《实验中数据处理》期末考试题
从以下实验的数据中,每人选做一个实验。在认真阅读所写部分的实验教材后,写出一份高质量的实验报告。实验报告要按《普通物理实验》课本上的容要求来写,要验报告用计算机处理数据后,写成电子版(写上)的发我。纸质的实验报告按试题格式用A4纸打印后,请于2013年6月10日前推举的负责同学按实验类别归类统一处收齐上课时交。(实验报告要求:重点突出数据处理容,避免原理及操作容太多)
实验一、单摆的研究
1、用游标卡尺测出摆球的半径r = d / 2
零点读数:0.000cm 最小分度值:0.002cm
2、用米尺测出摆线的长度l (l =│x1 - x2│+d/2)
3、用秒表测单摆摆动50个周期的时间t
零点读数:0.00s 最小分度值:0.10s
4、用米尺测出摆线的长度l (摆长L = l+d/2) ,用秒表测单摆摆动50个周期的时间t
实验二、氏模量的测定(伸长法)
1.在不同拉力
F时标尺像的读数y i以及金属丝微小伸长量变化的数据记录
i
表1 不同拉力
F时标尺像的读数y i以及金属丝微小伸长量变化的数据记录
i
2.光杠杆d1,d2和金属丝,d l的测量记录
表2 螺旋测微计零点读数为:0.012 mm
实验三、氏模量的测定(梁弯曲法)
材料一:
1.用螺旋测微计测a值:
零点读数:0.001cm 最小分度值:0.001cm
2.用游标卡尺测量b值:
零点读数:0.000cm 最小分度值:0.002cm
3.用米尺测量l 值:最小分度值:0.01cm,l = 26.60cm
4.加法码时x i改变量如下表:
材料二:
1.用螺旋测微计测a值:
零点读数:0.001cm 最小分度值:0.001cm
2.用游标卡尺测量b值:
零点读数:0.000cm 最小分度值:0.002cm
3.用米尺测量l 值:最小分度值:0.01cm,l = 26.60cm
4.加法码时x i改变量如下表:
实验四、弹簧振子的研究
1.研究锥型弹簧的C值:m0 = (1
2.890±0.010)g mˊ= (
3.790±0.010)g
2.研究柱型弹簧的C值:m0 = (1
3.934±0.010)g mˊ= (3.790±0.010)g
实验五、弦振动的研究
1.弦的线密度:ρ= (0.385 ±0.004) g/cm
2.观察弦上的驻波:
(1)读出音叉频率:υ= 102.8H Z
(2)确定F T(或m)的取值:(取n = 1,l = 25cm ,ρ= 0.385×10-1 kg/m)
(3)取m = m同+ m砝= 4.7 + 5 = 9.7(g)
求改变l使之分别为n = 1,2,3,4时的波长λ:(Δ= 0.1cm),数据如下:
3.弦上横波道德波长与力的关系:
(1)取n =2时,改变m的值,测量l,数据如下表:
第六节数据处理的基本方法 前面我们已经讨论了测量与误差的基本概念,测量结果的最佳值、误差和不确定度的计算。然而,我们进行实验的最终目的是为了通过数据的获得和处理,从中揭示出有关物理量的关系,或找出事物的内在规律性,或验证某种理论的正确性,或为以后的实验准备依据。因而,需要对所获得的数据进行正确的处理,数据处理贯穿于从获得原始数据到得出结论的整个实验过程。包括数据记录、整理、计算、作图、分析等方面涉及数据运算的处理方法。常用的数据处理方法有:列表法、图示法、图解法、逐差法和最小二乘线性拟合法等,下面分别予以简单讨论。 列表法是将实验所获得的数据用表格的形式进行排列的数据处理方法。列表法的作用有两种:一是记录实验数据,二是能显示出物理量间的对应关系。其优点是,能对大量的杂乱无章的数据进行归纳整理,使之既有条不紊,又简明醒目;既有助于表现物理量之间的关系,又便于及时地检查和发现实验数据是否合理,减少或避免测量错误;同时,也为作图法等处理数据奠定了基础。 用列表的方法记录和处理数据是一种良好的科学工作习惯,要设 计出一个栏目清楚、行列分明的表格,也需要在实验中不断训练,逐步掌握、熟练,并形成习惯。 一般来讲,在用列表法处理数据时,应遵从如下原则:
(1) 栏目条理清楚,简单明了,便于显示有关物理量的关系。 (2) 在栏目中,应给出有关物理量的符号,并标明单位(一般不重复写在每个数据的后面)。 (3) 填入表中的数字应是有效数字。 (4) 必要时需要加以注释说明。 例如,用螺旋测微计测量钢球直径的实验数据列表处理如下。 用螺旋测微计测量钢球直径的数据记录表 从表中,可计算出 D i D = n = 5.9967 ( mm)
实验一. 1求λ时为何要测几个半波长的总长? 答:多测几个取平均值,误差会减小 2为何波源的簧片振动频率尽可能避开振动源的机械共振频率? 答 当簧片达到某一频率(或其整数倍频率)时,会引起整个振动源(包括弦线)的机械共 振,从而引起振动不稳定。 3弦线的粗细和弹性对实验各有什么影响,应该如何选择? 答 弦线应该比较细,太粗的话会使振动不明显,弹性应该选择较好的,因为弹性不佳会造 成振动不稳定 4横波在弦线上传播的实验中,驻波是由入射波与反射波迭加而成的,弦线上不振动的点称 为波节,振动最大的点称为波腹,两个波节之间的长度是半波长 5因振簧片作水平方向的振动,理论上侧面平视应观察不到波形,你在实验中平视能观察得 到吗?什么情况能观察到,为什么? 答 平视不能观察到,因为。。。。。。 6为了使lg λ—lgT 直线图上的数据点分布比较均匀,砝码盘中的砝码质量应如何改变? 答 每次增加相同重量的砝码 实验二. 1.外延测量法有什么特点?使用时应该注意什么问题? 答 当需要的数据在测量数据范围之外而不能测出,为了求得这个值,采用作图外推求值的 方法,即先用已测的数据绘制出曲线,再将曲线按原规律延长到待求值范围,在延长线部分 求出所需要的值 使用时要注意在所要值两边的点要均衡且不能太少并且在研究的范围内 没有突变的情况 2.物体的固有频率和共振频率有什么不同?它们之间有何联系? 答 物体的固有频率和共振频率是不同的概念,固有频率指与方程的根knl=4.7300对应的振 动频率,它们之间的关系为f 固= f 共2^4/11Q 前者是物体的固有属性,由其结构,质量材质等决定,而后者是当外加强迫力的频率等于物 体基频时,使其发生共振时强迫力的频率 实验三. 1.为什么实验应该在防风筒(即样品室)中进行? 答:因为实验中的对公式 要成立的条件之一是:保证两样品的表面状况相同,周围介质(空气)的性质不变, m:强迫对流时m=1;自然对流时m=5/4; (实验中为自然冷却即自然对流) 所以实验要在防风筒(即样品室)中进行,让金属自然冷却。 2.用比较法测定金属的比热容有什么优点?需具备什么条件? 答:优点是可以简单方便测出待测金属的比热容。如果满足下列条件:两样品的形状尺寸都 相同(例如细小的圆柱体);两样品的表面状况也相同; 于是当周围介质温度不变(即室温恒定),两样品又处于相同温度时,待测金属的比热容为: 3.如何测量不同的金属在同一温度点的冷却速率? 答:法一:测出不同金属在该温度点附近下 降相同的温度差Δθ以及所需要的时间Δt,可 得各个金属在该温度点的冷却速率。 法二:通过实验,作出不同金属的θ~t 冷却曲线,在各个冷却曲线上过该温度点切 线,求出切线的斜率,可得各温度点的冷却速率。 4、可否利用本实验中的方法测量金属在任意温度时的比热容?
