大学物理实验4-指导书

目录实验一电势差计测电动势 (1)实验二用电流场模拟静电场 (4)实验三电子束实验 (5)实验四霍耳效应法测量磁场 (8)实验四磁阻效应综合实验 (12)实验五分光计的使用和光栅测波长 (22)实验六光电效应 (28)实验七密立根油滴实验——电子电荷的测定 (31)实验七弗兰克—赫兹实验 (33)实验一 电势差计测电动势【实验原理】详见教材：《结构化大学物理实验》P.208−212。

仔细研读原理后回答以下问题： 问题1：能用电压表直接测出电池的电动势吗？为什么？问题2：箱式电势差计的工作原理图里有几个补偿回路？所测电动势的精度和什么有关？ 问题3：为什么温差电偶能用作温度计？补充内容：（一）本实验用高精度的1.0185V 稳压电源代替标准电池，虽然重复性较差，但比较环保，常温下也可以忽略温度对)(t E s 的影响。

（二）测量温差电动势时，因为实验装置的冷端为环境温度，误差较大，所以只测量t E ~关系，写出方程t E E θ+=0（三）UJ31电势差计中的一些参数1. 可测范围：0.001—170.00mV ；分两档，×1档为0.001—17.000mV （最小分度1μV ），×10档为0.01—170.00mV （最小分度10μV ）。

2. 准确度等级为0.05级，基本误差为(0.05%)x x U U U ∆=±+∆。

式中，x U 是被测电动势值（即示值），U ∆取值倍率为×10时，5=∆U μV ；倍率为×1时，5.0=∆U μV 。

【实验目的】（一）掌握电势差计的工作原理和结构特点。

（二）了解温差电偶的测温原理。

【实验内容】（一）电势差计的调节；（二）测温差电偶（铜-康铜）的温差电动势。

【实验器材】箱式电势差计，直流稳压工作电源，灵敏电流计，高精度1.0185V 标准电源，铜—康铜温差热电偶，加热装置。

【实验步骤及操作】（一）电势差的调节图10-1 UJ31型电势差计面板图1. 面板中各旋钮、开关介绍2．把S R旋至标准的电动势值的位置。

大学物理实验指导书--9个项目 -实验一多普勒效应综合实验【实验目的】 1、测量超声接收器运动速度与接收频率之间的关系，验证多普勒效应。

2、由f－V关系直线的斜率求声速。

【实验原理】根据声波的多普勒效应公式，当声源与接收器之间有相对运动时，接收器接收到的频率f为：f = f0（u+V1cosα1）/（u�CV2cosα2）（1）式中f0为声源发射频率，u为声速，V1为接收器运动速率，α1为声源与接收器连线与接收器运动方向之间的夹角，V2为声源运动速率，α2为声源与接收器连线与声源运动方向之间的夹角。

若声源保持不动，运动物体上的接收器沿声源与接收器连线方向以速度V运动，则从（1）式可得接收器接收到的频率应为：f = f0（1+V/u）（2）当接收器向着声源运动时，V取正，反之取负。

若f0保持不变，以光电门测量物体的运动速度，并由仪器对接收器接收到的频率自动计数，根据（2）式，作f ―V关系图可直观验证多普勒效应，且由实验点作直线，其斜率应为 k=f0/u ，由此可计算出声速 u=f0/k 。

由（2）式可解出：V = u（f/f0 �C 1）（3）若已知声速u及声源频率f0 ，通过设置使仪器以某种时间间隔对接收器接收到的频率f采样计数，由微处理器按（3）式计算出接收器运动速度，由显示屏显示V－t关系图，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，进而对物体运动状况及规律进行研究。

【仪器安装】图1 多普勒效应验证实验及测量小车水平运动安装示意如图1所示。

所有需固定的附件均安装在导轨上，并在两侧的安装槽上固定。

调节水平超声发射器的高度，使其与超声接收器（已固定在小车上）在同一个平面上，再调整红外接收器高度和方向，使其与红外发射器（已固定在小车上）在同一轴线上。

将组件电缆接入实验仪的对应接口上。

安装完毕后，让电磁铁吸住小车，给小车上的传感器充电，第一次充电时间约6～8秒，充满后(仪器面板充电灯变绿色)可以持续使用4～5分钟。

上海电力学院物理实验指导书所属课程：大学物理实验实验名称：驻波（一）（二）面向专业：全院理工科实验室名称：物理实验室2006年2月驻波（一）一．实验目的：1.观察在弦线上形成的驻波；2.了解弦线振动时驻波波长与弦线所受张力的关系,并利用它来测定电动音叉的频率.二、实验仪器、设备：名称型号、规格备注电动音叉f=103.3Hz滑轮1个弦线μ=2.61×10-3g/cm砝码20g米尺1m劈形木板2个三、实验原理1.驻波：两个振幅相同的相干波，在同一直线上沿相反方向传播时。

