1.横梁
2.刀口
3.支柱
4.刀垫
5.游码
6.游码标尺
7.指针
8.指针标尺
9.平衡螺丝 10.水平仪 11.底盘 12.调节螺丝 13.秤盘 14.挂钩 15托架 16.重心螺丝 17.止动旋钮
实验 一 密度的测量
实验目的
实验介绍测量固体和液体密度的两种方法，流体静力称衡法和比重瓶法，通过实验除了要掌握这两种方法外，还要熟练地掌握物理天平的调整和使用方法。 实验仪器
物理天平(附砝码)、烧杯、温度计、酒精、蒸馏水、待测物。 仪器介绍
物理天平的构造如实图1所示，在横梁的中央和两端各有一个刀口(图中2)，中间的刀口安放在支柱顶端的刀垫上，刀垫用玛瑙或硬质合金钢制造，两端的刀口用于悬挂称盘，横梁上装有可以移动的游码(图中5)，用于称量1克以下的质量，(游码从横梁的左端移到右端相当于在右盘中加了1克的砝码)，横梁等分为20大格，每大格又分为5小格，因此，游码每移动一小格相当于在右盘中加10毫克的砝码，即这种天平的分度值10毫克。常见物理于平的最大称量为0.5千克(即500克)。横梁 中部还装有竖直向下的指针(图中7) ，与支柱上的指针标尺(图中8)相对应，用以指示天平的平稳位置及灵敏度，指针的中间有一重心螺丝，它的位置在出厂时已经调整好了，不得任意去旋动它；横梁两侧还有用来调整零点的螺杆、螺母(图中9)，支柱后面装有水平仪，可通过调节底座上的调节螺丝(图中12)来调节天平底板水平、支柱铅直，在天平的底座上，左侧称盘的上方还有一个可以放置物品的托架(图中15)。
标志天平规格性能的除了“最大称量”以外，还有游标的分度值以及“感量”或“灵敏度”。“感量”是指使指针在指针标尺上偏转一格时在称盘中所加的质量值，感量的倒数叫“灵敏度”，即称盘中每加1克(或0.1克)时，指针的偏转格数，利用灵敏度可以很快判断需要把游码移动几格就能使天平达到平衡，从而提高测量的效率。 物理天平的操作步骤如下：
1、调节底座螺丝，直到水平仪中的气泡位于水平仪中间，则说明天平座位水平了、支柱铅
直和刀垫水平了。
2、调节零点，把称盘挂在横梁两侧的刀口上，并把游码放在零位，然后将止动旋钮(图中
16)顺时针方向旋转支起横梁，用水平调节螺丝调好天平的平衡，调整后即把止动旋钮逆时针转动复位，放下横梁。
3、称衡时，物体放在左盘，砝码放在右盘，进行称衡，注意，加减砝码和移动砝码，都必
须使用镊子，严禁用手！选用砝码时，应遵循：“由大至小，逐个试用，逐次逼近”的原则，直至最后利用游码使天平平衡。每次增减砝码，均需先放下横梁，要判断天平是否平衡的时候，才支起横梁称衡，平时的大部分时间都要放下横梁！切记！以保护好天
平刀口不受磨损，保证天平有足够的灵敏度。
4、完成全部称衡后，用止动旋钮放下横梁，并把称盘摘离刀口，游码复零，砝码归盒盖好。 实验原理
设物体的质量为m ，体积为V ，则其密度ρ为
ρ=m/V (1-1)
从上式看出，要测量物体的密度，就要称出其质量和确定其体积。物体的质量可用天平称衡，而对外形不规则的固体，其体积难以确定。下面介绍两种可以在不需要确定体积的情况下测出固体和液体的密度。
(1)流体静力称衡法 ①固体密度的测定
对于外形不规则且不溶于水的固体，采用液体静力称衡
法。设用物理天平称衡一外形不规则的固体，称得其质量为m ，然后将此固体完全浸入水中称衡，如图1-2所示，
称得其质量为m 1，则固体在水中所受浮力F 为 F=(m -m 1)g
式中g 为重力加速度，m 1g 称为该固体浸入水中的视重。设固体的体积为V ，水的密度为ρ0，根据阿基米德原理，固体在水中所受浮力等于它所排开水的重量，即F=ρ0Vg
因此有: V=(m -m 1)/ρ0 (1-2)
将(1-2)式代入(1-1)式，即得:
ρx1=m ρ0/(m -m 1) (1-3)
因水的密度与温度有关，故应根据实验时的水温，在附表中查出相应的ρ0值。
②液体密度的测定
根据(1-3)式，若将该物体再浸入待测液体中进行称衡，设称得其视重为m 2，则
(m -m 2)g=ρx2Vg (1-4) 由(1-2)式和(1-4)式可得:ρx2=ρ0(m -m 2)/(m -m 1) (1-5) 因此只要再测出m 2，根据(1-5)式，即可求得该液体的密度ρx2
(2)用比重瓶(比重瓶形状如图1-3)测液体的密度
设空比重瓶的质量为m 1，充满密度为ρx3待液体时的质量为m 2的蒸馏水时的质量为m 3，比重瓶在该温度下容积为V ，则
ρx3=(m 2-m 1)/V ， V=(m 3-m 1)/ρ0
ρx3=ρ0(m 2-m 1)/(m 3-m 1) (1-6)
ρ0可根据实验时的水温从附表中查出，由上式即可求出待液体的密度ρx3。 实验内容与步骤：
一、熟悉物理天平的结构原理及其使用方法和操作规程。调整天平的水平，并检测其零点和灵敏度C 。记录天平的感量： 二、测量铜的密度：
（1）用游标卡尺测量规则铜管的密度：铜管的内径d 、外径D 和高H ，计算铜管的体积V ，计算其密度 及标准差。
表1测量规则铜管的体积和质量
图1-2
)(422d D H V -=
V
m =ρ
222222)2
()2
()(
)(
4
)(
)(
d
d
D
D
H
H
m
m
V
V
m
m
σσσσπ
σσρσρ+++=
+=
结果：铜的密度为：ρ=
（
2）用流体的静力称衡法测量固体铜的密度，计算实验结果及标准差和不确定度，并与规则铜管的密度比较。
计算公式：ρ铜=ρ水m/(m －m 1)
式中：m —待测物在空气中的质量 m 1—待测物在水中称衡的质量 ρ水—当时水温度下水的密度。
表2用流体的静力称衡法测量固体铜的密度：
2
122212
1212
12
2
)()()()
()()(m m m m m m m m m m ?+?-?-=
??
??? ????+???? ????=?水
ρρρρ
结果：铜的密度为：ρ= 三、测液体密度：
（1）用静力称衡法测液体密度 待测物：酒精 借用固体：铜圆柱的m 、 m 1。 计算公式：ρ液=ρ水(m －m 2)/(m －m 1)
式中：m —借用固体在空气中的质量；m 1—借用固体在水中称衡的质量；m 2—借用固体在液体中称衡的质量；ρ水—当时水温度下水的密度；m 1、m 2可利用表2中的结果。
表3 用流体的静力称衡法测量酒精密度：
计算：ρ酒精ρ水－2－1误差：
2
221212122122
1222
22
12122
)()-()()-()()-()
-()(??)(??)(??m m m m m m m m m m m m m m m m m ?+?+?=
????? ??+????? ??+???? ??=?水
ρρρρρ
结果酒精的密度为：ρ酒精=
（2）用比重瓶法测量液体的密度。 设空比重瓶的质量为m 1，充满密度为ρ液待液体时的质量为m 2，充满和该液体同温度的蒸馏水时的质量为m 3，比重瓶在该温度下容积为V ，则
表4用比重瓶法测液体的密度：
计算：ρ液=ρ水(m 2-m 1)/(m 3-m 1)
误差： 2
3
22122213212322
132
32
3222
2212
1)m ()m m ()m ()m m ()m ()m m ()m m ()m (m )m (m )m (m ?-+?-+?-?-ρ=??
