一、考试题型：选择题、填空题、名词解释、简答题、论述题
二、复习掌握知识点提纲：
第一讲：现场总线概述
●现场总线概念（P1）-关键字：设备（节点），介质。规范（协议），通信
?现场总线是一种应用于生产现场，在现场控制设备之间、现场设备与监控装置之间实
现双向、串行、多节点数字通信的技术。
-有多个分散在生产现场、具有数字通信能力的测量控制仪表作为网络节点
-以双绞线等传输介质为纽带
-按公开、规范的通信协议
-实现数据传输与信息交换，完成测量控制任务的网络系统、控制系统
●控制系统结构变迁及网络化控制系统的特点（P2）-气-电-集中-集散-网络化
?控制系统的结构变迁：
1.基地式气动仪表控制系统
2.气动、电动单元组合式模拟仪表控制系统
3.集中式数字控制系统
4.集散控制系统 DCS 、PLC
5.现场总线控制系统FCS
?网络化控制系统的特点：
1.结构上形成设备的网络式连接
–节省大量线缆、槽架、连接件；
–连线设计与接头校对的工作量也大大减少
–增加现场控制设备无需增设新的电缆
2.实现了工业数据的网络式远程传输与集中管理，扩大了操作人员的视野，为远程
监视与操作提供了基础条件
–无人值守机站
3.将控制功能模块置入现场设备，实现了全分布式控制系统
4.支持总线供电
5.为自动化系统与其它信息系统的沟通，为实现企业的管理控制一体化创造了条件
●对控制系统网络的要求（PPT）-开放、互操作、实时（确定）、环境容忍
?开放性、互可操作性、通信的实时性、对环境的适应性
1.开放性：通信协议公开，能与任一遵守相同标准的其它厂商设备互连为系统
2.互可操作性：
-互连设备间的信息传送与沟通；
-互用：不同生产厂家性能类似的设备可实现相互替换
3.通信的实时性：具有严格的时序和定时要求：
达不到实时性要求或因时间同步等问题影响了网络节点间的动作时序，甚至会造
成灾难性的后果。
4.环境适应性：
在高温、严寒、粉尘等恶劣环境下能正常工作，能抗震动、抗电磁干扰、在易燃
易爆环境下能保证本质安全，有能力支持总线供电等
●控制网络与计算机网络的区别（P38）-环境，任务，实时性（小数据量，快速
性，确定性，可靠性）
?网络节点不同：
-计算机网络：计算机、工作站、打印机、显示终端
-控制网络：除了以上设备之外，还有PLC、数字调节器、开关、马达、变送器、阀门、按钮等。内嵌有CCPPUU、单片机或其它专用芯片的设备，或功能简单的非智能设备
?工作环境不同：
-计算机网络：办公室
-控制网络：工业生产现场，酷暑严寒、粉尘、电磁干扰、震动、易燃易爆环境（本质
安全），总线供电的需求
?任务不同：
–计算机网络：传输文件、图象、话音等。许多情况下有人参与。
–控制网络：传输工业数据（图象），承担自动测控任务。许多情况下要求自动完成
?控制网络的特点：实时性、可靠性的要求高、数据帧包含的字节数少
●现场总线系统组成（PPT）
第二讲数据通信基础
●工业数据通信系统的基本组成（P16-P17）
-发送设备、接收设备、传输介质、传输报文、通信协议（语法、语义、时序）
?数据通信系统的组成：
1.硬件：发送设备、接收设备、传输介质
a)传输介质是从发送设备到接收设备之间用于传递信号的媒介，是连接收发
双方的物理通路
b)典型传输介质
1)有线传输介质：双绞线、电缆、电力线、光缆等；
2)无线传输介质：如电磁波、红外线；
2.软件：传输报文、通信协议
a)报文指包含有文本、命令、参数值、图片、声音等数字信息的通信帧
b)通信协议是通信系统中理解通信数据意义和控制数据通信的一组规则：规定
通信内容的含义、规定通信何时进行、规定通信如何进行。按协议规定的语
法、语义和时序进行通信帧的组织和调度。P17
1）语法：是指通信中数据的结构、格式及数据表达的顺序。
2）语义：是指通信数据位流中每个部分的含义，收发双方正式根据语义来理解通信数据的意义。
3）时序：包括两方面的特性：一是数据发送时间的先后次序，二是数据的发送速率。
●可靠性指标（P19）-误码率
-误码率是衡量数字通信系统可靠性的指标。它是指二进制码元在数据传输系统中被传错
的概率率：其中N是传输的二进制码元总数，Ne为传输出错的码元数
●介质带宽（P20）-信号的有效频谱；介质带宽；介质带宽不足导致信号失真；
传输介质的带宽会限制传输速率的提高。
?通信系统所传输的数字信号经过傅里叶变换，可分解成无穷多个频率、幅度、相位都
不相同的正弦波。信号中所含有的频率分量的集合称为频谱。信号频谱所占有的频率
宽度称之为信号带宽。
?以一定的幅度门限为界，将在接收端能收到的那部分主要信号的频谱从原来的无穷大
频谱中划分出来，这部分信号集合所具有的频谱即为该信号的有效频谱。
?介质带宽则指传输介质所能通过的物理信号的频率范围。如果介质带宽小于信号的有
效带宽，信号就可能产生失真而使接收端难以正确辨认。所以介质带宽不足导致信号
畸变。
?信道容量指信道在单位时间内可能传送的最大比特数。当传输速率提高时，由于信号
的有效带宽会随之增加，因而需要传输介质具有更大的介质带宽。所以，数据的传输
速率应该在信道容量容许范围之内。若实际传输速率超过信道容量，即使超过一点点，其传输也不能正确进行。因此传输介质的带宽会限制传输速率的增高。
●信道容量C、带宽W、信噪比S/N之间的香农计算公式（P21）-提高信噪比能增
加信道容量；增加带宽W可以增加、但不能无限制地使信道容量增大
?信道容量C：指信道在单位时间内可能传送的最大比特数
?带宽W：信号频谱所占有的频率宽度
?信噪比S/N之间的香农计算公式为：C = W log (1+ S / N )，由公式看出：提高信
噪比或增加信道带宽均可增加信道容量。另一方面，噪声功率N=Wno，随着带宽W的
增大，噪声功率N也会增大，导致信噪比降低，使信道容量随之降低。所以增加带宽
W并不能无限制地使信道容量增大。
●数据编码：（P22）数字数据编码；单极性，双极性，归零，不归零
?数字数据编码；单极性，双极性，归零，不归零
用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、 1状态的，称为数字数据编码
a：单极性非归零码；b：单极性归零码；c：双极性非归零码；d：双极性归零码
?曼彻斯特编码：从高电平跳变到低电平表示0，从低电平跳变到高电平表示1
?差分曼彻斯特编码：时钟周期起点电平的变化表示“0”，不变化表示“1”
?模拟数据编码：采用用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据的0，1
状态的，称为模拟数据编码。模拟数据编码采用模拟信号来表达数据的0，1状态。
信号的幅度、频率、相位是描述模拟信号的参数
?幅值键控、频移键控、相移键控是模拟数据编码的三种编码方法
●传输方式：（P26）-串行传输/并行传输；同步传输/异步传输；背
?串行传输：
1.数据流以串行方式逐位地在一条信道上传输
2.每次只能发送一个数据位
3.发送方必须确定是先发送数据字节的高位还是低位。同样，接收方也必须知道所
收到字节的第一个数据位应该处于什么位置
4.串行传输具有易于实现，在长距离连接中可靠性高等优点。适合远距离的数据通
信
?并行传输：
1.数据以成组的方式在两条以上的并行通道上同时传输
2.可同时传输一组数据位，每个数据位使用单独的一条导线
3.如用8条导线并行传输一个字节的8个数据位，另外用一条“选通”线通知接
收者接收该字节，接收方可对并行通道上各条导线的数据位信号并行取样
4.采用并行传输传输字符时，便于收发双方的字符同步
5.串行传输中将数据按规定的顺序逐位传输；并行传输将数据组成字符或字节后同
组传输
6.典型应用：计算机的串口与并口
?同步传输：
1.指通信系统中所有设备都使用一个共同时钟，所有数据位的传输都和这个时钟信
号同步
2.时钟源可由参与通信的一台设备产生，也可由外部时钟提供的
3.时钟可具有固定频率，也可按不规则的周期切换
4.每个数据位只在时钟信号跳变（上升或者下降沿）之后的一个规定的时间内有效。
5.收发双方利用时钟跳变来决定什么时刻发送或读取每一个数据位
6.同步传输应用于:
a)一块电路板元器件之间传送数据
b)短距离数据通信，如连接电缆在30～40cm甚至更短
7.同步传输适合高速传输
8.需要一条专线传输时钟信号
9.长距离数据通讯时同步传输的代价较高，容易受到噪声的干扰
?异步传输：
1.每个通信设备都有自己的时钟信号
2.通信设备之间必须在时钟频率上保持一致，所有时钟之间的误差必须在保持在一
定范围
3.传输开始时要求同步各设备的时钟
4.异步传输并不要求收发两端在传送每一个数据位时都同步
?例如在传输字符前设置一个起始位，预告传输即将开始，在代码和校验信号结束
后，设置终止位，表示该字符结束
?在传输数据帧的开头和结尾设置起始、结束标志（或字节）
?在起始和结束标志之间，包含要传送的字符、数据、指令
5.异步传输的特点
?易于实现
?对线路和收发器的要求较低
?需要额外传输一个或多个同步字符或帧头而增加网络开销
●异步传输中同步方式（P26-27）-位同步、字符同步、帧同步（简答题）背
?异步传输中各设备之间的时钟同步对通信至关重要。按传输数据的基本组织单位，分
为：位同步、字符同步与帧同步
1.时钟信号满足：
?接收端与发送端时钟信号的频率相同
?时钟信号与数据信号间保持固定的相位关系。
2.位同步：
?收发两端按时钟信号实行位同步
?接收端从接收信号中提取时钟同步信号
3.字符同步：
?将字符组织成组后连续传送
?每个字符内不加附加位，字符前加一个或多个同步位
?接收端根据接收到的同步位确定字符的起始位置
?字符同步用于电报传输、计算机与其外设之间的数据传输中，它们通常以字符
为单位收发
4.帧同步：
?数据帧是一种按规范约定将数据组织成组的结构形式
?帧同步指收发双方按帧头帧尾的特征标志实行同步
?将数据帧作为一个整体实行同步
?帧同步是现场总线系统通信中通常采用的同步方式
●通信线路的工作方式（P28）-单工通信，半双工通信，全双工通信（选择题）
