西安交通大学大学物理仿真实验

物理仿真实验报告超声波测声速班级：计算机11学号：2110505018姓名：司默涵1.驻波法测波长由声源发出的平面波经前方的平面反射后，入射波与发射波叠加，它们波动方程分别是：叠加后合成波为：振幅最大的各点称为波腹，其对应位置：振幅最小的各点称为波节，其对应位置：因此只要测得相邻两波腹（或波节）的位置Xn、Xn-1即可得波长。

2.相位比较法测波长从换能器S1发出的超声波到达接收器S2，所以在同一时刻S1与S2处的波有一相位差：。

因为x改变一个波长时，相位差就改变2π。

利用李萨如图形就可以测得超声波的波长。

四、实验内容及操作步骤：1．接线2．调整仪器（1）示波器的使用与调整使用示波器时候，请先调整好示波器的聚焦。

然后鼠标单击示波器的输入信号的接口，把信号输入示波器。

接着调节通道1，2的幅度微调，扫描信号的时基微调。

最后选择合适的垂直方式选择开关，触发源选择开关，内触发源选择开关，Auto-Norm-X-Y开关，在示波器上显示出需要观察的信号波形。

输入信道的信号是由实验线路的连接决定的。

（2）信号发生器的调整根据实验的要求调整信号发生器，产生频率大概在35KHz左右，幅度为5V的一个正弦信号。

由于本实验测声速的方法需要通过换能器（压电陶瓷）共振把电信号转为声信号，然后再转为电信号进行的，所以在开始测量前需要调节信号的频率为换能器的共振频率。

在寻找共振频率时，通过调节信号发生器的微调旋钮，观察示波器上信号幅度是否为最大来逐步寻找的。

（3）超声速测定仪的使用在超声速测定仪中，左边的换能器是固定的，右边的换能器是与游标卡尺的滑动部分连接在一起的。

这样，左右换能器间的距离就可以通过游标卡尺来测量出来，在上图的下半部分是一个放大的游标卡尺的读数图。

3．实验内容寻找到超声波的频率（就是换能器的共振频率）后，只要测量到信号的波长就可以求得声速。

我们采用驻波法和相位比较法来测量信号波长:（1）驻波法信号发生器产生的信号通过超声速测定仪后，会在两个换能器件之间产生驻波。

西安交通大学物理仿真实验报告——利用单摆测重力加速度班级：姓名：学号：西安交通大学模拟仿真实验实验报告实验日期：2014年6月1日 老师签字：＿＿＿＿＿ 同组者：无 审批日期：＿＿＿＿＿实验名称：利用单摆测量重力加速度仿真实验一、实验简介单摆实验是个经典实验，许多着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。

二、实验原理用一根绝对挠性且长度不变、质量可忽略不计的线悬挂一个质点，在重力作用下在铅垂平面内作周期运动，就成为单摆。

单摆在摆角小于5°（现在一般认为是小于10°）的条件下振动时，可近似认为是简谐运动。

而在实际情况下，一根不可伸长的细线，下端悬挂一个小球。

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，此种装置近似为单摆。

单摆带动是满足下列公式：g L T π2=进而可以推出：224T L g π=式中L 为单摆长度（单摆长度是指上端悬挂点到球重心之间的距离）；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 。

三、 实验内容1. 用误差均分原理设计单摆装置,测量重力加速度g. 设计要求:(1)??? 根据误差均分原理,自行设计试验方案,合理选择测量仪器和方法.(2)??? 写出详细的推导过程,试验步骤.(3)??? 用自制的单摆装置测量重力加速度g,测量精度要求△g/g < 1%.可提供的器材及参数:游标卡尺,米尺,千分尺,电子秒表,支架,细线(尼龙线),钢球,摆幅测量标尺(提供硬白纸板自制),天平(公用).假设摆长l≈;摆球直径D≈;摆动周期T≈;米尺精度△米≈;卡尺精度△卡≈;千分尺精度△千≈;秒表精度△秒≈;根据统计分析,实验人员开或停秒表反应时间为左右,所以实验人员开,停秒表总的反应时间近似为△人≈.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.?研究单摆周期与摆长,摆角,悬线的质量和弹性系数,空气阻力等因素的关系,试分析各项误差的大小.四、实验仪器单摆仪，摆幅测量标尺，钢球，游标卡尺（图1-图4）单摆仪（1）摆幅测量标尺（2）钢球（3）游标卡尺（4）五、实验操作1. 用米尺测量摆线长度+小球直径为（图5）；2. 用游标卡尺测量小球直径结果（图6）图（5）图（6）3. 把摆线偏移中心不超过5度，释放单摆，开始计时，单摆摆过50个周期后停止计时，记录所用时间；T = s/50 = s图（7）六、数据处理及误差分析（1）数据处理:1）周期的计算：T = 50 =2）摆长的计算：测量次数每次数据d（cm）平均值（cm）?d△d=?d-?d?(cm)1 23456△?d所以有效摆长为：L = =, 3）重力加速度的计算：因为:T=2π√Lg所以：g=4π2LT2= m/s2查资料可知，西安地区的重力加速度约为 m/s2则相对误差是E=△g/g=?%＜1%，符合实验要求。

