大学物理实验指导与报告答案

大 学 物 理 实 验

规 范 化 教 学 指 导 书

应用物理系物理实验室

2003年1月

目 录

实验一 测量误差与数据处理 实验二 力学及本测量 实验三 电学基本仪器与测量 实验四 光学基本知识与测量 实验五 不规则物体密度的测定 实验六 实验七 实验八 实验九 实验十 实验十一 实验十二 实验十三 实验十四 实验十五 实验十六 实验十七 实验十八 实验十九 实验二十 实验二十一实验二十二实验二十三实验二十四实验二十五实验二十六实验二十七实验二十八实验二十九实验三十 实验三十一实验三十二实验三十三实验三十四

刚体的转动惯量的测量

用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量 弹簧振子的简谐振动 测定液体的粘滞系数

用电热法测量热功当量

电阻的测量（设计性实验）

线性电阻和非线性电阻的伏安物性曲线 惠斯登电桥的应用及铜电阻温度系数的测定 万用表的组装与校准（设计性实验） 灵敏电流计的研究

电位差计的原理和使用 电子束的加速和电偏转

电子示波器的使用 霍尔效应及磁场的测定 非均匀磁场的测定 等厚干涉 分光计的调整 光栅的衍射

三棱镜折射率的测定 照相

大学物理实验报告答案大全（实验数据及思考题答案全包括）

伏安法测电阻

实验目的(1) 利用伏安法测电阻。

(2) 验证欧姆定律。

(3) 学会间接测量量不确定度的计算；进一步掌握有效数字的概念。

U

实验方法原理根据欧姆定律，R =，如测得U 和I 则可计算出R。值得注意的是，本实验待测电阻有两只，

I

一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式，以减小测量误差。

实验装置待测电阻两只，0～5mA 电流表1 只，0－5V 电压表1 只，0～50mA 电流表1 只，0～10V 电压表一只，滑线变阻器1 只，DF1730SB3A 稳压源1 台。

实验步骤本实验为简单设计性实验，实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时，可提示学

生参照第2 章中的第2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。

(1) 根据相应的电路图对电阻进行测量，记录U 值和I 值。对每一个电阻测量3 次。

(2) 计算各次测量结果。如多次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果。

(3) 如果同一电阻多次测量结果相差很大，应分析原因并重新测量。

(1) 由?U =U max ×1.5% ，得到?U 1 = 0.15V,?U2 = 0.0

北京理工大学物理实验绪论答案

1. 下面哪种说法正确？D
A. 间接测量结果有效数字位数的多少由测量仪器的精度决定。
B. 间接测量结果有效数字位数的多少由计算器数码显示位数的多少决定。
C. 间接测量结果有效数字位数的多少由所用的单位决定。
D. 间接测量结果有效数字位数的多少由其不确定度决定。
2. 某物理量的测量结果为n=1.6532（0.0007），下面对该结果的解释哪种是正确的？C
A. 表明该物理量的数值有两种可能，即n=1.6525 或n=1.6539 。
B. 表明该物理量的数值是（1.6525，1.6539）区间内的任何值。
C. 表明该物理量的真值有较大的概率位于（1.6525，1.6539）区间内。
D. 表明该物理量的真值不在（1.6525，1.6539）区间内。
3. 在相同的测量条件下，对同一物理量进行多次重复测量，并以各次测量值的算数平均值作为该物理
量的测量结果，以下哪种说法是正确的？B
A. 这样做可以减小系统误差。
B. 这样做可以减小随机误差。
C. 这样做可以得到该物理量的真值。
D. 这只是处理测量数据的一种方法，不能减小误差，与真值也没关系。
4. 以下关于系统误差的说法哪个是正确的？D
A. 系统误差是没有规律的误差。
B. 系统误差

大 学 物 理 实 验 试 题（一）

题 号 得 分

一 二 三 四 总分 一、单项选择题（每小题3分，共10小题）

（1）.在光栅测量波长的实验中，所用的实验方法是[ ]