?单工通信：单工通信线路一般采用二线制
?半双工通信：现场总线系统的数据通信中常采用半双工通信
?全双工通信：常用于计算机—计算机之间的通信
●差错控制、检错、纠错（P29）-奇偶校验；求和校验；循环冗余校验；纠错；1
位出错的海明码纠错方法（填空题）
?奇偶检验：
1.在每个字符或字节中添加奇偶校验位，使得一个字符或字节中1的总个数总是奇数，
为奇校验
2.添加奇偶校验位，使得一个字符或字节中1的总个数总是偶数，为偶校验
3.奇偶校验应用简单，但可能漏掉大量错误
?求和检验：
1.在发送端对传输数据分成k段，每段均为等长的n比特，求和后附在数据之后一
并发送；接收端收到所有k+1段求和，如果结果为零则认为传输过程没有错，否
则认为发生错误。
2.校验和能检测出95％的错误
3.计算量大于奇偶校验方法
?循环冗余检验：
1.按照要发送数据的位序列形成一个多项式ｆ(x)，ｆ(x)的各项系数为数据序列的0、
1状态
2.用预先约定的生成多项式G(x)去除ｆ(x)，求得一个余数多项式R（x）
3.将余数多项式加到数据多项式之后形成ｆ’(x)发送
4.接收端用同样的生成多项式G(x)去除接收数据多项式ｆ’(x)
5.如果计算余数多项式为零，则表示传输无差错；如果计算余数多项式不等于零，则
表示传输有差错
6.ＣＲＣ的计算规则：采用即减法不借位，加法不进位的异或操作。
?两种常用的纠错方法：
1.自动重传：
1）停止等待
2）连续自动重传
I．拉回方式
II．选择重发方式
–技术简单，但确认、重发过程加大通信量，严重时还会造成通信障碍
2.前向差错纠正：
–在接收端检测和纠正差错，无需请求重发
–将一些额外的位按照某种方式进行编码，加入到通信数据中。根据这些位的状态可
检测到一定数量的错误并进行纠正。
–增加这些额外的位增加了通信开支，同时也增加了计算量
–海明（R.W.Hamming）码常用于前向差错纠正
第三讲控制网络基础
●网络拓扑及其对控制网络的影响（P41）-环形，星形，总线型，树形
?环形拓扑：
1.通过网络节点的点对点链路连接，构成一个封闭的环路。信号在环路上从一个设备
到另一个设备单向传输，直到信号传输到目的地为止。每个设备只与逻辑或空间上与
它相连的设备链接
2.每个设备都集成有一个中继器。中继器接收前一个节点发来的数据，然后按原来
速度一位一位地从另一条链路发送出去
3.信号只能单向传输。一个设备的故障会导致整个网络瘫痪。
?星形拓扑：
1.每个节点通过点对点连接到中央节点，任何两节点之间通信都通过中央节点进行。
采用集中式通信控制策略
2.一个节点要传送数据，首先向中央节点发出请求，要求与目的站建立连接。连接建
立后，该节点才向目的节点发送数据
3.中央节点必须建立和维持许多并行数据通路，因此中央节点的任务繁重，
而每个节点的通信处理负担很小
4.一条线路受损，不会影响其他线路的正常工作。
?总线型拓扑：
1.由一条主干电缆作为传输介质，各网络节点通过分支与总线相连
2.总线上一个节点发送数据，所有其它节点都能接收。总线拓扑可以发送广播报文
3.由于所有节点共享一条传输链路，某一时刻只允许一个节点发信息，因此需要有某
种介质存取访问控制方式，来确定总线的下一个占有者
4.随传输距离的增加，信号会逐渐变弱；分支也会引起信号反射而降低信号的传输质
量，给定长度的电缆上连接的设备数量，总线长度、分支个数、分支长度等都要受到
限制。
?树形拓扑：
1.其传输介质是不封闭的分支电缆。
2.可以认为是星形拓扑或总线拓扑的扩展形式；用多接点并联连接的接线盒取代图中
下面集线器的位置
3.一个站发送数据，其它站都能接收。因此，树形拓扑也可完成多点广播式通信
●常见网络传输介质（P43）-双绞线、同轴电缆、光纤、无线（看书）
●传输介质的访问控制方式（P47，结合后续其他各种总线一起理解）
?随机（CSMA/CD）
1.网络上的任何节点都没有预定的通信时间，随机向网络发起通信。
2.多个节点同时发起通信，使信号在传输线上相互混淆而遭破坏，称为“冲突”。
3.为避免冲突，每个节点在发送信息之前，都要侦听传输线上是否有信息在发送，这就是
“载波监听”。
4.CSMA的控制方案：先听再讲。节点发送前先监听总线，如果介质空闲则发送。如果介质
忙则要等待一定时间间隔后重试
5.CSMA坚持退避算法：
不坚持CSMA：加入监听的结果表明介质是空闲的，则发送。加入介质是忙的，则等待一段随机事件，再重新监听
1坚持CSMA：加入介质是空闲的，则发送。加入介质是忙得，继续监听，直到介质空闲，立即发送。假如冲突发生，则等待一段随机事件，继续监听。
P坚持CSMA：假如介质空闲，则以一定的概率P坚持发送，或以（1-P）的概率延迟一个时间单位再听。这个时间单位等于最大的传播延迟。假如介质是忙的，继续监听直到介质空闲，再以一定的概率P坚持发送。
6.检测到冲突，就立即停止发送，并向总线上发一串Jam信号，通知总线上各站冲突已发
生
-受控（令牌，时分复用（同步，异步，主从））
?令牌
1.各节点按预定顺序形成一个逻辑环
2.对总线广播带有目的地址的令牌帧，与帧中目的地址一致的站点识别出该帧与自己
的地址符合，即接收令牌
3.令牌传递过程是顺序依次进行的，因此对所有站点都有公平的访问权。
4.控制网络中对访问的等待时间是一个重要参数
5.要使站点取得令牌的等待时间是确定的，就需要限定每个站发送帧的最大长度
6.如果所有站都有报文要发送，最大等待时间为全部令牌传送时间和报文发送时间的
总和
7.如果只有一个站点有报文要发送，则最小等待时间只是全部令牌传递时间的总和。
实际等待时间应在这个区间范围内。
8.选定站点数及最大的报文长度，以保证在限定的时间内取得令牌
9.令牌总线的访问控制还可提供不同的优先级
10.令牌总线介质访问控制应具备的功能
?令牌传递算法
?逻辑环的初始化
?站点插入算法：周期性地使新站点有机会插入环中
?站点退出环路
?差错恢复
–网络应能发现差错，丢失令牌应能恢复，在多重令牌情况下应能识别处理
11.实令牌与徐令牌：
1)实令牌：网络传递的数据帧中有一种专门作为令牌的令牌帧
2)虚令牌是指将令牌隐含在普通数据帧中，没有专门的令牌帧存在。
网络管理者给每个节点分配一个唯一的地址,每个站点监视收到的每个报文帧的源
地址,并为接收的源地址设置一个隐性令牌寄存器, 让隐性令牌寄存器的值为收到
的源地址加1，所有站点的隐性令牌寄存器在任一时刻的值都相同。如果隐性令牌
寄存器的值与某个站点自己的ＭＡＣ地址相等,该站点就可立即发送数据。
?时分复用：
时分复用(ＴＤＭ)对每个节点预先分配好特定的一段时间,让每个节点在这段时间
内占有总线。多个节点按划分的时间顺序占用总线的工作方式称为时分多路复用
–如让节点A、B、C、D分别按1、2、3、4的顺序占用总线。
–事先可以预计好每个节点占用总线的时间（需要的通信时间、要传送的字节数）
–可准确估算出每个节点两次占用总线的之间的循环周期。
1.同步时分复用：为每个节点分配相等的时间，而不管每个设备要通信的数据量的
大小。
–每当分配给某个节点的时间片到来时，该节点就可以发送数据
–如果此时该节点没有数据发送，传输介质在该段时间片内就是空的。
–同步时分复用的平均分配策略有可能造成通信资源的浪费，不能有效利用链路的全部容量
2.异步时分复用（统计复用）：
–异步指对每个节点的时间分配是不相同的、有弹性的
–根据给定时刻可能进行发送的节点数目的统计结果决定时间片的分配。
–动态分配时间片的能力可以大大减少信道资源的浪费
–异步时分复用还可采用变长时间片的方法来实现。可以按动态方式管理变长域
3.主从通信：也属于时分复用的一种形式，只是各节点向总线发送数据的时刻和时
间片长度，全都由主节点控制
●控制网络通信参考模型（P52，计算机网络分层基础）
?开放系统互连参考模型 :ＯＳＩ( Open SystemInterconnection )参考模型,这是由国际标准化组织ＩＳＯ为实现开放系统互连所建立的分层模型，为开放系统互连提供了概念性、功能性结构
?按通信功能划分为七个层次。划分原则是将相似功能集中在同一层内，各层的协议细节由各层独立进行。功能差别较大时则分层处理，每层只对相邻的上、下层定义接口。
?一旦引入新技术或提出新的业务要求时，可以把因功能扩充、变更所带来的影响限制在直接有关的层内，而不必改动全部协议。
?具体划分为：从邻接物理媒体的层次开始，分别赋于１、２、……、７层的顺序编号，相应地称之为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
?第１～３层功能称为低层功能（ＬＬＦ），即通信传送功能；第４～７层功能称为高层功能（ＨＬＦ），即通信处理功能
?每一层的功能是独立的，它利用其下一层提供的服务并为其上一层提供服务，而与其它层的具体实况无关。
?应用层实现各种应用进程之间的信息交换，同时还具有一系列业务处理所需要的服务功能。
●网络互连及互连设备及其在控制网络中的应用（P56）（看书）
-在不同传输介质、不同速率、不同通信协议的网络之间实现互连--------网桥网桥能够互连两个采用不同数据链路层协议、不同传输速率、不同传输介质的网络。它需
要两个互连网络在数据链路层以上采用相同或兼容的协议。
-中继器（PROFIBUS中继），网桥（PROFIBUS 485-以太网），路由器，网关（PROFIBUS-ETHERNET）
在物理层使用中继器（Repeater）,通过复制位信号延伸网段长度；
在数据链路层使用网桥 (Bridge) ,在局域网之间存储或转发数据帧；
在网络层使用路由器 (Router) , 在不同网络间存储转发分组信号；
在传送层及传送层以上，使用网关(Gateway) 进行协议转换，提供更高层次的接口。
第四讲 CAN总线
●CAN基于报文，不分主从（加入应用层后又可以有主从了）（P61）
?CAN网络上的节点不分主从，任一节点均可在总线进入空闲时主动地向网络上其他