西安交通大学实验报告课程：数据结构实验实验名称：利用单摆测量重力加速度系别：实验日期：专业班级：实验报告日期：姓名：学号：第 1页 / 共3页一、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。

二、实验原理单摆的结构参考图1单摆仪,一级近似的周期公式为由此通过测量周期摆长求重力加速度。

三、实验内容1、设计要求:(1) 根据误差均分原理,自行设计试验方案,合理选择测量仪器和方法.(2) 写出详细的推导过程,试验步骤.(3) 用自制的单摆装置测量重力加速度g,测量精度要求△g/g < 1%.2、可提供的器材及参数:游标卡尺、米尺、千分尺、电子秒表、支架、细线(尼龙线)、钢球、摆幅测量标尺(提供硬白纸板自制)、天平(公用).假设摆长l≈70.00cm;摆球直径D≈2.00cm;摆动周期T≈1.700s; 米尺精度△米≈0.05cm;卡尺精度△卡≈0.002cm;千分尺精度△千≈0.001cm;秒表精度△秒≈0.01s;根据统计分析,实验人员开或停秒表反应时间为0.1s左右,所以实验人员开,停秒表总的反应时间近似为△人≈0.2s.3、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.4、自拟实验步骤研究单摆周期与摆长,摆角,悬线的质量和弹性系数,空气阻力等因素的关系,试分析各项误差的大小.5、自拟试验步骤用单摆实验验证机械能守恒定律.四、实验仪器单摆仪，摆幅测量标尺，钢球，游标卡尺五、实验操作1. 用米尺测量摆线长度；2. 用游标卡尺测量小球直径；3. 把摆线偏移中心不超过5度，释放单摆，开始计时，单摆摆过50个周期后停止计时，记录所用时间；六、实验结果1.摆线长度2.小球直径3.计时结果七、实验数据及误差分析误差分析：单摆只在最大摆角小于等于5°时，单摆的振动才可以近似看为为简谐振动。

西安交通大学大学物理仿真实验实验报告实验名称：碰撞和动量守恒系别：实验日期姓名：学号：一、实验简介动量守恒定律和能量守恒定律在物理学中占有非常重要的地位。

力学中的运动定理和守恒定律最初是冲牛顿定律导出来的，在现代物理学所研究的领域中存在很多牛顿定律不适用的情况，例如高速运动物体或微观领域中粒子的运动规律和相互作用等，但是能量守恒定律仍然有效。

因此，能量守恒定律成为了比牛顿定律更为普遍适用的定律。

二、实验目的１．利用气垫导轨研究一维碰撞的三种情况，验证动量守恒和能量守恒定律；２．通过实验提高误差分析的能力。

三实验内容1．研究三种碰撞状态下的守恒定律（1）取两滑块m1、m2，且m1>m2，用物理天平称m1、m2的质量（包括挡光片）。

将两滑块分别装上弹簧钢圈，滑块m2置于两光电门之间（两光电门距离不可太远），使其静止，用m1碰m2，分别记下m1通过第一个光电门的时间Δt10和经过第二个光电门的时间Δt1，以及m2通过第二个光电门的时间Δt2，重复五次，记录所测数据，数据表格自拟，计算、。

（2）分别在两滑块上换上尼龙搭扣，重复上述测量和计算。

（3）分别在两滑块上换上金属碰撞器，重复上述测量和计算。

2．验证机械能守恒定律（1）a=0时，测量m 、m ’、m e 、s 、v 1、v 2，计算势能增量mgs 和动能增量，重复五次测量，数据表格自拟。

（2）时，（即将导轨一端垫起一固定高度h ， ），重复以上测量。

四、实验原理如果一个力学系统所受合外力为零或在某方向上的合外力为零，则该力学系统总动量守恒或在某方向上守恒，即恒量=∑i i v m （1）。

实验中用两个质量分别为m1、m2的滑块来碰撞，若忽略气流阻力，根据动量守恒有2211202101v m v m v m v m +=+（2）对于完全弹性碰撞，要求两个滑行器的碰撞面有用弹性良好的弹簧组成的缓冲器，我们可用钢圈作完全弹性碰撞器；对于完全非弹性碰撞，碰撞面可用尼龙搭扣、橡皮泥或油灰；一般非弹性碰撞用一般金属如合金、铁等，无论哪种碰撞面，必须保证是对心碰撞。

大物仿真实验报告班级：****学号：****姓名：****刚体的转动惯量一实验目的1．用实验方法验证刚体转动定律，并求其转动惯量；2．观察刚体的转动惯量与质量分布的关系3．学习作图的曲线改直法，并由作图法处理实验数据。

二实验原理1．刚体的转动定律具有确定转轴的刚体，在外力矩的作用下，将获得角加速度β，其值与外力矩成正比，与刚体的转动惯量成反比，即有刚体的转动定律：M = Iβ (1)利用转动定律，通过实验的方法，可求得难以用计算方法得到的转动惯量。