实验数据处理基本方法 实验必须采集大量数据,数据处理是指从获得数据开始到得出最后结 论的整个加工过程,它包括数据记录、整理、计算与分析等,从而寻找出 测量对象的内在规律,正确地给出实验结果。因此,数据处理是实验工作 不可缺少的一部分。数据处理涉及的内容很多,这里只介绍常用的四种方 法。 1列表法 对一个物理量进行多次测量,或者测量几个量之间的函数关系,往往 借助于列表法把实验数据列成表格。其优点是,使大量数据表达清晰醒目, 条理化,易于检查数据和发现问题,避免差错,同时有助于反映出物理量 之间的对应关系。所以,设计一个简明醒目、合理美观的数据表格,是每 一个同学都要掌握的基本技能。 列表没有统一的格式,但所设计的表格要能充分反映上述优点,应注意以下几点:1.各栏目均应注明所记录的物理量的名称(符号 )和单位; 2.栏目的顺序应充分注意数据间的联系和计算顺序,力求简明、齐全、有条理; 3.表中的原始测量数据应正确反映有效数字,数据不应随便涂改,确实要修改数据时, 应将原来数据画条杠以备随时查验; 4.对于函数关系的数据表格,应按自变量由小到大或由大到小的顺序排列,以便于判 断和处理。 2图解法 图线能够明显地表示出实验数据间的关系,并且通过它可以找出两个 量之间的数学关系,因此图解法是实验数据处理的重要方法之一。图解法 处理数据,首先要画出合乎规范的图线,其要点如下: 1.选择图纸作图纸有直角坐标纸 ( 即毫米方格纸 ) 、对数坐标纸和 极坐标纸等,根据 作图需要选择。在物理实验中比较常用的是毫米方格纸,其规格多为17 25 cm 。 2.曲线改直由于直线最易描绘 , 且直线方程的两个参数 ( 斜率和截距 ) 也较易算得。所以对于两个变量之间的函数关系是非线性的情形,在用图解法时 应尽可能通过变量代换 将非线性的函数曲线转变为线性函数的直线。下面为几种常用的变换方法。 ( 1) xy c ( c 为常数 ) 。 令 z 1,则 y cz,即 y 与 z 为线性关系。 x ( 2) x c y ( c 为常x2,y 1 z ,即 y 与为线性关系。
实验一. 1求入时为何要测几个半波长的总长? 答:多测几个取平均值,误差会减小 2为何波源的簧片振动频率尽可能避开振动源的机械共振频率? 答当簧片达到某一频率(或其整数倍频率)时,会引起整个振动源(包括弦线)的机械共振,从而引起振动不稳定。 3弦线的粗细和弹性对实验各有什么影响,应该如何选择? 答弦线应该比较细,太粗的话会使振动不明显,弹性应该选择较好的,因为弹性不佳会造成振动不稳定 4横波在弦线上传播的实验中,驻波是由入射波与反射波迭加而成的,弦线上不振动的点称为波节,振动最大的点称为波腹,两个波节之间的长度是半波长 5因振簧片作水平方向的振动,理论上侧面平视应观察不到波形,你在实验中平视能观察得到吗?什么情况能观察到,为什么? 答平视不能观察到,因为。。。。。。 6为了使lg入一lgT直线图上的数据点分布比较均匀,砝码盘中的砝码质量应如何改变?答每次增加相同重量的砝码实验 1.外延测量法有什么特点?使用时应该注意什么问题? 答当需要的数据在测量数据范围之外而不能测出,为了求得这个值,采用作图外推求值的 方法,即先用已测的数据绘制出曲线,再将曲线按原规律延长到待求值范围,在延长线部分求出所需要的值使用时要注意在所要值两边的点要均衡且不能太少并且在研究的范围内 没有突变的情况 2.物体的固有频率和共振频率有什么不同?它们之间有何联系? 答物体的固有频率和共振频率是不同的概念,固有频率指与方程的根kn1=4.7300对应的振 动频率,它们之间的关系为f固=f共11/4Q A2 前者是物体的固有属性,由其结构,质量材质等决定,而后者是当外加强迫力的频率等于物 体基频时,使其发生共振时强迫力的频率 实验三. 1 ?为什么实验应该在防风筒(即样品室)中进行? 答:因为实验中的对公式 要成立的条件之一是:保证两样品的表面状况相同,周围介质(空气)的性质不变, m:强迫对流时m=1;自然对流时m=5/4;(实验中为自然冷却即自然对流)所以实验要在防风筒(即样品室)中进行,让金属自然冷却。 2.用比较法测定金属的比热容有什么优点?需具备什么条件? 答:优点是可以简单方便测出待测金属的比热容。如果满足下列条件:两样品的形状尺寸都 相同(例如细小的圆柱体);两样品的表面状况也相同;于是当周围介质温度不变(即室温恒定),两样品又处于相同温度时,待测金属的比热容为: 3、如何测量不同的金属在同一温度点的冷却速率? 答:法一:测出不同金属在该温度点附近下降相同的温度差以及所需要的时间△t,
霍尔效应测量磁场 【实验目的】 (1) 了解霍尔效应的基本原理 (2) 学习用霍尔效应测量磁场 【仪器用具】 仪器名参数 电阻箱? 霍尔元件? 导线? SXG-1B毫特斯拉仪±(1% +0.2mT) PF66B型数字多用表200 mV档±(0.03%+2) DH1718D-2型双路跟踪稳压稳流电源0~32V 0~2A Fluke 15B数字万用表电流档±(1.5%+3) Victor VC9806+数字万用表200 mA档±(0.5%+4) 【实验原理】 (1)霍尔效应法测量磁场原理 若将通有电流的导体至于磁场B之中,磁场B(沿着z轴)垂直于电流I S(沿着x轴)的方向,如图1所示则在导体中垂直于B和I S方向将出现一个横向电位差U H,这个现象称之为霍尔效应。 图 1 霍尔效应示意图 若在x方向通以电流I S,在z方向加磁场B,则在y方向A、A′两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场.当载流子所受的横向电场力F E洛伦兹力F B相等时: q(v×B)=qE 此时电荷在样品中不再偏转,霍尔电势差就有这个电场建立起来。 N型样品和P型样品中建立起的电场相反,如图1所示,所以霍尔电势差有不同的符号,由此可以判断霍尔元件的导电类型。