节点发送信息，但高优先级的报文才获得总线控制权
?CAN采用非破坏性仲裁技术，标示符数值越小，优先级越高，优先级较低的节点会
主动地退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据。
?基于报文（非节点地址）的传输
1.节点可随意加入，提供系统灵活性
2.报文标示符表明报文内容而不是报文目标地址，所以全部节点可通过报文滤波
机制决定是否采用该报文
3.通过报文滤波可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式收发数据，无
需专门的“调度”
4.数据的完整性：一个报文要不被全部节点正确接受，要不一个节点都没有接收。
?其他特点看书（P61-P62）
●CAN的通信参考模型：（P62）
-物理层：位定时，同步，驱动，连接
-数据链路层
?MAC层（媒体访问控制子层）：帧结构封装解封，位填充，执行仲裁，错误检测，出
错标定，故障界定
?LLC层（逻辑链路控制子层）：为数据传送和远程数据请求提供服务，确认由LLC子
层接收的报文实际已被接收，并为恢复管理和通知超载提供信息
●CAN的载波侦听多路访问，逐位非破坏性仲裁（显性位优先级高），位填充（P63，
PPT）-显性位，隐性位电平状态与逻辑状态
?当总线上两个不同节点在同一位时间分别强加显性和隐性位时，总线上呈现显性位，
即显性位覆盖了隐性位。
●速度、距离与节点数（5k，10km，1M，40m，110个节点）（P61）
?CAN的直接通信距离最远可达10km（速率5Kb/s以下）；通信速率最高可达1Mb/s（此
时通信距离最长为40m）
?CAN上的节点数主要决定于总线驱动电路，目前可达110个
●帧类型，帧结构，数据帧帧结构（P67）-数据帧、远程帧、出错帧、超载帧，
各自功能。
?数据帧携带数据，由发送器传送至接收器
?远程帧用以请求总线上的相关单元发送具有相同标识符的数据帧
?出错帧由检测出总线错误的单元发送
?超载帧用于提供当前的和后续的数据帧的附加延迟
-数据帧由7个位场组成，各位场功能。
1.帧起始：用于节点同步，所有节点都必须同步于首先开始发送的那个节点的帧
起始位前沿。只有在总线处于空闲状态时，才允许节点开始发送
2.仲裁场：仲裁场由标识符合远程发送请求位（RTR）组成，RTR在数据帧中必须
是显位，而在远程帧中必须为隐位。
3.控制场：
4.数据场：
5.CRC场：
6.ACK场：
7.帧结束：每个数据帧和远程帧均以连续7个隐性位作为结束标志
●错误检测功能及处理措施（P71，P74）
-发送自检，CRC检查，位填充检查，报文格式检查，应答检查（P74） -正常工作模式——消极工作模式——关断模式（PPT，P74）
●应答场，出错帧，“错误主动，错误被动，总线关闭切换”（补图）
（P70，P71，应答场和出错帧各自解决的问题是?）
?应答场的存在，让发送方与网络断开时，能够发现错误，因为此时也没人能给他发错
误帧。
?但只有应答场不够，因为只要有一个人正确接收到数据，应答场就是显性的，其他没
有正确接收到数据的节点必须有一个机制汇报错误，当一个接收者收到错误的数据的时候，它立即开始发送一个错误帧，则接下去总线上的信号就是这个错误帧，其它的节点和发送者也都会收到这个错误帧，那所有的节点都知道出错了，接收者会丢掉此次消息，而发送者会试图重发此次消息。
●同步技术：硬同步，重同步。重同步跳转宽度（PPT，P75）
?硬同步：硬同步只在总线空闲时通过一个下降沿(帧起始)来完成，此时不管有没有相
位误差，所有节点的位时间重新开始。强迫引起硬同步的跳变沿位于重新开始的位时间的同步段之内。
?重同步：在消息帧的随后位中，每当有从“隐性位”到“显性位”的跳变，并且该跳
变落在了同步段之外，就会引起一次重同步。重同步机制可以根据跳变沿增长或者缩短位时间以调整采样点的位置，保证正确采样。
?重同步跳转宽度SJW：并不是位周期里的一段，却是位定时计算时的一个重要的指标，
它定义了重同步时为补偿相位误差位时间中相位缓冲段1或者相位缓冲段2被增长或
缩短的最大基本时间单元数。
●CAN通信控制器SJA1000的使用（PPT）
-SJA1000引脚、功能框图及基本使用过程
引脚图：
功能框图：
第五讲 Profibus 总线
●PROFIBUS的三个子集及应用领域（P187）-PA，DP，FMS（ok）
?FMS：侧重于车间级较大范围的报文交换，它主要定义了主战和主战之间的通信功能。
在信息交换应用层次上定义多主站系统间的统一的通信报文规范，可满足针对车间级
或一条流水线层面上的实时控制任务，重点在于为车间级控制提供大范围的、中速的、
周期性的和非周期性的通信服务。（应用不多）
?DP：主要是面向工厂现场层应用的。DP主要用于完成包括诸如可编程控制器、自动
控制设备、传感器、执行器间的快速可靠地通信任务。其网络速度最快可达12Mb/s。
可以建成单主站或多主站。（应用较多80%）
?PA:是专为过程自动化而设计的，采用IEC1158-2中规定的通信规程，能支持总线供
电，具本质安全特点，通信速率固定为31.25Kb/s。主要用于防爆安全要求高、通信
速度较低的过程控制场合。
●PROFIBUS的三类站点（P189）-1类主站、2类主站、从站（ok）
?1类主站：有能力控制若干从站、可完成总线通信控制与管理的设备。PLC、PC机等
可作为1类主站。
?2类主站：有能力管理1类主站的组态数据和诊断数据的设备。具有1类主站所具有的通
信能力。可完成站点的数据读写、系统组态、监视、故障诊断等。编程器、操作员工
作站、操作员接口等都是2类主站。
?从站：通信上从属于1类主站管理，提供I/O数据的现场设备
●PROFIBUS的通信参考模型（P186，P188，P189）（重点/难点）（补图）
-物理层（P191）：
?DP:RS-485,NRZ（不归零）编码异步传输，屏蔽双绞线，每段32个站，最多127个站，9
针D型插头（5V，GND，D+，D-）
传输距离：12Mb/s时100m；9.6Kb/s时1200m。比特率从9.6k～12Mbps
按字节异步传输，起始、数据、奇偶校验位、停止
?PA:IEC61158-2，曼彻斯特编码，31.25kbps，本质安全
-数据链路层：(DP/FMS)实现无差错传输功能（注重看书理解记忆）
?MAC：采用基于传递令牌的主从分时轮询协议，混合总线访问:主站之间令牌环+主从站之间
主从方式（P189-P190，P198）
?FDL：主从站之间数据传输功能以及报文帧的格式和定义；DP V0中仅使用了SDN和SRD
1.提供各种数据帧传输服务
1)不需确认：SDN用于一个主站向多个站点广播发送不需要回复相应的数据，如数据的
同步发送，状态宣告；CS（同步时钟）
2）需要确认：SRD用于主站对从站的轮询；MSRD（V2，要求以群发进行数据帧答复）；
CSRD(周期性数据交换)；SDA用于主站间的通信；
2.VO最常用的SRD帧：发送数据且要求恢复数据帧
a)P196,SD2数据帧帧结构
b)P197，扩展地址SD2数据帧帧结构：DSAP，SSAP，服务访问点，类似IP端口号
c)PPT（P29），SRD帧的同步过程
?数据链路层通过MAC和FDL为用户提供DDLM_Data_Exchange，DDLM_RD_Inp，DDLM_Set_Prm
等服务访问点。
-用户层：通过设定的服务原语使用FDL层提供的服务，实现最终的用户数据收发，
参数配置等
?V0：PLC和从站设备之间的循环数据交换
?V1：PC/PLC和从站之间的非循环数据通信（参数操作，报警）
?V2：同步时钟，从站间直接通信（广播），运动控制
第六讲工业以太网
●以太网在工控领域面对的问题（P231）（ok）
?环境适应性：以太网是按办公室环境设计的。在工业环境下：强电磁辐射、各种机械
振动、粉尘、潮湿、野外露天的严寒酷暑、风雪冰霜等等。---结局措施：打造针对工业应用需要、具有相应防护等级的工业级产品（对温度、湿度等环境变化的适应能力，抗震动、抗机械拉伸、抗电磁干扰的能力）
?实时性和确定性：以太网采用载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）的媒体访问控
制方式是不确定的网络，其次计算机网络传输数据没有时间上的严格要求。不能满足
控制系统对通信实时性和确定性的要求，所以不适用于底层工业控制。
?网络供电：工业应用场合，许多现场控制设备的位置分散，现场不具备供电条件，或
供电收到某些易燃易爆场合的条件限制，因此提出了网络供电的要求。
?本质安全防爆：本质安全是指将送往易燃易爆危险场合的能量，控制在一起火花所需
能量的限度之内，从根本上放置在危险场合产生火花而使系统安全得到保障。这对网
络节点设备的功耗，设备所使用的电容、电感等储能元件的参数，以及网络连接部件，
提出了许多新的要求。目前以太网收发器功耗较高，设计低功耗以太网设备还存在一
些难点，真正符合本质安全要求的工业以太网还有待进一步努力。
●针对以太网通信实时性的缓解措施（P233）（原因是：CSMA/CD属于非确定性的，
不能满足以太网实时性的需求）（ok）
?利用以太网的高速通信速率：减少占用传输介质的时间
?控制网络负荷：事先预计并作出相应通信调度安排，合理分配现场各设备的节点位置，
减少信号碰撞冲突
?采用全双工以太网技术：明显提高网络通信的确定性。100Mb/s网络提供200Mb/s带
宽
?采用交换式以太网技术：交换机让每个设备独占一个网段，降低冲突可能性
●基于以太网的控制数据Tunneling打包方法（P236）（ok）
?Tunneling：打包-发送-解封
1.将某个工业数据放置在TCP/UDP/IP数据域组成数据报
2.将这个数据报发送到以太网上传送到目的地
3.目的地设备收到数据后，打开TCP/UDP/IP封装解读
●IEEE 1588 PTP协议的功能及基本思路（P247）（ok）
功能：使分布式网络内各节点的时钟与该网络中的基准时钟保持同步。