2．应用转动定律求转动惯量如图所示，待测刚体由塔轮，伸杆及杆上的配重物组成。

刚体将在砝码的拖动下绕竖直轴转动。

设细线不可伸长，砝码受到重力和细线的张力作用，从静止开始以加速度a下落，其运动方程为mg –t=ma，在t时间内下落的高度为h=at2/2。

刚体受到张力的力矩为T r和轴摩擦力力矩M f。

由转动定律可得到刚体的转动运动方程：T r - M f =Iβ。

绳与塔轮间无相对滑动时有a =rβ，上述四个方程得到：m(g - a)r - M f = 2hI/rt2 (2)M f与张力矩相比可以忽略，砝码质量m比刚体的质量小的多时有a<<g，所以可得到近似表达式： mgr = 2hI/rt2 (3)式中r、h、t可直接测量到，m是试验中任意选定的。

因此可根据（3）用实验的方法求得转动惯量I。

3．验证转动定律，求转动惯量从（3）出发，考虑用以下两种方法：A．作m – 1/t2图法：伸杆上配重物位置不变，即选定一个刚体，取固定力臂r和砝码下落高度h，（3）式变为：M = K1/ t2 (4)式中K1 = 2hI/gr2为常量。

上式表明：所用砝码的质量与下落时间t的平方成反比。

实验中选用一系列的砝码质量，可测得一组m与1/t2的数据，将其在直角坐标系上作图，应是直线。

即若所作的图是直线，便验证了转动定律。

从m – 1/t2图中测得斜率K1，并用已知的h、r、g值，由K1 = 2hI/gr2求得刚体的I。

西安交通大学大学物理仿真实验报告一—-核磁共振实验名称：核磁共振。

实验目的：观察核磁共振稳态吸收现象，掌握核磁共振的实验原理和方法，测量1H和19F的γ值和g值。

实验仪器:核磁共振仪，样品（水和聚四氟乙稀）,磁铁的实验平台.实验原理：核磁共振是磁矩不为零的原子核，在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂,共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。

核磁共振波谱学是光谱学的一个分支,其共振频率在射频波段，相应的跃迁是核自旋在核塞曼能级上的跃迁。

从经典力学观点看，具有磁矩μ和角动量P的粒子,在外磁场B中受到一个力矩L的作用：L=μ×B此力矩使角动量发生变化：dP/dt=L故dμ/dt=ϒμ×B若B0是稳恒的且沿Z方向，则上式表示μ绕B进动，进动频率ω=ϒ B,若在XY平面内加一个旋转场B1，其旋转频率为ω，旋转方向与μ进动方向一致，因而μ也绕B1进动,结果使ϴ角增大，表示粒子从B1中获得能量。

如果实验时外磁场为B，在该稳恒磁场区域又叠加一个电磁波作用于氢核,如果电磁波的能量hv0恰好等于这时氢核两能级的能量差BgNµN，即hv0=B0gNµN，即有gN=,从而得pN meg2⋅=γ其中µN =5.05＊10-27 J·T-1=5.05*10-23 J·G—1,用扫场法测量时,共振条件在调制场的一个周期内被满足两次，所以在示波器上观察到有两个峰的共振吸收信号。

此时若调节射频场的频率，则吸收曲线上的吸收峰将左右移动.当这些吸收峰间距相等时，则说明在这个频率下的共振磁场为B。

实验内容：(1)观测1H的核磁共振信号。

样品用纯水,先找出共振信号,再分别改变的大小,观察共振信号位置,形状变化。

（2)观测1H和ϒN ，gN分别记录下六组不同磁铁间矩d时所对应的以及相应的共振频率ν，再计算ϒN ，gN（3）测量19F样品用聚四氟乙稀，分别记录下三组不同磁铁间矩d时所对应的以及相应的共振频率ν，再计算ϒN,gN实验过程及原始数据：同样的方法，测量六组数据，得到如下表格：项目d/mmv/kHz B/＊104T10.181********10.3914073349410.6713776344611.021********11.3313327333411.65131533280改用外扫法，如图：记录数据如下:项目v/kHz B/＊104Td/mm10。

西安交通大学物理仿真实验实验报告气垫导轨上的直线运动实验的目的:利用气垫技术精确的测定物体的平均速度、瞬时速度、加速度以当地的重力加速度，通过物体沿斜面自由下滑运动来研究匀变速运动的规律和验证牛顿第二定律。

实验原理：1 ．平均速度和瞬时速度的测量做直线运动的物体在时间内的位移为，则物体在时间内的平均速度为 ts v ∆∆= (1) 当时，平均速度趋近于一个极限，即物体在该点的瞬时速度。

我们用来表示瞬时速度t s v t ∆∆=→∆0limt（2）实验上直接用上式测量某点的瞬时速度是很困难的，一般在一定误差范围内，用极短的内的平均速度代替瞬时速度。

2 ．匀速直线运动若滑块受一恒力，它将做匀变速直线运动，可采用在导轨一端加一滑轮，通过滑轮旋一重物在滑块上，也可以把气垫导轨一端垫高成一斜面来实现。

采用前者可改变外力，不但可测得加速度，还可以验证牛顿第二定律。

采用后者，因在测量过程中受外界干扰较小，测量误差较小，在测量加速度的基础上，还可以测量当地的重力加速度。

匀变速运动方程如下：at v v +=0 （3）2021at t v s +=（4）as v v 2202+=（5）在斜面上物体从同一位置由静止开始下滑，若测得不同位置处的速度......,,321v v v 为相应的时间......,,321t t t ,以t 为横坐标，为v 纵坐标作图，如果图线是一条直线，证明物体作匀加速直线运动，图线的斜率为加速度a, 截距为t v 。