设P型样品的载流子浓度为p,宽度为w,厚度为的d。通过样品电流I S=pqvwd,则空穴速率v=I S/pqwd,有 U H=Ew=I H B =R H I H B =K H I H B 其中R H=1/pq称为霍尔系数,K H=R H/d=1/pqd称为霍尔元件灵敏度。(2)霍尔元件的副效应及其消除方法 在实际测量过程中,会伴随一些热磁副效应,这些热磁效应有: 埃廷斯豪森效应:由于霍尔片两端的温度差形成的温差电动势U E 能斯特效应:热流通过霍尔片在其端会产生电动势U N 里吉—勒迪克效应:热流通过霍尔片时两侧会有温度差产生,从而又产生温差电动势U R 除此之外还有由于电极不在同一等势面上引起的不等位电势差U0 为了消除副效应,在操作时我们需要分别改变IH和B的方向,记录4组电势差的数据 当I H正向,B正向时:U1=U H+U0+U E+U N+U R 当I H负向,B正向时:U2=?U H?U0?U E+U N+U R 当I H负向,B负向时:U3=U H?U0+U E?U N?U R 当I H正向,B负向时:U4=?U H+U0?U E?U N?U R 取平均值有 1 (U1?U2+U3?U4)=U H+U E≈U H (3)测量电路 图 2 霍尔效应测量磁场电路图 霍尔效应的实验电路图如图所示。I M是励磁电流,由直流稳流电源E1提供电流,用数字万用表安培档测量I M。I S是霍尔电流,由直流稳压电源E2提供电流,用数字万用表毫安档测量I S,为了保证I S的稳定,电路中加入电阻箱R进行微调。U H是要测的霍尔电压,接入高精度的数字多用表进行测量。 根据原理(2)的说明,在实验中需要消除副效应。实际操作中,依次将I S、 I M的开关K1、K2置于(+,+)、(?,+)、(?,?)、(+,?)状态并记录U i即可,其 中+表示正向接入,?表示反向接入。
实验数据处理的几种方法 物理实验中测量得到的许多数据需要处理后才能表示测量的最终结果。对实验数据进行记录、整理、计算、分析、拟合等,从中获得实验结果和寻找物理量变化规律或经验公式的过程就是数据处理。它是实验方法的一个重要组成部分,是实验课的基本训练内容。本章主要介绍列表法、作图法、图解法、逐差法和最小二乘法。 1.4.1 列表法 列表法就是将一组实验数据和计算的中间数据依据一定的形式和顺序列成表格。列表法可以简单明确地表示出物理量之间的对应关系,便于分析和发现资料的规律性,也有助于检查和发现实验中的问题,这就是列表法的优点。设计记录表格时要做到:(1)表格设计要合理,以利于记录、检查、运算和分析。 (2)表格中涉及的各物理量,其符号、单位及量值的数量级均要表示清楚。但不要把单位写在数字后。 (3)表中数据要正确反映测量结果的有效数字和不确定度。列入表中的除原始数据外,计算过程中的一些中间结果和最后结果也可以列入表中。 (4)表格要加上必要的说明。实验室所给的数据或查得的单项数据应列在表格的上部,说明写在表格的下部。 1.4.2 作图法 作图法是在坐标纸上用图线表示物理量之间的关系,揭示物理量之间的联系。作图法既有简明、形象、直观、便于比较研究实验结果等优点,它是一种最常用的数据处理方法。 作图法的基本规则是: (1)根据函数关系选择适当的坐标纸(如直角坐标纸,单对数坐标纸,双对数坐标纸,极坐标纸等)和比例,画出坐标轴,标明物理量符号、单位和刻度值,并写明测试条件。 (2)坐标的原点不一定是变量的零点,可根据测试范围加以选择。,坐标分格最好使最低数字的一个单位可靠数与坐标最小分度相当。纵横坐标比例要恰当,以使图线居中。 (3)描点和连线。根据测量数据,用直尺和笔尖使其函数对应的实验点准确地落在相应的位置。一张图纸上画上几条实验曲线时,每条图线应用不同的标记如“+”、“×”、“·”、“Δ”等符号标出,以免混淆。连线时,要顾及到数据点,使曲线呈光滑曲线(含直线),并使数据点均匀分布在曲线(直线)的两侧,且尽量贴近曲线。个别偏离过大的点要重新审核,属过失误差的应剔去。 (4)标明图名,即做好实验图线后,应在图纸下方或空白的明显位置处,写上图的名称、作者和作图日期,有时还要附上简单的说明,如实验条件等,使读者一目了然。作图时,一般将纵轴代表的物理量写在前面,横轴代表的物理量写在后面,中间用“~”
大学普通物理实验报告模板 预习报告: 1.试验目的。(这个大学物理试验书上抄,哪个试验就抄哪个)。 2。实验仪器。照着书上抄。 3.重要物理量和公式:把书上的公式抄了:一般情况下是抄结论性的公式。再对这个公式上的物理量进行分析,说明这些物理量都是什么东东。这是没有充分预习的做法,如果你充分地看懂了要做的试验,你就把整个试验里涉及的物理量写上,再分析。 4.试验内容和步骤。抄书上。差不多抄半面多就可以了。 5.试验数据。做完试验后的记录。这些数据最好用三线图画。注意标上表号和表名。EG:表1.紫铜环内外径和高的试验数据。 6.试验现象.随便写点。 试验报告:
1.试验目的。方法同上。 2.试验原理。把书上的归纳一下,抄!差不多半面纸。在原理的后面把试验仪器写上。 3。试验数据及其处理。书上有模板。照着做。一般情况是求平均值,标准偏差那些。书上有。注意:小数点的位数一定要正确。 4.试验结果:把上面处理好的数据处理的结果写出来。 5.讨论。如果那个试验的后面有思考题就把思考提回答了。如果没有就自己想,写点总结性的话。或者书上抄一两句比较具有代表性的句子。 实验报告大部分是抄的。建议你找你们学长学姐借他们当年的实验报告。还有,如果试验数据不好,就自己捏造。尤其是看到坏值,什么都别想,直接当没有那个数据过,仿着其他的数据写一个。 不知道。建议还是借学长学姐的比较好,网络上的不一定可以得高分。每个老师对报告的要求不一样,要照老师的习惯写报告。我现在还记得我第一次做迈克尔逊干涉仪实验时我虽然用心听讲,但是再我做时候却极为不顺利,因为我调节仪器时怎么也调不出干涉条纹,
有效数字 1、有效数字不同的数相加减时,以参加运算各量中有效数字最末一位位数最高的为准,最后结果与它对其,余下的尾数按舍入规则处理。 2、乘除法以参与运算的数值中有效位数最少的那个数为准,但当结果的第1位数较小,比如1、2、3时可以多保留一位(较小:结果的第一位数小于 有效数字最少的结果第一位数)! 例如:n=tg56° θ=56° d θ=1° θθθθθ2cos d d d dtg dn == 为保留) (,带入848.156n 15605.018056cos 1cos 22=?=∴?=??=≈?=?= ?tg n θθπθθ 3、可以数字只出现在最末一位:对函数运算以不损失有效数字为准。 例如:20*lg63.4 可疑最小位变化0.1 Y=20lgx 01.04 .631.010ln 2010ln 20ln 10ln 20≈===x dx dx dx x d dy 04.364.63lg 20=∴ 4、原始数据记录、测量结果最后表示,严格按有效数字规定处理。(中间过程、结果多算几次) 5、4舍5入6凑偶 6、不估计不确定度时,有效数字按相应运算法则取位;计算不确定度时以不确定度的处理结果为准。 真值和误差 1、 误差=测量值-真值 ΔN=N-A 2、 误差既有大小、方向与政府。 3、 通常真值和误差都是未知的。 4、 相对约定真值,误差可以求出。 5、 用相对误差比较测量结果的准确度。 6、 ΔN/A ≈ΔN/N 7、 系统误差、随机误差、粗大误差 8、 随机误差:统计意义下的分布规律。粗大误差:测量错误 9、 系统误差和随机误差在一定条件下相互转化。 不确定度 1、P (x )是概率密度函数 dx P dx x x P p )x (之间的概率是测量结果落在+当x 取遍所有可能的概率值为1. 2、正态分布且消除了系统误差,概率最大的位置是真值A 3、曲线“胖”精密度低“瘦”精密度高。 4、标准误差:无限次测量?∞∞-=-2 )()(dx X P A X x )(σ 有限次测量且真值不知道标准偏
---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 大学物理实验报告 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 1 / 12
成流量计、功率计等。 Ⅱ、正电阻温度系数(简称PTC)的热敏电阻元件 常用钛酸钡材料添加微量的钛、钡等或稀土元素采用陶瓷工艺,高温烧制而成。这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要依赖于载流子浓度,而迁移率随温度的变化相对可以忽略。载流子数目随温度的升高呈指数增加,载流子数目越多,电阻率越小。应用广泛,除测温、控温,在电子线路中作温度补偿外,还制成各类加热器,如电吹风等。 2、实验装置及原理 【实验装置】 FQJ—Ⅱ型教学用非平衡直流电桥,FQJ非平衡电桥加热实验装置(加热炉内置MF51型半导体热敏电阻(2.7kΩ)以及控温用的温度传感器),连接线若干。 【实验原理】 根据半导体理论,一般半导体材料的电阻率和绝对温度之间的关系为 (1—1) 式中a与b对于同一种半导体材料为常量,其数值与材料的物理性质有关。因而热敏电阻的电阻值可以根据电阻定律写为 (1—2) 式中为两电极间距离,为热敏电阻的横截面,。 对某一特定电阻而言,与b均为常数,用实验方法可以测定。为了便于数据处理,将上式两边取对数,则有
《示波器的使用》实验报告 物理实验报告示范文本: 包含数据处理李萨如图 【实验目的】 1.了解示波器显示波形的原理,了解示波器各主要组成部分及它们之间的联系和配合; 2.熟悉使用示波器的基本方法,学会用示波器测量波形的电压幅度和频率; 3.观察李萨如图形。 【实验仪器】 1、双踪示波器 GOS-6021型 1台 2、函数信号发生器 YB1602型 1台 3、连接线示波器专用 2根 示波器和信号发生器的使用说明请熟读常用仪器部分。 [实验原理] 示波器由示波管、扫描同步系统、Y轴和X轴放大系统和电源四部分组成, 1、示波管 如图所示,左端为一电子枪,电子枪加热后发出一束电子,电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上,屏上的荧光物发光形成一亮点。亮点在偏转板电压的作用下,位置也随之改变。在一定范围内,亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。 示波管结构简图示波管内的偏转板 2、扫描与同步的作用