??? ???ρ?+????? ???ρ?+????? ???ρ?=ρ?水 结果为：ρ液=
实验二 用惠斯通电桥测电阻
实验目的
1、了解惠斯通电桥测电阻的基本原理及使用方法；
2、学会组装电桥，并用之测量电阻。 实验仪器
惠斯通电桥、直流电源、检流计、、电阻箱、待测 电阻、开关和导线等。 实验原理
电桥是电磁学基本测量仪器之一，它主要用来测量 电阻的阻值、线圈的电感量和电容器的电容及损耗等。它的测量原理是基于电位比较的方法(也即平衡法)，因此桥路中应包括：建立电位的电源；作为比较的标准元件(如标准电阻、标准电容等)；电位差检测器(如检流计、示波器等)。下面介绍测电阻所常用的电桥电路。
电桥电路简称电桥，四个电阻R 0、R 1、R 2、R 3(称为桥臂)接成一个闭合导体系统(如图2-1)。这系统的两个对角互相连接，且在一对对角之间接入检流计G 、限流电阻R G 和开关K G ，而在另一对角间接入电源、开关K E 和限流电阻R E ，就构成了所谓的“桥路”。如果各电阻任意选定的，那么桥路b,d 两端的电压 并不相等，检流计中就会有电流流过，显示桥路不平衡，只有在
R 2/(R 1+R 2)=R 3/(R 3+R 0) (2-1)
的情况下，b,d 两点的电位才相等，电桥达到平衡。如果其中R 1=R x 是未知电阻，则利用分比定理简化后可得
R 1
=R x =(R 2/R 3)2R 0 (2-2)
从上式可知，待测电阻R x 等于R 2/R 3与R 0的乘积(或者R 0/R 3与R 2的乘积)。也就是说在三个已知电阻中，实际上只要知道一电阻的数值(必须是R x 邻近的一个电阻)，而其它两个电阻只需知道它们的比值就能求得未知的电阻了。通常称R 2、R 3为比例臂，R 0为比较臂(或R 0、R 3比例臂，相应的R 2为比较臂)。所以，电桥由四臂(测量臂，比较臂和比例臂)及检流计，电源三部分组成。与检流计串联的限流电阻R G 和开关K G 的作用是在调节电桥平衡时保护检流计，不使其在长时间内有较大的电流流过而遭损。随着电桥的逐渐趋于平衡，R G 的值可相应减小，直至为零，此时K G 可较长时间接通。
图2-1
滑线式(又叫板式)惠斯登电桥的结构如图2-2所示，其基本特征是采用一根均匀电阻丝AC 作比率臂电阻R 1和R 2，而D 点是可沿电阻丝AC 滑动的。
因为电阻丝处处均匀，所以比率臂的比率为：R 1/ R 2= l 1/ l 2,所以，、滑动触头D ，使D 点位置改变，当电桥平衡时，R x = l 1 R 0/ l 2,由于l 1+ l 2= l 为定长，故有R x = l 1 R 0/ (l -l 1)，实验时适当选择R 0阻值，然后通过改变l 1长度来测出R x 。
实验内容与步骤：
(1)用滑线式惠斯登电桥测量电阻R x
①按图2-3接好电路，找老师检查电路。②把检流计G 的指针调零(要求把指针、零刻度线、指针在镜子的像的三线重合)。③读出待测电阻的标称值，填到记录表格左上角的格中，然后选取R 0的大小与待测电阻的标称值成一定的比例(例如取1:1)。④接通电源，将触头D 由AC 线的中点稍向右端(或左端)移动，并轻快地按一下D 键(一触即离)，同时注意观察检流计指偏转方向，然后把触头D 由AC 中点稍向左端(或右端)移动，若按下触头D 时，检流计指针偏转与上一不同，说明电路正常，可以进行实验。⑤按住触头D ，并在AC 线滑动，使检流计指针指零。 ⑥在米尺上读出l 1与l 2，然后断开电源。⑦将R 0与R x 互换位置，重复上述步骤。⑧改变电源极性，重复上述过程。⑨求四次测量结果的平均值并计算误差。 ⑩拆除联线，整理好仪器和导线。
表1用滑线式惠斯登电桥测量电阻
计算公式：正反接换臂前R x =(l 1/ l 2)2R 0 正反接换臂后R x =(l 2/l 1)2R 0，根据误差公式(1-1)知ΔR x = R x -x R ，根据误差公式(1-7)知：x R ?为四个x R ?的平均值。 结果表示为：R x ±ΔR x =
（2）用箱式电桥测量8个电阻(先要看清仪器盒盖内外的说明再进行测量) 记录好待测电阻标称值的大小
K E R E
图2-2
注意：测量盘示数必须有四位数，即大于1000Ω， 因此测量前要根据待测电阻称值
考虑好比例臂和倍率该选多大值，根据待测电阻标称值=测量盘示数3倍率，把测量盘示数和倍率预置好才开始测量。平均值标准差要计算A 类
B 类和合成不确定度。
结果表示为：R x ±Uc(R x )= 思考题：
1、用滑线式电桥测量电阻，它平衡的条件是什么？滑动触头在什么位置时，测量的精度最高？为什么？
2、改变电源极性对测量结果有什么影响？
实验三 单 摆 的 设 计 与 研 究 (设计性实验)
实验简介单摆实验是个经典实验，许多著名的物理学家都对单摆实验进行过细致的研究。
本实验的目的是学习进行简单设计性实验的基本方法，根据已知条件和测量精度的要求，学会应用误差均分原则选用适当的仪器和测量方法，学习累积放大法的原理和应用，分析基本误差的来源及进行修正的方法。 设计任务与要求
1
、用误差均分原理设计一单摆装置，测量重力加速度，测量精度要求
%2??g
g
。 2、 对重力加速度g 的测量结果进行误差分析和数据处理，检验实验结果是否达到设计要求。
3、自拟实验步骤研究单摆周期与质量、空气阻力等因素的关系，试分析各项误差的大小。 设计的原理思想
图2-3
反接换臂后
正接换臂后
正接换臂前 反接换臂前
一根不可伸长的细线，上端悬挂一个小球。当细线质量比小球的质量小很多，而且小球的直径又比细线的长度小很多时，此种装置称为单摆，如图1所示。如果把小球稍微拉开一定距离，小球在重力作用下可在铅直平面内做往复运动，一个完整的往复运动所用的时间称为一个周期。当单摆的摆角很小（一般θ<5°）时，可以证明单摆的周期T 满足下面公式
g L T π2= （1）
224T
L g π= （2）
式中L 为单摆长度。单摆长度是指上端悬挂点到球心之间的距离；g 为重力加速度。如果测量得出周期T 、单摆长度L ，利用上面式子可计算出当地的重力加速度g 。从上面公式
知T 2
和L 具有线性关系，即L g
T 22
4π=。对不同的单摆长度L 测量得出相对应的周期，可由T 2
～L 图线的斜率求出g 值。 测量方案的制定和仪器的选择
本实验测量结果的相对误差要求≤2℅，由误差理论可知，g 的相对误差为
22)2()(t
t
L L g g ?+?=?从式子可以看出，在ΔL 、Δt 大体一定的情况下，增大L 和t 对测量g 有利。
由误差均分原理的要求，各独立因素的测量引入的测量误差应相等，则 22
%)1()(
??L
L ，本实验中单摆的摆长约为100cm,可以计算出摆长的测量误差要求为 ΔL <1cm,故选择米尺测量一次就足以满足测量要求；同理 22
%)1()2
(??t
t ，当摆长约为1m 时，单摆摆动周期约为2秒，可以计算出周期的测量误差要求为Δt ≤0.01s,要作到单次测量误差小于0.01s 相当不容易，停表的误差主要是由判断计时开始和终止时的不准确以及动作反应快慢所产生的，因而可以采用连续测量多个周期来减小每个周期的误差，若每次测量引入约四分之一周期的误差，即0.5s 则连续72次的周期测量即可满足测量误差的要求。 实验步骤的设计
1、 测量摆长L ：取摆长大约1m ，测量悬线长度l 0 六次及小球直径D 六次，求平均得
2
0D l L +
= 2、 粗测摆角θ：应确保摆角θ<5 °。
3、 测量周期T ：计时起点选在摆球经过平衡位置的时刻，用停表测出单摆摆动50次的时间 T 50，共测量6次，取平均值。
4、 计算重力加速度：将测出的 和T 50代入 2
2
)
/(4n T L g n π=中（其中n 为周期的连续测量次数），计算出重力加速度g ，并计算出测量误差。
5、用金属作为摆线，以改变摆线的质量，以研究摆线质量对测g 的影响
6、用乒乓球作为摆球，形容空气浮力对测g 影响 实验记录和数据处理 1、 重力加速度g
对摆长为L 的单摆，测量在
5<θ的情况下，测量连续摆动n 次的周期
说明：
(1)摆长L 应是摆线长加小球的半径(如图2)。L =l －(d /2)；(2)球的振幅小于摆长的
12
1
时， 5<θ。(3)握停表的手和小球同步运动，测量误差可能小些。(4)当摆锤过平衡位置O '时，按表计时，测量误差可能小些。(5)为了防止数错n 值，应在计时开始时数“零”，以后每过一个周期，数1，2，…..，n 。
实验记录和数据处理举例：
1、用米尺(量程：2m ，分度值：1mm)测摆线长
2、用游标卡尺(量程：125cm ，分度值：0.02mm)测求的直径d
3、用电子秒表(分度值：0.01s)测n=50的t 值
表1用细作为摆线，用金属球作为摆球，测g 值
22
4T L g π=2
2)/(4n T L n π
==9.78ms -2 2
2))(2())((
)(t
t U L L U g g U +==0.06ms -2
实验结果g=g ±U(g)=9.78±0.06(ms -2
)=9.78(1±0.6%)(ms -2
)
评价本地重力加速度的公认值为：g 0=9.79 ms -2
┃g - g 0┃/ U(g)=0.14 <3所以测得的实验结果可取。
2、考查摆线质量对测g 的影响