思路：基于IP组广播通信实现。
同步过程分为两步：分别用于测量主从时钟之间的时差和传输延迟，并根据测量结果对从时钟进行校正。(M:Master；S：Slave)
1.测量主从时差：主时钟以固定的时间间隔周期性地发出一个包含了一个时间戳的同步
报文到相应的从时钟节点，在发送同步报文的同时，主时钟还测量出准确的发送时间
TM1，并把发送时间TM1通过后续报文，发送给从时钟节点。从时钟节点在接收到同步
报文时测量出准确的接收时间TS1。从时钟记下接收到同步报文和相应的后续报文的时
间，由从时钟计算出它对于主时钟的偏差，其偏差值为TS1-TM1。
2.测量传输延迟：从时钟向主时钟发送一个称之为“延时请求”的报文，并测出该报文
的准确发送时间为TS3。主时钟在收到该报文时，测得接收时间TM3，并将该时间封装
在“延迟响应”报文中返回给从时钟。由从时钟根据发送时间TS3和主时钟返回的接
收时间TM3计算出主时钟和从时钟之间的传输延迟。
3.校正：TS1-TM1=tdelay+toffset
TM3-TS3=tdelay-toffset
偏差：toffset=(TS1-TM1-TM3+TS3)/2
●ProwerLink的网络体系结构（PPT）（ok）
由上图可知,MAC层和PHY均是标准的以太网
1.在数据链路层POWERLINK做了修改和调整,并在处理器中运行了POWERLINK SCNM循环
控制的协议栈
2.由NMT对网络状态进行管理,POWERLINK状态包括启动、运行、停止、等待多个状态，
NMT负责对网络的设备进行管理
3.SDO和PDO分别作为网络配置与实时数据的接口，由应用软件提供与之匹配的数据接口，
此依据CANopen的SDO和PDO对象字典来实现。
●ProwerLink的原理：等时同步时间槽机制，多路复用机制，轮询序列
功能：直接交叉通信技术（PPT）（ok）
1.等时同步时间槽机制:（反复握手机制）
在这个过程中,遵循IEEE1588 分布式时钟系统标准,每个设备都将带上时钟以确保数据交换中的时钟同步,POWERLINK 的循环周期由两个Master 即管理节点MN 和CN(Controlled Node)也称为从站Slave 构成,在上电后,POWERLINK 主站发布配置信息给每个从节点,然后发布SoC 同步开始帧,每个从节点接收到 SoC 后开始进入数据通信等待状态,在 SoC 后,MN 发送PReq1 到第一个节点,Preq1 收到后发送 PRs1 到网络上并以广播形式发布,然后 MN 发送PReq2 给第二个节点,然后第二个节点发送 PRs2 给网络,如此序列将到 PRsN 后结束,MN 再发送 SoA 代表异步通信阶段开始,异步数据在这个SoA 后开始发送到网络,整个过程称为一个
POWERLINK 循环帧,它由等时同步阶段和异步阶段构成,这些均可配置时间。
2.多路复用机制:（选择刷新机制）
为了提升网络效率,POWERLINK采用了多路复用机制来处理节点数较大的情况,通过网络配置,将系统设备划分为快速设备与慢速设备,对于快速设备可以在每个等时同步阶段进行数据刷新,而对于慢速设备可以每隔 1~N 个周期进行刷新,这样,即可缩短整个系统在每隔POWERLINK 周期里的时间槽数,即使对于大量应用的节点也可以通过此种优化方式来提高整体的效率,因此,从这个角度来说,POWERLINK是非常具有灵活性和实用性的。
3.PRC-Poll Request Chianing Technology-轮询序列技术
原有的 POWERLINK 轮询过程是SoC对表,MN发送 Preq 请求CN1~CNn,每个CN接受到请求后则Pres响应并广播数据到网络上,这个过程里存在的问题在的问题在于 Preq 和 Pres 的反复握手过程,而PRC技术则取消了这个握手,在 Preq后每个节点不再握手而直接进行数据发送,这是因为每个节点都带有分布式时钟。经过此种方式,整个 POWERLINK 网络的传输效率提高至少40%,对于 80 个 POWERLINK 节点(其中伺服轴为 40 个,I/O 站为 40 个,包含 1000 个 I/O 通道)的测试结果为 800uS。
功能：直接交叉通信:交叉通信意味着控制节点之间可以交换数据,而无需通过主站(Master)。同标准以太网的设备一样,POWERLINK 上的节点遵循Producer/Consumer 机制,在网络上广播数据。通过检测数据帧地址, 节点判断它们是否应该予以回应。如果给出一个适合的配置,控制节点也可以理解其它节点返回的命令。交叉通信的数据可以被控制器管理的节点同步。这种柔性是使得它领先其它的Master/Slave 概念,可以实现大型模块化机器设计的网络要求。在很
多模块内部,或多或少存在节点间的单独通信,这是模块的一部分。每一个模块都有一个节点,
负责调整模块内的通信,以及和其他模块的通信。然而,在系统里,这些“模块主站”――PLCs 或I/O 设备,普遍只被看作控制节点。因此,这些模块基本上可以自行运行,而管理节点主要负责网络管理和模块间的同步。另外,用户可能已经感受到交叉通信的好处了,即使在不复杂的应用中,例如,在印刷机中,所有驱动器的旋转编码器都与一个主编码器同步,这是一个简单且有效的方法,无需分布式时钟或其他工具。
交叉通信的好处在于省时,系统简单,控制任务少,在很多场合,它允许使用更经济的控制器。
它的好处在于: 1.中央和非中央控制设计(集中或分布式控制设计) 2.控制器-控制器通信3.
主轴直接给从轴设定值4.编码器值的直接传递5.直接事件传播6.减少主站负载或者应用负载、7.多种模式,最小的数据负载8.具有分散式安全设计能力
第七讲第八讲西门子PLC控制系统开发使用（PPT）
●西门子S7-300硬件系统组成：导轨，背板，电源PS，处理器CPU，信号模块SM
（DI，DO，AI，AO），通信模块CP（232，485，PROFIBUS等），功能模块（计数，定位，闭环控制），接口模块IM
●STEP7开发基本流程：创建项目——硬件组态——网络组态——创建程序（OB，
FB，FC，符号表）——下载调试
●WINCC开发基本流程：创建项目——变量组态——画面组态——报警组态等。
-其中变量组态分：内部变量，外部变量
?外部变量：添加驱动程序——新建驱动程序连接——新建组
或者变量
-画面组态：每个对象属性对话框有两项内容：属性和事件
?属性用于组态对象的动态展示效果（颜色，字体，填充等）
?事件用于组态对该对象的操作动作（鼠标，键盘，焦点等）
属性可以基于触发器进行刷新，触发器有周期触发器和变量触发器
多项选择题(答案仅供参考) 1．请选出下列说法中的正确者（ CDE ） A ：当被测量可以进行重复测量时，常用重复测量的方法来减少测量结果的系统误差。 B ：对某一长度进行两次测量，其测量结果为10cm 和10.0cm ，则两次测量结果是一样 的。 C ：已知测量某电阻结果为：,05.032.85Ω±=R 表明测量电阻的真值位于区间 [85.27~85.37]之外的可能性很小。 D ：测量结果的三要素是测量量的最佳值（平均值），测量结果的不确定度和单位。 E ：单次测量结果不确定度往往用仪器误差Δ仪来表示，而不计ΔA . 2．请选择出表达正确者（ AD ） 3333 343/10)08.060.7(: /14.060.7:/1041.01060.7: /05.060.7:m kg D m kg C m kg B m kg A ?±=±=?±?=±=ρρρρ 3．请选择出正确的表达式： ( CD ) 3333 34/10)08.060.10( : (mm)1087.9)(87.9 :/104.0106.10 : )(10500)(5.10 :m kg D m C m kg B g kg A ?±=?=?±?==ρρ 4: 10.()551.010() A kg g =? 4．请选择出表达正确者（ A ） 333 3/04.0603.7: /14.060.7:/041.060.7: /04.060.7:m kg D m kg C m kg B m kg A ±=±=±=±=ρρρρ 5．请选择出表达正确者 ( BC ) 0.3mm 10.4cm h :D /10)08.060.7(:0.3cm 10.4h :B /1041.01060.7 :33334±=?±=±=?±?=m kg C m kg A ρρ 6．测量误差可分为系统误差和偶然误差，属于系统误差的有： ( AD ) Ａ：由于电表存在零点读数而产生的误差； Ｂ：由于测量对象的自身涨落所引起的误差； Ｃ：由于实验者在判断和估计读数上的变动性而产生的误差。 Ｄ：由于实验所依据的理论和公式的近似性引起的测量误差；
传感器技术及应用实验
实验一金属箔应变片及转换电路性能 实验项目名称：金属箔应变片及转换电路性能 实验项目性质：普通实验 所属课程名称：传感器原理与设计 实验计划学时：2学时 一、实验目的 1、了解应变片的测试原理和应用领域； 2、掌握应变片测试方法及典型转换电路原理； 3、通过实验数据分析处理，掌握获得传感器静态性能特性指标的过程和方法。 二、实验内容和要求 1、观察金属箔式应变片的结构，贴片方式以及桥接方式； 2、测量应变梁形变的应变输出； 3、比较应变片不同桥接方式对电桥输出结果的影响； 4、进行实验前，先预习附录一“CYS型传感器系统综合实验仪使用指南”，了解该设备 的基本结构与组成。 三、实验主要仪器设备和材料 1、CYS型传感器系统综合实验仪 本次实验所用模块包括：①悬臂梁及金属箔式应变片；②电桥模块；③差动放大器； ④直流稳压电源（±4V档）；⑤测微头；⑥毫伏表。 2、导线若干 3、万用表 四、实验方法、步骤及结果测试 一）、实验原理 应变片是最常用的测力传感元件，当使用应变片进行测试时，首先要将应变片牢固地粘贴到测试体表面。当被测件受力发生形变，应变片敏感栅也同时变形，其阻值也随之发生相应变化。之后，再通过测量转换电路，将电阻值变化转换成电压输出信号显示。 直流电桥是最常用的一种电测转换电路。当电桥的相对臂电阻阻止乘积相等时，电桥平衡，此时电桥输出电压为零。若设电桥桥臂四个电阻的初始值分别为：R1=R2=R3=R4=R,当测试体表面发生形变，则其电阻的相对变化率分别为△R1/R1、△ R2/R2、△R3/R3、△R4/R4。当使用一个应变片时，可组成半桥单臂电桥，则有U0=U 4△R R ； 当使用两个应变片差动联接，组成半桥双臂电桥，则有U0=U 2△R R ；而四个应变片组成 全桥形式，则输出电压为U0=U△R R 。由此可见，单臂电桥，双臂电桥，全臂电桥的灵敏度是依次增大的。 通过本次实验，可以验证说明箔式应变片组成半桥单臂，半桥双臂电桥和全桥的原理及工作性能。