同样把......,,321v v v 对应处的测出，作t t s -图和s v -2图，若图线是直线，则物体作匀加速直线运动，斜率分别为a 21和a 2，截距分别为a v 和20v 。

3． 重力加速度的测定如图1所时，h 为垫块的高度，L 为斜面长，滑块沿斜面下滑的加速度为L hg g a ==θsin (6)L h a g = (7)4． 验证牛顿第二定律设运动物体的总质量为 M ，作用力为 F ，假设其他耗散力如摩擦力、空气阻力、气垫粘滞力可忽略不计，这时牛顿第二定律可表示为Ma F = (8)F 不变，改变 M， F/a应为一常量，即F增大，a同时增大；若保持MaF减小，a同时减小。

课程名称：大学物理实验 名称：密立根油滴法测电子电荷 班级：姓 名：学号： 一.实验目的。

1．学习测量元电荷的方法。

二.实验原理。

1. 平衡测量法.平衡测量法的出发点是，使油滴在均匀电场中静止在某一位置，或在重力场中作匀速运动。

当油滴在电场中平衡时，油滴在两极板间受到的电场力qE ，重力m 1g 和浮力m 2g 达到平衡，从而静止在某一位置，即. (1)油滴在重力场中作匀速运动时,设油滴以匀速下落，则有 (2)若此油滴带电荷为q ，并处在场强为E 的均匀电场中，设电场力qE 方向与重力方向相反, 油滴以匀速上升，则有 (3)由喷雾器喷出的小油滴半径r 是微米量级，直接测量其质量m 1也是困难的，为此希望消去m 1,而带之以容易测量的量。

设油与空气的密度分别为ρ1,ρ2，于是半径为r 的油滴的视重为 (4)由斯托克斯定律，粘滞流体对球形运动物体的阻力与物体速度成正比，其比例系数K 为6πηr ，η为粘度，r 为物体半径. prb Vrr f r +=16ηπ (5) b 是修正常数， b=0.00823N/m, p 为大气压强，单位为厘米汞高。

实验中常常固定油滴运动的距离，通过测量它通过此距离s 所需的时间来求得其运动速度,且电场强度E=U/d ，d 为平行板间的距离，U 为所加的电压，因此U d g g s pr b t g q g 2321213^)1(1218⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+=ρρηπ (6) 三．实验仪器及注意事项。

1.密立根 CCD 一体化屏显油滴仪。

2.实验前应检查油滴仪是否水平，如果不水平可能造成落油孔被堵。

四．实验内容。

1. 选择适当的油滴并测量油滴上所带电荷，调整油滴实验装置。

2. 当油雾从喷雾口喷入油滴室内后，视场中将出现大量清晰的油滴，试加上平衡电压，改变其大小和极性，练习控制其中一颗油滴的运动。

当油滴处于平衡位置，选定测量的一段距离（一般取l=0.200cm 比较合适），然后把开关拨向“下降”，使油滴自由下落。

大学物理仿真实验偏振光的观察与研究姓名：班级：学号：实验原理：1．偏振光的概念和产生：2．改变偏振态的方法和器件：常见的起偏或检偏的元件构成有两种：1.光学棱镜。

如尼科耳棱镜、格兰棱镜等，它是利用光学双折射的原理制成的；2.偏振片。

它是利用聚乙烯醇塑胶膜制成，它具有梳状长链形结构分子，这些分子平行排列在同一方向上，此时胶膜只允许垂直于排列方向的光振动通过，因而产生线偏振光.马吕斯定律：马吕斯在1809年发现，完全线偏振光通过检偏器后的光强可表示为I1 = I0 cos2α，其中的 是检偏器的偏振方向和入射线偏振光的光矢量振动方向的夹角：波晶片：又称位相延迟片，是从单轴晶体中切割下来的平行平面板，由于波晶片内的速度v o ,v e不同，所以造成o光和e光通过波晶片的光程也不同.当两光束通过波晶片后o 光的位相相对于e光多延迟了Δ=2π(n0-n1)d/λ，若满足(n e-n o)d=±λ/4，即Δ=±π/2我们称之为λ/4片，若满足(n e-n o)d=±λ/2，即Δ=±π，我们称之为λ/2片，若满足(n e-n o)d=±λ，即Δ=2π我们称之为全波片。

3．借助检偏器和λ/4波晶片检验光的5种偏振态：1. 只用检偏器（转动）：对于线偏光可以出现极大和消光现象。

对于椭圆偏光和部分偏光可以出现极大和极小现象。

对于圆偏光和非偏光各方向光强不变。

2. 用λ/4波晶片和检偏器（转动）：对于非偏光（自然光）各方向光强不变。

对于圆偏光出现消光现象（原因）。

对于部分偏光仍出现极大和极小现象。

对于椭圆偏光，当把λ/4波晶片的快慢轴放在光强极大位置时出现消光现象（原因）。

检验偏振光的光路实验内容：1.研究λ/4波片对偏振光的影响：本实验所用仪器有：光源、偏振片(2个)、λ/4波片、光屏等。

光路图（1）按光路图使偏振片A和B 的偏振轴正交(消光)。

然后插入一片λ/4波片C(实际实验中要使光线尽量穿过元件的中心)。

交通大学大学物理仿真实验报告：萌班级：核工程23学号：2120302084日期：2013.11.25实验名称：良导体热导率的动态法测量一．实验目的1．通过实验学会一种测量热导率的方法。

