大学物理实验2-预习问题

西北工业大学大学物理实验预习报告册答案
实验一迈克耳孙干涉仪的调整与使用
[预习思考题]
1.迈克尔孙干涉仪是利用什么方法产生两束相干光的?
答:迈克尔孙干涉仪是利用分振幅法产生两束相干光的。

2. 迈克尔孙干涉仪的等倾和等厚干涉分别在什么条件下产生的?条纹形状如何?随M1、M2'的问距d如何变化?
答: (1) 等倾干涉条纹的产生通常需要面光源，且M1、M2'应严格平行:等厚干涉条纹的形成则需要M1、M2'不再平行，而是有微小夹角，且二者之间所加的空气膜较薄。

2)等倾1涉为圆条纹，等厚干涉为直条纹。

(3) d越大，条纹越细越密: d越小，条纹就越粗越疏。

3. 什么样条件下，白光也会产生等厚干涉条纹?当白光等
什么样条件下，白光也会产生等厚干涉条纹?当白光等厚干沙条纹的中心被调到视场中央时，M1、M2两镜子的位置成什么关系?
答:白光由于是复色光，相干长度较小，所以只有M1、M2'距离非常接近时，才会有彩色的干涉条纹，且出现在两镜交线附近。

当白光等厚干沙条纹的中心被调到视场中央时，说明M1、M2'已相交。

[分析讨论题]
1.用迈克尔孙干沙仪观察到的等倾干沙条纹与牛顿环的+沙条纹有何不同?
答:一者虽然都是圆条纹，但牛顿环属于等厚干沙的结果，并且等倾干沙条纹中心级次高，而牛顿环则是边缘的干涉级次高，所以当增大(或减小)空气层厚度时，等倾涉条纹会向外酒出(或向中心缩进)，而牛顿环则会向中心缩进(或向外涌出)。

2.想想如何在迈克尔孙干涉仪上利用白光的等厚干沙条纹测定透明物体的折射率?
答:首先将仪器调整到M1、M2'相交，即视场中火能看到白光的零级涉条纹，然后根据刚才镜子的移动方向。

物理实验预习报告篇一：大学物理实验预习报告大学物理实验预览报告1二3第二部分：5篇课堂讲稿（长度测量）物理实验预览报告4长度的测量和基本数据处理[实验目的]1、理解游标卡尺、螺旋测微计和移测显微镜的原理，掌握它们的使用方法；2、练习有效数字运算和误差处理的方法。

[实验仪器和用品]游标卡尺（0―125mm，0.02mm）、螺旋测微计（0―25mm，0.01mm）、移测显微镜（jcd3，0.01mm）、空心圆管、小钢球、坐标纸。

[实验原理]1、游标卡尺的构造原理及读数方法游标卡尺分为两部分：主尺和游标（副尺）。

主尺刻有125毫米的标准刻度。

游标卡尺上均匀刻有50个刻度，总长度为49毫米。

游标卡尺上的50个刻度比标准的50mm短1mm，一个刻度比标准的1mm短1mm1毫米，即0.02mm，这是游标卡尺的最小分度值（即精度）。

光标卡50尺的卡口合并时，游标零线与主尺零线恰好对齐。

卡口间放上被测物时，以游标零线为起点往前看，观察主尺上的读数是多少。

假设读数是xmm多一点，这“多一点”肯定不足1mm，要从游标上读。

此时，从游标上找出与主尺上某刻度最对齐的一条刻度线，设是第n条，则这“多一点”的长度应等于0.02nmm，被测物的总长度应为l=(x+0.02n)mm。

用这种规格的游标卡尺测量物体的长度时，以“mm”为单位，小数点后必有两位，且末位数必为偶数。

游标上每5小格标明为1大格，每小格读数作0.02mm，每大格就应读作0.10mm。

从游标零线起往后，依次读作0.02mm，0.04mm，0.06mm，??直至第5小格即第1大格读作0.10mm。

然后读成0.12毫米，0.14毫米，主尺0.16毫米？？直到第二个网格读数为0.20mm。

在…的后面的读数依此类推。

游标卡尺不需往下估读。

如图041-5的读数应为61.36毫米或6.136厘米2、螺旋测微器的构造原理及读数方法图1-5游标螺旋测微计主要由三部分组成：弓体、固定套筒和活动套筒（差动套筒）。