（A）模拟法 （B）干涉法 （C）稳态法 （D）补偿法

（2）.用箱式惠斯登电桥测电阻时，若被测电阻值约为4700欧姆，则倍率选[ ] （A）0.01 （B） 0.1 （C）10 （D） 1

（3）.用某尺子对一物体的长度进行15次重复测量，计算得A类不确定度为0.01mm，B类不确定度是0.6mm，如果用该尺子测量类似长度，应选择的合理测量次数为

（A）1次 （B）6次 （C）15次 （D） 30次 （4）.用惠斯登电桥测电阻时，如果出现下列情况，试选择出仍能正常测 量的情况[ ]

（A） 有一个桥臂电阻恒为零 （B）有一个桥臂电阻恒为无穷大 （C）检流计支路不通（断线） （D）电源与检流计位置互换 （5）.研究二极管伏安特性曲线时，正确的接线方法是[ ]

（A） 测量正向伏安特性曲线时用外接法；测量反向伏安特性曲线时用内接法

实验7 分光计的调整与使用

1． 本实验所用分光计测量角度的精度是多少？仪器为什么设两个游标？如何测量望远镜

转过的角度？

提示：本实验所用分光计测量角度的精度是：1

提示：刻度盘绕中心轴转动，因工艺的原因，中心轴不可能正好在盘的中心，因此转动测量时会产生一个所谓的偏心差，在盘的一直径两端对称设置

A 两个游标，读数求平均即可消除偏心差。见图。 D` C 1B` (AB?A?B?)?CD?C?D?2

O O` A` 2．假设平面镜反射面已经和转轴平行，而望远镜光轴和

仪器转轴成一定角度β，则反射的小十字像和平面镜转

0

过180后反射的小十字像的位置应是怎样的？此时应如何调节？试画出光路图。 提示：

D B C ` '反射的小十字像和平面镜转过180o后反射的小十字像的位置不变，此时应该调节望远镜仰角螺钉，使十字反射像落在上十字叉线的横线上。光路图如下

A B A图3 望远镜光轴未与中心轴垂直的表现

3．假设望远镜光轴已垂直于仪器转轴，而平面镜反射面和仪器转轴成一角度β，则反射的

0

小十字像和平面镜转过180后反射的小十字像的位置应是怎样的？此时应如何调节？试画出光路图。 提示：

反射的小十字像和平面镜转过180o后反射的小十字像的位置是一上一下，此

1.1 静电场

实验内容

图示静电场的基本性质: 同心球壳电场及电势分布图。

实验设置

有两个均匀带电的金属同心球壳配置如图。内 球壳（厚度不计）半径为R1=5.0 cm，带电荷

Rq1 = 0.6?10-8 C；外球壳半径R2 = 7.5 cm，外半R2 径R3 = 9.0 cm，所带总电荷q2 = - 2.0?10-8 C。 3 R实验任务 q1 1 画出该同心球壳的电场及电势分布。

-q1 q1+q1 实验步骤及方法 基本原理：根据高斯定理推导出电场及电势的

分布公式；利用数据分析软件，如Microsoft Excel 绘制电场及电势的分布图。

在如图所示的带电体中，因内球壳带电q1，由于静电感应，外球壳的内表面上将均匀地分布电荷-q1；根据电荷平衡原理，外球壳的外表面上所带电荷除了原来的q2外，还因为内表面感应了-q1而生成+q1,所以外球壳的外表面上将均匀分布电荷q1+q2。

在推导电场和电势分布公式时，须根据r的变化范围分别讨论r < R1、R1 < r < R2、R2 < r < R3、r > R3几种情况。

场强分布： 当r < R1时，

??E?dS?0?E1?0

S

当R1 < r < R2时，

??E?dS?Sq1?0?

E2?q1 24??0r

大学物理实验报告大全+实验数据+思考题答案

大学物理实验报告答案报 答 大全（实验数据及思考题答案全包括）全 括

伏安法测电阻

实验目的 (1) 利用伏安法测电阻。 (2) 验证欧姆定律。

(3) 学会间接测量量不确定度的计算；进一步掌握有效数字的概念。 实验方法原理

一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式，以减小测量误差。 实验装置 待测电阻两只，0～5mA 电流表 1 只，0－5V 电压表 1 只，0～50mA 电流表 1 只，0～10V 电压表一 只，滑线变阻器 1 只，DF1730SB3A 稳压源 1 台。

实验步骤 本实验为简单设计性实验，实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时，可提示学 生参照第 2 章中的第 2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。 (1) 根据相应的电路图对电阻进行测量，记录 U 值和 I 值。对每一个电阻测量 3 次。 (2) 计算各次测量结果。如多次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果。 测量次数 1

