大学物理仿真实验

仿真实验 / 落球法测定液体的粘度一、实验目的（1）观察液体的粘滞现象；（2）用落球法测量不同温度下蓖麻油的粘度；（3）巩固使用基本测量仪器的技能；（4）了解PID温度控制的原理。

二、实验仪器变温黏度测量仪，ZKY-PID温控实验仪，停表，螺旋测微器，钢球若干，金属镊子。

三、实验原理1.落球法测定液体黏度原理一个在静止液体中下落的小球受到重力、浮力和黏滞阻力3个力的作用，如果小球的速度v很小，且液体可以看成在各方向上都是无限广阔的，则从流体力学的基本方程可以导出表示黏滞阻力的斯托克斯公式：（1）（1）式中d为小球直径。

由于黏滞阻力与小球速度v成正比，小球在下落很短一段距离后，所受外力达到平衡，小球将以匀速下落，此时有：（2）式中ρ为小球密度，ρ为液体密度。

由（2）式可解出黏度η的表达式：（3）本实验中，小球在直径为D的玻璃管中下落，液体在各方向无限广阔的条件不满足，此时黏滞阻力的表达式可加修正系数(1+2.4d/D)，而（3）式可修正为：（4）当小球的密度较大，直径不是太小，而液体的黏度值又较小时，小球在液体会达到较大的值，奥西思-果尔斯公式反映出了液体运动状态对中的平衡速度v斯托克斯公式的影响：（5）其中，Re称为雷诺数，是表征液体运动状态的无量纲参数。

（6）当Re小于0.1时，可认为（1）、（4）式成立。

当0.1<Re<1时，应考虑（5）式中1级修正项的影响，当Re大于1时，还须考虑高次修正项。

考虑（5）式中1级修正项的影响及玻璃管的影响后，黏度η1可表示为：（7）由于3Re/16是远小于1的数，将1/（1+3Re/16）按幂级数展开后近似为1－3Re/16，（7）式又可表示为：（8）已知或测量得到ρ、ρ、D、d、v等参数后，由（4）式计算黏度η，再由（6）式计算Re，若需计算Re的1级修正，则由（8）式计算经修正的黏度η1。

在国际单位制中，η的单位是Pa·s（帕斯卡·秒），在厘米，克，秒制中，η的单位是P（泊）或cP（厘泊），它们之间的换算关系是：1Pa·s=10P=1000cP （9）2.PID条件控制PID调节是自动控制系统中应用最为广泛的一种调节规律，自动控制系统的原理可用图1说明。

大学物理仿真实验报告大学物理仿真实验报告引言在大学物理实验中，物理仿真实验起着重要的作用。

通过仿真实验，学生可以在虚拟环境中进行各种物理实验，观察和分析实验现象，从而加深对物理原理的理解和掌握。

本文将以大学物理仿真实验为主题，探讨其在物理教学中的重要性和应用价值。

一、物理仿真实验的意义物理仿真实验是一种虚拟实验教学手段，通过计算机技术和数学模型，将真实的物理实验过程模拟到计算机软件中，使学生可以在虚拟环境中进行实验操作和观察实验现象。

与传统实验相比，物理仿真实验具有以下几个方面的意义。

1. 提供安全环境物理实验中常常涉及到高温、高压、高电压等危险因素，如果学生没有足够的实验经验和安全意识，很容易发生事故。

而物理仿真实验可以提供一个安全的环境，让学生在虚拟场景中进行实验操作，避免了实验过程中的安全隐患。

2. 提供多样实验条件物理仿真实验可以根据不同的实验要求和学生的学习进度，提供多样的实验条件。

学生可以通过调整参数、改变实验环境等方式，观察和分析不同条件下的实验现象，深入理解物理原理。

3. 提供实验重复性在传统实验中，学生可能因为操作不当或其他原因导致实验结果不准确或失败。

而物理仿真实验可以提供实验的重复性，学生可以反复进行实验，找出问题所在，并改正错误，从而提高实验的准确性和可靠性。

二、物理仿真实验的应用价值物理仿真实验在物理教学中具有广泛的应用价值，不仅可以提高学生的实验操作能力，还可以培养学生的科学思维和创新能力。

1. 提高实验操作能力物理仿真实验可以让学生熟悉实验仪器的使用方法和实验步骤，培养他们的实验操作能力。

通过虚拟实验，学生可以反复练习实验操作，掌握实验技巧，提高实验的准确性和效率。

2. 培养科学思维物理仿真实验可以培养学生的科学思维，让他们学会观察、分析和解释实验现象。

在虚拟实验中，学生需要通过观察实验现象、整理数据、分析规律等步骤，从而培养他们的科学思维和逻辑思维能力。

3. 提升创新能力物理仿真实验可以激发学生的创新能力。

大学物理仿真实验实验报告_分光计.大学物理仿真实验实验报告分光计土木21班2120702008崔天龙..验项目名称:分光计一、实验目的1(使学生深入了解分光计的构造和设计原理，学会调整分光计的正确方法;2(了解用最小偏向角法测棱镜材料折射率的基本原理;3(完成测量折射率实验，并正确分析实验误差。

