大學(xué)物理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)(共30頁(yè))

1、大學(xué)(dxu)物理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)(shyn)力學(xué)(l xu)部分實(shí)驗(yàn)(shyn)一 長(zhǎng)度與體積的測(cè)量實(shí)驗(yàn)類(lèi)型：驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)類(lèi)別：專(zhuān)業(yè)主干課實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2所屬課程：大學(xué)物理所涉及的課程和知識(shí)點(diǎn)：誤差原理 有效數(shù)字一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握測(cè)長(zhǎng)度的幾種常用儀器的使用，并會(huì)正確讀數(shù)。練習(xí)作好記錄和誤差計(jì)算。 二、實(shí)驗(yàn)要求（1）分別用游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)金屬圓筒、小鋼球的內(nèi)外徑及高度，并求體積。 （2）練習(xí)多次等精度測(cè)量誤差的處理方法。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料游標(biāo)卡尺(yubio kch)，螺旋測(cè)微計(jì)，金屬圓柱體，小鋼球，銅絲(tn s)四、實(shí)驗(yàn)(shyn)方案1、用游標(biāo)卡尺測(cè)量并計(jì)

2、算所給樣品的體積。2、分別用千分尺和讀數(shù)顯微鏡測(cè)量所給金屬絲的直徑。數(shù)據(jù)處理注意：有效數(shù)字的讀取和運(yùn)用，自擬表格，按有關(guān)規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。描述實(shí)驗(yàn)過(guò)程（步驟）以及安全注意事項(xiàng)等,設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。五、考核形式 實(shí)際操作過(guò)程 實(shí)驗(yàn)報(bào)告六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，誤差分析和處理。對(duì)實(shí)驗(yàn)中的特殊現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)操作的成敗、實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)等內(nèi)容進(jìn)行整理、解釋、分析總結(jié)，回答思考題，提出實(shí)驗(yàn)結(jié)論或提出自己的看法等。七、思考題 1、游標(biāo)卡尺測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)如何讀數(shù)？游標(biāo)本身有沒(méi)有估讀數(shù)？2、千分尺以毫米為單位可估讀到哪一位？初讀數(shù)的正負(fù)如何判斷？ 待測(cè)長(zhǎng)度如何確定？實(shí)驗(yàn)二 單擺實(shí)驗(yàn)類(lèi)型

3、：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)類(lèi)別：專(zhuān)業(yè)主干課實(shí)驗(yàn)(shyn)學(xué)時(shí)：2所屬(sush)課程：大學(xué)物理所涉及的課程和知識(shí)點(diǎn)：力學(xué)(l xu) 單擺周期公式一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握使用停表和米尺，測(cè)準(zhǔn)單擺的周期和擺長(zhǎng)。 利用單擺周期公式求當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣榷?、?shí)驗(yàn)要求（1）測(cè)擺長(zhǎng)為1m時(shí)的周期求g值。（2）改變擺長(zhǎng)，每次減少10cm，測(cè)相應(yīng)周期T，作TL圖，驗(yàn)證單擺周期公式。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料單擺、米尺、游標(biāo)卡尺、停表。四、實(shí)驗(yàn)方案利用試驗(yàn)臺(tái)上所給的設(shè)備及材料，自己制作一個(gè)單擺，然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟測(cè)出單擺的周期，再根據(jù)單擺的周期公式計(jì)算當(dāng)?shù)氐闹亓铀偎?。改變擺長(zhǎng)，討論對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響并分析誤差產(chǎn)生的原

4、因五、考核形式 實(shí)際操作過(guò)程 實(shí)驗(yàn)報(bào)告六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，誤差分析和處理。對(duì)實(shí)驗(yàn)中的特殊現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)操作的成敗、實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)等內(nèi)容進(jìn)行整理、解釋、分析總結(jié)，回答思考題，提出實(shí)驗(yàn)結(jié)論或提出自己的看法等。七、思考題 1、為什么測(cè)量周期不宜直接測(cè)量擺球往返一次擺動(dòng)的周期？試從誤差分析來(lái)說(shuō)明。2、在室內(nèi)天棚上掛一單擺，擺長(zhǎng)很長(zhǎng)，你設(shè)法用簡(jiǎn)單(jindn)的工具測(cè)出擺長(zhǎng)？不許直接測(cè)量擺長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)(shyn)三 牛頓第二(d r)定律的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)類(lèi)型：驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)類(lèi)別：專(zhuān)業(yè)主干課實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2所屬課程：大學(xué)物理所涉及的課程和知識(shí)點(diǎn)：力學(xué) 牛頓第二定律 摩擦一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生