如果在X 轴偏转板加上波形为锯齿形的电压,在荧光屏上看到的是一条水平线,如图 图扫描的作用及其显示 如果在Y 轴偏转板上加正弦电压,而X 轴偏转板不加任何电压,则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡,在横方向不动。我们看到的将是一条垂直的亮线,如图 如果在Y 轴偏转板上加正弦电压,又在X 轴偏转板上加锯齿形电压,则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移,其合成原理如图所示,描出了正弦图形。如果正弦波与锯齿波的周期(频率)相同,这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上。但如果正弦波与锯齿波的周期稍有不同,则第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置稍微错开,在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地移动的图形,甚至很复杂的图形。由此可见: (1)要想看到Y 轴偏转板电压的图形,必须加上X 轴偏转板电压把它展开,这个过程称为扫描。如果要显示的波形不畸变,扫描必须是线性的,即必须加锯齿波。 (2)要使显示的波形稳定,Y 轴偏转板电压频率与X 轴偏转板电压频率的比值必须是整数,即: n f f x y = n=1,2,3, 示波器中的锯齿扫描电压的频率虽然可调,但要准确的满足上式,光靠人工调节还是不够的,待测电压的频率越高,越难满足上述条件。为此,在示波器内部加装了自动频率跟踪的装置,称为“同步”。在人工调节到接近满足式频率整数倍时的条件下,再加入“同步”的作用,扫描电压的周期就能准确地等于待测电压周期的整数倍,从而获得稳定的波形。 (1)如果Y 轴加正弦电压,X 轴也加正弦扫描电压,得出的图形将是李萨如图形,如表所示。李萨如图形可以用来测量未知频率。令f y 、f x 分别代表Y 轴和X 轴电压的频率,n x 代表X 方向的切线和图形相切的切点数,n y 代表Y 方向的切线和图形相切的切点数,则有 y x x y n n f f = 李萨如图形举例表
1.4 实验数据处理的几种方法 物理实验中测量得到的许多数据需要处理后才能表示测量的最终结果。对实验数据进行记录、整理、计算、分析、拟合等,从中获得实验结果和寻找物理量变化规律或经验公式的过程就是数据处理。它是实验方法的一个重要组成部分,是实验课的基本训练内容。本章主要介绍列表法、作图法、图解法、逐差法和最小二乘法。 1.4.1 列表法 列表法就是将一组实验数据和计算的中间数据依据一定的形式和顺序列成表格。列表法可以简单明确地表示出物理量之间的对应关系,便于分析和发现资料的规律性,也有助于检查和发现实验中的问题,这就是列表法的优点。设计记录表格时要做到:(1)表格设计要合理,以利于记录、检查、运算和分析。 (2)表格中涉及的各物理量,其符号、单位及量值的数量级均要表示清楚。但不要把单位写在数字后。 (3)表中数据要正确反映测量结果的有效数字和不确定度。列入表中的除原始数据外,计算过程中的一些中间结果和最后结果也可以列入表中。 (4)表格要加上必要的说明。实验室所给的数据或查得的单项数据应列在表格的上部,说明写在表格的下部。 1.4.2 作图法 作图法是在坐标纸上用图线表示物理量之间的关系,揭示物理量之间的联系。作图法既有简明、形象、直观、便于比较研究实验结果等优点,它是一种最常用的数据处理方法。 作图法的基本规则是: (1)根据函数关系选择适当的坐标纸(如直角坐标纸,单对数坐标纸,双对数坐标纸,极坐标纸等)和比例,画出坐标轴,标明物理量符号、单位和刻度值,并写明测试条件。 (2)坐标的原点不一定是变量的零点,可根据测试范围加以选择。,坐标分格最好使最低数字的一个单位可靠数与坐标最小分度相当。纵横坐标比例要恰当,以使图线居中。 (3)描点和连线。根据测量数据,用直尺和笔尖使其函数对应的实验点准确地落在相应的位置。一张图纸上画上几条实验曲线时,每条图线应用不同的标记如“+”、“×”、“·”、“Δ”等符号标出,以免混淆。连线时,要顾及到数据点,使曲线呈光滑曲线(含直线),并使数据点均匀分布在曲线(直线)的两侧,且尽量贴近曲线。个别偏离过大的点要重新审核,属过失误差的应剔去。 (4)标明图名,即做好实验图线后,应在图纸下方或空白的明显位置处,写上图的名称、作者和作图日期,有时还要附上简单的说明,如实验条件等,使读者一目了然。
大学普通物理实验报告模板 该有试验报告纸和试验预习报告纸。有的话照着填。没有的话这样 预习报告: 1.试验目的。(这个大学物理试验书上抄,哪个试验就抄哪个)。 2。实验仪器。照着书上抄。 3.重要物理量和公式:把书上的公式抄了:一般情况下是抄结论性的公式。再对这个公式上的物理量进行分析,说明这些物理量都是什么东东。这是没有充分预习的做法,如果你充分地看懂了要做的试验,你就把整个试验里涉及的物理量写上,再分析。 4.试验内容和步骤。抄书上。差不多抄半面多就可以了。 5.试验数据。做完试验后的记录。这些数据最好用三线图画。注意标上表号和表名。EG:表1.紫铜环内外径和高的试验数据。 6.试验现象.随便写点。 试验报告: 1.试验目的。方法同上。 2.试验原理。把书上的归纳一下,抄!差不多半面纸。在原理的后面把试验仪器写上。