U

根据欧姆定律， R = ，如测得 U 和 I 则可计算出 R。值得注意的是，本实验待测电阻有两只，

I

54.7

max

1

52.9

53.2

2

R/

大学物理实验报告大全+实验数据+思考题答案

大学物理实验报告答案报 答 大全（实验数据及思考题答案全包括）全 括

伏安法测电阻

实验目的 (1) 利用伏安法测电阻。 (2) 验证欧姆定律。

(3) 学会间接测量量不确定度的计算；进一步掌握有效数字的概念。 实验方法原理

一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式，以减小测量误差。 实验装置 待测电阻两只，0～5mA 电流表 1 只，0－5V 电压表 1 只，0～50mA 电流表 1 只，0～10V 电压表一 只，滑线变阻器 1 只，DF1730SB3A 稳压源 1 台。

实验步骤 本实验为简单设计性实验，实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时，可提示学 生参照第 2 章中的第 2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。 (1) 根据相应的电路图对电阻进行测量，记录 U 值和 I 值。对每一个电阻测量 3 次。 (2) 计算各次测量结果。如多次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果。 测量次数 1

U

根据欧姆定律， R = ，如测得 U 和 I 则可计算出 R。值得注意的是，本实验待测电阻有两只，

I

54.7

max

1

52.9

53.2

2

R/

实验四十 单缝衍射的光强分布和缝宽的测定

【预习题】

1．什么叫夫琅和费衍射？用He-Ne激光作光源的实验装置(图)是否满足夫琅和费衍射条件，为什么？

答：夫琅和费衍射是平行光的衍射，即要求光源及接收屏到衍射屏的距离都是无限远。

右图所示的为用He-Ne激光作光源的实验装置，其中激光器为光源、单缝为衍射屏、接受屏C为衍射屏。因为He-Ne激光束具有良好的方向性(远场发散角为1毫弧度左右)，光束细锐，能量集中，

加之衍射狭缝宽度很小，故可看作平行光，即光源到单缝的距离为无限远。实验时将观察屏放置在距离单缝较远处，使Z远大于a，单缝到接受屏的距离亦可看作无限远。所以用He-Ne激光作光源的实验装置满足夫琅和费衍射条件。 【思考题】

1．当缝宽增加一倍时，衍射花样的光强和条纹宽度将会怎样改变？如缝宽减半，又怎样改变？ 答：（1）当缝宽增加一倍时：

①衍射花样的光强的变化：

可以将宽度为2a的整个单缝看作两个宽度a，中心间距为a的双缝，其光强分布公式为：（参见姚启钧原著，《光学教程》第三版，P128）

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实验一 迈克耳孙干涉仪的调整与使用 【预习思考题】

1． 迈克尔孙干涉仪是利用什么方法产生两束相干光的？ 答：迈克尔孙干涉仪是利用分振幅法产生两束相干光的。 2． 迈克尔孙干涉仪的等倾和等厚干涉分别在什么条件下产生的？条纹形状如何？随M1、M2’的间距d如何变化？ 答：（1）等倾干涉条纹的产生通常需要面光源，且M1、M2’应严格平行；等厚干涉条纹的形成则需要M1、M2’不再平行，而是有微小夹角，且二者之间所加的空气膜较薄。 （2）等倾干涉为圆条纹，等厚干涉为直条纹。

（3）d越大，条纹越细越密；d 越小，条纹就越粗越疏。 3． 什么样条件下，白光也会产生等厚干涉条纹？当白光等厚干涉条纹的中心被调到视场中央时，M1、M2’两镜子的位置成什么关系？

答：白光由于是复色光，相干长度较小，所以只有M1、M2’距离非常接近时，才会有彩色的干涉条纹，且出现在两镜交线附近。

当白光等厚干涉条纹的中心被调到视场中央时，说明M1、M2’已相交。 【分析讨论题】

1． 用迈克尔孙干涉仪观察到的等倾干涉条纹与牛顿环的干涉条纹有何不同？

答：二者虽然都是圆条纹，但牛顿环属于等厚干涉的结果，并且等倾干涉条纹中心级次高，而牛顿环则是边缘的干涉级次高，所以当增大（或减小）