二、实验原理1(分光计的结构分光计主要由三部分:望远镜，平行光管和主体(底座、度盘和载物台)组成。

附件有小灯泡、小灯泡的低压电源以及看度盘的放大镜。

望远镜的目镜叫做阿贝目镜，如图1所示。

2(分光计的调整原理和方法调整分光计，最后要达到下列要求:(1)平行光管发出平行光;(2)望远镜对平行光聚焦(即接收平行光);(3)望远镜、平行光管的光轴垂直仪器公共轴。

分光计调整的关键是调好望远镜，其他的调整可以以望远镜为标准。

在调整望远镜时，可以先将小灯泡的光引入分划板，当分划板的位置刚好在望远镜的焦平面上时，从载物台上放置的平面镜上反射回来的光正好落在分划板上形成一个清晰的十字象。

利用这个原理可以将望远镜调好(出射平行光以及使望远镜的主轴与仪器主轴垂直)，当望远镜调好后就可以利用望远镜调节平行光管，此时就可以进行光线的角度的测量了。

3(用最小偏向角法测三棱镜材料的折射率..如下图，一束单色光以角入射到AB面上，经棱镜两次折射后，从AC面射出来，出射角为。

入射光和出射光之间的夹角称为偏向角。

当棱镜顶角A一定时，偏向角的大小随入射角的变化而变化。

而当=时，为最小(证明略)。

这时的偏向角称为最小偏向角，记为。

由上图可以看出，这时设棱镜材料折射率为n，则故..由此可知，要求得棱镜材料的折射率n，必须测出其顶角A和最小偏向角。

三、实验仪器图 1 : 分光计仪器分光计是一种基本的光学测量仪器，能准确快捷地测量各种角度，该仪器配上棱镜、光栅等可用于光谱测量。

配上偏振片、波片等，可作为椭偏仪使用。

图 2 : 分光计分光计中心为载物台，外围为刻度盘和游标盘，双游标的作用是为了消除刻度盘和游标盘中心不重合造成的偏心误差。

最新大学物理实验仿真实验实验报告
实验目的：
1. 通过仿真实验加深对物理现象的理解。

2. 学习使用计算机辅助物理实验的方法。

3. 掌握数据分析和处理的基本技能。

实验原理：
本实验通过计算机仿真技术模拟物理现象，使学生能够在没有实际实验设备的情况下，也能进行物理实验的学习。

通过模拟实验，可以观察和分析各种物理规律，如牛顿运动定律、电磁学原理等。

实验设备和软件：
1. 计算机及显示器。

2. 物理仿真软件（如PhET Interactive Simulations）。

实验步骤：
1. 打开物理仿真软件，并选择合适的实验模块。

2. 根据实验要求设置初始参数和条件。

3. 运行仿真实验，观察物理现象的变化。

4. 记录实验数据，并进行必要的计算。

5. 分析实验结果，验证物理定律和公式。

6. 撰写实验报告，总结实验过程和结论。

实验数据与分析：
（此处应插入实验数据表格和分析结果，包括但不限于实验观测值、计算值、图表等）
实验结论：
通过本次仿真实验，我们成功地模拟并分析了（具体物理现象）。

实验结果与理论预测相符，验证了（相关物理定律或公式）的正确性。

同时，我们也认识到了仿真实验在物理教学和研究中的重要性和实用性。

建议与反思：
（此处应提出实验过程中遇到的问题、解决方案以及对未来实验的建议或反思）
注意：以上内容仅为模板，具体的实验数据、分析和结论应根据实际完成的仿真实验内容进行填写。

大学物理仿真实验报告实验日期：2011年5月31日实验人员：机自实验名称：热敏电阻的温度特性一、实验目的：1、了解热敏电阻的电阻—温度特性及测温原理；2、学习惠斯通电桥的原理及使用方法；3、学习坐标变换、曲线改直的技巧。

二、实验原理：热敏电阻---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，电阻温度系数为惠斯通电桥的工作原理：如图所示：四个电阻R 0，R 1，R 2，R x 组成一个四边形，即电桥的四个臂，其中R x 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R x = (R 1/R 2)·R 0，(R 1/R 2)和R 0都已知，R x 即可求出。

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

实验仪器三、实验仪器及使用方法：直流单臂电桥、检流计、待测热敏电阻和温度计、调压器、稳压电源。

四、实验内容：1、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。

2、作ln Rt ~ (R1 / T)曲线，确定式(R1)中常数A和B五、数据记录及处理：1、数据处理结果如下：2、作ln Rt ~ (R1 / T)曲线如下：六、实验结论，误差分析及建议：1、实验结论：了解了惠斯通电桥的原理及使用方法；基本掌握坐标变换、曲线改直的技巧。

