大学物理实验论文

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大学物理实验论文

对物理实验的地位认识:物理学是工程技术学科的理论基础,从本质上说,物理学是一门实验学科。物理概念的建立,物理规律的发现,都是严格建立在实验事实的基础上并不断受到实验检验,在物理学理论的每一步发展中,物理实验都起着决定性的作用。

物理实验课程有着它自身的特点,物理实验的知识、方法、技能和习惯是高等工程技术人员所必须具备的,需要由浅入深、由简到繁加以培养和锻炼。物理实验课是理工科各专业一门必修的独立设置的基础实验,是学生进入大学后受到系统实验方法和实验技能训练的开端,它在培养学生用实验手段去发现、观察、分析和研究问题,最终解决问题的能力方面起着重要的作用。也为学生后续课程的学习及独立地进行科学实验研究、设计实验方案和提出新的实验课题打下良好的基础。

如何做好物理实验:物理实验是一门实践性课程,主要是通过我们的实践训练来充分发挥我们的主观能动性,加强我们的独立实践能力的训练。因此,每次实验前,我们必须预习实验教材和相关资料,了解实验目的,理解实验原理和实验方法,熟悉实验内容和步骤,根据自己的理解,写好实验预习报告,并且一定要先画好实验数据的记录表格,为实验过程争取更多的时间;实验过程中,我们学生一定要自己动手动脑实际操作仪器,一般的话,应该按照以下基本过程进行实验:认识仪器(熟悉仪器的构造特点、使用方法和测量误差)——熟悉操作步骤(对照实物研究实验操作程序,想想方案的合理性)——调试安装实验仪器(先贵单个仪器进行检查调试,然后再按实验要求安装)——实验试做和观察(事先纠正实验过程中可能出现的问题或错误,避免数据测量是出现问题)——数据测量和记录(注意读数规则,注明单位)——数据检查(数据测量完成后,要检查数据的合理性)——结束实验;实验后要誊写一份系统的相关实验报告。

实验误差注意事项:我们在对物理量进行测量的过程中,由于受测量仪器、实验条件以及种种因素的局限,测量不可能无限精确,测量结果与真值之间总有一定的差距,测量值只能是真值的近似值,及难免存在测量误差,它存在于一切测量活动中,而且贯穿测量过程的始终,测量时,我们只能尽量减小测量误差的影响,而不能完全消除它。

为减小实验过程的误差,我们要掌握各种实验误差的原理和计算方法,只有这样我们才能够从根本上减小误差问题。另外,针对于测量误差,我们可以进行多次测量以起到减小误差的效果。

数据处理方法:实验中测得的数据,我们需要很好地整理、表示、分析、计算,以期从中得到最终结果和找出实验规律,此过程即为数据处理。处理数据的方法主要有列表法和作图法(图示法和图解法)。

列表法是将实验中测得的数据、中间计算数据、最终结果等依照一定的形式和顺序列成表格。其优点是简单明了,形式紧凑,各数据易于参考比较,便于表示出有关物理量之间的对应关系,便于归纳总结;缺点是数据变化的趋势不够直观,求取两相邻数据的中间值时,还需借助插值公式进行计算。而作图法则能够形象直观地体现出所有数据的变化趋势。

消除系统误差的基本方法:为消除误差,我们首先应该想到所有可能产生系统误差的根源,以便对症下药地采取措施去消除它们。我们可以有以下方法可以有效地消除系统误差:

1、消除产生系统误差的根源(根本方法):测量前,认真分析可能产生误差的各种因素,然后采取相应的措施以减小这些因素的影响。

2、采用修正值对测量结果进行修正:在测量前,首先对一起设备本身进行检定,以得到其系统误差或修正值

3、采用专门的测量方法:替代法、交换抵消法、正负误差抵消法、半周期观测法

实验一:分光计的调节与应用——光栅衍射法测光波波长

此实验利用到两个重要原理:光栅衍射原理和自准直望远镜原理。针对光的波动性这一表现,说明光的直线传播是衍射现象不显著是的近似结果。光栅是根据多缝衍射原理制成的一种分光元件,它能够产生谱线间距较宽的匀排光谱。用分光计测量角度,是根据光的反射和折射定律测量入射光与出射光的方位角而实现的,而要达到测量目的,分光计必须满足三个条件:①望远镜能观察平行光②平行光管能发射平行光③望远镜的光轴和平行光管的光轴与一起转轴垂直。分光计的读数原理:分光计的读数装置是由游标盘和刻度盘组成的,沿刻度盘圆周的刻线将其分为720等分,即最小分度是0.5°(30´),小于0.5°则利用游标读数。此实验需要注意的几点:①如果测量时,刻度盘的零刻线曾经过左游标或右游标的零刻线,则测量数据需加上360°再作计算;②光栅是精密光学器件,严禁用手触摸刻痕,以免弄脏或损坏;③汞灯点亮之后需经过十几分钟后才能达到稳定工作状态,关掉之后需先拿开灯罩冷却十几分钟后才能再次启动。

实验二:迈克尔逊干涉实验

迈克尔逊干涉仪是用分振幅法产生双光束以实现干涉。干涉圆环中心疏,边缘密。实验主要是计算出两束光线的光程差并测量出相关角度,而刻痕间距是已知的,则光波波长不得而知。读数时应该注意,此数据有7位有效数字,包括3部分的数据读数相加:①先读出标尺上的mm读数;②再从仪器前方的读数窗口读出0.1~0.01mm读数;③从仪器右方的读数鼓轮上读出0.001~0.00001mm读数。

实验三:拉伸法测量杨氏模量

拉伸法测量杨氏模量,其简单定义即拉伸形变,符合胡克定律:在弹性限度内,弹性体的应力与应变成正比。此实验应用砝码的重力作为拉力F 逐个增加砝码,测量多个数据,然后运用逐差法计算。最后要注意的就是一个测量结果的不确定度估计。实验注意事项:在增减砝码时,应该轻拿轻放,等金属丝不晃动且形变稳定后再进行测量;测量时注意消除目镜丝杆空程带来的误差,整个测量过程中读数鼓轮不能中途反转。

实验四:示波器原理和使用

此构造原理图,示波管(包括电子枪、偏转轮、荧光屏三部分)为其核心部分。电子枪阴极发出电子束,经电场聚焦后,形成艺术很细的高速电子流打在荧光屏上形成亮点。

实验五:用霍尔效应法测量磁场

置于磁场中的载流体,如果电流方向与磁场方向垂直,则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场,载流体会产生一电位差,此为霍尔效应。霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用而引起的偏转,电子和空穴被约束在固体材料中,即导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的积累,从而形成附加的横向电场,即霍尔电场。

霍尔电压的测量过程,螺线管通电时间过长会导致螺线管发热而影响测量结果,实验时每测完一组数据后可断开电源片刻再接着测量。

实验六:半导体二极管伏安特性的研究

本实验通过对常用的半导体器件—二极管特性的研究,了解PN结的特性、结构和工作原理,并测量二极管的部分参数。在某一电学元件两端加上直流电压,在元件内就会有电流