叠加后直线上各质点形成稳定的振动状态，称此为驻波。

让相干前进的波与反射波叠加就能形成驻波。

2.在张紧的弦线上观察驻波：一根弦线横跨在音叉的一端A和劈形木块P的刀口B之间，在刀口右面通过滑轮H和砝码m给弦线施加一定的张力。

音叉由电磁策动力维持振幅恒定的振动。

当音叉振动时,在弦线上激起一横波，此波向右行进。

当此波遇到固定点B时又被反射，形成向左行进的反射波，这两个波在弦上相互叠加就形成驻波。

驻波从B开始就被分成几段,每段的两个端点的振幅为零，固定不动，这些点称为波节。

每段中的各质点则同步作上下振动。

两相邻的波节中间的点振幅最大，称为波腹。

相邻两波节（或波腹）之间的距离L等于形成这驻波的相干波波长的一半，即L=λ/2。

当弦线AB段的长度接近半波长的整数倍时，驻波振幅最大而且稳定。

由于B端是固定点，所以B端一定是波节。

3.当改变音叉频率或改变加上弦线的张力F时，就可改变半波长L。

在本实验中，采用改变张力F来改变L。

在弦线上传播的横波的波速u和张力F及弦线的单位长度的质量μ有如下关系：u2=F/μ又u=λf从上两式可知张力F的改变，引起u的变化。

由于音叉频率f不变，所以λ改变。

由上两式得f2=F/(μλ2)所以只要测得F、μ及λ就能求得电动音叉的频率f。

四．实验内容与步骤：1.记下弦线单位长度质量（由实验室给出）。

μ=2.45×10-4kg/m=2.45×10-3g/cm(原悬线值)μ=2.61×10-4kg/m=2.61×10-3g/cm(2001/9/10重测新悬线值)2.在弦线下垂端加砝码140克，记下张力（化为达因）。

【注意事项】
（1）加减砝码时要轻拿轻放，避免使码钩晃动。 （2）同一荷重下的两个读数要记在一起。增重与减重对应同一荷重下读数的平均值才是对应 荷重下的最佳值，它消除了摩擦(圆柱体与圆孔之间的摩擦)与滞后(加减砝码时钢丝伸长与缩短滞 后)等系统误差。
【思考题】
（1）两根材料相同，粗细、长度不同的钢丝，在相同的加载条件下，它们的伸长量是否一样？ 杨氏模量是否相同？ （2）有一个约 4 cm 长的压电陶瓷双晶片，加直流电压后，一片伸长，另一片收缩。将两片粘 在一起，一端固定，两侧施加几十伏直流电，则活动端将产生几十微米的横向位移，请你设计一
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综合性实验
静态法测量杨氏模量
架上端钢丝上夹头开始到平台夹钢丝的下夹头之间的距离） 。将测量结果填入数据记录表中。 （2）在望远镜中读出加有本底砝码时十字叉丝横线对应的标尺的某一刻度，记为 s 0 ，然后在 此基础上逐个增加砝码，在数据记录表中记下每加一个砝码时十字叉丝横线对应的标尺的刻度
'
s i' ，直到七个砝码加完为止。
1． S 的最佳值及不确定度的计算 （1） ． S 的最佳值（用逐差法）
1 1 ； S 2 ( S 5 S1 ) 4 4 1 S4 ( S7 S3 ) ； 4 1 S ( S1 S 2 S 3 S 4 ) 4
S1 ( S 4 S0 )
s( D ) 6
(3)． D 平均值的实验标准差： s( D )
(4)． 千分尺的的示值极限误差： m 0.004mm (5)． 合成不确定度： u( D )
2 2 uB S( D )2 ( uA
m
3
)2
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综合性实验

实验三、刚体转动惯量的测量转动惯量是描述刚体转动惯性大小的物理量，是研究和描述刚体转动规律的一个重要物理量，它不仅取决于刚体的总质量，而且与刚体的形状、质量分布以及转轴位置有关。

对于质量分布均匀、具有规则几何形状的刚体，可以通过数学方法计算出它绕给定转动轴的转动惯量。

对于质量分布不均匀、没有规则几何形状的刚体，用数学方法计算其转动惯量是相当困难的，通常要用实验的方法来测定其转动惯量。

实验上测定刚体的转动惯量，一般都是使刚体以某一形式运动，通过描述这种运动的特定物理量与转动惯量的关系来间接地测定刚体的转动惯量。

测定转动惯量的实验方法较多，如拉伸法、扭摆法、三线摆法等，本实验利用“刚体转动惯量实验仪”来测定刚体的转动惯量。

为了便于与理论计算比较，本实验采用形状规则的圆形铝圈。

实验目的1、掌握电子毫秒计的使用；2、掌握利用最小二乘法处理线性数据的方法；3、掌握由转动定律测转动惯量的方法。

实验仪器JM—2型转动惯量仪、MUJ——6B型电脑通用计时器、YP3001N型电子天平、量程125mm，分度值0.02mm游标卡尺、量程50cm钢板尺转动惯量仪：由十字型承物台、绕线塔轮、遮光细棒和小滑轮组成,如图所示。

承物台θ=）遮挡一次固定在底转动时固定在载物台边缘并随之转动的遮光细棒，每转动半圈（π座圆周直径相对两端的光电门，即产生一个光电脉冲送入光电计时计数仪，计数器将计下时间和遮挡次数。

