定有以下六种模型方案：
方法一、用打点计时器测量 所用仪器为：打点计时器、直尺、带钱夹的铁架台、纸带、夹子、重物、学生电源等. 利用自由落体原理使重物做自由落体运动.选择理想纸带，找出起始点0，数出时间为t的p点，用米尺测出op的距离为h，其中t=秒×两点间隔数.由公式h=gt2/2得g=2h/t2，将所测代入即可求得g. 方法二、用滴水法测重力加速度 调节水龙头阀门，使水滴按相等时间滴下，用秒表测出n个（n取50—100）水滴所用时间t，则每两水滴相隔时间为t′=t/n，用米尺测出水滴下落距离h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2. 方法三、取半径为r的玻璃杯，内装适当的液体，固定在旋转台上.旋转台绕其对称轴以角速度ω匀速旋转，这时液体相对于玻璃杯的形状为旋转抛物面 重力加速度的计算公式推导如下： 取液面上任一液元a，它距转轴为x，质量为m，受重力mg、弹力n.由动力学知： ncosα-mg=0（1）
nsinα＝mω2x（2） 两式相比得tgα=ω2x/g，又tgα=dy/dx，∴dy=ω2xdx/g， ∴y/x=ω2x/2g.∴g=ω2x2/2y. .将某点对于对称轴和垂直于对称轴最低点的直角坐标系的坐标x、y测出，将转台转速ω代入即可求得g. 方法四、光电控制计时法 调节水龙头阀门，使水滴按相等时间滴下，用秒表测出n个（n取50—100）水滴所用时间t，则每两水滴相隔时间为t′=t/n，用米尺测出水滴下落距离h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2. 方法五、用圆锥摆测量 所用仪器为：米尺、秒表、单摆. 使单摆的摆锤在水平面内作匀速圆周运动，用直尺测量出h（见图1），用秒表测出摆锥n转所用的时间t，则摆锥角速度ω=2πn/t 摆锥作匀速圆周运动的向心力f=mgtgθ，而tgθ=r/h 所以mgtgθ=mω2r由以上几式得： g=4π2n2h/t2.
大学物理自主设计性实验（FB716-Ⅱ型物理设计性（传感器） 实验装置） 实 验 指 导 书 杭州精科仪器有限公司
目录 第一、产品简介 (02) 第二、实验项目内容 (04) 实验一、应变片性能—单臂电桥 (04) 实验二、应变片：单臂、半桥、全桥比较 (06) 实验三、移相器实验 (08) 实验四、相敏检波器实验 (10) 实验五、应变片—交流全桥实验 (12) 实验六、交流全桥的应用—振幅测量 (14) 实验七、交流全桥的应用—电子秤 (14) 实验八、霍尔式传感的直流激励静态位移特性 (16) 实验九、霍尔式传感的应用——电子秤 (17) 实验十、霍尔片传感的交流激励静态位移特性 (17) 实验十一、霍尔式传感的应用研究—振幅测量 (18) 实验十二、差动变压器（互感式）的性能 (19) 实验十三、差动变压器（互感式）零点残余电压的补偿 (20) 实验十四、差动变压器（互感式）的标定 (21) 实验十五、差动变压器（互感式）的应用研究—振幅测量 (22) 实验十六、差动变压器（互感式）的应用—电子秤 (23) 实验十七、差动螺管式（自感式）传感器的静态位移性能 (24) 实验十八、差动螺管式（自感式）传感器的动态位移性能 (25) 实验十九、磁电式传感器的性能 (26) 实验二十、压电传感器的动态响应实验 (27) 实验二十一、压电传感器引线电容对电压放大器、电荷放大器的影响 (28) 实验二十二、差动面积式电容传感器的静态及动态特性 (29) 实验二十三、扩散硅压阻式压力传感实验 (30) 实验二十四、气敏传感器（MQ3）实验 (32) 实验二十五、湿敏电阻（RH）实验 (34) 实验二十六、热释电人体接近实验 (34) 实验二十七、光电传感器测转速实验 (36) 第三、结构安装图片和说明 (37) 第一、产品简介 一、FB716-II型物理设计性（传感器）实验装置 本实验装置主要由以下所述5个部分组成： 1．传感器实验台部分：装有双平行振动梁（包括应变片上下各2片、梁自由端的磁钢）、