按单摆理论，单摆摆线的质量应甚小，这是指摆线质量应远小于锤的质量。一般实验室的单摆摆线质量小于锤的质量的0.3%，这对测g 的影响很小，在此实验的条件下是感受
不到的。为了使摆线的影响能感受到，要用粗的摆线(如用保险丝类)，每米长摆线的质量达到锤的质量的1/30左右；
参照上述“1”去测g 。
表2用金属作为摆线，以改变摆线的质量，以研究摆线质量对测g 的影响
22
4T L g π=2
2)/(4n T L n π==10.13ms -2 2
2))(2())((
)(t
t U L L U g g U +==0.06 U(g)=0.06 ms -2
实验结果g=g ±U(g)=10.13±0.06(ms -2
)=10.13(1±0.6%)(ms -2
)
评价本地重力加速度的公认值为：g 0=9.79 ms -2
┃g - g 0┃/ U(g)=5.79>3所以测得的实验结果不可取。
3、考查空气浮力对测g 影响
在单摆理论中未考虑空气浮力的影响。实际上单摆的锤是铁制的，它的密度远大于空气密度，因此在上述测量中显示不出浮力的效应。
为了显示浮力的影响，就要选用平均密度很小的锤。在此用细线吊起一乒乓球作为单摆去测g ，和上述“1”的结果相比。
因为除去空气浮力的作用，还有空气阻力使乒乓球的摆动衰减较快，另外空气流动也可能有较大影响，因此测量时改为测量30个周期。
表3用乒乓球作为摆球，考察空气浮力对测g 影响
l =99.41±0.08(m) t=61.10±0.04(s)
22
4T L g π=2
2)/(4n T L n π
==9.46ms -2 22))(2())(()(t
t U L L U g g U +==0.60% U(g)=g*0.6%=0.06ms -2
实验结果g=g ±U(g)=9.46±0.06(ms -2
)=9.46(1±0.6%)(ms -2
)
评价本地重力加速度的公认值为：g 0=9.79 ms -2
┃g - g 0┃/ U(g)=5.79>3所以测得的实验结果不可取。 实验结果分析：
1、从实验测量结果g=g ±U(g)=9.78±0.06(ms -2)=9.78(1±0.6%)(ms -2
)可以看出测量
的相对不确定度为0.6%符合实验设计的测量精度要求
%2??g
g
，且通过与公认值比较也说明此实验测量结果可取。
2、当摆线用金属丝时，由于摆线有质量，相当于摆球的质心上移(如图3)，摆长缩短，
但实验时测量的摆长不变，L 测>L 实，把L 测代入公式：g=4π2n 2L /t 2
使得算出的重力加速度比本地的g 大。
3、当用乒乓球作摆球时，由于乒乓球受空气阻力作用，恢复力减小(如图4)，单摆的
振动变慢，振动周期增大，T 测>T 实，把T 测代入公式：g=4π2n 2L /t 2
使得算出的重力加速度比本地的g 小。
实验四 落球法测定液体的粘度
实验简介
当一种液体相对于其他固体、气体运动，或同种液体内各部分之间有相对运动时，接触面之间在摩擦力。这种性质称为液体的粘滞性。粘滞力的方向平行于接触面，且使速度较快的物体减速，其大小与接触面面积以及接触面处的速度梯度成正比，比例系数η称为粘度。
η表征液体粘滞性的强弱，测定η可以有以下几种方法：（1）泊肃叶法，通过测定在恒定压
强差作用下，流经一毛细管的液体流量来求；（2）转筒法，在两筒轴圆筒间充以待测液体，外筒作匀速转动，测内筒受到的粘滞力矩；（3）阻尼法，测定扭摆、弹簧振子等在液体中运动周期或振幅的改变；（4）落球法，通过测量小球在液体中下落的运动状态来求。
对液体粘滞性的研究在物理学、化学化工、生物工程、医疗、航空航天、水利、机械润滑和液压传动等领域有广泛的应用。
实验目的 根据斯托克斯公式用落球法测量蓖麻油的粘度，学习并掌握测量的原理和方法。
图3-3
图3-4
仪器和用具
玻璃圆筒（高约50cm ，直径约5 cm ）、停表、螺旋测微器、游标卡尺分析天平、比重天平或比重计、温度计、小球（6个）直径约1~2mm ）、镊子、漏勺、待测液体（蓖麻油）。 实验原理
当半径为r 的光滑圆球，以速度v 在均匀无限宽广的液体中运动时，若速度不大，球也很小，在液体中不产生涡流的情况下，斯托克斯指出，球在液体中受到的阻力F 为
vr F πη6= （4-1）
式中η为液体黏度，此式称为斯托克斯公式。从上式可知，阻力F 的大小和物体运动速度成比例。
当质量为m 、体积为V 的小球在密度为ρ的液体中下落时，作用在小球上的力有三个，即：（1）重力mg ，（2）液体的浮力Vg ρ，（3）液体的粘性阻力vr πη6。这三个力都作用在同一铅直线上，重力向下，浮力和阻力向上（如图4-1）球刚开始下落时，速度v 很小，阻力不大，小球作加速下降。随着速度的增加，阻力逐渐加大，速度达一定值时，阻力和浮力之和将等于重力，那时物体运动的加速度等于零，小球开始匀速下落，
即vr Vg mg πηρ6+= 此时的速度称为终极速度，由此式可得
vr
g
V m πρη6)(-=
将33
4r V π=
代入上式，得
g vr
r m πρ
πη634
3-= （4-2） 由于液体在容器中，而不满足无限宽广的条件，这时实际测得的速度0v 和上式中的理想条件下的速度v 之间存在如下关系：
)3.31)(4.21(0h
r
R r v v ++= （4-3）
式中R 为盛液体圆筒的半径，h 为筒中液体的深度，将式（4-3）代入（4-2），得出
)
3.31)(
4.21(6)34
(03h
R rv g
r m ++-=
πρπη （4-4） 其次，斯托克斯公式是假设在无涡流的理想状态下导出的。实际小球下落时不能是这样
理想状态，因此还要进行修正。已知在这时的雷诺数Re 为
η
ρ
02Re rv =
（4-5）
当雷诺数不甚大（一般在10Re ∠）时，斯托克斯公式修正为 Re
)Re 1080
19Re 1631(62-+
=ηπrv F （4-6）
则考虑此项修正后的粘度测得值0η等于
120)Re 1080
19Re 1631(--+
=ηη （4-7） 实验时，先由式（4-4）求出近似值η，用此η代入（4-5）求出Re ，最后由式（4-6）求出
最佳值0η。
实验内容
实验装置如图4-2所示，在圆筒油面下方7~8cm 和筒底上方7~8cm 处，分别设标记N 1
和N 2，对N 1、N 2间距离l ，油筒内半径R ，油的深度h ，选取适当仪器去测量。
待测油的密度ρ用密度计或比重瓶去测量。
测量用的小球为刚球，用乙醚、酒精混合液洗净、擦干后，测量直径和质量（分别测6个球的直径取平均；同时测30个小球的质量，求出一个的质量）。测后将其浸在和待测液相同的油中待用。
用镊子取一小球，在油筒中心轴线处放入油中，用停表测出小球通过N 1N 2间的时间t ，逐一测量，求出t 的平均值，再求0v 。 温度对粘度影响较大，测量前后各测一次温度。
换另一半径不同的球去测量。
求出结果和标准不确定度（按式（4-2）考虑即可，补正项的不确定度一般不大，可以略去不计）。 回答问题
1． 如果用实验的方法求补正项)4
.21(R
r
+的补正系数2.4，应如何进行？ 2． 如果投入的小球偏离中心轴线，将出现什么影响？
实验五 磁场的描绘
实验目的：
1、研究载流圆线圈轴线上各点的磁感应强度，把测量的磁感应强度与理论计算值比较， 加深对毕奥-萨伐尔定律的理解;
2、在固定电流下，分别测量单个线圈（线圈a 和线圈b ）在轴线上产生的磁感应强度B （a ）和B(b)，与亥姆霍兹线圈产生的磁场B(a+b ）进行比较；
3、测量亥姆霍兹线圈在间距d=R ／2、 d=2R 和d=2R, （R 为线圈半径），轴线上的磁场的分布，并进行比较，进一步证明磁场的叠加原理；
4、描绘载流圆线圈及亥姆霍兹线圈的磁场分布。 实验仪器：
(1)圆线圈和亥姆霍兹线圈实验平台，台面上有等距离1.0cm 间隔的网格线； (2)高灵敏度三位半数字式毫特斯拉计、三位半数字式电流表及直流稳流电源组合仪一台； (3)传感器探头是由2只配对的95A 型集成霍尔传感器(传感器面积4mmx 3mmx 2mm)与探
头盒(与台面接触面积为20mmx 20mm)组成。
图5-1 亥姆霍兹线圈实验仪器简图
1．毫特斯拉计
2．电流表
3．直流电流源
4．电流调节旋钮 5．调零旋钮
6．传感
器插头7．固定架 8．霍尔传感器 9．大理石
10．线圈
注：ABCD 为接线柱
实验原理：
（1)根据毕奥一萨伐尔定律，载流线圈在轴线(通过圆心并与线圈平面垂直的直线)上某点的磁感应强度为：
2
322
20)
(2x R N
R I B +=
μ (5-1)
式中μ0为真空磁导率，R 为线圈的平均半径，x 为圆心到该点的距离，N 为线圈匝数，I 为通过线圈的电流强度。因此，圆心处的磁感应强度B 0 为：
R
IN
B 20μ=
（5-2）
轴线外的磁场分布计算公式较为复杂，这里简略。
(2)亥姆霍兹线圈是一对彼此平行且连通的共轴圆形线圈，两线圈内的电流方向一致，大小相同，线圈之间的距离d 正好等于圆形线圈的半径R 。这种线圈的特点是能在其公共轴线中点附近产生较广的均匀磁场区，所以在生产和科研中有较大的使用价值，也常用于弱磁场的计量标准。
设：z 为亥姆霍兹线圈中轴线上某点离中心点O 处的距离，则亥姆霍兹线圈轴线上任意一点的磁感应强度为：
??