计数器从第一次挡光（第一个光电脉冲发生）开始计时、计数，并且可以连续记录，存储多个脉冲时间。

塔轮上有五个不同半径的绕线轮，中间一个的半径为2.5cm，其余每相邻两个塔轮之间的半径相差0.5cm。

砝码钩上可以放置一定数量的砝码，重力矩作为外力矩，结构如图：转动惯量仪结构图1、砝码，2、滑轮，3、光电门，4、承物台，5、绕线塔轮，6、遮光细棒实验原理利用转动定律公式：αJ M = （1）定轴转动系统的力矩由砝码重力所产生的拉力和系统阻力两部分组成，并且从静止开始转动，则有下列公式μM mgd M −=2/ （2）221t αθ= （3）联立有224rM J m gdt gdθ=+ （4） 由上面公式可知，砝码质量与转过θ所用的时间平方分之一为线性关系，由此可以通过改变砝码质量m，测得一系列的⎟⎠⎞⎜⎝⎛21,t m ，通过最小二乘法公式，可求得斜率b 和截矩a gdM a gd J b /2/4μθ== （5）从而可求得转动惯量：θ4/gdb J = 2/gda M =μ铝圈转动惯量为全系统和空载转动惯量之差： 21J J J −= （6） 最后得到 ()214b b gdJ −=θ（7） 实验内容1. 测量全系统（加铝圈）时在不同重量的砝码牵引下，转过两圈所用的时间2. 测量空载时在不同重量的砝码牵引下，转过两圈所用的时间3. 测量绕线塔轮的直径4. 测量铝圈的相关参数实验步骤一、调整转动惯量仪初始状态1. 移动转动惯量仪到实验桌合适位置，以方便操作为宜；2. 使用水平仪调整转动惯量仪与桌面接触的3个脚，使其水平；3. 确定绕线塔轮轮槽，一般选取从上往下的第三个轮槽4. 试绕线：将线的末端打结，卡在轮槽边缘的狭缝里，然后均匀缠绕在轮槽上（注意不要有绞缠），一般缠绕3圈以上为宜，然后将悬挂有砝码底座的线的另一端通过桌边固定的滑轮引出，让其自由垂下；5. 通过观察轮槽与滑轮之间的细线是否水平来调节桌边滑轮的高度，使滑轮轮槽与绕线塔轮轮槽保持基本水平6. 在自由垂下的砝码底座上加砝码，调节砝码基本静止，然后释放，让系统自由转动，观察系统是否可以顺滑的转动（注意是否有磕碰，若有磕碰，需检查原因以排除） 二、选择数字毫秒计的功能和参数1. 打开插线板电路开关，按下数字毫秒计的“power”键，使数字毫秒计处于工作状态；2. 连续按下“功能”键，将数字毫秒计的功能选定在“周期”上；3. 按住转换键，使周期参数从0开始增加，到“2”时松开转换键（数字毫秒计计时圈数为两圈）4. 试运行：将遮光杆放入光电门内，然后释放，直到数字毫秒计显示时间，观察转过圈数是否为两圈，制动系统三、测量全系统（加铝圈）不同质量砝码牵引下，转过两圈所用的时间1. 确定自己所要选取的7个不同质量（从20克开始，可选择每次增加10克或5克，够7组为止），填写到原始数据表格中；2.把铝圈放到转动平台上（注意铝圈边缘要和平台边缘完全重合）3.选择自己原始数据表格中的一个质量，把合适砝码加到底座上，使总质量（加砝码底座）达到预期，使砝码自由垂下，保持基本静止；4.把遮光杆放到光电门中，按下数字毫秒计“功能”键，然后释放，数字毫秒计显示时间时制动，记录砝码加底座质量和数字毫秒计时间，填在原始数据记录纸相应表格中。

大学物理实验I指导书(2024秋季普通班)一、教学内容1. 实验原理：介绍测量物体质量、密度和比热容的基本原理，如阿基米德原理、密度的定义以及比热容的计算公式等。