【预习思考题】1．用电流场模拟静电场的理论依据是什么？模拟的条件是什么？用电流场模拟静电场的理论依据是：对稳恒场而言，微分方程及边界条件唯一地决定了场的结构或分布，若两种场满足相同的微分方程及边界条件，则它们的结构也必然相同，静电场与模拟区域内的稳恒电流场具有形式相同的微分方程，只要使他们满足形式相同的边界条件，则两者必定有相同的场结构。

模拟的条件是：稳恒电流场中的电极形状应与被模拟的静电场中的带电体几何形状相同；稳恒电流场中的导电介质是不良导体且电导率分布均匀，并满足σ极>>σ介以保证电流场中的电极（良导体）的表面也近似是一个等势面；模拟所用电极系统与被模拟电极系统的边界条件相同。

2．等势线和电场线之间有何关系？等势线和电场线处处相互垂直。

3．在测绘电场时，导电微晶边界处的电流是如何流动的？此处的电场线和等势线与边界有什么关系？它们对被测绘的电场有什么影响？在测绘电场时，导电微晶边界处的电流为0。

此处的电场线垂直于边界，而等势线平行于边界。

这导致被测绘的电场在近边界处受边界形状影响产生变形，不能表现出电场在无限空间中的分布特性。

【分析讨论题】1．如果电源电压增大一倍，等势线和电场线的形状是否发生变化？电场强度和电势分布是否发生变化？为什么？如果电源电压增大一倍，等势线和电场线的形状没有发生变化，但电场强度增强，电势的分布更为密集。

因为边界条件和导电介质都没有变化，所以电场的空间分布形状就不会变化，等势线和电场线的形状也就不会发生变化，但两电极间的电势差增大，等势线的分布就更为密集，相应的电场强度就会增加。

2．在测绘长直同轴圆柱面的电场时，什么因素会使等势线偏离圆形？测绘长直同轴圆柱面的电场时测到的等势线偏离圆形，可能的原因有：电极形状偏离圆形，导电介质分布不均匀，测量时的偶然误差等等。

3．从对长直同轴圆柱面的等势线的定量分析看，测得的等势线半径和理论值相比是偏大还是偏小？有哪些可能的原因导致这样的结果？⑴偏大，可能原因有电极直径测量偏大，外环电极表面有氧化层产生附加电阻，电压标示器件显示偏大等；⑵偏小，可能原因有电极直径测量偏小，中心电极表面有氧化层产生附加电阻，电压标示器件显示偏小等。

大学物理实验答案HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】实验一 物体密度的测定【预习题】1．简述游标卡尺、螺旋测微器的测量原理及使用时的注意事项。

答：（1）游标卡尺的测量原理及使用时的注意事项：游标卡尺是一种利用游标提高精度的长度测量仪器，它由主尺和游标组成。

设主尺上的刻度间距为y ，游标上的刻度间距为x ，x 比y 略小一点。

一般游标上的n 个刻度间距等于主尺上(n -1)个刻度间距，即y n nx )1(-=。

由此可知，游标上的刻度间距与主尺上刻度间距相差n1,这就是游标的精度。

教材P33图1-2所示的游标卡尺精度为mm 501,即主尺上49mm 与游标上50格同长，如教材图1-3所示。

这样，游标上50格比主尺上50格（50mm ）少一格（1mm ），即游标上每格长度比主尺每格少1÷50 = 0.02(mm)， 所以该游标卡尺的精度为0.02mm 。

使用游标卡尺时应注意：①一手拿待测物体，一手持主尺，将物体轻轻卡住，才可读数。

②注意保护量爪不被磨损，决不允许被量物体在量爪中挪动。

③游标卡尺的外量爪用来测量厚度或外径，内量爪用来测量内径，深度尺用来测量槽或筒的深度，紧固螺丝用来固定读数。

（2）螺旋测微器的测量原理及使用时的注意事项：螺旋测微器又称千分尺，它是把测微螺杆的角位移转变为直线位移来测量微小长度的长度测量仪器。

螺旋测微器主要由固定套筒、测量轴、活动套筒(即微分筒)组成。

如教材P24图1-4所示，固定套管D上套有一个活动套筒C(微分筒)，两者由高精度螺纹紧密咬合，活动套筒与测量轴A相联，转动活动套筒可带动测量轴伸出与缩进，活动套筒转动一周(360)，测量轴伸出或缩进1个螺距。

