大学物理实验

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。在充电时要注意，

大学物理演示实验讲义

课程的开展形式与内容原则上为：

1，任课老师可选择其中的2~3个演示实验进行演示与讲解，其他的实验可让学生自行进行操作，并要求学生思考现象后面蕴含物理原理。

2，实验报告可让学生自行选择其中自己感兴趣的2~3个演示实验进行撰写。应包括实验现象的描述，重点应放在对原理的阐述和理解上。

特别要强调的是：

1、演示实验都是一套设备，需要对学生特别强调对设备的爱护。

2、需要重点提示学生对自身安全的保护。

实验室功能介绍

本实验室将全面支持同学们的大学物理课学习；

本实验室为同学们提供了数十个定性或半定量实验。

本实验室还为同学们提供了大量的趣味物理展品。

实验和资料将帮助你理解物理概念,帮助你体会实验构思的巧妙,帮助你把理论与实践更好地结合起来,帮助你开阔知识视野。总之是为了帮助你早日成才！

本实验室采取互动方式教学，除了观察教师为你做的演示实验以外，你还可以选择自己最感兴趣的项目亲自动手做实验；你可以利用导学系统去学习,去思考,去探索；你还可以在课外参加创新实践活动,参加实验室建设,发展自己的个性与特长。

兴趣是最好的老师，在这个实验室的经历将会使你终生难忘!

1. 锥体上滚

【实验目的】：

1．通过观察与思考双锥体沿斜面轨道上滚的现象，使学生加深了解在重力场中物体总是以降低重心，趋于稳定的运动规律。

2．说明物体具有从势能高的位置向势能低的位置运动的趋势，同时说明物体势能和动能的相互转换。

【实验仪器】：锥体上滚演示仪

图1，锥体上滚演示仪

【实验原理】：

能量最低原理指出：物体或系统的能量总是自然趋向最低状态。本实验中在低端的两根导轨间距小，锥体停在此处重心被抬高了；相反，在高端两根导轨较为分开，锥体在此处下陷，重心实际上降低了。实验现象仍然符合能量最低原理。

【实验步骤】：

1．将双锥体置于导轨的高端，双锥体并不下滚；

- 1 - 大 学 物 理 实 验

大学物理实验包括力学、热学、光学、电学、磁学等方面的实验。在力学实验中，学生可以通过自己动手实验，探究牛顿定律、动量守恒定律等力学基本原理。在热学实验中，学生可以了解热力学定律，探究热传导、热膨胀等热学现象。在光学实验中，学生可以研究光的反射、折射、干涉等光学现象。在电学实验中，学生可以探究电流、电阻、电容等电学基本概念，学习欧姆定律、基尔霍夫定律等电学原理。在磁学实验中，学生可以了解磁感应强度、磁通量、磁力线等基本概念，探究洛伦兹力、法拉第电磁感应定律等磁学原理。

大学物理实验不仅是理论知识的实践，也是锻炼学生实验技能、观察力、思维能力和团队合作精神的重要途径。通过大学物理实验，学生能够更深入地了解物理知识，提高自己的实践能力，为未来的科学研究和工作打下坚实基础。

大 学 物 理 实 验 教 案（1）

实验题目 用 双 臂 电 桥 测 电 阻 率

实验性质 基本实验 实验学时 3 教师 李志

教学目的 1. 理解双臂电桥测电阻率的原理。

2. 掌握双臂电桥测电阻率的操作方法。

3. 练习数据处理的方法。

重 点 1． 双臂电桥测电阻率的操作方法。

2． 千分尺的操作与数据记录。

难 点 1.双臂电桥测电阻率的原理。

2.练习数据处理的方法。

教

学

过

程

的

设

计 课前的准备：

1. 仪器设备的检查。

2. 实验的预做（采集三组以上数据进行处理）。

3. 作出数据表格设计的参考。

课上教学的设计：

一、课上的常规检查 （预习报告、数据表格的设计等）。 (5 分钟)

二、讲解的设计 (30分钟)

1．引言：电阻测量的几种方法（伏安法、惠斯登电桥法、双臂电桥法等），提出各种方法测电阻的适用范围和不同点。

2．提出本实验的目的与任务，讲授为完成本实验的任务，设计实

验思想和设计原则，即重点讲解公式

121221121RRRRrRRrRRRRRbx 演变到公式

bxRRRR21的原因，向学生解释双臂电桥电路与惠斯登电桥电路的不同。

3.实验的拓展：由本实验的完成深化和延伸所学的知识，启发学

生利用现有的设备拓展出新的实验内容。如：影响双臂电桥灵敏度的因素等，培养学生的创新思维和创新能力。

4.数据的测量与处理:测量中如何减小误差、如何规范报道实验的结果。

5．介绍主要仪器设备与使用。

6．强调实验中要注意的问题。

三、学生的实验开始

四、指导实验。

实验前30分钟不解答问题,给学生自己理解消化的时间,30分钟后边指导边提出一些问题启发学生解答.重点辅导:

(1) 双臂电桥的调节. 时间的掌握：留由5分钟机动的时间。