大学物理实验讲义PDF

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文档介绍：1------------------------------第一章绪论§1.1什么是物理学物理学是研究自然界基本规律的科学.它的英文词physics来源于希腊文，原义是自然，而中文的含义是“物”（物质的结构、性质）和“理”（物质的运动、变化规律）.中文含义与现代观点颇为吻合.现代观点认为物理学主要研究：物质和运动，或物质世界及其各部分之间的相互作用，或物质的基本组成及它们的相互作用.物质可以小至微观粒子——分子、原子以至“基本”粒子（elementaryparticles）.所谓基本粒子，顾名思义是物质的基本组成成分，本身没有结构.然而基本与否与人们的认识水平以及科学技术水平有关，因此对“基本”的理解有阶段性.有鉴于此，物理学家简单地称之为“粒子”.有时为了表达认识的层次，我们仍然可以说：“现阶段的基本粒子为……”.当前我们认为基本粒子有轻于（lepton）、夸克（quark）、光子（photon）和胶子（gluon）等等.科学家们正在努力寻找自由夸克.此外，分数电荷、磁单极也在寻找之列.我们周围的物体是物质的聚集状态.人们可以用自己的感官感知大多数聚集状态的物质，并称它们为宏观（macrosco

<大学物理实验>补充讲义

天津理工大学理学院物理实验中心

二零一六年一月

目 录

实验一 声速的测量………………………………………………………………1 实验二 实验三 实验四 实验五 实验六 实验七

固定均匀弦振动实验……………………………………………………5 用准稳态法测量比热和导热系数………………………………………11 多普勒效应综合实验……………………………………………………20 数字示波器的使用………………………………………………………30 数字万用表的使用………………………………………………………33 电学元件伏安特性………………………………………………………38

实验一 声速的测量

声波是一种在弹性媒质中传播的机械波。声速是描述声波在媒质中传播特性的一个重要物理量。它的测量方法可分为两类：第一类方法是根据关系式v?L/t，测出传播距离L和所需的时间t后，即可算出声速v；第二类方法是利用关系式v?f?，测量出声波的频率f和波长?，即可算出声速v。本实验采用的时差法，属于第一类方法；驻波法（共振干涉法）、相位比较法属于第二类方法。

实验目的

1. 了解压电换能器的功能，加深对驻波及振动合成等理论知识的理解； 2.

目录

物理实验基础知识 (1)

1.1物理实验 (1)

1.2测量 (2)

1.3测量误差 (4)

1.4测量结果的不确定度 (13)

1.5测量结果不确定度估算及表示 (15)

1.6有效数字 (18)

1.7列表和作图 (21)

1.8逐差法 (24)

1.9最小二乘法 (26)

实验报告要求 (30)

实验1浮力与体积密度的测定 (31)

实验2薄透镜焦距的测定 (34)

实验3电子示波器的使用 (40)

实验4金属材料弹性研究 (53)

实验5RLC电路特性的研究（1） (58)

实验6光的偏振现象研究（1） (67)

实验7电路元件伏安特性研究 (70)

实验8用牛顿环法测透镜曲率半径 (73)

实验9验证转动定律 (80)

实验10声波合成研究 (85)

实验11磁场描绘 (90)

实验12分光仪的调整及棱镜折射率的测定 (99)

.I.

第一章物理实验基础知识

1.1 物理实验

一、科学实验

科学实验是人们根据一定的研究目的，运用一定的科学仪器，创设有利条件，人为地控制研究对象及其运动过程，以便暴露它们在自然发生的条件下无法暴露的特性，通过观察、测量等手段研究其本质规律的科学实践活动。

二、科学实验系统结构

一般来讲，实验系统结构如图1-1所示。

图 1-1 实验系统结构图

三、科学实验的

大学物理实验教材

江苏科技大学张家港校区

前 言

《大学物理实验》是面向高等学校理工科学生的重要实践课程，对于培养学生的从事科学研究的基本素养、锻炼学生的动手能力、观测能力、数据处理与分析能力，培养学生的创新意识与科研开发能力，具有不可替代的重要作用。

物理实验作为科学实验的基础实验，其研究方法、观察和分析手段、各种仪器设备已被广泛地应用在自然科学和工程技术的各个领域。因此作为基础实验课，它既能让学生通过实验学习到科学实验的基础知识，又能使学生在实验方法的考虑、测量仪器的选择、实验误差的分析中受到训练，并为学生进行后续实验打下基础。

我们根据目前我国高等院校大学物理实验开设的情况，及我校的《大学物理实验》培养方案与目标，对照校区实验室的仪器设备配置，组织编写了这本实验讲义，可供校区所有理工科专业的学生使用。

本讲义的编写由肖沛主持，肖沛、林季资和徐胜共同完成。

本讲义在编写过程中,参考了许多其他高等师范院校的实验教材,得到了我校许多长期从事实验教学工作教师的大力支持，特别是参考了校本部物理实验室所用讲义以及学校尤建飞老师和李巧改老师编写的教材，以及，在此表示感谢！本讲义难免有不妥之处,恳请读者批评指正。

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目 录

绪 论 误差理论与数

大学物理实验讲义 主讲教师：邓小辉

弦振动与驻波研究

【实验目的】

1．观察在弦上形成的驻波；

2．确定弦线振动时驻波波长与张力的关系； 3．学习对数作图和最小二乘法进行数据处理。

【实验原理】

在一根拉紧的弦线上，其中张力为T，线密度为?，则沿弦线传播的横波应满足下述运动方程：

?2yT?2y 2? (1)

?t??x2式中x为波在传播方向（与弦线平行）的位置坐标，y为振动位移。将(1)式与典型的波动

2?2y2?y方程 2?V 2?t?x相比较，即可得到波的传播速度: V?T?