因此，可根据活动套筒转动的角度求得测量轴移动的距离。

对于螺距是0.5mm螺旋测微器，活动套筒C的周界被等分为50格，故活动套筒转动1 格，测量轴相应地移动0.5/50=0.01mm,再加上估读，其测量精度可达到0.001 mm。

实验3-1 落球法测量液体的黏滞系数本实验中小钢球的直径不需要测量，给出理论值为d=1×10-3m。

【思考题】1．为什么小球放进液体中时，应尽量靠近蓖麻油表面并使其沿圆筒的轴线下落？2．测量小球下落时间，不应从液面开始计时，而是要从小球下落一段距离开始计时，为什么？实验3-2 扭摆法测定物体转动惯量实验前需预习的其它内容：游标卡尺的用法（资料自查） 注意：1．实验前必须仔细阅读课本P101注意事项。

2．游标卡尺左端标识的数字（如0.02或0.05）即为x δ值，据公式x K L L δ+=0进行测量。

3．表3-2-1中，金属载物盘的质量、几何尺寸以及转动惯量理论值不用测量；木球的直径D＝13.000cm ，金属细杆的长度L ＝61.000cm ，这两项可以不必测量。

4．3-3-2中，注意理论值的计算公式滑块I mx T K I 224'2252++=π中，2m 指两个滑块的质量之和，注意测量并记录滑块质量m 1、m 2。

5．转动惯量测试仪显示的是摆动10个周期的时间，记录数据时需要除以10。

6．游标卡尺使用完毕应及时放回盒中，不要长时间暴露在空气中；天平使用完毕后应将横梁固定，砝码放回砝码盒中。

7．因为本实验所用仪器种类较多，为便于以后的同学实验，做完实验必须清点仪器是否齐全，从其它实验台上借用的仪器需及时归还，摆放好仪器后请老师检查。

8．数据处理时注意：扭摆常数K 值需根据P35公式22112'4T T I K -=π先计算出；转动惯量理论值和实验值根据公式进行计算，填入表格，并计算实验值与理论值的百分比误差。

【思考题】1．在测量形状规则的物体的转动惯量时，若物体在载物盘中放置不平稳，会对计算结果产生什么影响？ 2．扭摆角度的大小对测量会产生什么影响？实验3-3 液体表面张力系数的测量【思考题】1．影响实验准确度的主要原因有哪些？2．如果金属圆环不清洁、水不够纯净，将会给测量带来什么影响？所测 值将偏大还是偏小，为什么？光电门实验3-5 空气比热容比的测定一、实验提示1．向贮气瓶充气时不能充太多，保持压强在130－150mv之间，防止因压强过大而爆掉。

孝感学院《大学物理实验》实验预习报告日期：2011 年月日天气：__________ 实验室：___________姓名：__________________ 学号：__________ 院系专业：___________ 指导教师：________ 【实验题目】实验1 用米尺、游标尺、螺旋测径器、读数显微镜测量长度【实验目的】1．掌握__________、__________、_______________、_____________的测量原理和使用方法。

2．掌握一般仪器的_____________。

3．掌握多次等精度测量误差的__________与有效数字的基本运算。

【实验仪器及型号】_______________________________________________________________________ 【实验原理及预习】1．米尺（本实验使用的米尺）最小分度值__________∆=__________。

仪器误差仪l=___________________（读数练习）：左l=___________________右l=__________________左右2．游标卡尺（本实验使用的游标卡尺）最小分度值__________∆=__________。

仪器误差仪3．如何记录游标卡尺的零点读数? （读数练习）：___________________ 若副尺零线在主尺零线左边，且副尺上第p个刻度和主尺上某个刻度对准时，零点读数取______(正号、负号)，若副尺零线在主尺零线右边时，零点读数取______(正号、负号)。

若测量物体长度的读数为L'，则物体的长度结果修正为L=_______________。

4．试述螺旋测微计的分度原理及使用方法。

∆=__________。

一般实验室用的螺旋测径器量程为__________，分度值是__________，仪器误差仪5．螺旋测微计的零点读数螺旋测微计的微分筒的零线应对准固定套筒上的微测基准线。