3。试验数据及其处理。书上有模板。照着做。一般情况是求平均值,标准偏差那些。书上有。注意:小数点的位数一定要正确。 4.试验结果:把上面处理好的数据处理的结果写出来。 5.讨论。如果那个试验的后面有思考题就把思考提回答了。如果没有就自己想,写点总结性的话。或者书上抄一两句比较具有代表性的句子。 实验报告大部分是抄的。建议你找你们学长学姐借他们当年的实验报告。还有,如果试验数据不好,就自己捏造。尤其是看到坏值,什么都别想,直接当没有那个数据过,仿着其他的数据写一个。 不知道。建议还是借学长学姐的比较好,网络上的不一定可以得高分。每个老师对报告的要求不一样,要照老师的习惯写报告。我现在还记得我第一次做迈克尔逊干涉仪实验时我虽然用心听讲,但是再我做时候却极为不顺利,因为我调节仪器时怎么也调不出干涉条纹,转动微调手轮也不怎么会用,最后调出干涉条纹了却掌握不了干涉条纹“涌出”或“陷入个数、速度与调节微调手轮的关系。测量钠光双线波长差时也出现了类似的问题,实验仪器用的非常不熟悉,这一切都给我做实验带来了极大的不方便,当我回去做实验报告的时候又发现实验的误差偏大,可庆幸的是计算还顺利。总而言之,第一个实验我做的是不成功,但是我从中总结了实验的不足之处,吸取了很大的教训。因此我从
实验一扭摆法测定物体转动惯量 转动惯量是刚体转动时惯性大小的量度,是表明刚体特性的一个物理量.刚体转动惯量 除了与物体质量有关外,还与转轴的位置和质量分布(即形状、大小和密度分布)有关。如果刚体形状简单,且质量分布均匀,可以直接计算出它绕特定转轴的转动惯量。对于形状复杂,质量分布不均匀的刚体,计算将极为复杂,通常采用实验方法来测定,例如机械部件,电动机转子和枪炮的弹丸等。 转动惯量的测量,一般都是使刚体以一定形式运动,通过表征这种运动特征的物理量与转动惯量的关系,进行转换测量.本实验使物体作扭转摆动,由摆动周期及其它参数的测定计算出物体的转动惯量。 一、实验目的 1、用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量和弹簧的扭转常数,并与理论值进行比较。 2、验证转动惯量平行轴定理。 二、实验原理 扭摆的构造如图(1)所示,在垂直轴 1上装有一根薄片状的螺旋弹簧 2,用以产生恢复力矩。在轴的上方可以装上各种待测物体。垂直轴与支座间装有轴承,以降低磨擦力矩。3为水平仪,用来调整系统平衡。 将物体在水平面内转过一角度θ后,在弹簧的恢复力矩作用下物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动。根据虎克定律,弹簧受扭转而产生的恢复力矩M 与所转过的角度θ成正比,即 M =-K θ (1) 图 (1)
式中,K 为弹簧的扭转常数,根据转动定律 M =I β 式中,I 为物体绕转轴的转动惯量,β为角加速度,由上式得 I M =β (2) 令 I 2 K = ω ,忽略轴承的磨擦阻力矩,由式(1)、(2)得 θωθθβ22 2-=- == I K dt d 上述方程表示扭摆运动具有角简谐振动的特性,角加速度与角位移成正比,且方向相反。此方程的解为: θ=Acos(ωt +φ) 式中,A 为谐振动的角振幅,φ为初相位角,ω为角速度,此谐振动的周期为 K I T π ω π 22== (3) 由式(3)可知,只要实验测得物体扭摆的摆动周期,并在I 和K 中任何一个量已知时即可计算出另一个量。 本实验用一个几何形状规则的物体,它的转动惯量可以根据它的质量和几何尺寸用理论公式直接计算得到,再算出本仪器弹簧的扭转常数K 值。若要测定其它形状物体的转动惯量,只需将待测物体安放在本仪器顶部的各种夹具上,测定其摆动周期,由公式(3)即可算出该物体绕转动轴的转动惯量。 理论分析证明,若质量为m 的物体绕通过质心轴的转动惯量为I O 时,当转轴平行移动距离x 时,则此物体对新轴线的转动惯量变为I O +mx 2。这称为转动惯量的平行轴定理。 三、实验仪器 1.扭摆及几种有规则的待测转动惯量的物体 空心金属圆筒、实心塑料圆柱体、木球、验证转动惯量平行轴定理用的金属细杆,杆上有两块可以自由移动的金属滑块。 2.转动惯量测试仪 由主机和光电传感器两部分组成。 主机采用新型的单片机作控制系统,用于测量物体转动和摆动的周期,以及旋转体的转速,能自动记录、存贮多组实验数据并能够精确地计算多组实验数据的平均值。
实验数据处理的基本方法 数据处理是物理实验报告的重要组成部分,其包含的内容十分丰富,例如数据的记录、函数图线的描绘,从实验数据中提取测量结果的不确定度信息,验证和寻找物理规律等。本节介绍物理实验中一些常用的数据处理方法。 1列表法 将实验数据按一定规律用列表方式表达出来是记录和处理实验数据最常用的方法。表格的设计要求对应关系清楚、简单明了、有利于发现相关量之间的物理关系;此外还要求在标题栏中注明物理量名称、符号、数量级和单位等;根据需要还可以列出除原始数据以外的计算栏目和统计栏目等。最后还要求写明表格名称、主要测量仪器的型号、量程和准确度等级、有关环境条件参数如温度、湿度等。 本课程中的许多实验已列出数据表格可供参考,有一些实验的数据表格需要自己设计,表1.7—1是一个数据表格的实例,供参考。 表1.7—1数据表格实例 杨氏模量实验增减砝码时,相应的镜尺读数 2作图法