2．解动态法的特点和优越性。

3．认识热波，加强对拨动理论的理解。

二．实验原理实验采用热波法测量铜、铝等良导体的热导率。

简化问题，令热量沿一维传播，周边隔热,如图1所示。

根据热传导定律，单位时间流过某垂直于传播方向上面积A的热量，即热流为xTKAt q ∂∂-=∂∂ （1）其中K 为待测材料的热导率，A 为截面积，文中xT∂∂是温度对坐标x 的梯度,负号表示热量流动方向与温度变化方向相反．dt 时间通过面积A 流入的热量dxdt x T KA dt t q t q dq dx x x 22∂∂=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=+图1 棒 元若没有其他热量来源或损耗，据能量守恒定律，dt 时间流入面积A 的热量等于温度升高需要的热量dt t T Adx c dq ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=ρ，其中C ，ρ分别为材料的比热容与密度。

所以任一时刻棒元热平衡方程为dx xTK t T dx C 22∂∂=∂∂ρ（2）由此可得热流方程22xT D t T ∂∂=∂∂ （3）其中ρC KD =，称为热扩散系数． 式（3）的解将把各点的温度随时间的变化表示出来，具体形式取决于边界条件，若令热端的温度按简谐变化，即t T T T m ωsin 0+=（4）其中T m 是热端最高温度，为热端温度变化的角频率。

另一端用冷水冷却，保持恒定低温o T ，则式（3）的解也就是棒中各点的温度为)sin(202x t eT x T T Dxm Dωωαω-⋅+-=-（5）其中T 0是直流成分，α是线性成分的斜率，从式（5）中可以看出：1) 热端(x=0)处温度按简谐方式变化时，这种变化将以衰减波的形式在棒向冷端传播，称为热波．2) 热波波速：ωD V 2= （6） 3) 热波波长：ωπλD22=（7）因此在热端温度变化的角频率已知的情况下，只要测出波速或波长就可以计算出 D ．然后再由ρC KD =计算出材料的热导率K ．本实验采用.式（6）可得 ωρC KV 22= 则T C V f C V K πρπρ4422==（8）其中，f 、T 分别为热端温度按简谐变化的频率和周期．实现上述测量的关键是：1) 热量在样品中一维传播．2) 热端温度按简谐变化． 三．实验仪器 1. 仪器结构实验仪器结构框图见图2(a)，该仪器包括样品单元，控制单元和记录单元三大部分．实际仪器由两种工作方式：手动和程控．他们都含样品单元和控制单元，不同的只是记录单元．前者用高精度x-y记录仪，后者用微机实现对整个系统的控制、数据的采集、记录和绘图，学生自行数据处理．图2(a) 热导率动态测量以结构框图仪器主机由用绝热材料紧裹侧表面的园棒状样品（实验取铜和铝两种样品）、热电偶列阵（传感器）、实现边界条件的脉动热源及冷却装置组成，见示意图2(b)．样品中热量将只沿轴向传播，在任意一个垂直于棒轴的截面上各点的温度是相同的，于是，只要测量轴线上各点温度分布，就可确定整个棒体上的温度分布．温度的测量采用热电偶列阵．将热电偶偶端均匀插在棒轴线处，两个相邻偶间距离均为2cm，为保持棒尾的温度T恒定，以防止整个棒温起伏，用冷却水冷却．o图2(b) 主机结构示意图图2(C) 热导率动态仪实物图图2(d) 控制面板2. 脉动热源及冷却装置为实现热温度随时间做简谐变化，在样品棒的一端放上电热器，使电热器始终处于T/2开、T/2关的交替加热的状态，于是电热器便成了频率为T的脉动热源(图3(a))。

大学物理仿真实验---热敏电阻温度特性曲线实验实验名称：热敏电阻温度特性曲线实验一．实验简介：热敏电阻是由对温度非常敏感的半导体陶瓷质工作体构成的元件。

与一般常用的金属电阻相比，它有大得多的电阻温度系数值。

热敏电阻作为温度传感器具有用料省、成本低、体积小等优点，可以简便灵敏地测量微小温度的变化，在很多科学研究领域都有广泛的应用。

二．实验目的：了解热敏电阻的电阻—温度特性及测温原理，学习惠斯通电桥的原理及使用方法，学习坐标变换、曲线改直的技巧。

三．实验原理：半导体热敏电阻的电阻—温度特性热敏电阻的电阻值与温度的关系为：A，B是与半导体材料有关的常数，T为绝对温度，根据定义，电阻温度系数为：R t是在温度为t时的电阻值。