实验四十七 碰撞打靶研究抛体运动【预习题】1．推导由x 和 y 计算0h 的公式。

答：上图是碰撞打靶的简单示意图，质量为1m 的撞击球在距底盘高为h时，具有重力势能的大小为01gh m E P =（以底盘位置为重力势能零点），当它摆下时与位于升降台上（高为 y ）的被撞击球2m 发生正碰，碰撞前撞击球具有的动能为（不计空气阻力）2010121)(v m y h g m E k =-= 若碰撞是弹性碰撞，则两球碰撞过程中，系统的机械能守恒222101122111222m v m v m v =+ 式中12m m 、分别为撞击球和被撞击球的质量，0v 为碰撞前撞击球的速度，12v v 、分别为碰撞后两球的速度。

两球在碰撞过程中，水平方向不受外力，系统动量守恒，即：101122m v m v m v =+碰撞后，被撞击球2m 作平抛运动，其运动学方程为t v x 2= 22212gt d y =- 式中t 是从抛出开始计算的时间，x 是物体在该时间内水平方向移动的距离，22d y -是物体在该时间内竖直下落的距离，g 是重力加速度。

由x 和 y 值，得0h 的计算公式：y d y m x m m h +-+=)2(8)(22122210 2．推导由x '和 y 计算高度差h h h ∆=-0的公式。

答：由y d y m x m m h +-+=)2(8)(22122210 得: )2(8)()(221222210d y m x x m m h h h -'-+=∆=-当21m m =时，)2(2d y x x h -∆∙≈∆ 3．如果不放被撞球，撞击球在摆动回来时能否达到原来的高度？这说明了什么？答：如果不放被撞球，撞击球在摆动回来时不能达到原来的高碰撞打靶示意图度。

这说明撞击球由于受空气阻力、悬线摩擦力作用在摆动时有能量损失。

【思考题】1．找出本实验中，产生h∆的各种原因（除计算错误和操作不当原因外）。

实验二十七 动力学共振法测定材料的杨氏弹性模量【预习题】1．外延测量法有什么特点？使用时应注意什么问题？答：所谓外延测量法，就是所需要的数据在测量数据范围之外，一般很难测量，为了求得这个数，采用作图外推求值的方法。

具体地说就是先使用已测数据绘制出曲线，再将曲线按原规律延长到待求值范围，在延长线部分求出所要的值。

使用外延测量法时应注意：外延法只适用于在所研究范围内没有突变的情况，否则不能使用2．悬丝的粗细对共振频率有何影响？答：在一定范围内，悬丝的直径越大时，共振频率反而越小。

因为共振频率与阻尼的关系为2202βωω-=，悬丝直径大时，阻尼相应较大，即β大，则共振频率应该较小。

当然，悬丝直径也不可过粗，太粗的悬丝对于棒振动时振幅的影响很大，即2222204)(p p mA ωβωω+-=变小，而不利于信号的拾取。

【思考题】1．在实际测量过程中如何辨别共振峰真假？答：理论上认为，“改变信号发生器输出信号的频率，当其数值与试样棒的某一振动模式的频率一致时发生共振，这时试样振动振幅最大，拾振器输出电信号也达到最大”。

实验中，并非示波器检测到信号峰值处频率都为样品棒的共振频率，由样品支架和装置其它部分的振动也会导致示波器检测到极值信号。

因此正确真假判别共振信号对于测量相当重要。

真假共振峰的判别方法有好几种，如预估法和撤耦法，预估法指利用已知的金属杨氏模量，利用公式估算出共振频率，撤耦法指用手托起试样棒，此时拾振信号应消失，反之为假信号。

预估法和撤耦法结合起来用比较好：预估法可判断出共振频率的大致范围，而撤耦法则可做进一步精确判断。

另外，还可以在不放铜棒的情况下先做一个粗略检测，即将可能的干扰信号频率做一个排除。

2．如何测量节点的共振频率。

答：从实验装置图中可以看出，试样振动时，由于悬丝的作用，棒的振动并非原理中要求的自由振动，而是存在阻尼下的受迫振动，所检测共振频率随悬挂点到节点的距离增大而增大。

若要测量（27-1）式中所需的试样棒基频共振频率，只有将悬丝挂在节点处，处于基频振动模式时，试样棒上存在两个节点，它们的位置距离分别为0.224L 和0.776L 处。