2. 实验步骤：详细说明实验操作的顺序，包括仪器的安装、调节、测量和数据记录等。

3. 实验数据处理：教授如何对实验数据进行处理，包括误差分析、数据拟合等。

4. 实验安全：强调实验过程中需要注意的安全事项，如正确使用仪器、防止实验伤害等。

二、教学目标1. 使学生掌握测量物体质量、密度和比热容的基本原理和方法。

2. 培养学生的实验操作能力，提高实验技能。

3. 培养学生的数据处理能力，使他们能够对实验数据进行合理的分析和处理。

三、教学难点与重点1. 难点：实验数据的处理和分析，包括误差分析、数据拟合等。

2. 重点：实验原理的理解和实验操作的熟练掌握。

四、教具与学具准备1. 教具：计算机、投影仪、实验仪器（如天平、密度计、热源等）。

2. 学具：实验报告册、实验讲义、测量工具（如尺子、量筒等）。

五、教学过程1. 实践情景引入：通过一个简单的实验，使学生了解测量物体质量、密度和比热容的重要性。

2. 讲解实验原理：详细讲解测量物体质量、密度和比热容的基本原理。

3. 演示实验操作：教师演示实验操作步骤，学生跟随操作。

4. 数据处理与分析：教授如何对实验数据进行处理和分析，包括误差分析、数据拟合等。

5. 实验安全讲解：强调实验过程中需要注意的安全事项。

6. 随堂练习：学生进行实验操作，教师巡回指导。

7. 例题讲解：通过例题，使学生掌握实验数据的处理方法。

六、板书设计1. 实验原理：阿基米德原理、密度的定义、比热容的计算公式。

2. 实验步骤：仪器的安装、调节、测量和数据记录。

3. 数据处理：误差分析、数据拟合。

4. 实验安全：正确使用仪器、防止实验伤害。

七、作业设计1. 题目：测量物体质量、密度和比热容的实验报告。

答案：详见实验报告。

2. 题目：根据实验数据，进行误差分析和数据拟合。

大学物理实验指导书(电子版)上海海运学院2010.05目录绪论┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 3 实验数据的处理方法┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 7实验一.长度的测量┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅9实验二.测量钢丝杨氏模量┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅11实验三.扭摆法测定物体转动惯量┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅13实验四.空气比热容比测定实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅17实验五.线膨胀系数测定┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 18实验六.常用电学仪器的使用┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅- 19实验七.惠斯登电桥测电阻┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 22实验八.电位差计测电动势┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 24实验九.电表改装┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅26实验十.示波器的使用┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅28实验十一.等厚干涉的应用┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 31实验十二.用光栅测定光波的波长┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅33实验十三.旋转液体物体特性测量┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅34实验十四.波尔共振┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅36实验十五.用梁的弯曲测量材料的杨氏模量┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅38实验十六.仿真实验—偏振光的研究┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅39实验十七.光纤传输技术┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅42实验十八.激光全息照相┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅44实验十九.迈克尔逊干涉仪的应用┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅46实验二十.光拍法测量光速┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅49实验二十一.光电效应┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅52实验二十二.霍尔效应及其应用┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅55实验二十三.荷质比实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅58实验二十四.金属电子逸出功实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅62 实验二十五.声速测量┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅66 实验二十六.夫兰克赫兹实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅69 实验二十七.密立根油滴实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅73 实验二十八.多量程直流电表的设计┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅77绪论早在五十年代，我国物学家钱三强就指出：今天的科学技术发展可以概括为“科学技术化和技术的科学化”，也就是说：科学和技术关系越来越密切，科学与技术相互渗透。

大学物理实验指导书云南大学软件学院目录1.课程基本信息 (2)2.课程简介 (2)3.教学目的与基本要求 (2)4.考核方式和成绩评定办法 (3)5.参考文献 (3)6.实验指导 (4)6.1测量及误差分析 (4)6.2质点运动学 (9)6.3质点动力学 (11)6.4静电场 (13)6.5磁场 (18)6.6电量测量.................................. 错误!未定义书签。

6.7波的叠加.................................. 错误!未定义书签。

6.8示波器.................................... 错误!未定义书签。

6.9传感器.................................... 错误!未定义书签。

6.10光的干涉与衍射.......................... 错误!未定义书签。

1. 课程基本信息名称：大学物理实验/College Physics Lab课程性质：学科基础总学时/学分： 32/12. 课程简介本实验课程根据教育部《非物理类理工学科大学物理实验课程教学基本要求》并结合软件学院人才培养目标开展教学。

本实验课程内容包括：•测量误差的基础知识、用计算机处理实验数据的基本方法，以及基本物理量的测量方法，并加强数字化测量技术的应用。

•结合软件学院的专业特点，通过计算机模拟和实际操作掌握误差分析方法、质点运动学、质点动力学、振动与波、电场、磁场、光的干涉与衍射等基本原理。

•学习常用物理实验方法，实验室常用仪器的性能，常用实验操作技术及仪器正确调节，学习简单的计算机模拟。

3. 教学目的与基本要求本实验课培养学生初步掌握实验科学的思想和方法，提高其分析能力和创新能力；培养理论联系实际的科学作风，认真严谨的科学态度，积极主动的探索精神，团结协作的职业素养。

使之加深对物理学基本概念、基本理论的理解，掌握运用物理学基本原理分析和解决问题的科学方法。

实验五、光电效应测普朗克常量普朗克常量是量子力学当中的一个基本常量，它首先由普朗克在研究黑体辐射问题时提出,其值约为s J h ⋅×=−3410626069.6，它可以用光电效应法简单而又较准确地求出。

光电效应是这样一种实验现象，当光照射到金属上时，可能激发出金属中的电子。

激发方式主要表现为以下几个特点：1、光电流与光强成正比2、光电效应存在一个阈值频率（或称截止频率），当入射光的频率低于某一阈值频率时，不论光的强度如何，都没有光电子产生3、光电子的动能与光强无关，与入射光的频率成正比4、光电效应是瞬时效应，一经光线照射，立刻产生光电子（延迟时间不超过910−秒），停止光照，即无光电子产生。