作ln Rt ~ (R1 / T)曲线，成线性关系。

2、误差分析：由于在记录过程中温度计视数在变化，故出现误差;电源不稳定，造成系统误差；数据处理时产生偶然误差。

3、建议：1）在使用检流计时，要注意保护检流计，不要让大电流通过检流计，实验中间要用跃接2）实验过程中要注意电池按钮和接通检流计按钮的使用，检流计按钮先使用粗，然后再使用细，不要两个按钮同时使用。

实验名称：光电效应实验实验日期：2023年4月10日学号：2120302003实验人员：张三、李四一、实验目的1. 通过仿真实验，理解光电效应的基本原理。

2. 掌握光电效应方程的推导过程。

3. 分析入射光频率与光电子最大初动能之间的关系。

4. 熟悉光电效应在光电探测技术中的应用。

二、实验原理光电效应是指当光照射到金属表面时，金属表面会发射出电子的现象。

根据爱因斯坦的光电效应方程，光电子的最大初动能 \(E_k\) 与入射光的频率 \(v\) 和金属的逸出功 \(W_0\) 之间存在以下关系：\[E_k = hv - W_0\]其中，\(h\) 为普朗克常数。

三、实验步骤1. 打开仿真软件，设置入射光的频率和强度。

2. 调整金属表面的逸出功，观察光电子的发射情况。

3. 记录不同频率入射光下的光电子最大初动能。

4. 分析入射光频率与光电子最大初动能之间的关系。

四、实验结果与分析1. 当入射光的频率较低时，光电子的发射率较低，且光电子的最大初动能较小。

2. 随着入射光频率的增加，光电子的发射率逐渐增加，光电子的最大初动能也随之增加。

3. 当入射光的频率达到一定值时，光电子的发射率达到最大，此时光电子的最大初动能也达到最大值。

4. 当入射光的频率继续增加时，光电子的发射率逐渐降低，光电子的最大初动能也逐渐降低。

根据实验结果，可以得出以下结论：1. 光电效应方程 \(E_k = hv - W_0\) 是正确的。

2. 入射光的频率与光电子的最大初动能之间存在正相关关系。

3. 光电效应在光电探测技术中具有广泛的应用。

五、实验总结本次实验通过仿真实验，使我们深入理解了光电效应的基本原理，掌握了光电效应方程的推导过程，并分析了入射光频率与光电子最大初动能之间的关系。

通过实验，我们认识到光电效应在光电探测技术中的重要性，为今后的学习和研究打下了坚实的基础。

六、实验拓展1. 研究不同金属的逸出功对光电效应的影响。

2. 探究光强度对光电效应的影响。

仿真实验报告（推荐5篇）第一篇：仿真实验报告大学物理仿真实验报告——塞曼效应一、实验简介塞曼效应就是物理学史上一个著名得实验。

荷兰物理学家塞曼(Ｚeemaｎ)在1896 年发现把产生光谱得光源置于足够强得磁场中,磁场作用于发光体，使光谱发生变化,一条谱线即会分裂成几条偏振化得谱线,这种现象称为塞曼效应。

塞曼效应就是法拉第磁致旋光效应之后发现得又一个磁光效应。

这个现象得发现就是对光得电磁理论得有力支持，证实了原子具有磁矩与空间取向量子化，使人们对物质光谱、原子、分子有更多了解.塞曼效应另一引人注目得发现就是由谱线得变化来确定离子得荷质比得大小、符号。

根据洛仑兹（Ｈ、Ａ、Lｏrｅntｚ)得电子论,测得光谱得波长，谱线得增宽及外加磁场强度，即可称得离子得荷质比．由塞曼效应与洛仑兹得电子论计算得到得这个结果极为重要，因为它发表在Ｊ、J 汤姆逊(J、J Thomｓｏn）宣布电子发现之前几个月，Ｊ、J 汤姆逊正就是借助于塞曼效应由洛仑兹得理论算得得荷质比，与她自己所测得得阴极射线得荷质比进行比较具有相同得数量级,从而得到确实得证据,证明电子得存在。

塞曼效应被誉为继 X 射线之后物理学最重要得发现之一。

1902 年,塞曼与洛仑兹因这一发现共同获得了诺贝尔物理学奖(以表彰她们研究磁场对光得效应所作得特殊贡献）.至今,塞曼效应依然就是研究原子内部能级结构得重要方法。

本实验通过观察并拍摄Ｈg(5４6、1nm)谱线在磁场中得分裂情况,研究塞曼分裂谱得特征，学习应用塞曼效应测量电子得荷质比与研究原子能级结构得方法。

二、实验目得1、学习观察塞曼效应得方法观察汞灯发出谱线得塞曼分裂； 2、观察分裂谱线得偏振情况以及裂距与磁场强度得关系;3、利用塞曼分裂得裂距，计算电子得荷质比数值。