普通物理实验设计性实验方案 实验题目：用双缝干涉测玻璃片的折射率班级：物理学2011级（1）班 学号：2011433161 姓名：XXXXXXXX 指导教师：XXXXXXXX 凯里学院物理与电子工程学院 2013 年3月
用双缝干涉测玻璃片的折射率 序言 1801年，杨氏巧妙地设计了一种把单个波阵面分解为两个波阵面以锁定两个光源之间的相位差的方法来研究光的干涉现象。杨氏用叠加原理解释了干涉现象，在历史上第一次测定了光的波长，为光的波动学说的确立奠定了基础。 在双缝实验中，入射光的波长为λ，用一厚h的透明薄片盖着S1缝，中央明纹位置从O点向上移到O1点，其它条纹随之平动，但条纹宽度不变。不加透明薄片时，0出现第K 级明纹,加了透明薄片后有如下关系： 一、实验要求 1.实验方法的论证。 2.实验仪器的论证。 3.要求。 二、实验目的 1.了解双缝干涉的原理及干涉图样。 2. 用双缝干涉测玻璃片的折射率。 三、实验原理 1.双缝干涉 在垂直于纸平面的方向置一小孔S，由一定距离处的单色光源（通常采 用钠光灯）照明通过针孔S后的光再通过两针孔S 1和S 2 。S 1 和S 2 平行于S， 也垂直于纸平面。S 1和S 2 距离约半毫米，并且他们到S的距离相等。由S 1 和S 2 辐射的波将在像屏上出现干涉图样。
图1 由图中可以看出，该装置的光程差∆r= r 2- r 1，可得∆r= dy r 当∆r=02k dy 2 =r 2k+12 λ⎧±⎪⎪⎨λ⎪ ±⎪⎩ 干涉加强（） 干涉削弱（k=0，1，2……） （1） 由（1）式我们可以求得： 00r k d y=r 2k+12d ⎧ ±λ⎪⎪⎨λ⎪±⎪⎩ 明纹中心（） 暗纹中心 （k=0，1，2……） （2） 由（2）式可以求得相邻明（暗）条纹间距为0r y=d λ ∆。 2.测玻璃片的折射率 用透明薄片盖着S 1缝，中央明纹位置从P （图2）。点向上移到P 点，其它条纹随之平动，但条纹宽度不变 图2 加透明薄片后，光路的光程为 P 点是中央明纹，两光路的光程差应等于0 h n r ne h r )1(11-+=+-
大学物理实验创新与自制教具简介 本文档旨在探讨大学物理实验创新以及自制教具的重要性和方法。通过创新的实验设计和自制的教具，可以提高学生的实践能力 以及对物理原理的理解。 实验创新 大学物理实验创新是指在传统实验基础上进行改进和创新，使 学生能够更好地理解物理原理。以下是一些实验创新的方法和策略： 1. 多样化实验设计：通过设计不同类型的实验，如定量实验、 迭代实验和模拟实验，可以让学生在多个方面探索物理原理并培养 实践能力。 2. 利用现代技术：结合现代技术如计算机模拟、虚拟实验和数 据采集分析软件，可以增加实验的可视化和操作性，提高学生对物 理原理的理解。
3. 实验自主选择：鼓励学生根据个人兴趣和研究方向选择实验课题，使实验更具个性化和针对性，增强学生的研究动力。 自制教具 自制教具是指通过自己动手制作教具，使学生能够更深入地理解物理原理。以下是一些制作自制教具的方法和建议： 1. 利用废旧材料：通过回收再利用废旧材料，如纸张、塑料瓶等，可以制作简易的实验装置和模型，提供学生创造性思维和动手能力的锻炼机会。 2. 激发学生创意：鼓励学生设计和制作自己的教具，提供一定的自由度和创造空间，培养学生解决问题和创新思维的能力。 3. 合作与分享：倡导学生之间的合作和交流，分享自己制作的教具，促进思想碰撞和合作研究。 总结