传统的电磁理论无法对这些现象对做出解释。

1905年，爱因斯坦借鉴了普朗克在黑体辐射研究中提出的辐射能量不连续观点，并应用于光辐射，提出了“光量子”概念，建立了光电效应的爱因斯坦方程，从而成功地解释了光电效应的各项基本规律，使人们对光的本性认识有了一个飞跃。

1916年密立根用实验验证了爱因斯坦的上述理论，并精确测量了普朗克常数，证实了爱因斯坦方程。

因光电效应等方面的杰出贡献，爱因斯坦与密立根分别于1921年和1923年获得了诺贝尔奖。

实验目的1、 通过实验理解爱因斯坦的光电子理论，了解光电效应的基本规律；2、 掌握用光电管进行光电效应研究的方法；3、 学习对光电管伏安特性曲线的处理方法、并以测定普朗克常数。

实验仪器GD-3型光电效应实验仪（GDⅣ型光电效应实验仪）图1 光电效应实验仪实验原理1、 光电效应理论：爱因斯坦认为光在传播时其能量是量子化的，其能量的量子称为光子，每个光子的能量正比于其频率，比例系数为普朗克常量，在与金属中的电子相互作用时，只表现为单个光子：h εν= (1)212h mv W ν=+ (2) 上式称为光电效应的爱因斯坦方程，其中的W 为金属对逃逸电子的束缚作用所作的功，对特定种类的金属来说，是常数。

（⼤学物理实验）磁场测量与描绘实验指导书磁场测量与描绘实验指导书在⼯业⽣产和科学研究的许多领域都要涉及到磁场测量问题，如磁探矿、地质勘探、磁性材料研制、磁导航、同位素分离、电⼦束和离⼦束加⼯装置、受控热核反应以及⼈造地球卫星等。

近三⼗多年来，磁场测量技术发展很快，⽬前常⽤的测量磁场的⽅法有⼗多种，较常⽤的有电磁感应法、核磁共振法、霍尔效应法、磁通门法、光泵法、磁光效应法、磁膜测磁法以及超导量⼦⼲涉器法等。

每种⽅法都是利⽤磁场的不同特性进⾏测量的，它们的精度也各不相同，在实际⼯作中将根据待测磁场的类型和强弱来确定采⽤何种⽅法。

本实验仪采⽤电磁感应法测量通有交流电的螺线管产⽣的交变磁场，通过这个实验掌握低频交变磁场的测量⽅法，加深对法拉第电磁感应定律和毕奥—萨伐尔定律的理解及对交变磁场的认识。

⼀、实验⽬的1．学习交变磁场的测量原理和⽅法。

2．学习⽤探测线圈测量交变磁场中各点的磁感应强度。

3．掌握载流直螺线管轴线上各点磁场的分布情况。

4．了解螺线管周围磁场的分布及其描绘⽅法。

5．加深理解磁场和电流的相互关系。

⼆、实验原理1．交变磁场的测量原理当导线中通有交变电流时，其周围空间就会产⽣交变磁场。

当直螺线管通过电流时，在螺线管内就产⽣磁场。

如果通过的电流是交变电流，则产⽣的磁场就是交变磁场。

在交变磁场中各点的磁感应强度是随时间变化的，我们⼀般⽤磁感应强度的有效值来描述磁场。

交变磁场的测量可以⽤探测线圈和交流数字毫伏表组成的闭合回路进⾏测量。

将探测线圈置于被测的磁场中，则根据法拉第电磁感应定律，通过探测线圈的交变磁通在回路中感应出电动势。

通过测量此感⽣电动势的⼤⼩，就可计算出磁感应强度B 的⼤⼩和⽅向。

2． B 的⼤⼩和⽅向确定通常为了精确测量磁场中某⼀点的磁感应强度，探测线圈都做得很⼩，因此线圈平⾯内的磁场可以认为是均匀的。

如图1所⽰，若线圈的横截⾯积为S ，匝数为N ，置于载流螺线管产⽣的待测交变磁场B 中，线圈平⾯的法线n 与磁感应强度B 的夹⾓为θ，则通过该线圈的磁通量θφcos NSB =。

固体线膨胀系数的测定及温度的PID调节绝大多数物质具有热胀冷缩的特性，在一维情况下，固体受热后长度的增加称为线膨胀。

在相同条件下，不同材料的固体，其线膨胀的程度各不相同，我们引入线膨胀系数来表征物质的膨胀特性。

线膨胀系数是物质的基本物理参数之一，在道路、桥梁、建筑等工程设计，精密仪器仪表设计，材料的焊接、加工等各种领域，都必须对物质的膨胀特性予以充分的考虑。

利用本实验提供的固体线膨胀系数测量仪和温控仪，能对固体的线膨胀系数予以准确测量。

在科研，生产及日常生活的许多领域，常常需要对温度进行调节、控制。

温度调节的方法有多种，PID调节是对温度控制精度要求高时常用的一种方法。

物理实验中经常需要测量物理量随温度的变化关系，本实验提供的温控仪针对学生实验的特点，让学生自行设定调节参数，并能实时观察到对于特定的参数，温度及功率随时间的变化关系及控制精度。