怀化学院 大学物理实验实验报告 系别物信系年级2009专业电信班级09电信1班姓名张三学号09104010***组别1实验日期2009-10-20 实验项目:长度和质量的测量
【实验题目】长度和质量的测量 【实验目的】 1. 掌握米尺、游标卡尺、螺旋测微计等几种常用测长仪器的读数原理和使用方法。 2. 学会物理天平的调节使用方法，掌握测质量的方法。 3. 学会直接测量和间接测量数据的处理，会对实验结果的不确定度进行估算和分析，能正确地表示测量结果。 【实验仪器】(应记录具体型号规格等，进实验室后按实填写) 直尺(50cm)、游标卡尺(0.02mm)、螺旋测微计(0～25mm,0.01mm),物理天平(TW-1B 型，分度值0.1g ，灵敏度1div/100mg),被测物体 【实验原理】(在理解基础上，简明扼要表述原理，主要公式、重要原理图等) 一、游标卡尺 主尺分度值：x=1mm,游标卡尺分度数：n （游标的n 个小格宽度与主尺的n-1小格长度相等）,游标尺分度值： x n n 1-（50分度卡尺为0.98mm,20分度的为：0.95mm ）,主尺分度值与游标尺 分度值的差值为：n x x n n x = -- 1,即为游标卡尺的分度值。如50分度卡尺的分度值为： 1/50=0.02mm,20分度的为：1/20=0.05mm 。 读数原理：如图，整毫米数L 0由主尺读取，不足1格的小数部分l ?需根据游标尺与主尺对齐的刻线数 k 和卡尺的分度值x/n 读取： n x k x n n k kx l =--=?1 读数方法（分两步）： (1)从游标零线位置读出主尺的读数.(2)根据游标尺上与主尺对齐的刻线k 读出不足一分格的小数,二者相加即为测量值.即: n x k l l l l +=?+=00,对于50分度卡尺：02.00?+=k l l ; 对20分度：05.00?+=k l l 。实际读数时采取直读法读数。 二、螺旋测微器 原理：测微螺杆的螺距为0.5mm ，微分筒上的刻度通常为50分度。当微分筒转一周时，测微螺杆前进或后退0.5mm ，而微分筒每转一格时，测微螺杆前进或后退0.5/50=0.01mm 。可见该螺旋测微器的分度值为0.01mm ，即千分之一厘米，故亦称千分尺。 读数方法：先读主尺的毫米数（注意0.5刻度是否露出），再看微分筒上与主尺读数准线对齐的刻线（估读一位）,乖以0.01mm, 最后二者相加。 三：物理天平 天平测质量依据的是杠杆平衡原理 分度值:指针产生1格偏转所需加的砝码质量，灵敏度是分度值的倒数，即n S m = ?，它表示 天平两盘中负载相差一个单位质量时，指针偏转的分格数。如果天平不等臂，会产生系统误差，消除方法：复称法，先正常称1次，再将物放在右盘、左盘放砝码称1次(此时被测质量应为砝码质量减游码读数)，则被测物体质量的修正值为：21m m m ?=。 【实验内容与步骤】(实验内容及主要操作步骤)
《大学物理实验》课程简介 及教学大纲 课程编号： 适用专业：工科类通用 学制：四年本科 学时：60学时 学分： 石家庄经济学院教务处审定 二零零五年三月
编写朱孝义张素萍 审定张道明 讨论朱孝义张素萍赵惠裘平一郭涛
目录 一．物理实验课的地位、任务和作用 (4) 二．实验内容及基本要求 (4) 三．实验课程安排及课时分配 (7) 四．对各个实验的具体教学要求 (8)
本大纲是依据国家教委颁发的《高等工业学校物理实验课程教学基本要求》，并结合我校的具体情况制定的。 一、物理实验课的地位、任务和作用 物理实验是对高等工业学校学生进行科学基本训练的一门独立的必修基础课程，是学生进入大学后受到的系统实验方法和实验技能训练的开端，是工科类专业对学生进行科学实验训练的重要基础。 物理学是一门以实验为基础的科学，物理实验教学和物理理论教学具有同等重要的地位，它们既有深刻的内在联系和配合，又有各自的任务和作用。 本课程应在中学物理实验的基础上，按照循序渐进的原则，学习物理实验知识、方法和技能，使学生了解科学实验的主要过程与基本方法，为今后的学习和工作奠定良好的基础。 本课程基本任务： 1．通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理实验知识，加深对物理学原理的理解。 2．培养与提高学生的科学实验能力，其中包括： （1）能够自行阅读实验教材和资料，作好实验前的准备。 （2）能够借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器。 （3）能够应用物理学理论对实验现象进行初步分析判断。 （4）能够正确记录和处理实验数据，绘制曲线，说明实验结果，撰写合格的实验报告。 （5）能够完成简单的设计性实验。 3．培养与提高学生的科学素养，要求学生具有对待科学实验一丝不苟的严谨态度和实事求是的科学作风。 二、实验内容及基本要求 1．绪论： 教学内容（教师讲授） （1）物理实验课的教学任务、教学方式、预习和实验报告的要求及实验室规则。 （2）介绍测量误差、有效数字及数据处理的基础知识，内容包括：测量分类、测量误差的基本概念、系统误差的分析、偶然误差的估 计、直接测量结果的误差表示、间接测量的误差计算。有效数字 的性质和运算。处理实验数据的一些重要方法，例如：列表法、
怀化学院 大学物理实验实验报告系别数学系年级2010专业信息与计算班级10信计3班姓名张三学号**组别1实验日期2011-4-10 实验项目:验证牛顿第二定律
1.气垫导轨的水平调节 可用静态调平法或动态调平法，使汽垫导轨保持水平。静态调平法：将滑块在汽垫上静止释放，调节导轨调平螺钉，使滑块保持不动或稍微左右摆动，而无定向运动，即可认为导轨已调平。 2.练习测量速度。 计时测速仪功能设在“计时2”，让滑块在汽垫上以一定的速度通过两个光电门，练习测量速度。 3.练习测量加速度 计时测速仪功能设在“加速度”，在砝码盘上依次加砝码，拖动滑块在汽垫上作匀加速运动，练习测量加速度。 4.验证牛顿第二定律 （1）验证质量不变时，加速度与合外力成正比。 用电子天平称出滑块质量滑块m ，测速仪功能选“加速度”， 按上图所示放置滑块，并在滑块上加4个砝码(每个砝码及砝码盘质量均为5g)，将滑块移至远离滑轮一端，使其从静止开始作匀加速运动，记录通过两个光电门之间的加速度。再将滑块上的4个砝码分四次从滑块上移至砝码盘上，重复上述步骤。 （2）验证合外力不变时，加速度与质量成反比。 计时计数测速仪功能设定在“加速度”档。在砝码盘上放一个砝码（即 g m 102=），测量滑块由静止作匀加速运动时的加速度。再将四个配重块(每个配重 块的质量均为m ′=50g)逐次加在滑块上，分别测量出对应的加速度。 【数据处理】 (数据不必在报告里再抄写一遍，要有主要的处理过程和计算公式，要求用作图法处理的应附坐标纸作图或计算机打印的作图) 1、由数据记录表3，可得到a 与F 的关系如下： 由上图可以看出，a 与F 成线性关系，且直线近似过原点。 上图中直线斜率的倒数表示质量，M=1/=172克，与实际值M=165克的相对误差： %2.4165 165 172=- 可以认为，质量不变时，在误差范围内加速度与合外力成正比。
一、 选择题（每题4分，打“ * ”者为必做，再另选做4题，并标出选做记号“ * ”，多做不给分，共40分） 1* 某间接测量量的测量公式为4 3 23y x N -=，直接测量量x 和y 的标准误差为x ?和y ?,则间接测 量量N 的标准误差为？B N ?=； 4322 (2)3339N x x y x x x ??-==?=??， 3334(3)2248y N y y y y x ??==-?=-??- ()()[]21 23 2 289y x N y x ?+?=? 2* 。 用螺旋测微计测量长度时，测量值=末读数—初读数（零读数），初读数是为了消除 ( A ) （A ）系统误差 （B ）偶然误差 （C ）过失误差 （D ）其他误差 3* 在计算铜块的密度ρ和不确定度ρ?时，计算器上分别显示为“8.35256”和“ 0.06532” 则结果表示为：（ C ） (A) ρ=（8.35256 ± 0.0653） （gcm – 3 ）， (B) ρ=（8.352 ± 0.065） （gcm – 3 ）， (C) ρ=（8.35 ± 0.07） （gcm – 3 ）， (D) ρ=（8.35256 ± 0.06532） （gcm – 3 ） (E) ρ=（2 0.083510? ± 0.07） （gcm – 3 ）， (F) ρ=（8.35 ± 0.06） （gcm – 3 ）， 4* 以下哪一点不符合随机误差统计规律分布特点 （ C ） （A ） 单峰性 （B ） 对称性 （C ） 无界性有界性 （D ） 抵偿性 5* 某螺旋测微计的示值误差为mm 004.0±，选出下列测量结果中正确的答案：（ B ） A ． 用它进行多次测量，其偶然误差为mm 004.0； B ． 用它作单次测量，可用mm 004.0±估算其误差； B =?==? C. 用它测量时的相对误差为mm 004.0±。 100%E X δ = ?相对误差：无单位；=x X δ-绝对误差：有单位。