大学物理实验创新和自制教具的应用对学生的学习和发展具有重要意义。通过创新实验设计和制作自制教具，可以提升学生的实践能力、培养创造性思维，并加深对物理原理的理解。建议教师和学生共同努力，为大学物理实验的创新与教具的自制提供更多的支持和机会。
大学物理设计性试验135照相胶片密度的测定（待）1 评分： 大学物理实验设计性实验 实验报告 班级： 姓名：学号： 指导教师： 实验课题及任务 ⑴写出该实验的实验原理，推导出密度与各测量物理量的计算公式。 ⑵选择实验测量仪器要符合精度要求，测量值相对误差在1%之内， 并说明选择仪器的理由，确定相应物理量的测量仪器。 ⑶设计的实验步骤要具有可操作性。 ⑷测量时那些物理量可以测量一次，那些物理量必须得多次测量，说 明原理。⑸测量胶片长度和宽度时应该注意的事项及实际测量的方法。 ⑴钢尺：20cm/０.1cm或30cm/0.05cm任选，但必须大于胶片的长度 和满足测量值相对误差的要求。 ⑵游标卡尺：125mm/0.02mm。实验前应检查游标卡尺的零点，允许误 差在0.1mm以内。⑶千分尺：25mm/0.01mm。⑷读数显微镜：50mm/0.01mm。 ⑸光源：钠灯、汞灯或一般的白炽灯任选。
⑹物理天平：600g/0.05g或分析天平：200g/0.001g任选；(因胶片质量约1g，因此量程无需太大。) ⑺照相胶片：一般的曝光废胶卷即可。(将胶卷裁切成5～10张长度相同的胶片，长度在15～20cm之间，以保证读数的有效数字为4位。可选单张或多张进行测量，由学生自己选择。裁切时注意不要破坏齿孔的完整。使用前先将胶片压平整，注意不要有折痕)。实验所用公式及物理量符号提示 m，m为单张胶片的质量，V为单张胶片的体积。V⑵体积V(abnS)h，a为胶片的长度，b为胶片的宽度，n为单张胶片上齿孔的数目，S为齿孔的面积，h为单张胶片的厚度。 ⑶S某y，某为齿孔的长度，y为齿孔的宽度，修正量为： ⑴密度4r2r20.137mm2。 评分参考(10分) ⑴正确的写出实验原理和计算公式，2分；⑵正确的选用仪器和测量方法，1分；⑶写出实验内容及步骤，1分；⑷钢尺的使用，0.5分；⑸游标卡尺的使用，0.5分；⑹千分尺的使用，0.5分； ⑺读数显微镜的调节使用，1分；⑻天平的调零和使用，1分； ⑼写出完整的实验报告，2.5分；(其中实验数据处理，1分、实验结果，0.5分，整体结构，1分)有关测量提示 ⑴在进行长度测量时：使用钢尺，为了测量准确，通常不用钢尺的端边作为起点；使用千分尺，读数必须要扣除零读数。
大学物理创新实验报告 篇一：大学物理性实验报告 大学物理设计性实验报告 课题________________ 学院________________ 班级________________ 姓名________________ 学号________________ 【实验目的】 1. 掌握多种测定重力加速度的方法。 2. 正确进展数据处理和误差分析。 【实验器材】 秒表、倾角固定的斜面（倾角未知）、木块、米尺 【实验原理】 借用一道测定木块与斜面之间动摩擦因数进展知识的迁移与转换，运用牛顿第二定律及运动学公式可测定出重力加速度。在B点给木块一初速度让其沿 斜面匀减速上滑，记下到达最高点的时间t1，并测出BD长度s。将木块由D点静止释放让其沿斜面匀加速下滑，记下 到达B点的时间t2。由牛顿第二定律易知上滑、下滑的加速度分别为 1a2t22 2 hsl11 解得g?