惠斯通电桥的工作原理如图所示：四个电阻R0，R1，R2，Rx组成一个四边形，即电桥的四个臂，其中Rx就是待测电阻。

在四边形的一对对角A和C之间连接电源，而在另一对对角B和D之间接入检流计G。

当B和D两点电位相等时，G中无电流通过，电桥便达到了平衡。

平衡时必有Rx = (R1/R2)·R0，(R1/R2)和R0都已知，Rx即可求出。

电桥灵敏度的定义为：式中ΔRx指的是在电桥平衡后Rx的微小改变量，Δｎ越大，说明电桥灵敏度越高。

实验仪器四．实验装置：直流单臂电桥、检流计、待测热敏电阻和温度计、调压器。

五．实验内容：从室温开始，每隔5°C测量一次Rt，直到85°C。

撤去电炉，使水慢慢冷却，测量降温过程中，各对应温度点的Rt。

求升温和降温时的各Rt的平均值，然后绘制出热敏电阻的Rt-t特性曲线。

求出t＝50°C点的电阻温度系数。

作ln Rt ~ (1 / T)曲线，时)。

确定式(1)中常数A和B,再由（2）式求α (50°Ｃ六．实验所测数据：?不同T所对应的Rt 值????R t均值，1 / T，及ln R t的值七．数据处理：1.热敏电阻的R t-t特性曲线数据点连线作图在图上找到T=50所对应的点做切线，可以求得切线的斜率：K=（500-0）/(0-85)=5.88 由由此计算出：α＝-0.031二次拟合的曲线：在图上找到T=50所对应的点做切线，可以求得切线的斜率：K=（495-0）/(0-84)=5.89由由此计算出：α＝--0.030.2.ln R t -- (1 / T)曲线仿真实验画出图线如下图所示但计算机仿真实验画出的曲线图中A的值计算有误，正确的A=0.0153.将图修正后如下：A=0.0153，B=3047.5383由此写出R t= 0.0153由此当T=50时，α=-0.030八、思考题1. 如何提高电桥的灵敏度？答：电桥的灵敏度和电源电压，检流计的灵敏度成正比，因此提高电源电压，检流计的灵敏度能提高电桥灵敏度。

西安交通大学物理仿真实验报告记录合集————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：大学物理仿真实验——凯特摆测重力加速度实验报告姓名：班级：学号：一．实验目的学习凯特摆设计的技巧与结构；掌握一种测量重力加速度比较准确的方法。

二．原理简述图1是复摆示意图，设一质量为m 的刚体，其重心G 到转轴O 的距离为h ，绕O 轴的转动惯量为I ，当摆幅很小时，刚体绕O 轴摆动的周期T 为：mghIT π2= (1)式中g 为当地的重力加速度.设复摆绕通过重心G 的轴的转动惯量为G I ，当G 轴与O 轴平行时，有2mh I I G += (2)代入（1）得：mghmh I T G 22+=π (3)对比单摆周期公式glT π2= 可得 mh mh I l G 2+= （4） l 称为复摆的等效摆长。

因此只要测出周期和等效摆长便可求得重力加速度。

下图是凯特摆摆杆的示意图。

对凯特摆而言，两刀口间的距离就是该摆的等效摆长l 。

在实验中当两刀口位置确定后，通过调节A 、B 、C 、D 四摆锤的位置可使正、倒悬挂时的摆动周期1T 和2T 基本相等。

由公式（3）可得12112mh mh I T G +=π (5)22222mh mh I T G +=π (6)其中1T 和1h 为摆绕O 轴的摆动周期和O 轴到重心G 的距离。

当21T T ≈时，l h h =+21即为等效摆长。

由式(5)和(6)消去G I ，可得：b a l h T T l T T g +=--++=)2(2241222122212π （7） 此式中，l 、1T 、2T 都是可以精确测定的量，而1h 则不易测准。

由此可知，a 项可以精确求得，而b 项则不易精确求得。

但当21T T =以及|2|1l h -的值较大时，b 项的值相对a 项是非常小的，这样b 项的不精确对测量结果产生的影响就微乎其微了。

西安交通大学物理仿真实验报告实验名称：密立根油滴法测电子电荷学院：电信学院实验日期：2014/5/28 班级：电信硕31学号：2130508008 姓名：贾正旭一、实验原理按油滴作匀速直线运动或静止两种运动方式分类，油滴法测电子电荷分为动态测量法和平衡测量法。

动态测量法考虑重力场中一个足够小油滴的运动，设此油滴半径为r，质量为m1，空气是粘滞流体，故此运动油滴除重力和浮力外还受粘滞阻力的作用。

由斯托克斯定律，粘滞阻力与物体运动速度成正比。

设油滴以匀速v f下落，则有(1)此处m2为与油滴同体积空气的质量，K为比例常数，g为重力加速度。

油滴在空气及重力场中的受力情况如图示。

若此油滴带电荷为q，并处在场强为E的均匀电场中，设电场力qE方向与重力方向相反，如图8.1.1-2所示，如果油滴以匀速v r上升，则有(2)由式（1）和（2）消去K,可解出q为：(3)由（3）式可以看出来，要测量油滴上的电荷q，需要分别测出m1，m2，E，v r，v f 等物理量。