大学物理实验报告范文 科技实验报告是描述、记录某个科研课题过程和结果的一种科技应用文体。撰写实验报告是科技实验工作不可缺少的重要环节。下面是小编为大家整理的最新小学生零花钱调查报告，欢迎阅读参考! 精确测定银川地区的重力加速度 测量结果的相对不确定度不超过5% 初步确定有以下六种模型方案： 方法一、用打点计时器测量 所用仪器为：打点计时器、直尺、带钱夹的铁架台、纸带、夹子、重物、学生电源等. 利用自由落体原理使重物做自由落体运动.选择理想纸带，找出起始点0，数出时间为t的P点，用米尺测出OP的距离为h，其中t=0.02秒×两点间隔数.由公式h=gt2/2得g=2h/t2，将所测代入即可求得g. 方法二、用滴水法测重力加速度 调节水龙头阀门，使水滴按相等时间滴下，用秒表测出n个(n取50—100)水滴所用时间t，则每两水滴相隔时间为t′=t/n，用米尺测出水滴下落距离h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2. 方法三、取半径为R的玻璃杯，内装适当的液体，固定在旋转台上.旋转台绕其对称轴以角速度ω匀速旋转，这时
液体相对于玻璃杯的形状为旋转抛物面 重力加速度的计算公式推导如下： 取液面上任一液元A，它距转轴为x，质量为m，受重力mg、弹力N.由动力学知： Ncosα-mg=0 (1) Nsinα=mω2x (2) 两式相比得tgα=ω2x/g，又tgα=dy/dx，∴dy=ω2xdx/g， ∴y/x=ω2x/2g. ∴ g=ω2x2/2y. .将某点对于对称轴和垂直于对称轴最低点的直角坐标系的坐标x、y测出，将转台转速ω代入即可求得g. 方法四、光电控制计时法 调节水龙头阀门，使水滴按相等时间滴下，用秒表测出n个(n取50—100)水滴所用时间t，则每两水滴相隔时间为t′=t/n，用米尺测出水滴下落距离h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2. 方法五、用圆锥摆测量 所用仪器为：米尺、秒表、单摆. 使单摆的摆锤在水平面内作匀速圆周运动，用直尺测量出h(见图1)，用秒表测出摆锥n转所用的时间t，则摆锥角速度ω=2πn/t 摆锥作匀速圆周运动的向心力F=mgtgθ，而tgθ=r/h
大学物理考试大纲(食品科学)王国栋
食品科学与工程专业课程考试大纲 《大学物理》课程考试大纲 课程编号： 课程性质：公共基础课 适用专业：食品科学与工程专业 考试对象：食品科学与工程专业本科生 一、课程考核目的 本课程的考核目的是：了解学生通过本课程的学习，掌握本学科基本理论、基础知识的状况，分析问题、解决问题的能力，以及科学的思维方法运用能力。促进学生复习、巩固所学的知识。 二、课程考试方式及时间 本课程的考试均以闭卷考的形式进行，期终的考核成绩以期末成绩为主（80%），、平时和作业情况（20%）也作期终考核成绩的一部分，考核成绩为百分制。本
课程不仅为后续课的学习打基础，而且对学生毕业后的工作，以及进一步学习将产生一定的影响。 考试时间一般规定为120分钟。 三、教学时数 本课程总学时为90（18周，周课5） 四、教材与参考书目 教材 《大学物理学》王国栋等编高等教育出版社2008年6月 参考书目 1《大学物理学》郭华北主编中国林业出版社2001年 2《物理学》(上、下册) 马文蔚主编高教出版社1999年 3《基础物理学》陆果主编高等教育出版社2003年 4《普通物理学》（修订第五版）程守诛、江之永主编1994年
五、考核内容与考核要求 本考试大纲根据《大学物理》课程标准的教学要求，按照热学的理论知识体系，提出考核的内容和考核要求。考核要求分为三个层次；了解、理解和掌握。 第1章物质的基本性质 考核内容： 1.1 物质的结构及形态 1.2 实物的基本性质 1.3 场与物质的相互作用 1.4 物质的能量 考核要求： 理解生物学的发展和物理学的关系，现代物理学的成就在农业科学技术中的应用；能够用物理学原理、思想和方法处理农林、生物学问题；掌握物质世界的空间尺度、时间尺度、基本作用及宏观和微观的运行规律。 第2章流体力学基础 考核内容：
大学物理实验A(II)考试复习题 1．有一个角游标尺，主尺的分度值是°，主尺上29个分度与游标上30个分度等弧长，则这个角游标尺的最小分度值是多少？ 30和29格差1格，所以相当于把这1格分成30份。这1格为°=30′，分成30份，每份1′。 2．电表量程为：0～75mA 的电流表，0～15V 的电压表，它们皆为级，面板刻度均为150小格，每格代表多少？测量时记录有效数字位数应到小数点后第几位(分别以mA 、V 为记录单位)？为什么？ 电流表一格小数点后一位 因为误差, 电压表一格小数点后两位,因为误差，估读一位 ***3．用示波器来测量一正弦信号的电压和频率，当“Y轴衰减旋钮”放在“2V/div”档，“时基扫描旋钮”放在“div”档时，测得波形在垂直方向“峰－峰”值之间的间隔为格，横向一个周期的间隔为格，试求该正弦信号的有效电压和频率的值。 f=1/T=1÷×= U 有效=÷根号2= ***4.一只电流表的量程为10mA ，准确度等级为级；另一只电流表量程为15mA ，准确度等级为级。现要测量9mA 左右的电流，请分析选用哪只电流表较好。 量程为10mA ，准确度等级为级的电流表最大误差,量程为15mA ，准确度等级为级,最大误差,所以选用量程为15mA ，准确度等级为级 5. 测定不规则固体密度 时，，其中为0℃时水的密度，为被测物在空气中的称量质量，为被测物完全浸没于水中的称量质量，若被测物完全浸没于水中时表面附 有气泡，试分析实验结果 将偏大还是偏小？写出分析过程。 若被测物浸没在水中时附有气泡，则物体排开水的体积变大，物体所受到的浮力变大，则在水中称重结果将偏小，即m 比标准值稍小，可知0ρρm M M -=将偏小 6．放大法是一种基本的实验测量方法。试写出常用的四种放大法，并任意选择其中的两种方法，结合你所做过的大学物理实验，各举一例加以说明。 累计放大法 劈尖干涉测金属丝直径的实验中，为了测出相邻干涉条纹的间距 l ，不是仅对某一条纹测量，而是测量若干个条纹的总间距 Lnl ，这样可减少实验的误差。 机械放大法 螺旋测微器，迈克尔孙干涉仪读数系统
13-7，一个动量为p 的电子，沿题13-7图示方向入射并能穿过一宽度为D ，磁感应强度为B 的均匀磁场区域，则该电子出射方向与入射方向的夹角α为(C) (A) p e B D 1c o s - (B) ep BD 1sin - (C) p eBD 1sin - (D)ep BD 1cos - ? 解：电子进入磁场后做匀速圆周运动，所偏离角度?即为其轨迹所对应圆周角，易知：R=Be p ； 所以p eBD =?sin ，所以答案是C 。 13-9,单闸半圆形线圈半径为R ，通电流I 。在均匀磁场B 的作用下从图示位置转过30°时，它所受磁力矩的大小和方向分别是（D ） (A)IB R 241 π，沿图面竖直向下 (B)IB R 2 41 π，沿图画竖直向上 (C) IB R 243π，沿图面竖直向下 (D)IB R 243π，沿图面竖直向上 I B 解：转过30°后，磁矩的方向与B 夹角为60°，所以，B ×m M =，所以IB R M 24 3π= ,由右手螺旋定理知，方向沿图面竖直向上。
13-16，一截面形状为矩形，面积为S 的直金属条中通有电流I ，金属条放在磁感应强度为B 的均匀磁场中，B 的方向垂直金属条的左右侧面，如图所示。则金属条的上侧面将积累电荷，载流子所受的洛伦兹力m F = nS IB 。（设单位体积的载流子数为n ） 解：此题中，pvB F m =，nqvS I =，所以，结合两式可得：nS IB F m =。 13-29，如图所示，一带电量为q 的粒子，以速度v 平行于一均匀带电长直导线运动。设导线单位长度带电量为λ，并载有传导电流I 。粒子应以多大速度运动，才能使其保持在一条与导线距离为a 的平行直线上？ λ v I q 解：分析题意可知，导体周围有电场和磁场，且二者相等时符合题意。 qE F e =方向沿径向向外 q v B F B = 方向沿径向向内 且有： a E 02πελ= a I B πμ20= 所以由二者相等可得，I v 00μελ=
《大学物理实验》课程教学大纲 1. 课程名称（中文）：物理实验英文名称：Physics Experiments 2.课程编码： 01000102 3.课程类别：基础独立设课 4.课程要求：必修基础实验 5.课程属性：独立设课 6.课程总学时：总学分： 7.实验学时： 51 学时总学分： 1.5学分 8.应开实验学期：第 2 学期至第 3 学期 9.适用专业：土木工程、化学工程与工艺、应用化学、材料科学与工程、生物工程、信息 与计算科学。 10.先修课程：大学物理 11. 编写人：徐子湘俸永格编写日前：2005年9月1日 一、实验课程简介 物理学是实验科学，物理规律的研究都是以严格的实验为基础，实验与数学分析相结合是 物理学研究中的一个特点。物理实验是大学生进行科学实验训练的一门基础课程，在实验过程中，通过理论的运用与现象的观测分析，充分提高学生分析问题与解决问题的能力；充分提高学生综 合运用理论知识解决实际问题的动手能力。本实验课程需学生应达到下列要求： 1、进一步巩固和加深对大学物理理论知识的理解，提高学生的综合素质。 2、能根据需要选学参考书，查阅手册，通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己 独立分析问题、解决问题，具有一定的创新能力。 二、实验教学目标与基本要求 1、本课程的主要目的是： （1）学生通过实验学习物理实验的基本理论、典型的实验方法及其物理思想。 （2）获得必要的实验知识和操作技能训练，培养学生的动手能力、工作能力、创造能力，提高学生分析问题、归纳问题、解决问题的能力。 （3）树立实事求是、一丝不苟、严格认真的科学态度。 2、本实验课程应达到下列要求： （1）进一步巩固和加深对大学物理理论知识的理解，提高学生的综合素质。 （2）能根据需要选学参考书，查阅手册，通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己独立分析问题、解决问题，具有一定的创新能力。