5、掌握氣墊導(dǎo)軌的使用，使學(xué)生通過(guò)在氣墊導(dǎo)軌上驗(yàn)證牛頓第二定律，更深刻的理解牛頓第二定律的物理本質(zhì)。二、實(shí)驗(yàn)要求驗(yàn)證當(dāng)m一定時(shí)，aF,當(dāng)F一定時(shí)，a1m。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料氣墊導(dǎo)軌，數(shù)字毫秒計(jì)，光電門(mén)，氣源四、實(shí)驗(yàn)方案1、調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平。在導(dǎo)軌的端部小心安裝好滑輪，使其轉(zhuǎn)動(dòng)自如，細(xì)心調(diào)整好導(dǎo)軌的水平。調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平是實(shí)驗(yàn)前的重要準(zhǔn)備工作，要細(xì)致耐心地反復(fù)調(diào)整，可按下列兩種方法中的任一種方法調(diào)整：（1）靜態(tài)調(diào)平法：導(dǎo)軌接通氣源，滑行器置在導(dǎo)軌某處，用手輕輕地把滑行器壓在導(dǎo)軌上，再輕輕地放開(kāi)，觀察滑行器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，連續(xù)做幾次。如果滑行器在導(dǎo)軌上靜止不動(dòng)，或稍有左右移動(dòng)，則導(dǎo)軌是水平的；如滑行器

6、都向同一方向運(yùn)動(dòng)，表明導(dǎo)軌不平。仔細(xì)、認(rèn)真(rn zhn)調(diào)節(jié)水平螺釘，直到滑行器在導(dǎo)軌任意位置上基本保持靜止不動(dòng)，或稍有左右移動(dòng)。一般要在導(dǎo)軌上選取幾個(gè)位置做這樣的調(diào)節(jié)。（2）動(dòng)態(tài)調(diào)平法：將氣軌與記時(shí)器配合進(jìn)行調(diào)平，儀器接通電源，儀器功能(gngnng)選擇在“S2”擋上，兩個(gè)(lin )光電門(mén)間距不小于30cm卡裝在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌兩端裝上彈射器，滑行器裝上擋光片（如1cm一種），給氣軌通氣讓滑行器以一定的速度從導(dǎo)軌的左端向右端滑行，先后通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)G1和G2，記時(shí)器就分別記下?lián)豕馄ㄟ^(guò)兩個(gè)光電門(mén)的時(shí)間和。若 ，滑行器通過(guò)G2的光電門(mén)時(shí)間短，表明滑行器運(yùn)動(dòng)速度加快，導(dǎo)軌左高右低；若4f，固定

7、“1”字屏與像屏的位置。反復(fù)多次判斷成放大像和縮小像時(shí)透鏡的位置（光具凳紅線指示為準(zhǔn)，讀到0.1mm），記下“1”字屏、凸透鏡、像屏的位置，將數(shù)據(jù)填表。次數(shù)“1”字與像屏間距L放大像時(shí)透鏡位置X1縮小像時(shí)透鏡位置X2d12345測(cè)量(cling)凹透鏡的焦距先用凸透鏡成縮小像，記下像的位置。然后放上凹透鏡，注意透鏡的光軸要共軸。移動(dòng)(ydng)凹透鏡和像屏，反復(fù)多次判斷成像的位置，記錄數(shù)據(jù)并填表。次數(shù)凸透鏡成像位置凹透鏡位置最后成像位置S12345實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求(yoqi)實(shí)驗(yàn)報(bào)告要規(guī)范整潔，數(shù)據(jù)記錄真實(shí)，數(shù)據(jù)處理按實(shí)驗(yàn)誤差理論進(jìn)行。測(cè)量誤差計(jì)算公式為： （n為測(cè)量次數(shù)）測(cè)量(cling)結(jié)果表