加深学生对PID调节过程的理解，让等待温度平衡的过程变得生动有趣。

实验目的1、测量金属的线膨胀系数。

2、学习PID调节的原理。

实验仪器：金属线膨胀实验仪，ZKY-PID温控实验仪，千分表实验原理1．线膨胀系数设在温度为t0时固体的长度为L0，在温度为t1时固体的长度为L1。

实验指出，当温度变化范围不大时，固体的伸长量△L= L1－L0与温度变化量△t= t1－t0及固体的长度L0成正比，即：△L=αL0△t (1)式中的比例系数α称为固体的线膨胀系数，由上式知：α=△L/L0•1/△t (2)可以将α理解为当温度升高1℃时，固体增加的长度与原长度之比。

多数金属的线膨胀系数在(0.8—2.5)×10-5/℃之间。

线膨胀系数是与温度有关的物理量。

当△t很小时，由（2）式测得的α称为固体在温度为t0时的微分线膨胀系数。

当△t是一个不太大的变化区间时，我们近似认为α是不变的，由（2）式测得的α称为固体在t0—t1温度范围内的线膨胀系数。

由（2）式知，在L0已知的情况下，固体线膨胀系数的测量实际归结为温度变化量△t与相应的长度变化量△L的测量，由于α数值较小，在△t不大的情况下，△L也很小，因此准确地控制t、测量t及△L是保证测量成功的关键。

《大学物理实验》课程教学大纲《大学物理实验》课程教学大纲一、课程概述《大学物理实验》是高等教育阶段一门重要的实验课程，旨在通过系统性的实验训练，培养学生具备严谨的科学思维、实验操作技能和数据分析能力。

本课程的学习将为学生在物理学科以及其他理工科领域的研究和实践中打下坚实的基础。

二、课程目标1、理解物理学的基本原理和实验方法，掌握实验数据的记录、处理和分析技巧。

2、培养学生的实验设计能力，使他们能够独立思考并解决问题。

3、帮助学生建立严谨的科学态度，培养他们的团队协作精神和创新能力。

三、课程内容本课程将按照由浅入深的原则，涵盖以下内容：1、物理实验的基本知识和技能：包括实验数据处理、误差分析、实验方法的选择等。

2、基本物理量的测量：如长度、时间、质量、温度、电流等。

3、力学实验：包括物体运动规律的研究、刚体转动惯量的测量等。

4、热学实验：研究热力学过程，如热传导、热辐射等。

5、电学实验：研究电路特性，如电阻、电容、电感的测量等。

6、光学实验：研究光的传播、干涉、衍射等规律。

7、现代物理实验：涉及量子力学、原子分子物理、凝聚态物理等领域。

四、教学方法1、理论讲解：教师简要介绍实验原理、目的、方法和步骤，让学生明确实验的目的和意义。

2、实验操作：学生根据实验指导书进行实验操作，教师现场指导，解答学生疑问。

3、数据处理与分析：学生独立完成实验数据的处理和分析，教师进行巡回指导。

4、讨论与总结：学生撰写实验报告，进行课堂汇报，教师进行评价和总结。

五、评估方式1、实验操作评价：根据学生的实验操作技能、实验态度和团队协作能力进行评价。

2、实验报告评价：根据实验报告的完整性、逻辑性、科学性和准确性进行评价。

3、课堂讨论评价：根据学生的参与度、思考深度和问题解决能力进行评价。

六、课程安排本课程安排为12周，每周一次，每次2学时，共计24学时。

具体安排如下：1、第1周：课程介绍与实验安全教育。

2、第2-3周：基本物理实验知识和技能的学习。

N 就能够求出激光的波长。 2
５、如此反复测量 5 次取其平均值。
六、思考题
1、激光照明的迈克耳逊干涉仪实验与用扩展光源照明的迈克耳逊干涉仪实验室内有何 不同？ 2、扩展光源照明的迈克耳逊干涉仪中，补偿板的作用？
2
［实验二］
一、试验目的
法布里——珀罗干涉仪实验
1、 掌握法布里——泊罗干涉仪使用方法； 2、 进一步理解多光束干涉的理论和条纹特点； 3、 测量单色光的波长。
激光照明的迈克耳逊干涉仪一台（含其附件）
四、迈克耳逊干涉仪的原理
迈克耳逊干涉仪的原理光路如图 1－1 所示。 光源 S 发出的光首先到达分光板 G1 ， G1 的第二 个折射面上涂有半反半透膜层，入射光将在分光面上 同时发生反射及折射，形成 1、2 两支光路，1 光路经 由反射镜 M 1 反射、 G1 透射进入观察系统；2 支光路 经补偿板 G 2 透射、反射镜 M 2 反射及 G1 的分光面反 射之后进入观察系统，1、2 两支光路相遇发生干涉通 过观察系统即可观察到干涉条纹。 当采用扩展光源时将形成定域条纹，若此时两个 反射镜 M 1 , M 2 相平行，则形成定域于无限远的等倾 干涉条纹；若 M 1 , M 2 之间有一小的夹角，则将产生 等厚条纹，条纹定域在倾斜反射镜附近。反射镜 M 1 , M 2 可以借助于微动鼓轮在精密导轨上前后移 动，当前后移动反射镜改变 M 2 的位置时，将改变虚 平板（或虚楔板）的厚度，条纹将发生移动。 图 1－1 当采用的是点光源照明的条件下（诸如本次实验） ，将产生非定域条纹，只要在两只光 路重叠的空间里都能产生干涉条纹，因此不用任何成像元件只用一个白屏就能够看见干涉条 纹。可见当采用激光点光源照明时比较容易观察到干涉现象。
四、实验装置与原理