大学物理实验习题汇编一、示波器的使用[预习题]1、简述示波器各个按纽的作用。

2、观察信号随时间的变化图形时必须加上锯齿波扫描信号，为什么？[作业题]1、如何在示波器屏幕上得到以下图形？（1）一个光点；（2）两条点线；（3）两个从左至右移动的亮点。

2、假定扫描信号是频率为f 的锯齿波，P 轴输入信号为]2)(4sin[00ππ+-=t t f U V y ，试用作图法画出示波器屏幕上显示的图形。

二、电位差计的原理和使用[预习题]1、用电位差计测量电动势的原理、方法。

2、测量中，电流标准化后，强调变阻器R 1固定不变的原因和可变电阻R 2的作用？3、箱式电位差计的组成及各按纽的作用。

4、本实验要求及注意事项。

[作业题]1、按图4连接电路，接通K 1，将K 2倒向Es 或EG 后，无论怎样调节活动端m 、n ，检流计指针总向一边偏转，试问有哪些可能的原因？三、全息照相[预习题]1、全息片的基本特点是什么？2、要想得到再现图像不重叠的全息片，在拍摄过程中应注意什么？3、物光与参考光的光程差一般为多少？为什么？4、冲洗全息底片时应注意什么？[作业题]1、为什么要求光路中物光与参考光的光程尽量相等？2、制作全息衍射光栅时，为什么到达感光片的两束光要接近于平行光？四、霍尔效应[预习题]1、什么是霍尔效应？霍尔电压是如何产生的？2、简述用霍尔效应测量磁场的原理。

3、如何消除副效应对实验的影响？[作业题]1、由V H-G 、V H-P 曲线讨论说明电磁铁缝隙中磁场的分布情况。

2、根据实验计算出载流子浓度n 及载流子迁移率μ。

五、等厚干涉[预习题]1、由于测微鼓轮中螺距间总有间隙存在，当测微鼓轮刚开始反向旋转时会发生空转，引起读数误差（称为空回误差），实验时应如何避免？2、在实验中，若叉丝中心没有通过牛顿环的中心，以叉丝中心对准暗环中央所测出的并不是牛顿环的直径，而是弦长，以弦长代替直径代入公式进行计算，仍能得到相同的结果，请从几何的角度证明之。

实验七 单摆设计【思考题】1．用秒表手动测量单摆周期时，从测量技巧上来考虑，应注意哪些方面才能使周期测得更准确些？答：（1）注意定点观察，在摆线通过平衡位置时开、停秒表。

（2）适当增加单摆振动次数，及重复测量。

2．在室天棚上挂一单摆，摆长很长无法用尺直接测出来，请设计用简单的工具和方法测量其摆长。

答：测出单摆振动的周期T ，查出本地重力加速度g ，即可通过gl T π2=计算出摆长l 。

实验八 用直流电桥测量电阻【预习题】1．怎样消除比例臂两只电阻不准确相等所造成的系统误差？答：可以交换0R 和x R ，进行换臂测量，这样最终'00R R R x ⋅=，就与比例臂没有关系了。

【思考题】1．改变电源极性对测量结果有什么影响？答：在调节检流计平衡时，改变极性对未知电阻的测量没有影响。

测量电桥灵敏度时，改变电源极性会改变指针偏转方向，但对偏转格数没有影响。

总之，改变电源极性对测量结果没有影响。

2．影响单臂电桥测量误差的因素有哪些？答： （1）电桥灵敏度的限制，（2）电阻箱各旋钮读数的准确度等级（3）电阻箱各旋钮的残余电阻（接触电阻）实验九 液体粘滞系数的测定【预习题】1．在一定的液体中，若减小小球直径，它下落的收尾速度怎样变化？减小小球密度呢？答：在一定的液体中，小球下落的收尾速度与小球的质量和小球最大截面积有关。

即 23234r r K r V K s m Kv ππρπρ⋅==＝收尾 化简后得： ρr K v 32＝收尾从上式可见，小球的收尾速度与小球半径和密度的平方根成正比，其中K 为比例系数。

2．试分析实验中造成误差的主要原因是什么？若要减小实验误差，应对实验中哪些量的测量方法进行改进？答：在实验中，小球的半径r 和下落速度收尾v 是对粘滞系数η测量误差影响最大的两个因素。

（1）小球直径的测量：因为该量的绝对量值较小，如测量仪器选用不当或测量方法不当都会造成测量的相对误差较大。

应选用规则的小球，小球直径尽量小些。