??????????????????? ??-++??????????? ??++='-22
2
3
22202221z R R z R R NIR B μ（5-3）
而在亥姆霍兹线圈上中心O 处的磁感应强度B 0’为
R
NI
B 02/30
58μ=' （5-4）
实验步骤：
(1)将两个线圈和固定架按照图1所示简图安装。大理石台面(图1中9所示有网格线的平面)
应该处于线圈组的轴线位置。根据线圈内外半径及沿半径方向支架厚度，用不锈钢钢尺
测量台面至线圈架平均半径端点对应位置的距离(在11．2cm 处)，并适当调整固定架，直至满足台面通过两线圈的轴心位置；
(2)开机后应预热10分钟，再进行测量；
(3)调节和移动四个固定架(图5-1中7所示)，改变两线圈之间的距离，用不锈钢钢尺测量 两线圈间距；
(4)线圈边上红色接线柱表示电流输入，黑色接线柱表示电流输出。可以根据两线圈串接或并接时，在轴线上中心磁场比单线圈增大还是减小，来鉴别线圈通电方向是否正确； (5)测量时，每次将探头盒底部的霍尔传感器对准台面上的被测量点时，都要在两线圈断电情况下，调节调零旋钮(图5-1中5所示)，使毫特斯拉计显示为零，然后通电记录此时毫特斯拉计显示的数字大小；
(6)本毫特斯拉计为高灵敏度仪器，可以显示1X10-6T 磁感应强度变化。因而在线圈断电情况下，台面上不同位置，毫特斯拉计所显示的最后一位略有区别，这主要是地磁场(台面并非完全水平)和其他杂散信号的影响。因此，应在每次测量不同位置磁感应强度时调零。实验时，最好在线圈通电回路中接一个单刀双向开关，可以方便电流通断，也可以插拔电流插头。 实验方法：
载流圆线圈和亥姆霍兹线圈轴线上各点磁感应强度的测量。
①按图5-1接线，直流稳流电源中数字电流表已串接在电源的一个输出端，测量电流 I=100mA 时，单线圈a 轴线上各点磁感应强度B(a)，每隔1．00cm 测一个数据。实验中，随时观察毫特斯拉计探头是否沿线圈轴线移动。每测量一个数据，必须先在直流电源输出电
②将测得的圆线圈中心点(x =0.00cm 和x =5.00cm)的磁感应强度与理论公式计算结果进行比较；(I=100mA, R=10.00cm, N=500 μ0=4π310-7H/m),计算两者的百分误差.
③在轴线上某点转动毫特斯拉计探头，观察一下该点磁感应强度的方向； ④将两线圈间距d 调整至d=10.00cm ，这时，组成一个亥姆霍兹线圈；
⑤取电流值I=100mA ，分别测量两线圈单独通电时，轴线上各点的磁感应强度值B(a)和B(b)，然后测亥姆霍兹线圈在通同样电流I=100mA ，在轴线上的磁感应强度值B(a+b)，把实验数据记录在下表2中
表2 (注意：此时不管是测单个通电线圈时的磁场或者测两个通电线
证明在轴线上的点B(a+b)=B(a)十B(b)，即载流亥姆霍兹线圈轴线上任一点的磁感应强度是两个载流单线圈在该点上产生磁感应强度之和；
注意事项：
(1)实验探测器采用配对SS95A 型集成霍尔传感器，灵敏度高，因而地磁场对实验影响不可忽略，移动探头测量时须注意零点变化，可以通过不断调零以消除此影响；
(2)接线或测量数据时，要特别注意检查移动两个线圈时，是否满足亥姆霍兹线圈的条件；
(3)两个线圈采用串接或并接方式与电源相连时，必须注意磁场的方向．如果接错线有可能使亥姆霍兹线圈中间轴线上磁场为零或极小。
仪器介绍:
(一)游标卡尺
游标卡尺的结构及测量时的执尺手势 如实图1-2所示,其基本结构是一把主尺和 可以紧贴在主尺上滑移的游标.主尺以厘米 分度，量程为12.5厘米.量爪A 、A ＇固定 在主尺的左端，并与主尺垂直.量爪B 、B ＇ 及深度尺C 与游标相连，B 、B ＇分别与
A 、A ＇配对，分别用来测量外径(或长度、厚度等)和内径(或糟的宽度等)；深度尺C 随游标的移动由主尺的尾部伸出，可用来测量筒、糟的深度；待测物的线度由游标的零线与主尺的零线之间的距离表示。 游标卡尺的读数原理如下
常用的游标卡尺有三种分度情况，即10分游标卡尺20分游标和50分游标卡尺.我们以10分度游标卡尺来说明游标的读数原理和方法。10分游标卡尺是指它的游标有10个等分的分度，10等分的总长度相当于主尺上的九格，即9毫米.也就是说游标上的每一分度等于0.9毫米（与主尺上的一分度相差0.1毫米，称此值为游标常数）当量爪AB 合拢时，游标上的0线与主尺上的0线对齐，而游标的第10根线也与主尺上的第9根线对齐，游标上的其它各线与主尺上的线均不对齐而略有偏差游标上的第1线与主尺上的第1线差0.1毫米，游标上第2线与主尺上的第2线相差0 2毫米，依此类推。
如果在量爪A 和B 之间放进一根约1.4
厘米粗的笔杆，则我们知道现在游标上的0线在主尺的1.4~1.5厘米之间，然而从游标上可以看到它的第7根线恰好与主尺上的某一条分度线对齐(其它线均不对齐)，这就意味着游标的0线从主尺的1.4厘米的刻度线又偏移过了0.7毫米，(如下图)因而测得笔杆的直径为1.4cm ＋0.07cm ＝1.47(厘米)，由此可以知道，用游标卡尺测量时的读数值应该等于游标0线所指的主尺上前面一条分度线的数值再加上游标的读数，游标的读数等于与主尺某分度对齐的刻度的副尺上从0线到那条刻度线之间的格数与游标常数的乘积
20分游标卡尺的游标常数为0.05毫米，(它游标的20分度相当于主尺的19个分格)； 50分游标卡尺的游标常数为0.02毫米(游标50分度相当于主尺49个分格)。它的读数=0线与0线之间主尺上的读数+找出主副两尺对准刻度的副尺的那条刻度线所代表的格数30.02mm ，另一读数方法为先读出0线与0线之间主尺上的读数为多少毫米，然后读出主副两尺对准刻度的副尺的那条刻度线的读数(注意副尺上每一小格代表0.02mm)例：
（二）螺旋测微计
螺旋测微计也叫千分尺，如实图1－3所示.它的量程是（0~25）mm ，分度值是0.0lmm.它的主要结构包括两部分：固定部分和可动部分.固定部分是由－个U 形的尺架和－根固定的套管组成，尺架的左端固定一小方砧，套管的圆柱面上沿轴向刻有刻度（是主尺），每分格为0.5mm ，圆柱面的内壁是一个螺母，可动部分是一根微动螺杆，螺距是0.5mm ，也就是当螺杆旋进一圈时，它沿轴线方向前进0.5mm ，螺杆与螺旋柄相连，在螺旋柄的顶端附有沿圆周的刻度，－周为50个等分格，叫做微分筒；当微分筒转过一分格时，微动螺杆沿轴向前进（或后退）0.0lmm ，待测物放在小方砧和微动螺杆之间，缓慢旋转螺旋柄后面的棘轮旋柄推动螺杆前进，当
待测物刚好夹紧时，会发出“嘀、嘀...”的响声.听到“嘀”“嘀”两响就应立即停止旋转（否则因转得过紧，或损伤方砧，或使待测物形变.）进行读数了；用微分筒的前沿作为读数准线，读出整格数（每格0.5mm ），而0.5mm 以下的读数则以固定标尺（主尺）上的横线为准线，读出微分筒上的示数，并估读一位数，即读到0.001mm ，完整读数为这两部分读数之和。
读数：左图：1.540mm ，
右图：1.960mm
大学物理实验（I I）实验讲义 华中科技大学物理学院实验教学中心
目录 实验1：偏振光实验 (1) 实验2：迈克尔逊和法布里-珀罗干涉仪 (5) 实验3：振动力学综合实验 (13) 实验4：RLC电路和滤波器 (22)
实验1：偏振光实验 【实验目的】 1.观察光的偏振现象，加深对其规律认识。 2.了解产生和检验偏振光的光学元件及光电探测器的工作原理。 3.掌握一些光的偏振态（自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光）的鉴别方 法以及相互的转化。 【课前预习】 1.光的波动方程以及麦克斯韦方程组。 2.电磁波的偏振性及波片的性质。 【实验原理】 1、自然光与偏振光 麦克斯韦指出光波是一种电磁波，电磁波是横波。由于光与物质相互作用过程中反应比较明显的是电矢量E，故此，常用E表征光波振动矢量，简称光矢量。一般光源发射的光波，其光矢量在垂直于传播方向上的各向分布几率相等，这种光就称为自然光。光矢量在垂直于传播方向上有规则变化则体现了光波的偏振特性。如果光矢量方向不变，大小随相位变化，这时在垂直于光波传播方向的平面上光矢量端点轨迹是一直线，则称此光为线偏振光（平面偏振光），光矢量与传播方向构成的平面叫振动面如图1（a）。图1(b)是线偏振光的图示法，其中短线表示光矢量平行于纸面，圆点表示光矢量与纸面垂直。如果其光矢量是随时间作有规律的改变，光矢量的末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹是圆或者椭圆，这样的光相应的被称为圆偏振光或者椭圆偏振光，如图1（c）。介于偏振光和自然光之间的还有一种叫部分偏振光，其光矢量在某一确定方向上最强，亦即有更多的光矢量趋于该方向，如图1（d）。任一偏振光都可以用两个振动方向互相垂直，相位有关联的线偏振光来表示。 2、双折射现象 当一束光入射到光学各向异性的介质时，折射光往往有两束，这种现象称为双折射。冰洲石（方解石）就是典型的双折射晶体，如通过它观察物体可以看到两个像。当一束激光正入射于冰洲石时，若表面已抛光则将有两束光出射，其中一束光不偏折，即o光，它遵守通常的折射定律，称为寻常光。另一束发生了偏折，即e光，它不遵守通常的折射定律，称为非常光。用偏振片检查可以发现，这两束光都是线偏振光，但其振动方向不同，其两束光的光矢量近于垂直。晶体中可以找到一个特殊方向，在这个方向上无双折射现象，这个方向称为晶体的光轴，也就是说在光轴方向o光和e光的传播速度、折射率是相等的。此处特别强调光轴是一个方向，不是一条直线。