若波源的振动频率为f，横波波长为?，由于波速V?f?，故波长与张力及线密度之间的关系为：

??1fT? (2)

为了用实验证明公式(2)成立，将该式两边取对数，得：

lg??11lgT?lg??lgf (3) 22固定频率f及线密度?，

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实验15 磁阻效应法测量磁场

物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应，磁阻传感器利用磁阻效应制成。 磁场的测量可利用电磁感应，霍尔效应，磁阻效应等各种效应。其中磁阻效应法发展最快，测量灵敏度最高。磁阻传感器可用于直接测量磁场或磁场变化，如弱磁场测量，地磁场测量，各种导航系统中的罗盘，计算机中的磁盘驱动器，各种磁卡机等等。也可通过磁场变化测量其它物理量，如利用磁阻效应已制成各种位移、角度、转速传感器，各种接近开关，隔离开关，广泛用于汽车，家电及各类需要自动检测与控制的领域。

磁阻元件的发展经历了半导体磁阻（MR），各向异性磁阻（AMR），巨磁阻（GMR），庞磁阻（CMR）等阶段。本实验研究AMR的特性并利用它对磁场进行测量。

【实验目的】

1． 了解AMR的原理并对其特性进行实验研究。 2． 测量赫姆霍兹线圈的磁场分布。 3． 测量地磁场。

【仪器用具】

ZKY-CC各向异性磁阻传感器（AMR）与磁场测量仪

【实验原理】

各向异性磁阻传感器AMR（Anisotropic Magneto-Resistive sensors）由沉积在硅片上的坡莫合金（Ni80 Fe20）薄膜形成电阻。沉积时外加磁场，形成易磁化

大学物理实验试卷

本试卷满分 40 分。请将答案全部写在试卷上，第四大题可写在试卷背面。 一、选择题

1、某物体长度约为 2 厘米，为使测量结果有 5 位有效数字，应选用的测量 仪器是: (D ) (A)米尺 (B)二十分游标尺 (C)五十分游标尺 (D)千分尺

2、某电流值的测量结果为 I=(30.55±0.05)mA，则下面关于被测电流 的真值I0的哪种理解是正确的 ( D )

(A) I0=30.55mA (B) I0=30.50mA 或 I0=30.60mA (C) 30.50mA

4、用 0.5 级量程为 0～7.5mA，面板刻度为 150 格的电流表测一电路中的电流, 下列哪个测量数据 记录正确 ( C )

(A)6mA (B) 6.0mA (C) 6.00mA (D) 6.000mA 5、已知 N＝2A2／B3,则正确的误差传递公式为: ( C )

(A)ΔN＝[（2AΔA）2＋（3B2ΔB）2]1/2 (B)ΔN＝2[（2AΔA）2＋（3B2ΔB）2]1/2 (C)Δ

第二章部分训练题

1． 在系统误差、随机误差和粗大误差中，难以避免且无法修正的是（A.系统误差, B.随机

误差, C.粗大误差。） 答： B 2． 有一组等精度多次测量的数据：L=2.385mm、2.384mm、2.386mm、2.384mm、2.382mm、

2.383mm。它们的A类不确定度为：（A. 0.0014mm B. 0.006mm C. 0.002mm D. 0.007mm） 答： b 3． 根据第2题的数据，可以判断测量量具的最小量程是：（A. 0.001mm B. 0.01mm C.

0.004mm D. 0.02mm） 答： b 4． 采用0.02mm精度的游标卡尺测量长度时，其B类不确定度为：（A. 0.022mm B. 0.03mm

C. 0.01mm D. 0.012mm） 答： d 5． 有一个电子秒表，其最

大学物理实验习题

一、 选择题

1．下面说法正确的是： [ ]

A：系统误差可以通过多次测量消除； B：偶然误差一定能够完全消除； C：记错数是系统误差；

D：系统误差是可以减少甚至消除的； 2．几位同学关于误差作了如下讨论：

甲：误差就是出了差错，只不过是误差可以计算，而差错是日常用语，两者没有质的区别。 乙：误差和差错是两个完全不同的概念，误差是无法避免的，而差错是可以避免的。 丙：误差只是在实验结束后，对实验结果进行估算时需要考虑。

丁：有测量就有误差，误差伴随实验过程始终，从方案设计、仪器选择到结果处理，均离不开误差分析。 正确的选择是： [ ]

A：甲乙丙丁都对； B：乙和丁对，甲和丙错； C：只有丁对，其它均借； D只有丙对，其它都错； E：只有乙对，其它均错； F：甲错，其它都对。 3．请选出下列说法中的不正确者 [ ]

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偶然误差。 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R=

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