.. 浙江农林大学 2016- 2017学年第一学期考试卷（B 卷） 课程名称：大学物理实验 课程类别： 必修 考试方式： 闭卷 注意事项：1、本试卷满分100分。 2、考试时间 30分钟。 题号 一 二 三 总分 得分 评阅人 一、单项选择题（1-7题必做，8-13题任选做2题。每题只有一个正确答案，将 选择的答案填入以下表格中，填在题目上的将不给分，每题3分，共计27分） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 1-7题必做： 1、利用示波器通过一系列的传感手段，可得到被检者的心电图。医生通过心电图，可以了解到被检者心跳的情况，例如，测量相邻两波峰的时间间隔，便可计算出1min 内心脏跳动的次数(即心率)。同一台示波器正常工作时测得待检者甲、乙的心电图分别如图 甲、 乙所示，相邻两波峰在示波器上所占格数已经标出。若医生测量时记下被检者甲的心率为60 次/min ，则可知乙的心率和这台示波器X 时间增益（衰减）选择开关置于（ ） A 、48 次/min, 50ms/div B 、75 次/min, 0.2s/div C 、75 次/min, 0.1s/div D 、48 次/min, 20ms/div 2、在牛顿环实验中，我们看到的干涉条纹是由哪两条光线产生的？（ ） A 、 3和4 B 、 1和2 C 、 2和3 D 、 1和4 得分 学院： 专业班级： 姓名： 学号： 装 订 线 内 不 要 答 题 1 2 3 4 5 5 5 甲
3、已知300x f Hz =，李萨如图形为 “ ”，则y f 为（ ） A 、 400Hz B 、 450Hz C 、 200Hz D 、 100Hz 4、在空气比热容比测定实验中，我们用到的两种传感器是：（ ） A 、压强传感器和体积传感器 B 、压强传感器和温度传感器 C 、温度传感器和体积传感器 D 、压强传感器和时间传感器 5、密立根油滴实验中，基本电荷e 的计算，应对实验测得的各油滴电荷q 求（ ） A 、算术平均值 B 、 最小公倍数 C 、最小整数 D 、最大公约数 6、用量程为20mA 的1.0级毫安表测量电流。毫安表的标尺共分100个小格，指针指示为60.5格。电流测量结果应表示为 （ ） A 、(60.5±0.2)mA B 、(20.0±0.1)mA C 、(12.1±0.2) mA D 、(12.10±0.01)mA 7、传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的稳定后，会自动停止工作，其中空调机内使用了下列哪种传感器( ) A ．温度传感器 B ．红外传感器 C ．生物传感器 D ．压力传感器 8-13题任选做2题： 8、在0~100℃范围内，Pt100输出电阻和温度之间关系近似呈如下线性关系： )1(0AT R R T +=，式中A 为温度系数，约为3.85×10-3℃-1。则当Pt100输出电阻 为115.4Ω时对应温度为（ ） A 、0 ℃ B 、40 ℃ Ｃ、50 ℃ Ｄ、100 ℃ 9、分光计实验中为能清晰观察到“十”字光斑的像，需调节（ ） A 、前后移动叉丝套筒 B 、目镜调节手柄 C 、望远镜水平度调节螺钉 D 、双面反射镜的位置 10、在多普勒效应实验装置中，光电门的作用是测量小车通过光电门的（ ） A 、时间 B 、速度 C 、频率 D 、同时测量上述三者 11、如图三，充氩的夫兰克-赫兹管A I ～K G U 2曲线中, 氩原子的第一激发电位0U 为( ) A 、 45U U - B 、 1U C 、 13U U - D 、36U U -
实验四、波器及其应用 1．在示波器状况良好的情况下，荧光屏看不见亮点，怎样才能找到亮点？显示的图形不清晰怎么办？ 首先将亮点旋钮调至适中位置,不宜过大,否则损坏荧光屏，也不宜聚焦。在示波器面板上关掉扫描信号后（如按下x－y键），调节上下位移键或左右位移键。调整聚焦旋钮，可使图形更清晰。 2．如果正弦电压信号从Y轴输入示波器，荧光屏上要看到正弦波，却只显示一条铅直或水平直线，应该怎样调节才能显示出正弦波？ 如果是铅直直线，则试检查x方向是否有信号输入。如x－y键是否弹出，或者（t/div）扫描速率是否在用。如果是水平直线，则试检查y方向是否信号输入正常。如（v/div）衰减器是否打到足够档位。 3.观察正弦波图形时，波形不稳定时如何调节？ 调节（t/div）扫描速率旋钮及（variable)扫描微调旋钮，以及（trig level)触发电平旋钮。 4.观察李萨如图形时，如果只看到铅直或水平直线的处理方法？ 因为李萨如图形是由示波器x方向的正弦波信号和y方向的正弦波信号合成。所以，试检查CH1通道中的（v/div)衰减器旋钮或CH2通道中的（v/div)衰减器旋钮。 5.用示波器测量待测信号电压的峰－峰值时，如何准确从示波器屏幕上读数？ 在读格数前，应使“垂直微调”旋到CAL处。建议用上下位移（position)旋钮将正弦波的波峰或波谷对齐某一横格再数格数，就不会两头数格时出现太大的误差。 6.用示波器怎样进行时间（周期）的测量？ 在读格数前，应使“垂直微调”旋到CAL处。根据屏幕上x轴坐标刻度，读得一个周期始末两点间得水平距离（多少div),如果t/div档示值为0.5ms/div，则周期＝水平距离（div）×0.5ms/div。 7.李萨如图形不稳定怎么办？ 调节y方向信号的频率使图形稳定。 实验六、霍尔效应（Hall Effect） 1、实验过程中导线均接好，开关合上，但Vh无示数，Im和Is示数正常,为什么? （1） Vh组的导线可能接触不良或已断。仔细检查导线与开关连接以及导线是否完好正常。 （2）Vh的开关可能接触不良。反复扳动开关看是否正常。 （3）可能仪器的显示本身有问题。 2、Im和Is示数稳定，Vh示数极不稳定,为什么? 仪器本身问题。更换仪器。 3、利用对称测量法测霍耳电压时，改变Is或Im方向，霍耳电压值的符号不改变? （1）可能由于霍耳元件的四根连线连接错误而导致霍耳元件已烧坏。 （2）可能导线未接在中间的接线柱上，导致开关不能改变方向。
The Short-Term Results Report By Individuals Or Institutions At Regular Or Irregular Times, Including Analysis, Synthesis, Innovation, Etc., Will Eventually Achieve Good Planning For The Future. 编订：XXXXXXXX 20XX年XX月XX日 大学物理实验报告范例简 易版
大学物理实验报告范例简易版 温馨提示：本报告文件应用在个人或机构组织在定时或不定时情况下进行的近期成果汇报，表达方式以叙述、说明为主，内容包含分析，综合，新意，重点等，最终实现对未来的良好规划。文档下载完成后可以直接编辑，请根据自己的需求进行套用。 摘要：热敏电阻是阻值对温度变化非常敏 感的一种半导体电阻，具有许多独特的优点和 用途，在自动控制、无线电子技术、遥控技术 及测温技术等方面有着广泛的应用。本实验通 过用电桥法来研究热敏电阻的电阻温度特性， 加深对热敏电阻的电阻温度特性的了解。 关键词：热敏电阻、非平衡直流电桥、电 阻温度特性 1、引言 热敏电阻是根据半导体材料的电导率与温 度有很强的依赖关系而制成的一种器件，其电 阻温度系数一般为（-0.003~+0.6）℃-1。因
此，热敏电阻一般可以分为: Ⅰ、负电阻温度系数（简称NTC）的热敏电阻元件 常由一些过渡金属氧化物（主要用铜、镍、钴、镉等氧化物）在一定的烧结条件下形成的半导体金属氧化物作为基本材料制成的，近年还有单晶半导体等材料制成。国产的主要是指MF91~MF96型半导体热敏电阻。由于组成这类热敏电阻的上述过渡金属氧化物在室温范围内基本已全部电离，即载流子浓度基本上与温度无关，因此这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要考虑迁移率与温度的关系，随着温度的升高，迁移率增加，电阻率下降。大多应用于测温控温技术，还可以制成流量计、功率计等。
《大学物理实验C》教学大纲(11100060) 课程名称：大学物理实验C 英文名称：College Physics Experiment C 实验课性质：独立设课 课程编号：11100060开放实验项目数：18 大纲主撰人：鄢仁文大纲审核人：李雪梅 一、学时、学分 课程总学时：20学时实验学时：20学时 课程总学分：1学分实验学分：1学分 二、适用专业及年级 2012级计算机科学与技术大一 2012年通信工程大一 三、实验教学目的与基本要求 (一)、教学目的 本课程是各高校理工科专业开设的一门基础实验课，主要目的是使学生在物理实验的基本知识、基本方法和基本技能等方面受到较系统的训练，理论联系实际，培养学生初步的实验能力，良好的实验习惯以及严谨求实的科学作风提高学生科学实验的素质、创新精神。使学生较早地参加科研活动，为今后用物理方法解决本学科的问题打好基础。 (二)、基本要求 学生在本课程中，通过一定数量的力、热、电、光等实验，应达到如下基本要求： （1）养成良好的实验习惯和严谨的科学作风。 （2）掌握常用基本物理实验仪器的原理和性能，学会正确调节、使用和读数；懂得物理实验的安全防护知识。 （3）掌握一些物理量的常用测量方法，如比较法、替代法、放大法……等等。 （4）掌握实验数据的一些基本处理方法，如列表法、作图法、逐差法……等等。 （5）学会对实验数据进行误差分析和不确定度评定，正确运用有效数字，学会定性判断和定量估算实验数据的可靠性。 四、主要仪器设备 单摆、电子天平、TH-2型转动惯量测试仪、变温粘度测量仪、金属线膨胀实验仪、杨氏模量实验仪、SVX-5综合声速测试仪、GDM-8135台式数字万用表、静电场描绘仪、DHQJ-3型非平衡电桥、双踪示波器、光具座及附件、激光光源、读数显微镜、激光光源、读数显微镜、光学平台及附件 五、实验课程内容和学时分配