作图法可以最醒目地表达物理量间的变化关系。从图线上还可以简便求出实验需要的某些结果(如直线的斜率和截距值等),读出没有进行观测的对应点(内插法),或在一定条件下从图线的延伸部分读到测量范围以外的对应点(外推法)。此外,还可以把某些复杂的函数关系,通过一定的变换用直线图表示出来。例如半导体热敏电阻的电阻与温度关系为,取对数后得到 ,若用半对数坐标纸,以lgR为纵轴,以1/T为横轴画图,则为一条直线。 要特别注意的是,实验作图不是示意图,而是用图来表达实验中得到的物理量间的关系,同 时还要反映出测量的准确程度,所以必须满足一定的作图要求。 1)作图要求 (1)作图必须用坐标纸。按需要可以选用毫米方格纸、半对数坐标纸、对数坐标纸或极坐标纸等。 (2)选坐标轴。以横轴代表自变量,纵轴代表因变量,在轴的中部注明物理量的名称符号及其单位,单位加括号。 (3)确定坐标分度。坐标分度要保证图上观测点的坐标读数的有效数字位数与实验数据的有效数字位数相同。例如,对于直接测量的物理量,轴上最小格的标度可与测量仪器的最小刻度相同。两轴的交点不一定从零开始,一般可取比数据最小值再小一些的整数开始标值,要尽量使图线占据图纸的大部分,不偏于一角或一边。对每个坐标轴,在相隔一定距离下用整齐的数字注明分度(参阅图1.7—1)。 (4)描点和连曲线。根据实验数据用削尖的硬铅笔在图上描点,点子可用“+”、“×”、“⊙”等符号表示,符号在图上的大小应与该两物理量的不确定度大小相当。点子要清晰,不能用图线盖过点子。连线时要纵观所有数据点的变化趋势,用曲线板连出光滑而细的曲线(如系直线可用直尺),连线不能
一、填空题 1.依照测量方法的不同,可将测量分为和两大类。 2.误差产生的原因很多,按照误差产生的原因和不同性质,可将误差分为疏失误差、和。 3.测量中的视差多属误差;天平不等臂产生的误差属于误差。 4.已知某地重力加速度值为9.794m/s2,甲、乙、丙三人测量的结果依次分别为:9.790±0.024m/s2、9.811±0.004m/s2、9.795±0.006m/s2,其中精密度最高的是,准确度最高的是。 5.累加放大测量方法用来测量物理量,使用该方法的目的是减小仪器造成的误差从而减小不确定度。若仪器的极限误差为0.4,要求测量的不确定度小于0.04,则累加倍数N>。 6.示波器的示波管主要由、和荧光屏组成。 7.已知y=2X1-3X2+5X3,直接测量量X1,X2,X3的不确定度分别为ΔX1、ΔX2、ΔX3,则间接测量量的不确定度Δy= 。 8.用光杠杆测定钢材杨氏弹性模量,若光杠杆常数(反射镜两足尖垂直距离)d=7.00cm,标尺至平面镜面水平距离D=105.0㎝,求此时光杠杆的放大倍数K= 。 9、对于0.5级的电压表,使用量程为3V,若用它单次测量某一电压U,测量值为2.763V,则测量结果应表示为U= ,相对不确定度为B= 。 10、滑线变阻器的两种用法是接成线路或线路。 二、判断题(“对”在题号前()中打√,“错”打×) ()1、误差是指测量值与真值之差,即误差=测量值-真值,如此定义的误差反映的是测量值偏离真值的大小和方向,既有大小又有正负符号。 ()2、残差(偏差)是指测量值与其算术平均值之差,它与误差定义一样。 ()3、精密度是指重复测量所得结果相互接近程度,反映的是随机误差大小的程度。 0 / 28
大学物理实验讲义 普通物理教研室编 班级: 学号: 姓名:
学生实验守则 1、进实验室前,必须根据每个实验的预习要求,阅读有关资料。 2、按时进入实验室,保持安静和整洁,独立完成实验。 3、实验开始前,应仔细检查仪器、设备是否齐备和完好。若有不全或损坏情况,应及时报告指导教师。 4、爱护公物,正确使用实验仪器和设备,不得随意动用与本实验无关的仪器和设备。 5、接线完毕,先自行检查,再请指导教师检查,确认无误后,方可接通电源。 6、在实验过程中必须服从教师指导,严格遵守操作规程,精力高度集中,操作认真,要有严格的科学态度。 7、实验进行中,严禁用手触摸线路中带电部分,严禁在未切断电源的情况下改接线路;若有分工合作的情况,必须要分工明确,责任分明,操作要有序,以确保人身安全和设备安全。 8、实验中若出现事故或发现异常情况,应立即关断电源,报告指导教师,共同分析事故原因。 9、实验完毕,应报请指导教师检查实验报告,认为达到要求后,方可切断电源。并整理好实验装置,经指导教师检查后才能离开实验室。
目录 序言 (1) 绪论 (2) 测量误差与实验数据处理基础知识 (4) 实验一长度的测量 (15) 实验二牛顿第二定律的验证 (20) 实验三固体和液体密度的测量 (23) 实验四测量比热容 (25) 4-1 混合法测固体比热容 (25) 4-2 冷却法测液体比热容 (26) 实验五测量冰的熔解热 (28) 实验六测量线胀系数 (30) 实验七万用电表的使用 (32) 实验八磁场的描绘 (36) 实验九惠斯登电桥测中值电阻 (40) 实验十伏安法测电阻 (43) 实验十一电位差计测电池的电动势和内阻 (45) 实验十二示波器的使用 (48) 实验十三静电场的描绘 (52) 实验十四测量薄透镜焦距 (55) 实验十五等厚干涉现象的研究 (58) 【参考文献】 (60)