8、示為：思考題共軸調(diào)節(jié)的目的是實(shí)現(xiàn)哪些要求，不滿(mǎn)足(mnz)這些要求對(duì)測(cè)量會(huì)有什么影響？實(shí)驗(yàn)(shyn)二 等厚干涉法測(cè)球面的曲率半徑實(shí)驗(yàn)類(lèi)型：驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)類(lèi)別：專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)： 3所屬課程：光學(xué)牛頓環(huán)裝置是由一塊曲率半徑較大的平凸玻璃透鏡，以其凸面放在一塊光學(xué)玻璃平板（平晶）上構(gòu)成的，如圖1所示。平凸透鏡的凸面與玻璃平板之間的空氣層厚度從中心到邊緣逐漸增加，若以平行單色光垂直照射到牛頓環(huán)上，則經(jīng)空氣層上、下表面反射的二光束存在光程差，它們?cè)谄酵雇哥R的凸面相遇后，將發(fā)生干涉。從透鏡上看到的干涉花樣是以玻璃接觸點(diǎn)為中心的一系列明暗相間的圓環(huán)，稱(chēng)為牛頓環(huán)。由于同一干涉環(huán)上各處的空氣層厚度是相同的，因

9、此它屬于等厚干涉。 圖2牛頓環(huán)圖1裝置圖由圖可見(jiàn)，如設(shè)透鏡(tujng)的曲率半徑為，與接觸點(diǎn)相距為處空氣層的厚度為，其幾何關(guān)系式為： 由于，可以(ky)略去d2得 (1) 光線應(yīng)是垂直入射的，計(jì)算光程差時(shí)還要考慮光波在平玻璃板上反射會(huì)有半波損失(snsh)，從而帶來(lái)/2的附加程差，所以總程差為 (2)產(chǎn)生暗環(huán)的條件是： (3)其中0，1，2，3，.為干涉暗條紋的級(jí)數(shù)。綜合上述式子(sh zi)可得第級(jí)暗環(huán)的半徑為： (4)由(4)式可知(k zh)，如果單色光源的波長(zhǎng)已知，測(cè)出第級(jí)的暗環(huán)半徑(bnjng)m，即可得出平凸透鏡的曲率半徑；反之，如果已知，測(cè)出m后，就可計(jì)算出入射單色光波的波長(zhǎng)。

10、但是用此測(cè)量關(guān)系式往往誤差很大，原因在于凸面和平面不可能是理想的點(diǎn)接觸；接觸壓力會(huì)引起局部形變，使接觸處成為一個(gè)圓形平面，干涉環(huán)中心為一暗斑。或者空氣間隙層中有了塵埃，附加了光程差，干涉環(huán)中心為一亮（或暗）斑，均無(wú)法確定環(huán)的幾何中心。實(shí)際測(cè)量時(shí)，我們可以通過(guò)測(cè)量距中心較遠(yuǎn)的兩個(gè)暗環(huán)的半徑m和n的平方差來(lái)計(jì)算曲率半徑。因?yàn)?m2 n2兩式相減可得 所以 (5) 由上式可知,只要測(cè)出m與n（分別為第m與第n條暗環(huán)的直徑）的值，就能算出或。這樣就可避免實(shí)驗(yàn)中條紋級(jí)數(shù)難于確定的困難，利用后一計(jì)算式還可克服確定條紋中心位置的困難。一、實(shí)驗(yàn)(shyn)目的1進(jìn)一步熟悉移測(cè)顯微鏡使用，觀察牛頓(ni dn)

11、環(huán)的條紋特征。2利用等厚干涉(gnsh)測(cè)量平凸透鏡曲率半徑。 3. 學(xué)習(xí)用逐差法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法。二、實(shí)驗(yàn)要求課前必須認(rèn)真閱讀教材和有關(guān)資料，掌握等厚干涉的原理。并到實(shí)驗(yàn)室看一下實(shí)驗(yàn)設(shè)備，基本了解有關(guān)的測(cè)量?jī)x器的使用方法，明確哪些物理量是間接測(cè)量，哪些是直接測(cè)量，用什么方法和測(cè)量?jī)x器來(lái)測(cè)定等。寫(xiě)出預(yù)習(xí)報(bào)告。內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)的目的要求、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理的或設(shè)計(jì)的知識(shí)點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)方法、步驟、操作過(guò)程或?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)方案、記錄數(shù)據(jù)的表格。預(yù)習(xí)報(bào)告中最重要的是擬定出主要實(shí)驗(yàn)步驟和指明作好實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，不可照抄教材，在預(yù)習(xí)中要對(duì)做好本次實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)關(guān)鍵步驟作到心中有數(shù)，絕不可應(yīng)付了事。寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)方案。包括安排