由喷雾器喷出的小油滴半径r是微米量级，直接测量其质量m1也是困难的，为此希望消去m1,而带之以容易测量的量。

设油与空气的密度分别为ρ1,ρ2，于是半径为r的油滴的视重为(4)由斯托克斯定律，粘滞流体对球形运动物体的阻力与物体速度成正比，其比例系数K为6πηr，此处η为粘度，r为物体半径，于是可将公式（4）带入式（1）有(5)因此，(6)以此带入（3）并整理得到(7)因此，如果测出v r，v f和η，ρ1，ρ2，E等宏观量即可得到q值。

考虑到油滴的直径与空气分子的间隙相当，空气已不能看成是连续介质，其粘度η需作相应的修正此处p为空气压强，b为修正常数，b＝0.00823N/m,因此，(8)当精确度要求不太高时，常采用近似计算方法，先将v f带入（6）式计算得(9)再将此r0值带入η’中，并以η’入式（7），得(10); 实验中常常固定油滴运动的距离，通过测量它通过此距离s所需的时间来求得其运动速度，且电场强度E=U/d，d为平行板间的距离，U为所加的电压，因此，式（10）可写成(11); 式中有些量和实验仪器以及条件有关，选定之后在实验过程中不变，如d，s，(ρ1-ρ2)及η等，将这些量与常数一起用C代表，可称为仪器常数，于是式（11）简化成(12); 由此可知，度量油滴上的电荷，只体现在U，t f，t r的不同。

——利用单摆测重力加速度班级：姓名： 学号：西安交通大学模拟仿真实验实验报告实验日期：20PP 年6月1日 老师签字：＿＿＿＿＿ 同组者：无 审批日期：＿＿＿＿＿ 实验名称：利用单摆测量重力加速度仿真实验 一、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。

二、实验原理用一根绝对挠性且长度不变、质量可忽略不计的线悬挂一个质点，在重力作用下在铅垂平面内作周期运动，就成为单摆。

单摆在摆角小于5°（现在一般认为是小于10°）的条件下振动时，可近似认为是简谐运动。

而在实际情况下，一根不可伸长的细线，下端悬挂一个小球。

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，此种装置近似为单摆。

单摆带动是满足下列公式：进而可以推出：式中L 为单摆长度（单摆长度是指上端悬挂点到球重心之间的距离）；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 。

三、 实验内容1. 用误差均分原理设计单摆装置,测量重力加速度g.g L T π2=224T L g π=西安交通大学物理仿真实验报告设计要求:(1)根据误差均分原理,自行设计试验方案,合理选择测量仪器和方法.(2)写出详细的推导过程,试验步骤.(3)用自制的单摆装置测量重力加速度g,测量精度要求△g/g < 1%.可提供的器材及参数:游标卡尺,米尺,千分尺,电子秒表,支架,细线(尼龙线),钢球,摆幅测量标尺(提供硬白纸板自制),天平(公用).假设摆长l≈70.00cm;摆球直径D≈2.00cm;摆动周期T≈1.700s;米尺精度△米≈0.05cm;卡尺精度△卡≈0.002cm;千分尺精度△千≈0.001cm;秒表精度△秒≈0.01s;根据统计分析,实验人员开或停秒表反应时间为0.1s左右,所以实验人员开,停秒表总的反应时间近似为△人≈0.2s.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. 研究单摆周期与摆长,摆角,悬线的质量和弹性系数,空气阻力等因素的关系,试分析各项误差的大小.四、实验仪器单摆仪，摆幅测量标尺，钢球，游标卡尺（图1-图4）单摆仪（1）摆幅测量标尺（2）钢球（3）游标卡尺（4）五、实验操作1. 用米尺测量摆线长度+小球直径为92.62m（图5）；2. 用游标卡尺测量小球直径结果（图6）图（5）图（6）3. 把摆线偏移中心不超过5度，释放单摆，开始计时，单摆摆过50个周期后停止计时，记录所用时间；T =95.75 s/50 =1.915 s图（7）六、数据处理及误差分析（1）数据处理:1）周期的计算：T = 95.75s/50 = 1.967s2）摆长的计算：钢球直径的测量数据如下表：测量次数每次数据d（cm）平均值（cm）⎺d△d=⎪d-⎺d⎪(cm)1 1.662 1.6870.0252 1.7020.0153 1.6720.0154 1.6720.0155 1.6920.0156 1.7210.039△⎺d0.021则⎺d =1.687cm,△⎺d=0.024cm.所以有效摆长为：L =92.62cm -1.687/2cm=91.78cm,3）重力加速度的计算：因为:T=2π√Lg所以：g=4π2LT2= 9.88m/s2查资料可知，西安地区的重力加速度约为9.79 m/s2则相对误差是E=△g/g=0.9⎺%＜1%，符合实验要求。

物理仿真实验报告——扫描隧道显微镜一.实验目的1.学习和了解扫描隧道显微镜的原理和结构；2.观测和验证量子力学中的隧道效应；3.学习扫描隧道显微镜的操作和调试过程，并以之来观测样品的表面形貌；4.学习用计算机软件处理原始图象数据。