只有一个光轴的晶体称为单轴晶体，如冰洲石，石英，红宝石，冰等，其中又分为负晶体（o光折射率大于e光折射率，即n o>n e）和正晶体（n o 大学物理实验 一、万用表的使用 1、使用万用表欧姆档测电阻时，两只手握住笔的金属部分在与电阻两端接触进行测量时，对结果有无影响？为什么？ 有影响，会使测量值偏小 因为人体本身有电阻，两只手握住笔的金属部分在与电阻两端接触相当于并联 2、用万用表测电阻时，通过电阻的电流是由什么电源供给的？万用表的红表笔和黑表笔哪一个电位高？ 电源内部电路提供（万用表的内部电池供给的） 黑笔 3、用万用表欧姆档判别晶体二极管的管脚极性时，若两测量得到阻值都很小或都很大，说明了什么？ 两测量得到阻值都很小，说明二极管已被击穿损坏 两测量得到阻值都很大，说明二极管内部断路 4、能否用万用表检查一回路中电阻值？为什么？ 不能，因为通电电路中测量电阻值会造成万用表的损坏。 【数据处理】（要求写出计算过程） 1．1R = Ω 2．2R = Ω 3．U = V 21 1 ()(1)k U i i U U k σ==-=-∑ V = =2 ?仪最小分度值 V 22U U U σ=+?仪= V U U U U =±=（ ± ）V 100%U U U E U = ?= % 二、用模拟法测绘静电场 1、出现下列情况时，所画的等势线和电力线有无变化？（电源电压提高1倍；导电媒质的导电率不变，但厚度不均匀；电极边缘与导电媒质接触不良；导电媒质导电率不均匀） 有，电势线距离变小，电力线彼此密集 无任何变化 无法测出电压，画不出等势线、电力线 等势线、电力线会变形失真 2、将电极之间电压正负接反，所作的等势线和电力线是否有变化？ 等势线和电力线形状基本不变，电力线方向相反 3、此实验中，若以纯净水代替自来水，会有怎样的结果？ 实验无法做，因为纯净水不导电 4、本实验除了用电压表法外还可以用检流计法（电桥法）来测量电势。试设计测量电路。两种方法各有何优缺点？ 电压表法优点：简单 缺点：误差大 电桥法优点：测量精度高 缺点：复杂 5、能否根据实验测出的等势线计算场中某点的电场强度？为什么？ 不能，因为等势线是定性的线条，相邻等势线的间隔表示的电势差相等，等势线间隔小的地方电场线强，电场强度大只能说明，无法定量表达 三、迈克尔逊干涉仪 1、为什么有些地方条纹粗，有些地方条纹细？能指出什么地方条纹最粗吗？ 相邻条纹间距与两平面镜到分光板近距离之差d成反比，与各条纹对应干涉光束和中心轴夹角成反比。d越小、条纹间距越大，条纹分布越疏，条纹越粗。当d一定时，θ越小，条纹间距越大，即离圆心近处条纹最粗 2、光屏上显现等倾花纹后，改变镜面M1的位置，干涉花纹的中心位置发生位移，分析产生此种现象的原因。 光镜面M1的位置被改变，M1与M2的垂直状态发生改变，M1与M2之间有一定的夹角，从而让干涉花纹的中心位置发生移动。 大学物理实验讲义(密度测定) 不规则物体密度的测定 【实验目的】 1、学习物理天平的使用方法； 2、掌握用流体静力称衡法测定不规则固体 密度的原理和方法； 3、掌握用助沉法测定不规则固体密度（比 水的密度小）的原理和方法； 4、掌握用密度瓶测定碎小固体密度的原理 和方法 。 【实验仪器和用品】 物理天平（500g 、50mg ）、密度瓶（50ml ）、烧杯（500ml ）、不规则金属块（被测物）、石蜡块（被测物）、碎小石子（被测物）、清水、细线。 密 游码 平衡螺母 边刀托 杯托盘 底座 度盘 指针 中刀托 手轮 调平螺母 挂钩 吊耳 水准泡 托盘 托盘 横梁 物理天 1 m 图3 静力 【实验原理】 某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。对一密度均匀的物体，若其质量为m,体积为V ，则该物体的密度： V m =ρ （ 1 ） 实验中，测出物体的质量m 和体积V ，由上式可求出样品的密度。 1、用流体静力称衡法测定不规则固体的密度（比水的密度大） 设被测物在空气中的质量为m 物 （空气浮力忽略不计），全部 浸没在水中（悬吊，不接触 烧杯壁和底）的表观质量为 m 1（如图3示），体积为V ， 水的密度为ρ水 。根据阿基米德定律，有： 1()Vg m m g ρ=-水 1m m V ρ-=水 被测物密度： 1m m V m m ρρ==-水 （2） 2、流体静力称衡法和助沉法相结合测定密度小于水的不规则固体的密度 设被测物在空气中的质量为m ，用细线将被测物与另一助沉物串系起来：被测物在上，助沉物在下。设仅将助沉物没入水中而被测物在水面上时系统的表观质量为1 m ，二者均没入水中（注意悬吊，不接触烧杯壁和底）时的表观质量为2m ，如图4所示： 根据阿基米德定律，被测物受到的浮力为：1m 图4 静力称衡法和助待 测物块m 大学物理实验复习资料 复习要求 1．第一章实验基本知识； 2．所做的十二个实验原理、所用的仪器（准确的名称、使用方法、分度值、准确度）、实验操作步骤及其目的、思考题。 第一章练习题（答案）1．指出下列情况导致的误差属于偶然误差还是系统误 差？ ⑴读数时视线与刻度尺面不垂直。——————————该误差属于偶然误差。 ⑵将待测物体放在米尺的不同位置测得的长度稍有不同。——该误差属于系统误差。 ⑶天平平衡时指针的停点重复几次都不同。——————该误差属于偶然误差。 ⑷水银温度计毛细管不均匀。——————该误差属于系统误差。 ⑸伏安法测电阻实验中，根据欧姆定律R x=U/I，电流表内接或外接法所测得电阻的阻值与实际值不相等。———————————————该误差属于系统误差。 2．指出下列各量为几位有效数字，再将各量改取成三位有效数字，并写成标准式。 测量值的尾数舍入规则：四舍六入、五之后非零则入、五之后为零则凑偶 ⑴63.74 cm ——四位有效数字，6.37 ×10cm 。 ⑵ 1.0850 cm ——五位有效数字，1.08cm ， ⑶0.01000 kg ——四位有效数字， 1.00 ×10－2kg ， ⑷0.86249m ——五位有效数字，8.62 ×10－1m ， ⑸ 1.0000 kg ——五位有效数字，1.00kg ， ⑹ 2575.0 g ——五位有效数字，2.58×103g ， ⑺ 102.6 s；——四位有效数字，1.03 ×102s ， ⑻0.2020 s ——四位有效数字， 2.02 ×10－1s ， ⑼ 1.530×10－3 m. ——四位有效数字，1.53 ×10－3m ⑽15.35℃——四位有效数字，1.54×10℃3．实验结果表示 ⑴精密天平称一物体质量，共称五次，测量数据分别为：3.6127g，3.6122g，3.6121g，3.6120g，3.6125g， 试求 ①计算其算术平均值、算术平均误差和相对误差并写 出测量结果。 ②计算其测量列的标准误差、平均值标准误差和相对 误差并写出测量结果。 解：算术平均值 = m3 612 3 5 15 1 . ≈ ∑ =i i m （g） 算术平均误差m ? = - =∑ = 5 1 5 1 i i m m 0.00024 = 00003（g） 相对误差 m m E m ? = =0.0003/3.6123=0.000083≈0.009% 用算术平均误差表示测量结果：m = 3.6123±0.0003（g） 测量列的标准误差 ()()()( 1 5 3 2 6123 3 6121 3 2 6123 3 6122 3 2 6123 3 6127 3 - + - + - + - =. . . . . . =0.0003（g） 经检查，各次测量的偏差约小于3σ，故各测量值均 有效。 平均值的标准误差 5 0003 0. = = n m σ σ ≈0.00014（g） 相对误差 % . % . . 0004 100 6123 3 00014 ≈ ? = = m E m m σ 用标准误差表示的测量结果= m 3.61230±0.00014（g） ⑵有甲、乙、丙、丁四人，用螺旋测微器测量一铜球 的直径，各人所得的结果是： 甲：(1.3452±0.0004)cm；乙：(1.345±0.0004)cm 丙：(1.34±0.0004)cm；丁：(1.3±0.0004)cm 问哪个表示得正确？其他人的结果表达式错在哪里？ 参考答案：甲：正确。 测量结果的最后一 其他三个的错误是测量结果的最后一位没有与误差所 在位对齐。 ⑶用级别为0.5、量程为10mA的电流表对某电路的 电流作10次等精度测量，测量数据如下表所示。试计 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？ 怀化学院 大学物理实验实验报告 系别物信系年级2009专业电信班级09电信1班姓名张三学号09104010***组别1实验日期2009-10-20 实验项目:长度和质量的测量 【实验题目】长度和质量的测量 【实验目的】 1. 掌握米尺、游标卡尺、螺旋测微计等几种常用测长仪器的读数原理和使用方法。 2. 学会物理天平的调节使用方法，掌握测质量的方法。 3. 学会直接测量和间接测量数据的处理，会对实验结果的不确定度进行估算和分析，能正确地表示测量结果。 【实验仪器】(应记录具体型号规格等，进实验室后按实填写) 直尺(50cm)、游标卡尺(0.02mm)、螺旋测微计(0～25mm,0.01mm),物理天平(TW-1B 型，分度值0.1g ，灵敏度1div/100mg),被测物体 【实验原理】(在理解基础上，简明扼要表述原理，主要公式、重要原理图等) 一、游标卡尺 主尺分度值：x=1mm,游标卡尺分度数：n （游标的n 个小格宽度与主尺的n-1小格长度相等）,游标尺分度值： x n n 1 -（50分度卡尺为0.98mm,20分度的为：0.95mm ）,主尺分度值与游标尺分度值的差值为：n x x n n x =-- 1,即为游标卡尺的分度值。