三、实验原理1、谱线在磁场中得能级分裂设原子在无外磁场时得某个能级得能量为,相应得总角动量量子数、轨道量子数、自旋量子数分别为。

当原子处于磁感应强度为得外磁场中时,这一原子能级将分裂为层。

大学物理仿真实验报告目录1. 实验目的和意义1.1 实验目的1.2 实验意义2. 理论背景介绍2.1 牛顿力学2.2 动量守恒定律2.3 能量守恒定律3. 实验器材和原理3.1 实验器材3.2 实验原理4. 实验步骤4.1 实验准备4.2 实验具体步骤5. 实验数据记录及分析5.1 数据记录5.2 数据分析6. 实验结论与讨论6.1 实验结论6.2 结论讨论7. 实验中的问题及解决方法7.1 问题描述7.2 解决方法实验目的和意义实验目的本实验旨在通过物理仿真模拟，探究运动物体的力学规律，深入理解牛顿力学原理以及动量守恒和能量守恒定律。

实验意义通过本实验，可以加深对物理定律的理解，提高实验操作能力，培养科学思维和分析问题的能力。

理论背景介绍牛顿力学牛顿力学是经典物理力学的一个重要分支，主要描述了物体受力下的运动规律，包括牛顿三定律等内容。

动量守恒定律动量守恒定律表明，在一个封闭系统内，系统的总动量保持不变，即系统内所有物体的动量之和在任意时刻都是恒定的。

能量守恒定律能量守恒定律是物理学中的一个基本原理，即在一个封闭系统内，系统的总能量保持不变，能量可以转化形式但总量不变。

实验器材和原理实验器材本实验所需器材包括计算机、物理仿真软件等。

实验原理实验基于牛顿力学原理，通过模拟不同条件下物体的运动，验证动量守恒和能量守恒定律。

实验步骤实验准备1. 打开计算机，启动物理仿真软件。

2. 设置实验初始参数，包括物体质量、速度等。

实验具体步骤1. 进行单个物体的运动模拟，记录相关数据。

2. 进行碰撞实验，观察动量和能量的转移情况。

3. 分析实验结果，得出结论。

实验数据记录及分析数据记录在实验过程中记录了单个物体的运动轨迹、速度等数据，以及碰撞实验中的动量和能量转移情况。

数据分析通过对实验数据的分析，可以验证动量守恒和能量守恒定律是否得到满足，进一步探讨物体运动规律。

实验结论与讨论实验结论实验结果表明，在所设定条件下，动量守恒和能量守恒定律是成立的，验证了物理定律在模拟实验中的适用性。

一实验目的1.学会用牛顿环测定透镜曲率半径。

2.正确使用读书显微镜，学习用逐差法处理数据。

二实验仪器牛顿环装置，读数显微镜，钠光灯。

三实验原理图1如图所示，在平板玻璃面DCF上放一个曲率半径很大的平凸透镜ACB，C点为接触点，这样在ACB和DCF之间，形成一层厚度不均匀的空气薄膜，单色光从上方垂直入射到透镜上，透过透镜，近似垂直地入射于空气膜。

分别从膜的上下表面反射的两条光线来自同一条入射光线，它们满足相干条件并在膜的上表面相遇而产生干涉，干涉后的强度由相遇的两条光线的光程差决定，由图可见，二者的光程差等于膜厚度e的两倍，即此外，当光在空气膜的上表面反射时，是从光密媒质射向光疏媒质，反射光不发生相位突变，而在下表面反射时，则会发生相位突变，即在反射点处，反射光的相位与入射光的相位之间相差π，与之对应的光程差为λ/2 ，所以相干的两条光线还具有λ/2的附加光程差，总的光程差为（1）当∆满足条件（2）时，发生相长干涉，出现第K级亮纹，而当（k = 0,1,2…）（3）时，发生相消干涉，出现第k级暗纹。

因为同一级条纹对应着相同的膜厚，所以干涉条纹是一组等厚度线。

可以想见，干涉条纹是一组以C点为中心的同心圆，这就是所谓的牛顿环。

如图所示，设第k级条纹的半径为，对应的膜厚度为，则（4）在实验中，R的大小为几米到十几米，而的数量级为毫米，所以R >> e k，e k2相对于2Re k是一个小量，可以忽略，所以上式可以简化为（5）如果r k是第k级暗条纹的半径，由式（1）和（3）可得（6）代入式（5）得透镜曲率半径的计算公式（7）对给定的装置，R为常数，暗纹半径（8）和级数k的平方根成正比，即随着k的增大，条纹越来越细。

同理，如果r k是第k级明纹，则由式（1）和（2）得（9）代入式（5），可以算出（10）由式（8）和（10）可见，只要测出暗纹半径（或明纹半径），数出对应的级数k，即可算出R。