二．实验原理原子的概念至少可以追溯到一千年前的德莫克利特时代，但在漫长的岁月中，原子还只是假设而并非可观测到的客体.人的眼睛不能直接观察到比10-4m更小的物体或物质的结构细节，光学显微镜使人类的视觉得以延伸，人们可以观察到像细菌、细胞那样小的物体，但由于光波的衍射效应，使得光学显微镜的分辨率只能达到10-7m电子显微镜的发明开创了物质微观结构研究的新纪元，扫描电子显微镜（SEM）的分辨率为10-9m，而高分辨透射电子显微镜（HTEM）和扫描透射电子显微镜STEM）可以达到原子级的分辨率——0.1nm，但主要用于薄层样品的体相和界面研究，且要求特殊的样品制备技术和真空条件．场离子显微镜（FIM）是一种能直接观察表面原子的研究装置，但只能探测半径小于100nm的针尖上的原子结构和二维几何性质，且样品制备复杂，可用来作为样品的材料也十分有限.X射线衍射和低能电子衍射等原子级分辨仪器，不能给出样品实空间的信息，且只限于对晶体或周期结构的样品进行研究．与其他表面分析技术相比，STM具有如下独特的优点：1)具有原子级高分辨率，STM 在平行于样品表面方向上的分辨率分别可达 0．1nm 和0．01 nm，即可以分辨出单个原子．2)可实时得到实空间中样品表面的三维图像，可用于具有周期性或不具备周期性的表面结构的研究，这种可实时观察的性能可用于表面扩散等动态过程的研究．3)可以观察单个原子层的局部表面结构，而不是对体相或整个表面的平均性质，因而可直接观察到表面缺陷。

表面重构、表面吸附体的形态和位置，以及由吸附体引起的表面重构等．4)可在真空、大气、常温等不同环境下工作，样品甚至可浸在水和其他溶液中不需要特别的制样技术并且探测过程对样品无损伤．这些特点特别适用于研究生物样品和在不同实验条件下对样品表面的评价，例如对于多相催化机理、超一身地创、电化学反应过程中电极表面变化的监测等。

西安交通大学大学物理仿真试验实验题目：用单摆测量物体重力加速度2140504096 自动化44 滕家伟一、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。

本实验的目的是进行简单设计性实验基本方法的训练，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，提出进行修正和估算的方法。

二、实验原理1、单摆的一级近似的周期公式为由此通过测量周期T,摆长l求重力加速度.2、不确定度均分原理在间接测量中，每个独立测量的量的不确定度都会对最终结果的不确定度有贡献。

如果已知各测量之间的函数关系，可写出不确定度传递公式，并按均分原理，将测量结果的总不确定度均匀分配到各个分量中，由此分析各物理量的测量方法和使用的仪器，指导实验。

一般而言，这样做比较经济合理。

对测量结果影响较大的物理量，应采用精度较高的仪器，而对测量结果影响不大的物理量，就不必追求高精度仪器。

三、实验仪器1、单摆仪实际照片和程序中的显示操作提示：拖动摆球让摆球摆动用鼠标左键或者右键点击摆线末端的旋钮来增大或者减小摆线长2、游标卡尺实际照片和程序中的显示操作提示：可以拖动副尺部分，改变测量卡口张开的大小可以用鼠标左键或者右键点击锁定旋钮，来锁住或者解锁副尺3、螺旋测微器实际照片和程序中的显示操作提示：鼠标左键或者右键点击转轴可以向上或者向下旋转转轴鼠标左键或者右键点击锁，可以锁定或者解锁4、电子秒表实际照片和程序中的显示操作提示：鼠标点击开始暂停按钮可以开始或者暂停计时鼠标点击复位按钮可以对秒表复位5、米尺实际照片和程序中的显示操作提示：用鼠标拖动左侧全景图中的白色区域，改变右侧放大区域对应的位置在右侧图中拖动米尺，可以改变米尺位置四、实验内容1、用误差均分原理设计一单摆装置,测量重力加速度g.设计要求:(1) 根据误差均分原理,自行设计试验方案,合理选择测量仪器和方法.(2) 写出详细的推导过程,试验步骤.(3) 用自制的单摆装置测量重力加速度g,测量精度要求△g/g < 1%.可提供的器材及参数:游标卡尺,米尺,千分尺,电子秒表,支架,细线(尼龙线),钢球,摆幅测量标尺(提供硬白纸板自制),天平(公用).假设摆长l≈70.00cm;摆球直径D≈2.00cm;摆动周期T≈1.700s;米尺精度△米≈0.05cm;卡尺精度△卡≈0.002cm;千分尺精度△千≈0.001cm;秒表精度△秒≈0.01s;根据统计分析,实验人员开或停秒表反应时间为0.1s左右,所以实验人员开,停秒表总的反应时间近似为△人≈0.2s.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.五、实验数据记录3、单摆长度L=90.50cm六、实验数据处理及分析g=4π2l/T2=4×3.14²×0.9146/(1.925)²≈9.75 N/kgE=∆g=0.05×100%=0.5%误差分析：实验中单摆的长度测量和周期测量的误差会使实验结果有误差，单摆长度偏长，g偏大，单摆长度偏短，g偏小，周期偏大，g偏小，周期偏小，g偏大。