如50分度卡尺的分度值为：1/50=0.02mm,20分度的为：1/20=0.05mm 。 读数原理：如图，整毫米数L 0由主尺读取，不足1格的小数部分l ?需根据游标尺与主尺对 齐的刻线数k 和卡尺的分度值x/n 读取：n x k x n n k kx l =--=?1 读数方法（分两步）： (1)从游标零线位置读出主尺的读数.(2)根据游标尺上与主尺对齐的刻线k 读出不足一分格的小数,二者相加即为测量值.即: n x k l l l l +=?+=00,对于50分度卡尺：02.00?+=k l l ;对20分度：05.00?+=k l l 。实际读数时采取直读法读数。 二、螺旋测微器 原理：测微螺杆的螺距为，微分筒上的刻度通常为50分度。当微分筒转一周时，测微螺杆前进或后退mm ，而微分筒每转一格时，测微螺杆前进或后退50=。可见该螺旋测微器的分度值为mm ，即千分之一厘米，故亦称千分尺。 读数方法：先读主尺的毫米数（注意刻度是否露出），再看微分筒上与主尺读数准线对齐的刻线（估读一位）,乖以, 最后二者相加。 三：物理天平 天平测质量依据的是杠杆平衡原理 分度值:指针产生1格偏转所需加的砝码质量，灵敏度是分度值的倒数，即n S m =?，它表示 天平两盘中负载相差一个单位质量时，指针偏转的分格数。如果天平不等臂，会产生系统误差，消除方法：复称法，先正常称1次，再将物放在右盘、左盘放砝码称1次(此时被测质量应为砝码质量减游码读数)，则被测物体质量的修正值为：21m m m ?= 。 【实验内容与步骤】(实验内容及主要操作步骤) 1. 米尺测XX 面积：分别测量长和宽各一次。 2. 游标卡尺测圆环体积：(1)记下游标卡尺的分度值和零点误差。(2)用游标卡尺测量圆环 实验09用牛顿环测曲率半径 光的干涉现象证实了光在传播过程中具有波动性。光的干涉现象在工程技术和科学研究方面有着广 泛的应用。获得相干光的方法有两种：分波阵面法（例如杨氏双缝干涉、菲涅尔双棱镜干涉等）和 分振幅法（例如牛顿环等厚干涉、迈克尔逊干涉仪干涉等）。本实验主要研究光的等厚干涉中的两个典型 干涉现象，即牛顿环和劈尖干涉，它们都是用分振幅方法产生的干涉，其特点是同一条干涉条纹 处两反射面间的厚度相等，故牛顿环和劈尖都属于等厚干涉。在实际工作中，通常利用牛顿环来测量 光波波长，检查光学元件表面的光洁度、平整度和加工精度，利用劈尖来测量微小长度、薄膜的厚度 和固体的热膨胀系数等。 【实验目的】 1.观察光的干涉现象及其特点。 2.学习使用读数显微镜。 3.利用牛顿环干涉测量平凸透镜的曲率半径R 。入射光 4.利用劈尖干涉测量微小厚度。 【仪器用具】 R 读数显微镜、钠光灯、牛顿环装置、劈尖 r K d K 【实验原理】O (a) 1.牛顿环 牛顿环干涉现象是 1675 年牛顿在制作天文望远镜时，偶 然地将一个望远镜的物镜放在平面玻璃上而发现的。 如图 8-1 所示，将一个曲率半径为R（R很大）的平凸 透镜的凸面放在一块平面玻璃板上，即组成了一个牛 顿环装置。在透镜的凸面与平面玻璃板上表面间，构成了 一个空气薄层，其厚度从中心触点O （该处厚度为零） 向外逐渐增加，在以中心触点O 为圆心的任一圆周上的各点，薄空气层的厚度都相等。因此，当波长为的单色 光垂直入射时，经空气薄层上、下表面反射的两束相干光 形成的干涉图象应是中心为暗斑的宽窄不等的明暗相间 的同心圆环。此圆环即被称之为牛顿环。由于这种干涉条 纹的特点是在空气薄层同一厚度处形成同一级干涉条纹，因 此牛顿环干涉属于等厚干涉。 D 1 X (左)X(右 ) 11 D 4 X 4(左)X 4(右 ) (b) 图8-1 牛顿环的产生 设距离中心触点O 半径为 r K的圆周上某处，对应的空气薄层厚度为 d K，则由空气薄层上、下表面反射的两束相干光的光程差为 K 2d K 2 （ 8-1） 篇一：大学物理实验报告1 图片已关闭显示，点此查看 学生实验报告 学院：软件与通信工程学院课程名称：大学物理实验专业班级：通信工程111班姓名：陈益迪学号：0113489 学生实验报告 图片已关闭显示，点此查看 一、实验综述 1、实验目的及要求 1．了解游标卡尺、螺旋测微器的构造，掌握它们的原理，正确读数和使用方法。 2．学会直接测量、间接测量的不确定度的计算与数据处理。 3．学会物理天平的使用。 4．掌握测定固体密度的方法。 2 、实验仪器、设备或软件 1 50分度游标卡尺准确度=0.02mm 最大误差限△仪=±0.02mm 2 螺旋测微器准确度=0.01mm 最大误差△仪=±0.005mm 修正值=0.018mm 3 物理天平 tw-0.5 t天平感度0.02g 最大称量 500g △仪=±0.02g 估读到 0.01g 二、实验过程（实验步骤、记录、数据、分析） 1、实验内容与步骤 1、用游标卡尺测量圆环体的内外径直径和高各6次； 2、用螺旋测微器测钢线的直径7次； 3、用液体静力称衡法测石蜡的密度； 2、实验数据记录表 （1）测圆环体体积 图片已关闭显示，点此查看 （2）测钢丝直径 仪器名称：螺旋测微器(千分尺)准确度=0.01mm估读到0.001mm 图片已关闭显示，点此查看 图片已关闭显示，点此查看 测石蜡的密度 仪器名称：物理天平tw—0.5天平感量： 0.02 g 最大称量500 g 3、数据处理、分析 （1）、计算圆环体的体积 1直接量外径d的a类不确定度sd ,sd=○ sd=0.0161mm=0.02mm 2直接量外径d的b类不确定度u○ d. ud,= ud=0.0155mm=0.02mm 3直接量外径d的合成不确定度σσ○ σd=0.0223mm=0.2mm 4直接量外径d科学测量结果○ d=(21.19±0.02)mm d = 5直接量内径d的a类不确定度s○ U 2 I 2 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。 实验方法原理 根据欧姆定律， R = U ，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， 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 , U 2 = 0.075V ； (2) 由 I = I max ? 1.5% ，得到 I 1 = 0.075mA , I 2 = 0.75mA ； (3) 再由 u R = R ( 3V ) + ( 3I ) ，求得 u R 1 = 9 ? 101 &, u R 2 = 1& ； (4) 结果表示 R 1 = (2.92 ± 0.09) ?10 3 &, R 2 = (44 ± 1)& 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。 (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 实验16用霍尔效应法测量磁场 在工业生产和科学研究中，经常需要对一些磁性系统或磁性材料进行测量，被测磁场的范 围可从~10 15-3 10T （特斯拉），测量所用的原理涉及到电磁感应、磁光效应、热磁效应等。常用的磁场测量方法有核磁共振法、电磁感应法、霍尔效应法、磁光效应法、超导量子干涉器件法等近十种。 一般地，霍尔效应法用于测量10~104 -T 的磁场。此法结构较简单，灵敏度高，探头体积小、测量方便、在霍尔器件的温度范围内有较好的稳定性。但霍尔电压和内阻存在一定的温度系数，并受输入电流的影响，所以测量精度较低。 用半导体材料制成的霍尔器件，在磁场作用下会出现显着的霍尔效应，可用来测量磁场、霍尔系数、判断半导体材料的导电类型（N 型或P 型）、确定载流子（作定向运动的带电粒子）浓度和迁移率等参数。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电测、自动控制和信息处理等方面，如测量强电流、压力、转速等，在工业生产要求自动检测和控制的今天，作为敏感元件之一的霍尔器件，将有更为广阔的应用前景。了解这一富有实用性的实验，对于日后的工作将有益处。 【实验目的】 1. 了解霍尔效应产生的机理。 2. 掌握用霍尔器件测量磁场的原理和基本方法。 3. 学习消除伴随霍尔效应的几种副效应对测量结果影响的方法。 4. 研究通电长直螺线管内轴向磁场的分布。 【仪器用具】 TH-H/S 型霍尔效应/螺线管磁场测试仪、TH-S 型螺线管磁场实验仪。 【实验原理】 1. 霍尔效应产生的机理 置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场方向垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，载流体的两侧会产生一电位差，这个现象是美国霍普斯金大学二年级研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应，所产生的电位差称为霍尔电压。特别是在半导体样品中，霍尔效应更加明显。 霍尔电压从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当带电粒子（电子和空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的积累，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。