在实验中，暗纹位置更容易确定，所以我们选用式（8）来进行计算。

课时：2课时教学目标：1. 了解光的干涉现象及其产生原理。

2. 通过仿真实验，加深对干涉条纹形成机制的理解。

3. 学会运用仿真软件进行物理实验，提高实验操作能力。

4. 培养学生分析问题和解决问题的能力。

教学重点：1. 光的干涉现象的产生原理。

2. 仿真实验操作及结果分析。

教学难点：1. 仿真实验操作过程中的问题处理。

2. 干涉条纹形成机制的理解。

教学准备：1. 仿真软件：如物理实验仿真平台、光干涉仿真软件等。

2. 教学课件：包含实验原理、操作步骤、实验数据记录表等。

教学过程：一、导入1. 提问：同学们，你们知道什么是光的干涉现象吗？举例说明。

2. 介绍光的干涉现象及其产生原理。

二、实验原理1. 利用仿真软件，展示光干涉现象的产生过程。

2. 分析干涉条纹的形成机制，如相干光源、光程差等。

三、实验步骤1. 打开仿真软件，熟悉软件界面及操作方法。

2. 设置实验参数，如光源波长、屏幕尺寸等。

3. 观察并记录实验现象，如干涉条纹的分布、间距等。

4. 分析实验数据，验证实验原理。

四、实验操作1. 学生分组进行实验，每组选派一名组长。

2. 组长负责指导组员进行实验操作，确保实验顺利进行。

3. 教师巡回指导，解答学生提出的问题。

五、实验结果分析1. 学生根据实验数据，分析干涉条纹的形成机制。

2. 教师引导学生讨论实验结果，总结实验规律。

六、实验总结1. 学生总结实验过程，反思实验中的问题及解决方法。

2. 教师点评实验过程，强调实验要点。

七、课后作业1. 撰写实验报告，包括实验原理、实验步骤、实验结果及分析等。

2. 针对实验中的问题，提出改进措施。

教学反思：本节课通过仿真实验，让学生直观地了解光的干涉现象及其产生原理。

在实验过程中，学生积极参与，认真操作，提高了实验操作能力。

同时，通过分析实验数据，学生加深了对干涉条纹形成机制的理解。

在教学过程中，教师应注意以下几点：1. 突出实验重点，引导学生关注实验原理。

2. 注重实验操作规范，确保实验顺利进行。

扫描隧道显微镜（STM）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（一）隧道电流扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope)的工作原理是基于量子力学中的隧道效应。

对于经典物理学来说，当一个粒子的动能E低于前方势垒的高度V0时，它不可能越过此势垒，即透射系数等于零，粒子将完全被弹回。

而按照量子力学的计算，在一般情况下，其透射系数不等于零，也就是说，粒子可以穿过比它能量更高的势垒(如图1)这个现象称为隧道效应。

隧道效应是由于粒子的波动性而引起的，只有在一定的条件下，隧道效应才会显著。

经计算，透射系数T为：由式(1)可见，T与势垒宽度a，能量差(V0-E)以及粒子的质量m有着很敏感的关系。

随着势垒厚(宽)度a的增加，T将指数衰减，因此在一般的宏观实验中，很难观察到粒子隧穿势垒的现象。

扫描隧道显微镜的基本原理是将原子线度的极细探针和被研究物质的表面作为两个电极，当样品与针尖的距离非常接近(通常小于1nm) 时，在外加电场的作用下，电子会穿过两个电极之间的势垒流向另一电极。

隧道电流I是电子波函数重叠的量度，与针尖和样品之间距离S以及平均功函数Φ有关：式中Vb是加在针尖和样品之间的偏置电压，平均功函数Φ1和Φ2分别为针尖和样品的功函数，A为常数，在真空条件下约等于1。

隧道探针一般采用直径小于1mm的细金属丝，如钨丝、铂-铱丝等，被观测样品应具有一定的导电性才可以产生隧道电流。

（二）扫描隧道显微镜的工作原理由式(2)可知，隧道电流强度对针尖和样品之间的距离有着指数依赖关系，当距离减小0.1nm，隧道电流即增加约一个数量级。

因此，根据隧道电流的变化，我们可以得到样品表面微小的高低起伏变化的信息，如果同时对x-y方向进行扫描，就可以直接得到三维的样品表面形貌图，这就是扫描隧道显微镜的工作原理。

大
学
物
理
仿
真
实
验
报
告
实验名称：气垫上的直线运动
一．实验目的：
利用气垫技术精确的测定物体的平均速度、瞬时速度、加速度以及当地的重力加速度，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。

二．实验原理：
三．实验仪器：
气垫导轨装置（主要由气轨、气源、滑块、挡光片、光电门、游标卡尺、米尺和光电计时装置等组成）
四．实验步骤：
五．实验结果：1.实验过程效果图：
2.匀变速运动中速度与加速度的测量
3.验证牛顿第二定律
六．思考题：
1-用平均速度V代替瞬时速度V对本实验中的影响如何？答：会使测得结果偏小影响实验精度。