12、實(shí)驗(yàn)步驟、記錄數(shù)據(jù)的表格、數(shù)據(jù)處理及問(wèn)題分析 三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料牛頓環(huán)儀，移測(cè)顯微鏡，低壓鈉燈四、實(shí)驗(yàn)方案調(diào)整顯微鏡的十字叉絲與牛頓環(huán)中心大致重合。轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微鼓輪,使叉絲的交點(diǎn)移近某暗環(huán),當(dāng)豎直叉絲與條紋相切時(shí)（觀察時(shí)要注意視差），從測(cè)微鼓輪及主尺上讀下其位置x。為了熟練操作和正確讀數(shù)，在正式讀數(shù)前應(yīng)反復(fù)練習(xí)幾次，直到同一個(gè)方向每次移到該環(huán)時(shí)的讀數(shù)都很接近為止。在測(cè)量各干涉環(huán)的直經(jīng)時(shí)，只可沿同一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)鼓輪，不能進(jìn)進(jìn)退退，以避免測(cè)微螺距間隙引起的回程誤差。在測(cè)量某一條紋的直徑時(shí)，如果在左側(cè)測(cè)的是條紋的外側(cè)位置，而在右側(cè)測(cè)的是條紋的內(nèi)側(cè)位置，此條紋的直徑可認(rèn)為就等于這兩個(gè)位置之間的距離。因?yàn)?/p>

13、實(shí)驗(yàn)時(shí)主要測(cè)量間隔為個(gè)干涉環(huán)的兩個(gè)暗環(huán)的直經(jīng)平方差。為了減少讀數(shù)誤差，應(yīng)將值取得大一些。如取10，則干涉條紋的相對(duì)誤差就可減小近10倍。只要依次測(cè)出從322的每一暗環(huán)的直經(jīng)，利用逐差法分組求取條紋的直經(jīng)平方差，則可獲得較好的的實(shí)驗(yàn)值。4. 數(shù)據(jù)處理根據(jù)(gnj)計(jì)算式，對(duì)，、分別(fnbi)測(cè)量n次，因而(yn r)可得n個(gè)Ri值，于是有，我們要得到的測(cè)量結(jié)果是。下面將簡(jiǎn)要介紹一下的計(jì)算。數(shù)據(jù)記錄表 （說(shuō)明Dm,Dn為環(huán)直徑）分 組I12345678910級(jí) 數(shù)mi22212019181716151413位 置左右直 徑Dmi級(jí) 數(shù)ni1211109876543位 置左右直 徑Dn直徑平方差D

14、m2-Dn2透鏡曲率半徑R5.注意事項(xiàng)： 牛頓環(huán)儀、透鏡(tujng)和顯微鏡的光學(xué)表面不清潔，要用專(zhuān)門(mén)的擦鏡紙輕輕揩拭。 測(cè)量顯微鏡的測(cè)微鼓輪在每一次測(cè)量過(guò)程中只能向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，中途(zhngt)不能反轉(zhuǎn)。 當(dāng)用鏡筒對(duì)待測(cè)物聚焦時(shí)，為防止損壞(snhui)顯微鏡物鏡，正確的調(diào)節(jié)方法是使鏡筒移離待測(cè)物（即提升鏡筒）。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)、實(shí)驗(yàn)者姓名、實(shí)驗(yàn)日期實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理和方法。簡(jiǎn)要敘述，不要照抄教材。實(shí)驗(yàn)儀器（型號(hào)、編號(hào)、規(guī)格）及裝置實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和處理，這是報(bào)告的核心，要認(rèn)真計(jì)算和處理。小結(jié)。對(duì)實(shí)驗(yàn)中感到最深刻、最有收獲的地方，可以作一小結(jié)。包括回答思考題，提出實(shí)驗(yàn)結(jié)論或提出自己的看法等。小結(jié)全文不要超過(guò)200字。原始記錄隨同實(shí)驗(yàn)報(bào)告在實(shí)驗(yàn)完后的第三天必須交上，由任課教師批改.六、思考題 牛頓環(huán)干涉條紋形成在哪一個(gè)面上？產(chǎn)生的條件是什么？牛頓環(huán)干涉條紋的中心在什么情況下是暗的？什么情況下是亮的分析牛頓環(huán)相鄰暗（或亮）環(huán)之間的距離（靠近中心的與靠近邊