《⼤学物理实验》⽰波器实验指导书⽰波器实验帮助⽂档⼀、实验简介我们常⽤的同步⽰波器是利⽤⽰波管内电⼦束在电场中的偏转,显⽰随时间变化的电信号的⼀种观测仪器。

它不仅可以定性观察电路(或元件)中传输的周期信号，⽽且还可以定量测量各种稳态的电学量，如电压、周期、波形的宽度及上升、下降时间等。

⾃1931年美国研制出第⼀台⽰波器⾄今已有70年，它在各个研究领域都取得了⼴泛的应⽤，根据不同信号的应⽤，⽰波器发展成为多种类型，如慢扫描⽰波器、取样⽰波器、记忆⽰波器等，它们的显像原理是不同的。

已成为科学研究、实验教学、医药卫⽣、电⼯电⼦和仪器仪表等各个研究领域和⾏业最常⽤的仪器。

⼆、实验原理1. ⽰波器的基本结构⽰波器的结构如图1所⽰，由⽰波管(⼜称阴极射线管)、放⼤系统、衰减系统、扫描和同步系统及电源等部分组成。

图1 ⽰波器的结构图为了适应多种量程，对于不同⼤⼩的信号，经衰减器分压后，得到⼤⼩相同的信号，经过放⼤器后产⽣⼤约20V左右电压送⾄⽰波管的偏转板。

⽰波管是⽰波器的基本构件，它由电⼦枪、偏转板和荧光屏三部分组成，被封装在⾼真空的玻璃管内，结构如图2所⽰。

电⼦枪是⽰波管的核⼼部分，由阴极、栅极和阳极组成。

图2 ⽰波管的结构(1)阴极――阴极射线源：由灯丝(F)和阴极(K)构成，阴极表⾯涂有脱出功较低的钡、锶氧化物。

灯丝通电后，阴极被加热，⼤量的电⼦从阴极表⾯逸出，在真空中⾃由运动从⽽实现电⼦发射。

(2)栅极――辉度控制：由第⼀栅极G1( ⼜称控制极)和第⼆栅极G2(⼜称加速极)构成。

栅极是由⼀个顶部有⼩孔的⾦属圆筒，它的电极低于阴极，具有反推电⼦作⽤，只有少量的电⼦能通过栅极。

调节栅极电压可控制通过栅极的电⼦束强弱，从⽽实现辉度调节。

在G1的控制下，只有少量电⼦通过栅极，G2与A2相连，所加相位⽐A1⾼，G2的正电位对阴极发射的电⼦奔向荧光屏起加速作⽤。

(3) 第⼀阳极――聚焦：第⼀阳极(A1)程圆柱形(或圆形)，有好⼏个间壁，第⼀阳极上加有⼏百伏的电压，形成⼀个聚焦的电场。

上海电力学院物理实验指导书所属课程：大学物理实验实验名称：分光计的调节和三棱镜的测量面向专业：全院理工科实验室名称：物理实验室2006年 2 月一、实验目的：1. 了解分光计的原理和构造，学会调节分光计。

2. 测定三棱镜的顶角和折射率。

二、实验仪器：分光计，汞灯，三棱镜，光学平行板。

三、分光计的结构和调节原理：1、分光计的结构光线入射到光学元件(如平面镜、三棱镜、光栅)上，会发生反射、折射或衍射。

分光计是用来精确测量入射光和出射光之间偏转角度的一种仪器。

要测准入射光与出射光之间的偏转角，分光计在结构原理上心须满足两个条件：(1)入射光与出射光均为平行光束；(2)入射光和出射光的方向以及反射面或折射面的法线都与分光计的刻度盘平行。

为此，分光计上装有能产生平行光的平行光管，能接受平行光的望远镜，以及能承载光学元件的小平台，这三者的方位都能利用各自的调节螺钉作适当的调整。

为了测出角度，还配有可与望远镜联结在一起的刻度盘。

分光计的结构如图1-1所示，下面介绍各主要部件。

图1-1 分光计的结构1-狭缝 2-狭缝锁紧螺钉 3-平行光管 4-制动架(二) 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-目镜锁紧螺钉 10-阿贝式自准目镜 11-目镜调焦手轮12-望远镜俯仰调节螺钉 13-望远镜水平调节螺钉 14-装望远镜的支臂 15-望远镜微调螺钉 16-转座与度盘止动螺钉 17-望远镜与主轴止动螺钉 18-制动架(一) 19-平行光管准直镜 20-压片 21-刻度盘 22-游标盘 23-装平行光管的立柱24-游标盘微调螺钉25-游标盘止动螺钉 26-平行光管水平调节螺钉 27-平行光管俯仰调节螺钉 28-狭缝调节手轮1．1、平行光管它由一个宽度可以调节的狭缝1和一个正透镜19组成。