1.7 常用的数据处理方法 实验数据及其处理方法是分析和讨论实验结果的依据。在物理实验中常用的数据处理方法有列表法、作图法、逐差法和最小二乘法(直线拟合)等。 1.7.1 列表法 在记录和处理数据时,常常将所得数据列成表。数据列表后,可以简单明确、形式紧凑地表示出有关物理量之间的对应关系;便于随时检查结果是否合理,及时发现问题,减少和避免错误;有助于找出有关物理量之间规律性的联系,进而求出经验公式等。 列表的要求是: (1)要写出所列表的名称,列表要简单明了,便于看出有关量之间的关系,便于处理数据。 (2)列表要标明符号所代表物理量的意义(特别是自定的符号),并写明单位。单位及量值的数量级写在该符号的标题栏中,不要重复记在各个数值上。 (3)列表的形式不限,根据具体情况,决定列出哪些项目。有些个别的或与其他项目联系不大的数据可以不列入表内。列入表中的除原始数据外,计算过程中的一些中间结果和最后结果也可以列入表中。 (4)表中所列数据要正确反映测量结果的有效数字。 列表举例如表1-2所示。 表1-2铜丝电阻与温度关系 1.7.2 作图法 作图法是将两列数据之间的关系用图线表示出来。用作图法处理实验数据是数据处理的常用方法之一,它能直观地显示物理量之间的对应关系,揭示物理量之间的联系。 1.作图规则 为了使图线能够清楚地反映出物理现象的变化规律,并能比较准确地确定有关物理量的量值或求出有关常数,在作图时必须遵守以下规则。 (1)作图必须用坐标纸。当决定了作图的参量以后,根据情况选用直角坐标纸、极坐标纸或其他坐标纸。 (2)坐标纸的大小及坐标轴的比例,要根据测得值的有效数字和结果的需要来定。原则上讲,数据中的可靠数字在图中应为可靠的。我们常以坐标纸中小格对应可靠数字最后一位的一个单位,有时对应比例也适当放大些,但对应比例的选择要有利于标实验点和读数。最小坐标值不必都从零开始,以便做出的图线大体上能充满全图,使布局美观、合理。 (3)标明坐标轴。对于直角坐标系,要以自变量为横轴,以因变量为纵轴。用粗实线在坐标纸上描出坐标轴,标明其所代表的物理量(或符号)及单位,在轴上每隔一定间距标明
综合设计性物理实验指导书黑龙江大学普通物理实验室
目录绪论 实验1 几何光学设计性实验 实验2 LED特性测量 实验3 超声多普勒效应的研究和应用 实验4 热辐射与红外扫描成像实验 实验5 多方案测量食盐密度 实验6 多种方法测量液体表面张力系数 实验7 用Multisim软件仿真电路 实验8 霍尔效应实验误差来源的分析与消除 实验9 自组惠斯通电桥单检流计条件下自身内阻测定实验10 用迈克尔逊干涉仪测透明介质折射率 实验11 光电效应和普朗克常数的测定液体电导率测量实验12 光电池输出特性研究实验 实验13 非接触法测量液体电导率
绪论 一.综合设计性实验的学习过程 完成一个综合设计性实验要经过以下三个过程: 1.选题及拟定实验方案 实验题目一般是由实验室提供,学生也可以自带题目,学生可根据自己的兴趣爱好自由选择题目。选定实验题目之后,学生首先要了解实验目的、任务及要求,查阅有关文献资料(资料来源主要有教材、学术期刊等),查阅途径有:到图书馆借阅、网络查询等。学生根据相关的文献资料,写出该题目的研究综述,拟定实验方案。在这个阶段,学生应在实验原理、测量方法、测量手段等方面要有所创新;检查实验方案中物理思想是否正确、方案是否合理、是否可行、同时要考虑实验室能否提供实验所需的仪器用具、同时还要考虑实验的安全性等,并与指导教师反复讨论,使其完善。实验方案应包括:实验原理、实验示意图、实验所用的仪器材料、实验操作步骤等。 2.实施实验方案、完成实验 学生根据拟定的实验方案,选择测量仪器、确定测量步骤、选择最佳的测量条件,并在实验过程中不断地完善。在这个阶段,学生要认真分析实验过程中出现的问题,积极解决困难,要于教师、同学进行交流与讨论。在这种学习的过程中,学生要学习用实验解决问题的方法,并且学会合作与交流,对实验或科研的一般过程有一个新的认识;其次要充分调动主动学习的积极性,善于思考问题,培养勤于创新的学习习惯,提高综合运用知识的能力。 3.分析实验结果、总结实验报告 实验结束需要分析总结的内容有:(1)对实验结果进行讨论,进行误差分析;(2)讨论总结实验过程中遇到的问题及解决的办法;(3)写出完整的实验报告(4)总结实验成功与失败的原因,经验教训、心得体会。实验结束后的总结非常重要,是对整个实验的一个重新认识过程,在这个过程中可以锻炼学生分析问题、归纳和总结问题的能力,同时也提高了文字表达能力。 在完成综合性、设计性实验的整个过程中处处渗透着学生是学习的主体,学生是积极主动地探究问题,这是一种利于提高学生解决问题的能力,提高学生的综合素质的教学过程。 在综合设计性实验教学过程中学生与教师是在平等的基础上进行探讨、讨论问题,不要产生对教师的依赖。有些问题对教师是已知的,但对学生是未知的,这时教师应积极诱导学生找到解决问题的方法、鼓励学生克服困难,并在引导的过程中帮助学生建立科学的思维方式和研究问题的方法。有些问题对教师也是一个未知的问题,这时教师应与学生共同思考共同解决问题。 二.实验报告书写要求 实验报告应包括:1实验目的;2实验仪器及用具;3实验原理;4实验步骤;5测量原始数据;6数据处理过程及实验结果;7分析、总结实验结果,讨论总结实验过程中遇到的问题及解决的办法,总结实验成功与失败的原因,经验教训、心得体会。 三.实验成绩评定办法 教师根据学生查阅文献、实验方案设计、实际操作、实验记录、实验报告总结等方面综合评定学生的成绩。 (1)查询资料、拟定实验方案:占成绩的20%。在这方面主要考察学生独立查找资料,并根据实验原理设计一个合理、可行的实验方案。 (2)实施实验方案、完成实验内容:占成绩的30%。考察学生独立动手能力,综合运用知识解决实际问题的能力。 (3)分析结果、总结报告:占成绩的20%。主要考察学生对数据处理方面的知识运用情况,分析问题的能力,语言表达能力。 (4)科学探究、创新意识方面:占成绩的20%。考察学生是否具有创新意识,善于发现问题并能解决问题。 (5)实验态度、合作精神:占成绩的10%。考察学生是否积极主动地做实验,是否具有科学、