(2?2) ，sin?? lht1t2s? a1?gsin??mgcos?、a2?gsin??mgcos?。由运动学公式，有s? 12a1t1，2 运用水滴法测重力加速度测出水滴间隔时间以及掉落高度，运用牛顿第二定律以及运动学公式可测出重力加速度。 【实验内容】 1.测出斜面的高H、斜面的长L 2.给木块一初速度，记录到达最高点的时间 3.将木块静止释放，使其下滑，记录下滑到点B的时间 4.屡次重复步骤2、3，记录多组数据。 5.在自来水龙头下面固定一个盘子，使水一滴一滴连续地滴到盘子里，仔细调理水龙头，使得耳朵刚好听到前一个水滴滴到盘子里声音的同时，下一个水滴刚好开场下落。 6.量出水龙头口离盘子的高度h，再用停表计时。 7.当听到某一水滴滴在盘子里的声音的同时，开启停表开场计 时，并数“1”，以后每听到一声水滴声，依次数“2、3??”不断数到“n”，按下停表按钮停顿计时，读出停表的示数t。 8.记录并分析数据。 9.比拟实验记录分析不同方法得出的重力加速度，掌握相关的测量特点 表一： H=__________ L=__________g=__________g=___________ 篇二：大学物理上实验报告(共2篇) 篇一：大学物理实验报告
大学物理 设计性实验课程名称大学物理设计性实验 辅导教师岳明 专业班级资源0942 姓名文钦宇 学号34 电阻率是表征导体材料性质的一个重要物理量。测量导体的电阻率一般为间接测量，即通过测量一段导体的电阻，长度及其横截面积，在进行计算。而电阻的测量方法很多，电桥是其常用方法之一。 双臂电桥简称双电桥，又名开尔文电桥，它是惠斯登电桥的改进和发展，它可以消除（或减小）附加电阻对测量的影响，因此是测量1Ω以下低电阻的主要仪器。常用来测量金属材料的电阻率、电机、变电器绕组的电阻、低阻值线圈电阻、电缆电阻、开关接触电阻以及直流分流器电阻等。 【实验目的】 1.学习用双臂电桥测低值电阻的原理和方法。 2.掌握用双臂电桥测量几种金属棒的电阻，并计算其电阻率。 3.了解单、双臂电桥的关系和区别。 【实验原理】 测量电阻常用多用电表，但其测量误差较大。如果要对电阻进行精密测量，可用各种电桥。通常单臂惠斯登电桥的测量准确度可达0.5%（电阻值测量范围为10～106Ω）。但在测量低值电阻时（1Ω以下的电阻），由于导线电阻和连接点的接触电阻（数量级为102-～104-Ω）的存在，惠斯登电桥的测量误 差将显著增大，甚至根本无法测量。因 此单臂电桥不适宜测定低电阻。必须在 测量线路上采取措施，避免接触电阻和 导线电阻对低电阻测量的影响。 为了消除导线电阻和接触电阻的 影响，我们采用四端钮接法（如图1）， 并在单电桥的基础上增加两个桥臂电阻 R 3、R 4 ，这就构成了双电桥。 一．双臂电桥结构图 图1 R x ' r 2 r 2 r 2 1 r 1 r 1 r' b)四端钮接法 a)两端钮接法
大学物理创新实验报告 大学物理创新实验报告 篇一：大学物理设计性实验报告 大学物理设计性实验报告 课题 学院 班级 姓名 学号 【实验目的】 1. 掌握多种测定重力加速度的方法。 2. 正确进行数据处理和误差分析。 【实验器材】 秒表、倾角固定的斜面（倾角未知）、木块、米尺 【实验原理】 借用一道测定木块与斜面之间动摩擦因数进行知识的迁移与转换，运用牛顿第二定律及运动学公式可测定出重力加速度。在B点给木块一初速度让其沿 斜面匀减速上滑，记下到达最高点的时间t1，并测出BD长度s。将木块由D点静止释放让其沿斜面匀加速下滑，记下 到达B点的时间t2。由牛顿第二定律易知上滑、下滑的加速度分别为 1a2t22 2 hsl11 解得g?(2?2) ，sin?? lht1t2s? a1?gsin??mgcos?、a2?gsin??mgcos?。由运动学公式，有s? 12a1t1，2 运用水滴法测重力加速度测出水滴间隔时间以及掉落高度，运用