当狭缝位于透镜的焦平面上时，从狭缝进入准直管的某一波长的光，通过透镜后即成为平行光。

整个平行光管安装在与底座相联结的立柱23上。

上海电力学院物理实验指导书所属课程：大学物理实验实验名称：万用表的使用面向专业：全院理工科实验室名称：物理实验室2006年2 月一、实验目的：1、了解万用表的结构和原理；2、学习万用表的基本使用方法，测量电压和电阻；3、利用万用表判断二极管的好坏和极性。

二、实验器材MF-30型万用表、电阻箱、（电池+电阻+二极管）盒、直流稳压电源、导线三、实验原理：万用表是集电压表、电流表和欧姆表于一体的仪器。

它主要由表头、测量线路和转换开关三部分组成。

表头通常采用磁电系测量机构，它的满刻度偏转电流一般为几个微安到几百个微安，所以灵敏度较高。

由于各种测量公用一个表头，因而在表盘上有相应的多条标度尺，通过指针可以读出测量的数值。

万用表的测量线路由多量程的直流电压、电流表、多量程的交流电压表和欧姆表等多种线路组合而成。

它的作用是把各种被测量分别转换成适合表头测量的直流电流。

万用表的转换开关是根据不同的测量对象选择适当的档位，切换到相应的测量线路上去。

在转换开关的面板上，标有测量种类和刻度，表明各被测量的档位及其量限。

四、万用表的使用方法和注意事项。

1、表笔的正确使用万用表的红色表笔插入“+”号插孔内，黑色表笔插入“—”号插孔内。

测量时两手不要接触表笔的金属部分，以确保人身安全和测量的准确。

2、正确选择功能档位和量程。

如果测量前不知道被测量的大致范围，可先用最大量程试测，再逐渐减小量程，直到合适的档位。

3、正确读数。

4、欧姆档的正确使用。

首先，要选择合适倍率的档位，使指针在中值电阻值附近，此时测量较准确。

其次，测量电阻之前，应将两支表笔短路，进行调零。

第三，要特别注意，一定不能测量带电的电阻。

第四，欧姆表内附干电池的负极与表面上“+”端（红表笔）相连，而电池正极和“—”端（黑表笔）相连。

第五，使用万用表后，应将转换开关旋至空档或最大交流电压档。

四、实验内容：1、测量直流电压。

将万用表调到直流电压档。

按图2-6连接线路，其中5v电压由实验桌中间红黑接线柱提供，1k和10k电阻由元器件盒给出，20k电阻由电阻箱调出。

绪论一．实验课的目的1.学习基础实验方法，仪器和数据处理知识通过对被测量的定量测量，对被测量及相关的物理过程有明确具体的了解。

2.锻炼手的操作技能对实验装置的安装、调整，对计量器具的正确操作，是做好实验的基础.3.学习实验的物理思想每个实验都是一个物理过程，通过此过程将间接测量量转换为若干直接测量量，将难测量的量变换成容易测量的量，将测不准的量转换成比较测得准的量，在这些变换中有丰富的物理思想.4.培养思维能力思维是在观察的基础上，进行分析、综合、判断、推理和提出新思想的认识过程，它对任何工作都十分重要，在实验中是培养思维能力的很好的机会二．测量与仪器（1）测量是指用实验方法确定被测对象的量值的实验过程。

可分为：直接测量：被测量和同类单位的标准物或计量器具直接比较，得出被测量量值的测量。

例：一桌子的长度与米尺相比，得出桌子长度为1.28m。

间接测量：由一个或几个直接测得量经已知函数关系计算出被测量量值的测量。

例：测量单摆的摆长l和振动周期T，由已知公式22/4Tlgπ=算出重力加速度g。

（2）测量结果给出被测量的量值，包括两部分：数值和单位，一般应给出不确定度。

（3）测量仪器：是指用以直接或间接测出被测量对象量值的所有器具。

（4）由于测量目的的不同，对仪器准确程度的要求也不用。

表示仪器的性能有许多指标，其中最基本的是测量范围和准确度指标。

一般是在满足测量要求的条件下，尽量选用准确程度低的仪器，减少准确度高的仪器的使用次数，可以减少在反复使用时的损耗，延长使用寿命。

三．测量与误差（1）真值(a)：不依人的意志为转移的真实大小（2）误差(ε)：测量值减去真值的差 ε=-a x误差产生的原因：a ：测量仪器只能准确到一定程度。

b ：观察者操作和读数不能十分准确等。

研究误差的目的：a ：尽量减小测量值中影响较大的误差b ：对残存的误差的大小给出某种估计能（估计不确定度）绝对误差： a x -=ε （注意：绝对误差与误差绝对值ε不同）相对误差：a r εε= 系统误差：测量值随测量条件的改变（换表、增加摆角等）而改变产生的误差。