⼤学物理实验仿真实验实验报告仿真实验（单摆测重⼒加速度和单透镜焦距的测定）引⾔随着计算机应⽤的普及，在各个应⽤领域都采⽤计算机设计和仿真，在⼤学物理实验课教学中，除了实际操作外还可以进⾏计算机仿真实验，对有些内容采⽤仿真实验也可以起到很好的效果。

⼀、实验⽬的：1、了解仿真实验特点2、学会⽤仿真实验完成单摆测重⼒加速度3、学会⽤仿真实验完成单透镜焦距的测定⼆、实验仪器：计算机、仿真软件三、实验原理1、单摆的⼯作原理单摆在摆动过程中，当摆⾓⼩于5度时，其运动为简谐运动，周期2224LT g Tπ=?=，通过测定摆长L 与T 可测定加速度g 。

详细请见：课本240-243页 2、单透镜焦距测定的原理凸透镜的成像规律为：像的⼤⼩和位置是依照物体离透镜的距离⽽决定的当u f >>时，极远处的物体经过透镜在后焦点附近成缩⼩的倒⽴实像。

当u f >时，物体越靠近前焦点，像逐渐远离后焦点且逐渐变⼤。

当u f =时，物体位于前焦点，像存在于⽆穷远处。

当u f <时，物体位于前焦点以内，像为正⽴放⼤的虚像，与物体位于同侧，由于虚像点是光线反⽅向延长的交点，因此不能⽤像屏接收，只能通过透镜观察。

（１）、⾃准直法测凸透镜的焦距光路图如下图1所⽰。

当物体A 处在凸透镜的焦距平⾯时，物A 上各点发出的光束，经透镜后成为不同⽅向的平⾏光束。

若⽤⼀与主光轴垂直的平⾯镜M 将平⾏光反射回去，则反射光再经透镜后仍会聚焦于透镜的焦平⾯上，此关系就称为⾃准直原理。

所成像是⼀个与原物等⼤的倒⽴实像A ′。

所以⾃准直法的特点是，物、像在同⼀焦平⾯上。

⾃准直法除了⽤于测量透镜焦距外，还是光学仪器调节中常⽤的重要⽅法。

凸透镜焦距： 12f x x =- (1)x 1为物屏在光具座上位置读数，x 2为凸透镜在光具座上位置读数。

（２）、贝塞尔法（共轭法，⼆次成像法）测凸透镜的焦利⽤凸透镜物像共轭对称成像的性质测量凸透镜焦距的⽅法，叫共轭法。

大学物理仿真实验大学物理仿真实验大学物理仿真实验钢丝杨氏模量测定姓名：学号：学院：班级：实验日期：年月日一、实验名称：钢丝杨氏模量测定二、实验目的：1．测量钢丝杨氏模量；2．掌握利用光杠杆测定微小形变的方法；3．采用逐差法和作图法得出测量结果，掌握这两种数据处理的方法。

三、实验仪器：支架和金属钢丝，光杠杆，镜尺组四、实验原理：在胡克定律成立的范围内，应力和应变之比是一个常数，即E=(F/S)/(△L/L)=FL/S△L（1）E被称为材料的杨氏模量，它是表征材料性质的一个物理量，仅与材料的结构、化学成分及其加工制造方法有关。

某种材料发生一定应变所需要的力大，该材料的杨氏模量也就大。

杨氏模量的大小标志了材料的刚性。

通过式（1），在样品截面积S上的作用应力为F，测量引起的相对伸长量ΔL/L，即可计算出材料的杨氏模量E。

因一般伸长量ΔL很小，故常采用光学放大法，将其放大，如用光杠杆测量ΔL。

光杠杆是一个带有可旋转的平面镜的支架，平面镜的镜面与三个足尖决定的平面垂直，其后足即杠杆的支脚与被测物接触。

当杠杆支脚随被测物上升或下降微小距离ΔL时，镜面法线转过一个θ角，而入射到望远镜的光线转过2θ角。

当θ很小时，≈tan?=△L/l（2）式中l为支脚尖到刀口的垂直距离（也叫光杠杆的臂长）。

根据光的反射定律，反射角和入射角相等，故当镜面转动θ角时，反射光线转动2θ角tan2?≈2?=b/D（3）式中D为镜面到标尺的距离，b为从望远镜中观察到的标尺移动的距离。

从（2）和（3）两式得到△L/l=b/(2D)（4）由此得△L=bl/(2D)（5）合并（1）和（4）两式得E=2DLF/(Slb)（6）式中2D/l叫做光杠杆的放大倍数。