对于图1-1（a ）所示的N 型半导体试样，若在X 方向通以电流S I ，在Z 方向加磁场B ，试样中载流子（电子）将受到洛仑兹力大小为： evB F g =（1-1） 则在Y 方向，在试样A 、A '电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场——霍尔电场。电场的指向取决于试样的导电类型，对N 型半导体试样，霍尔电场逆Y 方向，P 型半导体试样，霍尔电场则沿Y 方向，即有： 当S I 沿X 轴正向、B 沿Z 轴正向、H E 逆Y 正方向的试样是N 型半导体。 大学物理实验讲义 普通物理教研室编 班级： 学号： 姓名： 学生实验守则 1、进实验室前，必须根据每个实验的预习要求，阅读有关资料。 2、按时进入实验室，保持安静和整洁，独立完成实验。 3、实验开始前，应仔细检查仪器、设备是否齐备和完好。若有不全或损坏情况，应及时报告指导教师。 4、爱护公物，正确使用实验仪器和设备，不得随意动用与本实验无关的仪器和设备。 5、接线完毕，先自行检查，再请指导教师检查，确认无误后，方可接通电源。 6、在实验过程中必须服从教师指导，严格遵守操作规程，精力高度集中，操作认真，要有严格的科学态度。 7、实验进行中，严禁用手触摸线路中带电部分，严禁在未切断电源的情况下改接线路；若有分工合作的情况，必须要分工明确，责任分明，操作要有序，以确保人身安全和设备安全。 8、实验中若出现事故或发现异常情况，应立即关断电源，报告指导教师，共同分析事故原因。 9、实验完毕，应报请指导教师检查实验报告，认为达到要求后，方可切断电源。并整理好实验装置，经指导教师检查后才能离开实验室。 目录 序言 (1) 绪论 (2) 测量误差与实验数据处理基础知识 (4) 实验一长度的测量 (15) 实验二牛顿第二定律的验证 (20) 实验三固体和液体密度的测量 (23) 实验四测量比热容 (25) 4-1 混合法测固体比热容 (25) 4-2 冷却法测液体比热容 (26) 实验五测量冰的熔解热 (28) 实验六测量线胀系数 (30) 实验七万用电表的使用 (32) 实验八磁场的描绘 (36) 实验九惠斯登电桥测中值电阻 (40) 实验十伏安法测电阻 (43) 实验十一电位差计测电池的电动势和内阻 (45) 实验十二示波器的使用 (48) 实验十三静电场的描绘 (52) 实验十四测量薄透镜焦距 (55) 实验十五等厚干涉现象的研究 (58) 【参考文献】 (60) 绪论 物理实验的地位和作用 实验是人们认识自然规律、改造客观世界的基本手段。借助于实验，人们可以突破感官的限制，扩展认识的境界，揭示事物的内在联系。近代科学历史表明，自然科学领域内的所有研究成果都是理论和实验密切结合的结晶。随着科学技术的发展，实验的运用日益广泛和复杂，实验的精确程度越来越高，实验环节在科学技术的重大突破中所起的作用也越来越大。 物理实验是科学实验的重要组成部分之一。物理实验本质上是一门实验科学。在物理学的发展中一直起着重要的作用。物理概念的确立、物理规律的发展、物理理论的建立都有赖于物理实验，并受物理实验的检验。物理学是一切自然科学的基础，人类文明史上的每次重大的技术革命都是以物理学的进步为先导的，物理实验在其中起着独特的作用。如，法拉第等人进行电磁学的实验研究促使了电磁学的产生与发展，导致了电力技术与无线电技术的诞生，形成了电力与电子工业；放射性实验的研究和发展导致原子核科学的诞生与核能的运用，使人类进入了原子能时代；固体物理实验的研究和发展导致晶体管与集成电路的问世，进而形成了强大的微电子工业与计算机产业，使人类步入信息时代。 当今科学技术的发展以学科互相渗透、交叉与综合为特征。物理实验作为有力的工具，其构思、方法和技术与其他学科的相互结合已经取得巨大的成果。不容置疑，今后在探索和开拓新的科技领域中，物理实验仍然是有力的工具。 物理实验的任务和目的 物理实验是对工科学生进行科学实验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。 本课程的具体任务是： （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或资料，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 能够运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实验素养。要求学生具有理论联系实际和实事求是的科学态度，严肃认真的工作作风，主动研究的探索精神和遵守纪律、爱护公共财产的优良品德。 怀化学院 大学物理实验实验报告系别数学系年级2010专业信息与计算班级10信计3班姓名张三学号**组别1实验日期2011-4-10 实验项目:验证牛顿第二定律 1.气垫导轨的水平调节 可用静态调平法或动态调平法，使汽垫导轨保持水平。静态调平法：将滑块在汽垫上静止释放，调节导轨调平螺钉，使滑块保持不动或稍微左右摆动，而无定向运动，即可认为导轨已调平。 2.练习测量速度。 计时测速仪功能设在“计时2”，让滑块在汽垫上以一定的速度通过两个光电门，练习测量速度。 3.练习测量加速度 计时测速仪功能设在“加速度”，在砝码盘上依次加砝码，拖动滑块在汽垫上作匀加速运动，练习测量加速度。 4.验证牛顿第二定律 （1）验证质量不变时，加速度与合外力成正比。 用电子天平称出滑块质量滑块m ，测速仪功能选“加速度”， 按上图所示放置滑块，并在滑块上加4个砝码(每个砝码及砝码盘质量均为5g)，将滑块移至远离滑轮一端，使其从静止开始作匀加速运动，记录通过两个光电门之间的加速度。再将滑块上的4个砝码分四次从滑块上移至砝码盘上，重复上述步骤。 （2）验证合外力不变时，加速度与质量成反比。 计时计数测速仪功能设定在“加速度”档。在砝码盘上放一个砝码（即 g m 102=），测量滑块由静止作匀加速运动时的加速度。再将四个配重块(每个配重 块的质量均为m ′=50g)逐次加在滑块上，分别测量出对应的加速度。 【数据处理】 (数据不必在报告里再抄写一遍，要有主要的处理过程和计算公式，要求用作图法处理的应附坐标纸作图或计算机打印的作图) 1、由数据记录表3，可得到a 与F 的关系如下： 由上图可以看出，a 与F 成线性关系，且直线近似过原点。 上图中直线斜率的倒数表示质量，M=1/=172克，与实际值M=165克的相对误差： %2.4165 165 172=- 可以认为，质量不变时，在误差范围内加速度与合外力成正比。 图3 静力称衡法测密度 不规则物体密度的测定 【实验目的】 1、学习物理天平的使用方法； 2、掌握用流体静力称衡法测定不规则固体密度的原理和方法； 3、掌握用助沉法测定不规则固体密度（比水的密度小）的原理和方法； 4、掌握用密度瓶测定碎小固体密度的原理和方法 。 【实验仪器和用品】 物理天平（500g 、50mg ）、密度瓶（50ml ）、烧杯（500ml ）、不规则金属块（被测物）、石蜡块（被测物）、碎小石子（被测物）、清水、细线。 【实验原理】 某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。对一密度均匀的物体，若其质量为m,体积为V ，则该物体的密度： V m = ρ （1） 实验中，测出物体的质量m 和体积V ，由上式可求出样品的密度。 1、用流体静力称衡法测定不规则固体的密度（比水的密度大） 设被测物在空气中的质量为m （空气浮力忽略不计），吊，不接触烧杯壁和底）的表观质量为m 1（如图3示），体积为水的密度为ρ水。根据阿基米德定律，有： 1()Vg m m g ρ=-水 1 m m V ρ-= 水 密度瓶 游码 平衡螺母 边刀托 杯托盘 底座 度盘 指针 中刀托 手轮 调平螺母 挂钩 吊耳 水准泡 托盘 托盘 横梁 物理天平 被测物密度： 1 m m V m m ρρ= = -水 （2） 2、流体静力称衡法和助沉法相结合测定密度小于水的不规则固体的密度 设被测物在空气中的质量为m ，用细线将被测物与另一助沉物串系起来：被测物在上，助沉物在下。设仅将助沉物没入水中而被测物在水面上时系统的表观质量为1m ，二者均没入水中（注意悬吊，不接触烧杯壁和底）时的表观质量为2m ，如图4所示： 根据阿基米德定律，被测物受到的浮力为：12()Vg m m g ρ=-水，则被测物体积为： 12 m m V ρ-= 水 被测物密度为： 12 m m V m m ρρ= = -水 （3） 3、用密度瓶测定碎小固体（小石子）的密度 假设密度瓶的质量为1m ，将瓶内装满待测的小石子后的质量为2m ，则待测小石子的质量：21m m m =-。 然后将装有小石子的密度瓶加满水，再称其总质量3m ，为了得到小石子排开水的体积，还需要将密度瓶里的小石子倒出，再加满水称得其质量为4m 。 这样可得小石子排开水的质量为：43214321(())m m m m m m m m ---=-+- 图5 密度瓶法测小石子的密度 123 4图4 静力称衡法和助沉法测石蜡块的密度 待测物块（石蜡块） 2 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，试分析若电流表内接，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”，称电流表内接法。由于电压表、电流表均有内阻（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。 