大学物理实验报告优秀模板 大学物理实验报告模板 实验报告 一.预习报告 1.简要原理 2.注意事项 二.实验目的 三.实验器材 四.实验原理 五.实验内容、步骤 六.实验数据记录与处理 七.实验结果分析以及实验心得 八.原始数据记录栏(最后一页) 把实验的目的、方法、过程、结果等记录下来，经过整理，写成的书面汇报，就叫实验报告。 实验报告的种类因科学实验的对象而异。如化学实验的报告叫化学实验报告，物理实验的报告就叫物理实验报告。随着科学事业的日益发展，实验的种类、项目等日见繁多，但其格式大同小异，比较固定。实验报告必须在科学实验的基础上进行。它主要的用途在于帮助实验者不断地积累研究资料，总结研究成果。 实验报告的书写是一项重要的基本技能训练。它不仅是对每次实验
的总结，更重要的是它可以初步地培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力，是科学论文写作的基础。因此，参加实验的每位学生，均应及时认真地书写实验报告。要求内容实事求是，分析全面具体，文字简练通顺，誊写清楚整洁。 实验报告内容与格式 (一) 实验名称 要用最简练的语言反映实验的内容。如验证某程序、定律、算法，可写成“验证×××”；分析×××。 (二) 所属课程名称 (三) 学生姓名、学号、及合作者 (四) 实验日期和地点（年、月、日） (五) 实验目的 目的要明确，在理论上验证定理、公式、算法，并使实验者获得深刻和系统的理解，在实践上，掌握使用实验设备的技能技巧和程序的调试方法。一般需说明是验证型实验还是设计型实验，是创新型实验还是综合型实验。 (六) 实验内容 这是实验报告极其重要的内容。要抓住重点，可以从理论和实践两个方面考虑。这部分要写明依据何种原理、定律算法、或操作方法进行实验。详细理论计算过程. (七) 实验环境和器材 实验用的软硬件环境（配置和器材）。
807―《大学物理》考试大纲 一、基本要求 对力学、电磁学、光学、量子物理四部分的基本概念、原理、定律和基本实验方法有比较全面系统的认识和理解，会应用所学概念、理论和方法解决一定难度的物理问题。 二、考试范围 1. 力学 （1）质点运动学：矢径；参考系；运动方程；瞬时速度；瞬时加速度；切向加速度；法向加速度；圆周运动；运动的相对性。 （2）质点动力学：惯性参照系；牛顿运动定律；功；功率；质点的动能；弹性势能；重力势能；保守力；功能原理；机械能守恒与转化定律；动量、冲量、动量定理；动量守恒定律。 （3）刚体的转动：角速度矢量；质心；转动惯量；转动动能；转动定律；力矩；力矩的功；定轴转动中的转动动能定律；角动量和冲量矩；角动量定理；角动量守恒定律。 （4）简谐振动和波:运动学特征（位移、速度、加速度，简谐振动过程中的振幅、角频率、频率、位相、初位相、相位差、同相和反相）；动力学分析；振动方程；旋转矢量表示法；谐振动的能量；谐振动的合成；波的产生与传播；面简谐波波动方程；波的能量、能流密度；波的叠加与干涉；驻波；多普勒效应。 2. 电磁学 （1）真空与介质中的静电场：静电场的电场强度、电势及二者的关系；场强与电势的叠加原理；高斯定理；环路定理；导体的静电平衡问题；电介质的极化现象；各向同性介质中的D与E的关系与区别；电容、静电场能量。 （2）稳恒电流的磁场：磁感应强度矢量；磁场的叠加原理；毕奥——萨伐尔定律及应用；磁场的高斯定理、安培环路定理及应用；磁场对载流导体的作用；安培定律；载流线圈的磁场及在外磁场中所受的力矩；运动电荷的磁场、洛仑兹力。 （3）电磁感应：法拉第电磁感应定律；楞次定律；动生电动势；自感、互感、自感磁能；互感磁能；磁场能量。 （4）麦克斯韦电磁场理论与电磁波：位移电流；麦氏方程组；电磁波的产生与传播；电磁波的基本性质；电磁波的能流密度。 3. 光学 （1）光的干涉：相干光；光程；光程差与位相差；杨氏双缝干涉；薄膜等厚干涉；麦克耳逊干涉仪的工作原理及应用。 （2）光的衍射：惠更斯—菲涅尔原理；单缝的夫琅和费衍射；光珊衍射；x射线衍射。 （3）光的偏振：自然光与线偏振光；布儒斯特定律；马吕斯定律；双折射现象；线偏振光的获得与检验；椭圆偏振光和圆偏振光。
大学物理（一）测试大纲 课程编号：WL310011 课程性质：公共基础课 适用专业：理工科各专业 开设学期：大一第二学期 测试方式：闭卷笔试 一、考核要求 本课程根据上海海事大学《大学物理（一）》课程教学大纲的教学要求，按照大学物理学科的理论知识体系，制定了考核知识点和考核要求。考核目标分为三个层次：了解（理解）、掌握、熟练掌握。 二、考核成绩 本课程考核的期终成绩以期末卷面成绩为主（70%-80%），平时和作业成绩占期终成绩的一部分（20%-30%）。 三、教学时数 本课程教学时数为54学时，其中包括期中随堂测验（2学时），节假日（2-4学时），总复习（2-3学时）。 四、教材和参考书目 1. 教材： 《物理学》（第六版）上、下册，马文蔚等改编，高等教育出版社，2014。 2. 主要参考书： （1）《物理学原理在工程技术中的使用》（第四版），马文蔚等主编，高等教育出版社，2015。（2）《普通物理学》（第六版），陈守洙等主编，高等教育出版社，2006。
第1 篇力学 第1 章质点运动学 一、考核知识点： 1．运动学方程、位移、速度、加速度； 2．圆周运动的线量、角量表示。 二、考核要求： 1．运动学方程、位移、速度、加速度 （1）了解质点模型及参考系和坐标系的概念。 （2）掌握位置矢量、运动方程和轨道方程的概念及其计算； （3）掌握位移和路程、速度和速率的区别，以及位移、速度等物理量的意义和计算。（4）理解加速度等描述质点运动变化的物理量的概念。 （5）熟练掌握已知运动学方程求解位移、速度、加速度；已知加速度求解速度和运动方程的方法。 2．圆周运动的线量、角量表示 掌握质点作圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度的表示，并能进行基本问题计算。 本章测试重点内容：利用微积分法求解运动方程、速度、加速度，圆周运动的切向加速度、法向加速度和角量的计算。 基本内容：轨道方程，速度和速率的表达。 注：一般曲线运动、相对运动的计算不作为测试要求。 第2 章质点动力学 一、考核知识点： 1．牛顿运动定律的使用； 2．动量、冲量、动量定理； 3．动能、动能定理、功、变力的功； 4．势能、保守力和势能的关系、功能原理、机械能守恒定律。 二、考核要求： 1．牛顿运动定律的使用 （1）掌握牛顿三定律及其适用条件； （2）熟练使用微积分方法求解一维变力作用下基本的质点动力学问题。 2．动量、冲量、动量定理 （1）理解动量、冲量的概念，掌握变力的冲量的计算； （2）熟练掌握质点和质点系的动量定理及其使用。 3．动能、动能定理、功、变力的功 （1）正确理解功的概念，熟练计算变力的功； （2）掌握动能定理，能运用它分析解决动力学问题。 4．势能、保守力和势能的关系、功能原理、机械能守恒定律 （1）理解保守力作功的特点及势能的概念，会计算重力、弹性力和万有引力势能； （2）掌握功能原理及机械能守恒定律，能运用它们分析解决动力学问题。 本章测试重点内容：牛顿运动定律求解一维变力作用下的质点动力学问题，动量定理，变力的功，动能定理。 基本内容：冲量，势能，功能原理，机械能守恒定律。 注：动量守恒定律、质心运动定理不作为测试要求。 第3章刚体定轴转动
“物理实验III-1”期末考试试卷（C卷） 一、填空、选择、简答题（任选4题，若多答则按前4题记分）（在选择的题上画圈）（8分） 1 单双臂电桥测量电阻值的适用范围是：( ) （A）单双臂电桥都可以测量任何阻值的电阻； （B）单臂电桥适用于测量中值电阻，而双臂电桥适用于测量低值电阻； （C）双臂电桥只适用于测量低值电阻；而单臂电桥测量电阻的范围不受限制； （D）单臂电桥只适用于测量低值电阻；而双臂电桥测量电阻的范围不受限制； 2 误差按照性质可分为两种类型，即_________和系统_________。 3 进行十一线电位差计实验时，在工作电流标准化的过程中，检流计始终单方向偏转，不指零，其原因为： （A）标准电池接反（B）检流计灵敏度不高 （C）电阻丝不均匀（D）工作电源过高 4 在上图中画出x偏转板上的信号波形： 5 探测线圈处于什么条件下毫伏表的读数最大？毫伏表读数最小，又说明什么问题？ 答： 6 在进行n次测量的情况下，任一次测量的标准偏差为： (A)(B)(C)(D) 7 用螺旋测微计计量长度时，测量值=末读数—初读数，初读数是为了消除( ) (A)系统误差(B)偶然误差(C)过失误差(D)其他误差
8 分光计的刻度上有720个分格，每一格为30’，角游标的30个分格对应着刻度盘上的29个分格，该游标的分度值为____________。 二、有效数字及运算（6分） 1.计算下列函数有效数的结果： (1) x=9.80, lnx=________ (2) x=5.84, =________ (3) x=0.5275, =________ 2.把下列各数按数字修约规则取为四位有效数字 (1) 21.495 _______ (2) 43,465 _______ (3) 8.1308 _______ 三、推导不确定度传递公式（8分） (1) N=x+y+2z (2) f = (a ≠b) 四、（６分）在单摆测重力加速度实验中，用2 24l g T π=计算重力加速度。已获得摆长l 与周期T 的测量结果为： (100.0100.010)l cm =± (2.00210.0020)T =±秒 写出表示重力加速度g 的测量结果，即： 要求推导出不确定度的方差传递公式 ?g g ?= 计算出不确定度?g ?=最后写出测量结果g g g =±?。