只要测量出L、D、l和d（S=Πdd/4）及一系列的F与b之后，就可以由式（5）确定金属丝的杨氏模量E。

五、实验内容1．调节仪器（1）调节放置光杠杆的平台F与望远镜的相对位置，使光杠杆镜面法线与望远镜轴线大体重合。

大学物理仿真实验学院：能动学院专业班号：装备81姓名：***学号：********实验名称：测螺线管磁场一、实验目的：学习测量交变磁场的一种方法，加深理解磁场的一些特性及电磁感应定律。

二、实验仪器：测量螺线管内磁场实验装置全貌铜导线螺线管、霍尔元件（轴向磁场探针）、（毫）特斯拉计、电流源。

三、实验原理：图1图1是一个长为2l，匝数为N的单层密绕的直螺线管产生的磁场。

当导线中流过电流I时，由毕奥—萨伐尔定律可以计算出在轴线上某一点P的磁感应强度为式中，为单位长度上的线圈匝数，R为螺线管半径，x 为P点到螺线管中心处的距离。

在SI单位制中，B的单位为特斯拉（T）。

图1同时给出B随x的分布曲线。

磁场测量的方法很多。

其中最简单也是最常用的方法是基于电磁感应原理的探测线圈法。

本实验采用此方法测量直螺线管中产生的交变磁场。

下图是实验装置的实验装置的示意图。

图2当螺线管A中通过一个低频的交流电流i(t) = I0sinωt时，在螺线管内产生一个与电流成正比的交变磁场B(t) = C p i(t) = B0sinωt其中C p是比例常数，把探测线圈A1放到螺线管内部或附近，在A1中将产生感生电动势，其大小取决于线圈所在处磁场的大小、线圈结构和线圈相对于磁场的取向。

探测线圈的尺寸比较小，匝数比较多。

若其截面积为S1，匝数为N1，线圈平面的法向平面与磁场方向的夹角为θ，则穿过线圈的磁通链数为:Ψ = N1S1B(t)cosθ根据法拉第定律，线圈中的感生电动势为：通常测量的是电压的有效值，设E(t)的有效值为V，B(t)的有效值为B，则有，由此得出磁感应强度：其中r1是探测线圈的半径，f是交变电源的频率。

在测量过程中如始终保持A和A1在同一轴线上，此时，则螺线管中的磁感应强度为在实验装置中，在待测螺线管回路中串接毫安计用于测量螺线管导线中交变电流的有效值。

在探测线圈A1两端连接数字毫伏计用于测量A1中感应电动势的有效值。

大学物理仿真实验报告项目名称：固体热膨胀系数的测量院系名称：电气工程学院专业班级：姓名：学号：一、实验目的1.掌握测量固体线热膨胀系数的基本原理。

2.掌握大学物理仿真实验软件的基本操作方法。

3.测量铜棒的线热膨胀系数。

4.学会用图解图示法处理实验数据。

二、实验原理1.膨胀系数 : 表征物体热胀冷缩特性的物理量，常用:(1)线膨胀系数描述材料在受热状态下，在一维方向上膨胀特性的物理量。

定义为：(2)体膨胀系数体膨胀是材料在受热时体积的增加，一般情况下，固体的体胀系数为其线胀系数的3倍。

2.光杠杆放大原理（测量△L）L b n DL tα⋅∆=∆DLbL* =2αK三、实验仪器1.实物仪器：镜尺组、平面镜、待测铜棒等。

2.仿真软件的操作方法演示。

四、实验内容及步骤（实验过程截图）1、调整试验仪器。

调整镜面垂直，然后调整望远镜是视野达到要求。

2、开始试验，将功率调到最大，每经过十摄氏度读取一次数据。

3、对其他试验数据进行测量。

按要求测量D、d、L。

记录数据。

4、对试验数据进行分析计算。

五、数据记录与处理温度伸长量10 020 0.3530 0.7140 1.1150 1.5160 1.8870 2.2280 2.6190 3.01b=（7.20-1.00）cmD=（196.90-8.40）cmL=50.70cm由图表知道斜率K=0.0377由公式得：膨胀系数为1.223。