V 测出电压V和电流I ，则I＝R L＋R A， V 所以R L＝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Ｐ １８１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 M １ 和定镜 M ２ 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 式测定λ，就必须使 M １馆和 M 2 /（M 2 的虚像）相互平行，即 M １ 和 M 2 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 M ２ 。 ② 开启激光电源，用纸片挡住 M １ ，调节 M ２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 M １ 反射的最亮光点返回发 射孔，此时 M １ 和 M 2 / 基本互相平行。 ③ 微调 M ２ 的互相垂直的两个拉簧，改变 M ２ 的取向，直到出现圆形干涉 条纹，此时可以认为 M １ 与 M ２/ 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？ 答：按某一方向旋动微调鼓轮，观察到圆环的“冒”或“缩”后，继续 第 2 页 共 21 页 按原方向旋转微调鼓轮，使其“ 0”刻线与准线对齐；然后以相同方向转动 粗调鼓轮，从读数窗内观察，使其某一刻度线与准线对齐。此时调零完成， 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 大学物理实验报告要求 大学物理实验报告要求 一、预习报告要求 1.预习报告包括实验名称，实验目的，实验仪器，实验原理，实验步骤五个部分，采用学校统一的“中原工学院信息商务学院实践性环节报告用纸”书写，不允许打印。 2.预习报告要求有一定的字数，不能过少，该有的图、表一定要画上。 3.预习报告内容要求能反映实验所有环节，学生能直接看预习报告完成实验的内容。 4.无预习报告者不允许进入实验室做实验。 二、原始数据记录要求 1.原始数据记录要求清晰明了，该有的物理量、包括单位一定要写上。 2.原始数据必须得到实验老师的认可，有实验老师的签名才算有效。 3.原始数据要求用黑色或蓝色字迹签字笔书写（画图除外）。 4.原始数据记录一经教师签字即不允许作任何改动，否则视为无效。 三、实验报告要求 1.实验报告包括实验名称，实验目的，实验仪器，实验原理，实验步骤，数据记录，数据处理、思考题七个部分，采用学校统一的“中原工学院信息商务学院实践性环节报告用纸”书写，不允许打印。 2.实验报告中实验数据记录要求将原始数据的数据在实验报告中重新誊写一份，以便处理，不能直接使用原始数据记录或者在原始数据记录页上直接处理数据。 3.数据处理中所有要求画图的处理方式均应在正果的坐标纸上进行作图。 4. 实验报告和预习报告不能互用，预习报告中写过的部分实验报告要求重写。 5.实验报告数据处理要求有详细地处理步骤，不能仅有最终答案。误差处理参考课本第一章和第二章。 四、实验报告装订要求 1.装订实验报告时要求实验报告在前、实验原始数据在中间、预习报告在后统一装订在一起，不要分开装订。 2.报告的第一页要求写清楚自己的姓名、班级、学号,缺一不可。 五、实验报告上交要求 1.上交实验报告时以班级为单位放好，每班放置一摞，不要管是否同一个实验。 2.一般是第二周或者第二次做实验时上交第一个实验的实验报告。 大学物理实验预习报告 大学物理实验讲义 （） 目录 实验1 复摆 (4) 预习报告 (8) 实验2 弦振动的研究 (9) 预习报告 (13) 实验3 速度和加速度的测量 (14) 预习报告 (21) 实验4 动量守恒定律的验证 (22) 预习报告 (27) 实验5 空气中声速的测量 (28) 预习报告...................................................... 错误!未定义书签。实验6 RLC电路的稳态特性 (24) 预习报告...................................................... 错误!未定义书签。实验报告.. (34) 实验7 油滴法测定基元电荷 (46) 预习报告 (53) 实验8 用双臂电桥测量低值电阻 (54) 预习报告...................................................... 错误!未定义书签。实验9 牛顿环. (60) 预习报告 (67) 实验10 光电效应及普朗克常数的测定 (68) 预习报告 (73) 实验11 单缝衍射 (60) 预习报告...................................................... 错误!未定义书签。实验12 多缝的夫琅和费衍射. (79) 预习报告...................................................... 错误!未定义书签。 实验报告——速度和加速度的测量 (83) 实验报告——牛顿环 (88) 1、调节震动频率测横波波速数据记录 线密度m kg /10322.03-?=ρ；砝码质量m=40g ；张力F=0.39N ；弦长l=0.6m 。 半波数n 1 2 3 4 5 6 平均值 频率/Hz 36 61 84 111 147 167 )./(21-=s m n l γ γ 43.2 36.6 33.6 33.3 35.28 33.4 36.4 2、调节弦长测横波波速数据记录 线密度m kg /10322.03-?=ρ；砝码质量m=40g ；张力F=0.39N ；频率γ=150Hz 。 半波数n 1 2 3 4 5 6 平均值 l/m 0.12 0.24 0.36 0.48 0.60 0.72 )./(21-=s m n l γ γ 36 36 36 36 36 36 36 3、弦线上横波波长与张力关系测量数据记录 线密度m kg /10322.03-?=ρ；频率γ=150Hz 。 砝码质量m/kg 310- 20 30 40 50 60 70 张力F/N 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 半波数n 3 4 4 4 4 4 弦长l/m 0.216 0.353 0.394 0.429 0.477 0.498 波长m /λ 0.144 0.1765 0.197 0.2145 0.2385 0.249 λln -1.9 -1.7 -1.6 -1.5 -1.4 -1.3 F ln -1.6 -1.2 -0.9 -0.7 -0.5 -0.4 思考题答案： 1、1 3 .8.3410 322.039.0--=?= = s m F v ρ 2、图略。由图得斜率53.07 .11 .10.2=-+-=a 截距b=-1.1 理论值a=0.5 b=-0.99 相对误差：%6%1005.05.053.01=?-= E %11%10099 .099 .01.12=?-+-=E 3、原因： ①存在空气阻力 ②弦长长度的精确度 ③拨弦的方式和计算机采样的步数 改进：①在真空环境下完成②多次取值减少误差 有效数字 1、有效数字不同的数相加减时，以参加运算各量中有效数字最末一位位数最高的为准，最后结果与它对其，余下的尾数按舍入规则处理。 2、乘除法以参与运算的数值中有效位数最少的那个数为准，但当结果的第1位数较小，比如1、2、3时可以多保留一位（较小：结果的第一位数小于 有效数字最少的结果第一位数）！ 例如：n=tg56° θ=56° d θ=1° θθθθθ2cos d d d dtg dn == 为保留） （，带入848.156n 15605.018056cos 1cos 22=?=∴?=??=≈?=?= ?tg n θθπθθ 3、可以数字只出现在最末一位：对函数运算以不损失有效数字为准。 例如：20*lg63.4 可疑最小位变化0.1 Y=20lgx 01.04 .631.010ln 2010ln 20ln 10ln 20≈===x dx dx dx x d dy 04.364.63lg 20=∴ 4、原始数据记录、测量结果最后表示，严格按有效数字规定处理。（中间过程、结果多算几次） 5、4舍5入6凑偶 6、不估计不确定度时，有效数字按相应运算法则取位；计算不确定度时以不确定度的处理结果为准。 真值和误差 1、 误差=测量值-真值 ΔN=N-A 2、 误差既有大小、方向与政府。 3、 通常真值和误差都是未知的。 4、 相对约定真值，误差可以求出。 5、 用相对误差比较测量结果的准确度。 6、 ΔN/A ≈ΔN/N 7、 系统误差、随机误差、粗大误差 8、 随机误差：统计意义下的分布规律。粗大误差：测量错误 9、 系统误差和随机误差在一定条件下相互转化。 不确定度 1、P （x ）是概率密度函数 dx P dx x x P p )x (之间的概率是测量结果落在+当x 取遍所有可能的概率值为1. 2、正态分布且消除了系统误差，概率最大的位置是真值A 3、曲线“胖”精密度低“瘦”精密度高。 4、标准误差：无限次测量?∞∞-=-2 )()(dx X P A X x ）（σ 有限次测量且真值不知道标准偏大学物理实验(最终)
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