牛顿第二定律以及运动学公式可测出重力加速度。 【实验内容】 1.测出斜面的高 H、斜面的长L 2.给木块一初速度，记录到达最高点的时间 3.将木块静止释放，使其下滑，记录下滑到点B的时间 4.多次重复步骤2、3，记录多组数据。 5.在自来水龙头下面固定一个盘子，使水一滴一滴连续地滴到盘子里，仔细调节水龙头，使得耳朵刚好听到前一个水滴滴到盘子里声音的同时，下一个水滴刚好开始下落。 6.量出水龙头口离盘子的高度h，再用停表计时。 7.当听到某一水滴滴在盘子里的声音的同时，开启停表开始计 时，并数“1”，以后每听到一声水滴声，依次数“2、3??”一直数到“n”，按下停表按钮停止计时，读出停表的 示数t。 8.记录并分析数据。 9.比较实验记录分析不同方法得出的重力加速度，掌握相关的测量特点 表一： H= L=g=g= 篇二：大学物理上实验报告(共2篇) 篇一：大学物理实验报告 大学物理演示实验报告 院系名称：勘察与测绘学院 专业班级： 姓名： 学号： 辉光盘 【实验目的】： 观察平板晶体中的高压辉光放电现象。 【实验仪器】：大型闪电盘演示仪
大学物理设计性实验-表头参数的测定1
评分： 大学物理实验设计性实验实验报告 实验题目： 班级： 姓名：学号： 指导教师：
应的U X 值比较，得到电表各示值的误差△U =Us-Ux,以U X 值为横轴，以指示值的误差△U 为纵轴作校正曲线，并确定被标准校表的级别α。 0%10⨯∆= 量程 U α 图3 图4 4.表头量程的测量 将标准电阻R S ，电阻箱，表头串联，调节电阻箱使表 头达到满偏时用电位差计测出标准电阻两端的电压s U 后可得表头的量程为g I =s U /s R 。如图5所示。
图5 实验步骤 1. 用电位差计测电流表的内阻 ①按图接好实验电路（注意电位差计的极性），将电位差计倍率开关选择⨯1，将电键开关打向“标准”，调节工作电流调节电阻，使检流计的指针指在中央0刻度处。 ②将转换开关打到“未知”，合上开关K 1，调节步进读数盘和滑线读数盘 使检流计再次指向中央零刻度处，记录下步进盘读数A 1和滑线盘读数B 1. ③将电位差计接至待测表头两端，闭合开关K1,重新调节步进读数盘和滑 线读数盘使检流计再次指零，记录下步进盘的读数A 2和滑线盘读数B 2. ④根据电位差计的读数原理可得，标准电阻两端的电压s U =A 1+B 1,表头G 两端的电压g U = A 2+B 2,则根据内阻计算公式 g R =U U S g R S ⨯可得求得内阻g R =( A2+B2)*Rs/(A1+B1) 2 用电位差计校正电压表 (1)按图 4连接好电路，标准电阻R 10 和R 20 取适当的值(本实验取R10,R20分别为10欧姆.990欧姆)，差值应较大，比值为1：99。串联起来，R 10 两端接在电位差计的“未知”接线柱上。 (2)校准电位差计的工作电流。 将电位差计的电键开关打到“未知”，将倍率开关打到⨯1.调节滑线变阻器使电压表的值依次为0.30V ，0.60V ，0.90V ，1.20V ，1.50V ，1.80V ，2.10V ，2.40V ，2.70V ，3.00V 同时记下相应的20R 的端电压，再调节滑线变阻器使电压表的值依次为3.00V ，2.70V,2.40V ，2.10V ，1.80V ，1.50V ，1.20V ，0.90V,0.60V,0.30V ，记下20R 的端电压。 (3)根据20R 的端电压计算出10R 和20R 两端的电压，并与电