大学物理实验仿真实验实验报告I. 引言大学物理课程中的实验教学是培养学生科学思维和实践能力的重要环节。

然而，由于实验设备和资源的限制，学生往往难以亲自进行所有的物理实验。

为了解决这一问题，许多高校开始采用物理实验仿真实验，即利用计算机模拟技术进行物理实验的虚拟仿真。

本实验报告将详细介绍一次大学物理实验仿真实验的进行过程和结果。

II. 实验目的本次实验的目的是通过物理仿真软件，模拟测量并分析简谐振动的周期时间与质量、弹性系数的关系。

通过实验，掌握简谐振动的基本原理和实验方法，并通过仿真实验，加深对实验数据的分析和处理能力。

III. 实验原理简谐振动是指物体在一个恢复力作用下沿同一直线往复运动的物理现象。

其周期T与质量m以及弹性系数k之间的关系可以通过以下公式表示：T = 2π√(m/k)根据该公式，我们可以推导出质量对周期的影响，以及弹性系数对周期的影响。

通过仿真实验，我们可以得到不同质量和弹性系数下的周期时间数据，进而分析它们之间的关系。

IV. 实验装置与方法本次实验采用XXX物理仿真实验软件进行，该软件能够通过计算机模拟出各种物理实验的过程和结果。

具体的实验步骤如下：1. 打开XXX物理仿真实验软件，进入简谐振动实验模块。

2. 设置初始条件，包括质量、弹性系数等参数。

3. 点击开始按钮，开始模拟实验过程。

4. 观察模拟实验的过程，记录下每次振动的周期时间。

5. 根据记录的周期时间数据，计算出不同质量和弹性系数下的平均周期时间。

6. 绘制周期时间与质量、弹性系数之间的关系曲线。

V. 实验结果与分析根据模拟实验过程中记录的数据，我们计算出了不同质量和弹性系数下的平均周期时间，并绘制了周期时间与质量、弹性系数之间的关系曲线。

通过曲线的趋势，我们可以得出以下结论：1. 质量对周期时间的影响：质量越大，周期时间越长。

这是因为质量越大，惯性力也就越大，所需的恢复力也越大，导致周期时间增加。

2. 弹性系数对周期时间的影响：弹性系数越大，周期时间越短。

实验名称:碰撞过程中守恒定律的研究 实验日期：实验人：1. 实验目的: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。

定量研究动量损失和能量损失在工程技术中有重要意义。

同时通过实验还可提高误差分析的能力。

2. 实验仪器和使用:实验仪器:主要有气轨、气源、滑块、挡光片、光电门、游标卡尺、米尺和光电计时装置等。

1.气垫导轨是以空气作为润滑剂，近似无摩擦的力学实验装置。

导轨由优质三角铝合金管制成，长约 2m ，斜面宽度约7cm ，管腔约18.25cm ，一端密封，一端通入压缩空气。

铝管向上的两个外表面钻有许多喷气小孔，压缩空气进入管腔后，从小孔喷出。

导轨的一端装有滑轮，导轨的二端装有缓冲弹簧，整个导轨安装在工字梁上，梁下有三个支脚，调节支脚螺丝使气垫保持水平。

2.光电计时系统由光电门和数字毫秒计或电脑计时器构成。

光电门安装在气轨上，时间由数字毫秒计或电脑计时器测量。

3.气源是向气垫导轨管腔内输送压缩空气的设备。

要求气源有气流量大、供气稳定、噪音小、能连续工作的特点，一般实验室采用小型气源，气垫导轨的进气口用橡皮管和气源相连，进入导轨内的压缩空气，由导轨表面上的小孔喷出，从而托浮起滑块，托起的高度一般在0.1mm 以上。

?3.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ii v m ∑=恒量 (1) 实验中用两个质量分别为m 1、m 2的滑块来碰撞（图4.1.2-1），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。

当两滑块在水平的导轨上作对心碰撞时，忽略气流阻力，且不受他任何水平方向外力的影响，因此这两个滑块组成的力学系统在水平方向动量守恒。

最新大学物理仿真实验实验报告1实验目的：本次实验旨在通过物理仿真软件，加深对基本物理原理的理解，并掌握使用现代科技手段进行物理实验的方法。

通过模拟不同的物理现象，提高分析和解决物理问题的能力。

实验原理：在本次实验中，我们将利用仿真软件模拟光的折射和反射现象。

光的折射遵循斯涅尔定律，即入射光线、折射光线和法线都在同一平面内，且入射角和折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比。

反射则遵循反射定律，即入射角等于反射角，且入射光线、反射光线和法线都在同一平面内。

实验设备：1. 物理仿真软件（如PhET Interactive Simulations）2. 计算机及显示器3. 数据记录表格实验步骤：1. 打开物理仿真软件，并选择适当的模拟实验模块。

2. 设定初始条件，如光源位置、介质的折射率、观察屏幕的位置等。

3. 启动模拟，观察光在不同介质间的传播情况，记录入射角、折射角和反射角。

4. 更改介质的折射率，重复步骤3，观察折射和反射角的变化。

5. 对收集到的数据进行分析，验证斯涅尔定律和反射定律。

实验结果与分析：在实验过程中，我们观察到当光从低折射率介质进入高折射率介质时，折射角小于入射角；反之，折射角大于入射角。

此外，反射角始终等于入射角，这一点在所有模拟实验中都得到了验证。

通过改变入射角和介质的折射率，我们得到了一系列的数据，这些数据与理论预测相符，从而验证了斯涅尔定律和反射定律的正确性。

结论：通过本次仿真实验，我们成功模拟了光的折射和反射现象，并验证了相关的物理定律。

实验结果表明，物理仿真软件是一种有效的教学和研究工具，可以帮助学生更好地理解复杂的物理概念。

此外，仿真实验的可重复性和可控性为深入研究提供了便利。